Интегрированный обобщающий урок по химии и биологии в 11 классе.
Тема: «Металлы в природе, их биологическая роль»
Салифова Г.М., учитель химии. Мухсинова Р.А.,учитель биологии
Цели:
1.Отработать теоретические и практические навыки, актуализировать, обобщить и углубить знания, полученные на предыдущих уроках по теме: «Металлы».
2.Формирование навыков самостоятельного поиска информации.
3.Уметь пользоваться приемами сравнения, обобщения, делать выводы в сравнительном анализе свойств веществ, применять знания в нестандартных ситуациях (при оформлении анимированных презентаций);
4.продолжить формирование навыков работы с реактивами и приборами, умения применять теоретические знания для объяснения наблюдаемых явлений.
Методы: поисково-исследовательский.
Оборудование: коллекции металлов и сплавов, раздаточный набор с реактивами. Штатив, спиртовка, спички, стеклянный колпак, штатив с пробирками.
Реактивы: растворы веществ, образцы металлов и их сплавов.
План урока:
1.Положение металлов в ПСХЭ. Особенности строения атомов металлов главных подгрупп.
2.Нахождение в природе. Общие физические свойства металлов. Металлы и сплавы.
3.Химические свойства металлов. Лабораторная работа.
4.Коррозия металлов и способы защиты от коррозии.
5.Получение металлов.
6.Биологическая роль металлов. Применение металлов и их соединений.
Учитель: Сегодняшний урок хотелось бы посвятить решению проблемы - нужны ли металлы вообще? Попробуем выяснить, насколько важное место занимают металлы в жизни современного человека.
Чтобы решить эту проблему, вы подготовили творческие работы по выбранным заранее темам, провели небольшие исследования. Работать с вами мы будем по плану, записанному на доске.
Начнем по порядку: с характеристики металлов по их положению в таблице Д.И.Менделеева.
Выступает 1 ученик по теме: «Характеристика металлов по их положению в таблице Д.И.Менделеева»
Учитель: Спасибо за сообщение.
2 ученик. «Нахождение металлов в природе».
Учитель. У вас на лотках находятся металлы и их сплавы. Определите, какие это металлы и сплавы.
Выступает 3 ученик по теме: «Физические свойства металлов»
Выступают два учащихся с компьютерной презентацией: «Химические свойства металлов».
Учитель: какие правила Техники безопасности необходимо выполнять при работе с лабораторным оборудованием и реактивами?
Лабораторная работа по плану:
1.Демонстрационные опыты (реакция горения магния; реакция щелочного металла с водой; реакция магния с соляной кислотой).
2.Лабораторные опыты (реакция цинка с раствором соляной кислоты. Качественная реакция на ион железа (2)). Подведение итогов.
ФИЗКУЛЬТПАУЗА.
Учитель. Одно из свойств металлов – это разрушение под действием факторов окружающей среды. Под действием, каких веществ происходит коррозия?
Сообщение учащихся о коррозии и способах защиты от коррозии.
Учитель: Спасибо за интересные сообщения. За несколько дней до урока мы заложили опыт по коррозии металлов: железный гвоздь поместили в раствор хлорида калия. Другой гвоздь, для сравнения, поместили в контакте с медной проволокой. Третий гвоздь – в контакте с цинком.
Сравним полученные результаты опыта.
Учитель: каковы способы получения металлов в промышленности?
Ученик. Рассмотрим некоторые способы получения металлов.
Учитель биологии. Какую роль играют металлы и их соединения в живой природе?
Выступают двое учащихся по теме: «Биологическая роль металлов и их влияние на организм человека».
Учитель: Подведем итоги урока.
Выставляются оценки.
Домашнее задание:
1. задание по химии: п.18, задачи 28,29,30.
2. задание по биологии: особенности биогенной миграции атомов.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Характеристика металлов по их положению в таблице Д.И.Менделеева
Металличность определяется способностью атомов отдавать электроны. Чем меньше надо отдать электронов и чем легче их отдавать, тем ярче выражены металлические свойства атомов.Элементы-металлы имеют на последнем слое от 1 до 4 электронов (сурьма, висмут – 5, полоний - 6 электронов, но большой радиус атома). В периодической системе элементы-металлы расположены в главных подгруппах ниже диагонали алюминий-германий-сурьма-полоний. Также металлами являются элементы побочных подгрупп, т.к. они имеют на последнем слое 2 электрона и у них происходит заполнение d-подуровня предпоследнего слоя. В периоде с возрастанием заряда ядра атома металлические свойства ослабевают, т. к. увеличивается число электронов на последнем слое. В подгруппе с возрастанием заряда ядра металлические свойства усиливаются, т. к. увеличивается радиус атома и отдавать электроны становится легче.. Наиболее активным металлом является франций.
2. Нахождение металлов в природе
Многие металлы широко распространены в природе. Так, содержание некоторых металлов в земной коре следующее:
алюминия — 8,2%
железа — 4,1%
кальция — 4,1%
натрия — 2,3%
магния — 2,3%
калия - 2,1 %
титана — 0,56%
Большое количество натрия и магния содержится в морской воде: — 1,05%, — 0,12%.
В природе металлы встречаются в различном виде:
— в самородном состоянии: серебро , золото , платина , медь , иногда ртуть
— в виде оксидов: магнетит Fe3O4, гематит Fe2О3 и др.
— в виде смешанных оксидов: каолин Аl2O3 • 2SiO2 • 2Н2О, алунит (Na,K)2O • АlО3 • 2SiO2 и др.
— различных солей:
сульфидов: галенит PbS, киноварь НgS,
хлоридов: сильвин КС1, галит NaCl, сильвинит КСl• NаСl, карналлит КСl • МgСl2 • 6Н2О, сульфатов: барит ВаSO4, ангидрид Са8О4 фосфатов: апатит Са3(РО4)2, карбонатов: мел, мрамор СаСО3, магнезит МgСО3.
Многие металлы часто сопутствуют основным природным минералам: скандий входит в состав оловянных, вольфрамовых руд, кадмий — в качестве примеси в цинковые руды, ниобий и тантал — в оловянные.
Железным рудам всегда сопутствуют марганец, никель, кобальт, молибден, титан, германий, ванадий.
3.Физические свойства металлов
С внешней стороны металлы, как известно, характеризуются прежде всего особым «металлическим» блеском, который обусловливается их способностью сильно отражать лучи света. Однако этот блеск наблюдается обыкновенно только в том случае, когда металл образует сплошную компактную массу. Правда, магний и алюминий сохраняют свой блеск, даже будучи превращенными в порошок, но большинство металлов в мелкораздробленном виде имеет черный или темно-серый цвет. Затем типичные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью, причем по способности проводить тепло и ток располагаются в одном и том же порядке: лучшие проводники - серебро и медь, худшие - свинец и ртуть. С повышением температуры электропроводностьпадает, при понижении температуры, наоборот, увеличивается.
Очень важным свойством металлов является их сравнительно легкая механическая деформируемость. Металлы пластичны, они хорошо куются,вытягиваются в проволоку, прокатываются в листы и т.п.
Характерные физические свойства металлов находятся в связи с особенностями их внутренней структуры. Согласно современным воззрениям, кристаллы металлов состоят из положительно заряженных ионов и свободных электронов, отщепившихся от соответствующих атомов. Весь кристалл можно себе представить в виде пространственной решетки, узлы которой заняты ионами, а в промежутках между ионами находятся легкоподвижные электроны.
Эти электроны постоянно переходят от одних атомов к другим и вращаются вокруг ядра то одного, то другого атома. Так как электроны не связаны с определенными ионами, то уже под влиянием небольшой разности потенциалов они начинают перемещаться в определенном направлении, т.е. возникает электрический ток. Наличием свободных электронов обусловливается и высокая теплопроводность металлов. Находясь в непрерывном движении, электроны постоянно сталкиваются с ионами и обмениваются с ними энергией. Поэтому
колебания ионов, усилившиеся в данной части металла вследствие нагревания, сейчас же передаются соседним ионам, от них - следующим и т.д., и тепловое состояние металла быстро выравнивается; вся масса металла принимает одинаковую температуру.
По плотности металлы условно подразделяются на две большие группы: легкие металлы, плотность которых не больше 5 г/см3, и тяжелые металлы -все остальные.
Частицы металлов, находящихся в твердом и жидком состоянии, связаны особым типом химической связи - так называемой металлической связью.
4. Химические свойства металлов
Во всех химических реакциях металлы являются восстановителями.По отношению металлов к кислороду их можно разделить на три группы. Металлы, реагирующие с кислородом при обычных условиях, взаимодействующие с кислородом только при нагревании. И третья группа – это металлы, не взаимодействующие с кислородом, например, золото, платина.
При различных условиях металлы взаимодействуют с неметаллами, причём, чем больше активность металла и неметалла, тем мягче условия протекания реакции. Например, натрий реагирует с хлором при обычных условиях с образованием хлорида натрия: Na0 + Cl20 = 2Na+Cl-. Магний взаимодействует с серой с образованием сульфида магния, но для начала реакции требуется нагревание: Mg0 + S0 = Mg+2S-2.
Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой при обычных условиях, при этом образуется щёлочь и выделяется водород, например: 2Na0 + 2H2+1O = 2Na+1OH + H20. В результате взаимодействия металлов с водой при нагревании образуются оксид металла и водород, например: Zn0 + H2+1O = Zn+2O + H20.
Золото, медь, серебро, платина, ртуть не взаимодействуют с водой.
С растворами кислот взаимодействуют металлы, стоящие в ряду напряжения до водорода. В результате реакции образуются соль и водород. Например, Zn0 + 2H+1Cl = Zn+2Cl2 + H20.
Разбавленная азотная и концентрированные серная и азотная кислоты способны взаимодействовать и с металлами, стоящими в ряду напряжения после водорода. Это объясняется тем, что они проявляют окислительные свойства за счёт S+6 и N+5. В результате реакций обязательно образуются соль и вода и ещё продукт восстановления S+6 или N+5. Например:
2H2S+6O4(конц.) + Cu0 = Cu0SO4 + H2O + S+4O2
8HN+5O3(разб.) + 3Cu0 = 3Cu+2(NO3)2 + H2O + 2N+2O
4HN+5O3(конц.) + Cu0 = Cu+2(NO3)2 + H2O + 2N+4O2
В зависимости от активности металла сера может восстанавливаться до сероводорода H2S-2 , серы S0 или оксида серы(IV) S+4O2 . продукт восстановления азота: аммиак N-3H3 , оксид азота(I) N2+1O , оксид азота(II) N+2O или оксид азота(IV) N+4O2 зависит от концентрации азотной кислоты и активности металла
Более активные металлы вытесняют менее активные металлы из растворов их солей. Активность металла определяется его положением в электрохимическом ряду напряжения металлов: она уменьшается слева направо. Т. о. металл вытесняет из солей металлы, стоящие в ряду напряжения правее его. В результате взаимодействия металла с раствором соли образуются новая соль и новый металл, например: Zn0 + Cu+2SO4 = Zn+2SO4 + Cu0. Металлы, реагирующие с водой, взаимодействуют с растворами солей с образованием новой соли, нерастворимого основания и водорода, например: CuSO4 + 2Na + 2H2O = H2 + Na2SO4 + Cu(OH)2.
5. Коррозия металлов
Корро́зия (от [link] прежде всего потому, что центральные основные болты проржавели, существенно снизив его устойчивость.
6.Биологическая роль металлов и их влияние на организм человека
В организме человека находятся 81 химический элемент из 92 встречающихся в природе. Человеческий организм — сложная химическая лаборатория. Трудно себе представить, но ежедневно наше самочувствие, настроение и даже аппетит могут зависеть от минеральных веществ. Без них бесполезными оказываются витамины, невозможны синтез и распад белков, жиров и углеводов.Элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток и организмов, называют биогенными элементами.
Химические элементы и их соединения, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма в сравнительно больших количествах, называются макроэлементами, а элементы, требующиеся организмам в крайне малых количествах, – микроэлементами. Большинство микроэлементов накапливаются в печени, костной и мышечной тканях. Это основные депо организма. что металлы необходимы клеткам тела человека для нормальной жизнедеятельности. Как избыток, так и недостаток металлов оказывает отрицательное влияние на организм, а некоторые металлы могут оказывать даже токсичное влияние.
Органы человека по разному концентрируют в себе различные химические элементы.
Элементы могут проявлять специфическое сродство по отношению к некоторым органам и содержатся в них в высоких концентрациях. Известно, что
- цинк концентрируется в поджелудочной железе,
- алюминий, мышьяк, ванадий накапливаются в волосах и ногтях;
- олово откладывается в тканях кишечника:
- кадмий, ртуть, молибден – в почках;
- барий в пигментной сетчатке глаза;
- магний, натрий, калий – в мозге.
Железо
Участвует в образовании гемоглобина и дыхательных ферментов .Избыток железа превращает человека в агрессивное существо с жестоким, эгоистичным характером. Такие люди очень активны, постоянно чем-то заняты. Любят командовать, поэтому чаще всего становятся военными, спортивными инструкторами или бизнесменами.
Но таких «железных дровосеков» можно смягчить, если давать им меньше мяса.
Медь
Стимулирует кроветворную функцию костного мозга. связана с обменом витаминов А, В, С, Е, Р. В древности считалось, что лечебный эффект меди прежде всего связан с ее непосредственным обезболивающим, антибактериальным и противовоспалительным действием. Обнаружено, что при болях повышается концентрация меди в крови и спинномозговой жидкости. В Сирии и Египте новорожденным для профилактики рахита и эпилепсии надевают медные браслеты. Русские крестьяне на затекшие места накладывали пятаки, и это являлось самым действенным при лечении радикулита, полиартрита и ангины.
Еще Аристотель писал, что прикладывание меди на ушиб предупреждает синяк и что медь лечит отечность, и что при лечении язв следует прикладывать медные пластины. В Древней Греции медь применяли для лечения глухоты и при воспалении миндалин
Люди, в организме которых больше всего меди, мягки и покладисты. Они любят красивую жизнь и вкусную еду, предпочтение отдают сладостям. Они всегда готовы прийти на помощь, у них дружные семьи и много друзей. Чаще всего они становятся писателями, музыкантами или художниками.
Однако их часто обманывают и предают, пользуясь их слабостями. Поэтому, если в этом описании вы узнали себя, постарайтесь потреблять больше продуктов, содержащих железо, – так вы компенсируете мягкость меди.
Свинец
Чрезмерное содержание в организме свинца делает человека вялым и апатичным. Он всегда не в настроении, вечно находит повод для недовольства. Чаще всего такие люди оказываются в положении жертвы.
Из них получаются отменные подчиненные, ведь они не инициаторы, а предпочитают, скорее, подчиняться распоряжениям. Таким людям просто необходимо разбавлять свой свинец золотом, медью, оловом и серебром.
Олово
Олово – это тот металл, который в избытке содержится в организме мыслителей, философов и путешественников. У них – отменное чувство юмора, а их энтузиазм часто переходит в одержимость. Свинец сделает их более серьезными, а железо – крепкими.
Золото
Драгоценные металлы и в организме - драгоценность.
Золото преобладает в организме тщеславных, заносчивых людей. Но это лишь видимость: внутри они добры и щедры, просто к ним нужно отыскать подход. Они - верные друзья, готовые в любую минуту прийти на помощь. Им необходимо пополнять свой организм и другими металлами - на характере это, возможно, не отразится, а здоровье укрепит. . Идею введения золота в медицинскую практику приписывают Парацельсу, который провозгласил, что целью химии должно быть не превращение всех металлов в золото, а приготовление лекарств. Лекарственные препараты из золота и его соединений пытались применять при многих заболеваниях. Им лечили проказу, волчанку, туберкулез. У людей, чувствительных к золоту, оно могло вызвать нарушение состава крови, реакцию со стороны почек, печени, влиять на настроение, рост зубов, волос. Золото обеспечивает работу нервной системы. Оно содержится в кукурузе.
Ртуть
Болтливые люди, оказывается, любят поговорить от... обилия в организме ртути. Еще такие люди хитры, беспринципны и легко предают. Им явно необходимо разбавить этот жидкий металл железом.
Серебро
О целебных медицинских свойствах этого металла говорили Гиппократ, Гален и другие медики. Антисептические свойства серебра были обнаружены сразу же при открытии этого металла. Наши предки использовали его как заживляющее средство. Недаром, серебряная посуда была важным атрибутом каждого, даже бедного дома. В серебряной посуде настаивали воду, которая, по мнению медиков, обладала лечебными омолаживающими свойствами, которые необходимы человеку в его повседневной жизни, наполненной стрессами. Жители Индии лечили заболевания желудочно-кишечного тракта, проглатывая кусочки сусального серебра. . Серебро - металл чувствительных, эмоциональных людей, обладающих огромной интуицией, или ясновидящих
