Железо в окружающей среде

Железо в окружающей среде.

Интегрированный урок по химии и биологии.

Цель урока: Выяснить на примере железа какое влияние оказывает избыток или недостаток биогенного металла на процессы жизнедеятельности.

Задачи урока:

Образовательные: сформировать представление о металлах - биогенах, продолжить работу по обучению простейшим приёмам химического анализа на катионы металла.

Развивающие: совершенствовать навыки групповой работы по изучению нового и обобщению ранее изученного материала.

Воспитательные: способствовать воспитанию экологического сознания.

Тип урока: интегрированный урок, изучение нового материала.

Методы:

• Объяснительно - иллюстративный

• Проблемно-поисковый

• Решение экспериментальных задач

• Групповая и индивидуальная работа учащихся.

Форма организации урока: дифференцированно-групповая

Оснащение урока: компьютер, мультимедийный проектор, раздаточный материал.

Оборудование и реактивы: химические стаканы (на 50-100мл), фильтровальная бумага(полоски), стандартные растворы железа, 20%-ый раствор роданида калия, пробы природной воды, яблоко, нож, фильтровальная бумага (листок), шпатель , гидросульфат калия, коллекция металлов.

Эпиграф урока: Не в количестве знаний заключается образование, а в полном понимании и искусном применении всего того, что знаешь .

Дистервег

Ход урока

1.Организационный этап

Учитель формирует малые группы, раздает задания на группу (раздаточный материал) учащиеся готовят учебные принадлежности.

2.Мотиваия учебной деятельности. Постановка проблемы.

Учитель химии: Сегодня я вам на урок принесла мешочек. Отгадайте, что в нем спрятано? (показывает мешочек, в котором спрятано яблоко).

Ученик, вызванный учителем, ощупывает мешочек и определяет в нем яблоко

Учитель химии: Что произойдёт с яблоком, если я его разрежу пополам?

Ученик: Разрезанное яблоко быстро темнеет.

Учитель химии: Почем разрезанное яблоко быстро темнеет?

Ученики отвечают, что в яблоке находятся железо, которое вступает во взаимодействие с кислородом воздуха и окисляется, поэтому мякоть разрезанного яблока быстро темнее.

3.Изучение нового материала.

Учитель химии: Ребята, цель нашего урока выяснить на примере железа, влияние биогенных материалов на проценты жизнедеятельности организмов.

Учитель химии: Какие металлы называются биогенными?

Металлы - биогены - это металлы, постоянно входящие в состав живых организмов и имеющие определенное биологической значение. Прежде всего это: K, Na, Pb, Fe, Ca, Mg

Железо находится в 8 группе, Б - подгруппе, порядковый номер 26

Строение атома: +26Fe 2e, 8 e, 14e , 2e

Может проявлять степень окисления (+2) и (+3)

Железо имеет большое практическое значение, по распространённости среди металлов занимает второе место после алюминия. Железо известно людям 5 тысяч лет. Появилось оно у народов, живших на Кавказе и называлось « ертак», что значит «капнувший с неба». В ясные ночи иногда можно увидеть, как с неба падают звезды. Это метеориты. Многие из них содержат никелевое железо. Биомасса Земли содержит до 10 млрд. тонн железа и является важным фактом перераспределения элемента в природе. В настоящие время железо получают из его оксидов путем восстановления.

Показ коллекции

Fe304 – магнитный железняк

Fe203- бурный железняк

FeO x H20- лемонит

FeCO3- сидерит (соль)

Физические свойства железа.

Чистое железо - пластичный металл, ковкий, серебристо - белого цвета. Плотность железа 7,87 г/см3, температура плавления 1539 С, обладает магнитными свойствами.

Химические свойства железа

(рассматриваются по схеме)

Fe3O4←Fe→FeCl3→Fe(OH)3→Fe203

↓

FeCl2→Fe(OH)2→FeO

Демонстрация опыта. Получение Fe(OH)3 и Fe(OH)2. Качественные реакции.

Оксид и гидроксид железа (III) обладают амфотерными свойствами.

При нагревании железо реагирует с концентрированной серной и азотистой кислотой:

2Fe+6H2SO4 → Fe₂ (SO₄)3 + 3SO2 ↑ + 6H2O

(коэффициенты расставляются методом электронного баланса)

Учитель химии: Fe⁰ + Cu⁺²Cl^-2=Fe⁺²Cl⁰2 + Cu ↓ (запись на доске)

Железо может вытеснять менее активные металлы из растворов их солей,

проявляет восстановительные свойства.

Учитель биологии: Железо - один из важнейших элементов жизни. В биологических системах железо связано с органическими веществами. В миоглобине и гемоглобине встроены ионы Fe²⁺,в каталазах и оксидазах

( ферментах) – Fe³⁺.В цитохромах железо поочередно переходит из одного валентного состояния в другое.

Гемоглобин-красный пигмент крови человека, позвоночных и некоторых беспозвоночных животных. Состоит из белка ( глобина) и железопорфирина (гема). На одну молекулу глобина приходится 4 гема, а каждый гем содержит 1 атом железа. Гемоглобин переносить кислород от органов дыхания к тканям и углекислый газ от тканей к дыхательным органам. Степень окисления иона железа не изменяется при соединении комплекса с кислородом, при этом образуется оксигемоглобин. Схема процесса:

O₂ + гемоглобин ↔оксигемоглобин.

Равновесие смещается в правую сторону в легких, в левую – в клетках.

Миоглобин - глобулярный белок, запасающий кислород в мышцах позвоночных животных и человека. На одну молекулу белка приходится один гем, содержащий 1 атом железа. Наиболее богаты миоглобином мышцы морских животных, способных длительно находится под водой.

Общее содержание железа в теле взрослого человека колеблется от 4 до 7 г.

Учитель химии: Ребята, мы предлагаем вам определить с помощью качественной реакции содержание железа в пробах воды, взятой из под крана, снеговой воды и воды р.Волга.

Учитель биологии: Железо влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры в водоемах. Токсичность соединений железа в воде зависит от рH. Щелочная среда резко увеличивает опасность отравления рыб, так как в таких условиях образуются гидроксиды железа, которые осаждаются на жабрах, закупоривают их и разъедают. Во избежание хронического отравления железом, содержащемся в воде, установлены значениям его ПДК

( предельно допустимая концентрация).

Концентрация ионов железа в воде хозяйствен-питьевого и культурно-бытового водопользования – 0,3 мг/л, в воде используемой для рыбохозяйственных целей – 0,05 мг/л. Допустимая концентрация железа в воде, используемся для орошения земель 15-70 мг/л. При повышении ПДК железа в воде она приобретает специфический привкус и бурый цвет.

Отбор проб природных вод.

(Инструкция по практической работе лежит на столах учеников)

Пробы отбирают в полиэтиленовые или стеклянные бутылки, промытые раствором HCl (1:1). Для предотвращения гидролиза солей железа при хранении на 1 л пробы прибавляются 25 мл концентрированной азотной кислоты

Оборудование и реактивы: химические стаканы на 50 мл-100 мл, фильтровальная бумага, 20% - ый раствор роданида аммония( калия), пробы природной воды.

Ход анализа.

В стаканы наливают по 50 мл природных вод различных водоемов, указав на этикетках их названия. Во все стаканы на 20 мин помещают полоски фильтрованной бумаги. Через 20 мин полоски фильтрованной бумаги извлекают и высушивают на воздухе, а замет наносят на них по капле 20%-ого раствора роданида аммония. Сравнивая интенсивность окрашивания на полосках с данными таблицы 1, учащиеся делают вывод о содержании ионов железа Fe³⁺ в пробах воды и записывается качественная реакция.

Fe₂(SO₄)₃+ 6NH₄SCW= 2Fe(SCW)₃ + 3(NH₄)₂SO₄

Таблица 1

Если концентрация ионов железа в воде превышает ПДК в 3-9 раз, то ее принято считать умеренно загрязнённой, а в 10-100 раз - сильно загрязнённой.

Вывод: Большинство исследуемых рек можно отнести к числу водоемов с умеренным загрязнениям по ионам железа.

Учитель биологии: Недостаток железа в организме приводит к развитию анемии (малокровия), характеризующейся снижением содержания гемоглобина в крови. Кроме того, нарушается и функция пищеварительных желез, нервной системы, мышечного аппарата. Нехватка железа устраняют приемом специальных лекарственных препаратов, а также увеличением в пищевом рационе, например, гречихи и яблок. В тоже время железо является токсичным веществом, поэтому введение в организм избыточного количества железа с пищей или с лекарственными препаратами может привести к отравлению. При приеме внутрь дозы железа 200 -255 мг/кг у человека появляется рвота, боли в животе, ощущение жара, снижение артериального давления, цианоз, резкое снижение свертываемости крови, поражение печени. При вскрытии обнаруживаются кровоизлияние и диффузный некроз слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, массивные некрозы печени.

Во избежание хронического отравления железом, содержащемся в пище, установлены значения его ПДК, представленные в таблице

4 Этап – закрепление изученного материала.

Вопросы из шляпы

1. Железные лопаты, которые использовали при добыче медной руды, покрывались слоем меди. Значит ли это, что железо превращалось в медь?

(Нет, произошла химическая реакция)

Fe+CuCl₂=FeCl₂+Cu↓

2.В средние века часто не удалось выплавить железо из руды. Считалось, что это проделки злого духа гор Ника и вредного карлика Кобольда. А что происходило на самом деле?

(Это была не железная руда, а руда металлов кобальта и никеля)

3.Почему три тысячи лет назад железо ценили дороже золота?

(В то время использовали только метеоритное железо)

4.Какой металл называют металлом войны?

(Железо)

Рефлексия: Сегодня мы познакомились с биогеным металлом, входящими в состав клеток живых организмов. Узнали, свойства этого металла и как железо влияет на живой организм.

Мы завершаем свою деятельность над данной темой, и сейчас мне хочется узнать: что понравилось, что нет, какие были трудности, что было особенно интересно, какие вы приобрели знания и умения, и приобрели ли вы их вообще? Пожалуйста, вам слово:

• Если бы я раньше знал…..,то…..

• На мой взгляд…..

• Для меня было сложно…..

• Самым интересным для меня во время работы на уроке было…..

• Совместная работа с учителем и одноклассниками для меня значима, потому что……

Предлагаю вам оценить свою работу, работу одноклассников на уроке. (учащиеся выставляют оценки)

5 Этап - Подведение итогов. Домашнее задание.

Составить кроссворд, который отражает значение железа в окружающей среде или области его применения.

Литература

Учебная: 1) Рудзитис Г.Е Химия: основы общ. Химии: учебник для 11 кл.-м.: Просвещение , 2011г.

2) Чернова Н.М и др. Основы экологии: Учеб. Для 10(11) кл. общеобразовательных учеб, заведений: Дрофа, 2008г.

Дополнительная: 1) Николаев Л.А. Металлы в живых организмах: Книга для внеклассного чтения. – М.: Просвещение, 1986

2) Сычев А.М., Фадеев Г.Н. Химия металлов: Учебное пособие по факультативному курсу для учащихся 10 кл.- М.: Просвещение, 2003 г.