Тема урока: Химия в борьбе за Победу
Цель: расширение представлений о вкладе химии, как науки, в историческое развитие своей страны.
Задачи:
формировать познавательный интерес к предмету и к истории своей страны;
развивать умения сравнивать, сопоставлять, находить практическое применение имеющимся знаниям;
формировать потребность в познавательной деятельности, воспитывать чувство гордости за русских ученых и героическое прошлое своей страны.
Оборудование: экран, компьютер с проектором, презентации, выставка плакатов к 65-летию победы.
Предварительная работа: можно предложить обучающимся создать презентации
1 группа - Металлы в военном деле
2 группа - Неметаллы в военном деле.
3 группа – Ученые - фронту
Ход урока:
Химия - одна из интереснейших и удивительных наук. В периодической таблице химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева трудно найти элемент, с которым бы не была связна жизнь человека. В современном обществе нет такой отрасли производства, которая не связана с этой наукой. Химия всегда была на службе у человека. Не являются исключением и трудные годы Великой Отечественной войны, в которой наша страна не просто выстояла и одержала героическую победу, но и показала беззаветную преданность советского народа своей Родине. Наш урок является подтверждением того, что наука химия внесла важный вклад в Великую Победу над фашистскими захватчиками. Сегодня мы познакомимся с использованием некоторых веществ металлов и неметаллов в военном деле.
Цветок в росинках весь к цветку приник,
И пограничник протянул к ним руки.
А немцы, кончив кофе пить, в тот миг
Влезали в танки, закрывая люки.
Такою все дышало тишиной,
Что вся земля еще спала, казалось,
Кто знал, что между миром и войной
Всего каких-то пять минут осталось.
(С.Щипачев, «22июня 1941года»)
Шла Великая Отечественная война. Вместе с армией и народом во имя Победы сражались и люди науки. 20 июня 1941г. На внеочередном расширенном заседании Президиума Академии наук СССР было принято решение направить все силы и средства на завершение работ, важных для обороны и народного хозяйства страны: «Все, кому дорого культурное наследие тысячелетий, для кого священны высокие идеалы науки и гуманизма, должны положить все силы на то, чтобы безумный и опасный враг был уничтожен».
Война потребовала огромного количества стратегического сырья, внедрения научных достижений в производство.
Начало войны… 1941 год. Немецкие танки рвутся к Москве.
(слайд 4 ) В первой половине XIX века никель добывался в небольших количествах и стоил очень дорого, поэтому считался ювелирным металлом. Позднее никель стали добавлять в стальную броню, что делало ее более прочной. Когда советские танки Т-34 появились на полях сражений, немецкие специалисты были поражены неуязвимостью их брони. По приказу из Берлина первый же захваченный танк был доставлен в Германию. Немецким химикам удалось установить, что русская броня содержит большой процент никеля. Германию природа обделила никелем и основную его часть она получала из Канады. Но с началом войны канадский никель был потерян для Рейха. Финляндия открыла для немцев рудники на севере, в районе Петсамо, где работали в основном заключенные и военнопленные.
Недостаток никеля привел к тому, что к 1944 году военные заводы Германии вынуждены были изготавливать танковую броню повышенной толщины. «Тигры», «пантеры», «фердинанды», одетые в нее, оказывались тяжелее и слабее советских танков и самоходок.
Задание: запишите схему строения атома никеля. Какова особенность строения атома никеля? В чем заключается существенное различие в строении атомов металлов и неметаллов?
Использование титана (до 88%) с другими металлами также повышало прочность брони. В 1943 году Гитлером даже был издан приказ, запрещающий вступать в бой с советскими танками ИС-3 на расстоянии более 1 км из-за невозможности пробить броню снарядами.
В Красной Армии не хватает обмундирования, продовольствия и боеприпасов, но самое главное – катастрофически не хватает противотанковых средств.
На помощь приходят ученые-энтузиасты: на одном из военных заводов организуется выпуск бутылок Качугина – Солодовникова (КС), которые содержали горючую смесь.
(слайд 5).Это незамысловатое химическое устройство уничтожает немецкую технику не только в начале войны, но и в 1942-1943 гг. – под Сталинградом, в 1944 г. – у Ясс и даже весной 1945 г. – в Берлине.
Что представляли собой эти бутылки КС?
К обыкновенной бутылке прикреплялись резинкой ампулы, содержащие по отдельности концентрированную серную кислоту, бертолетову соль и сахарную пудру, в бутылки заливали бензин, керосин, лигроин или масло. Как только такая бутылка при ударе разбивалась о броню, компоненты запала вступали в химическую реакцию, происходила сильная вспышка, и горючее воспламенялось. Казалось бы, все действительно просто, но какие реакции протекают в это время?
Запишем уравнение происходящей реакции (у доски работает ученик), расставьте коэффициенты. В первых двух уравнениях используйте метод электронного баланса.
3KClO3 + H2 SO4 = 2ClO2 + KClO4 + K2 SO4 + H2O
2ClO2 = Cl2 + 2O2
C12 H22O11 + 12O2 = 12CO2 + 11H2O
Взаимодействие компонентов приближенно можно описать следующим уравнением:
8KClO3 + C12 H22O11 = 8 KCl + 12CO2 + 11H2O
Ученым пришлось учесть многое: бертолетову соль и сахарную пудру нельзя смешивать заранее, т.к. смесь чрезвычайно взрывоопасна. Концентрированную серную кислоту нельзя смешивать с сахарной пудрой из-за того, что кислота является сильным водоотнимающим средством и способствует обугливанию сахарной пудры.
(слайд 6 )
Огромные количества магния были необходимы для самолетостроения. Этот металл добывали даже из морской воды. Для этого ее смешивали в больших баках с известковым молоком, затем на выпавший осадок действовали соляной кислотой, получали хлорид магния , из которого электролизом выделяли магний. (Ученик у доски составляет уравнения происходящих реакций)
Mg Cl2 + Ca (OH)2 = Mg (OH)2 + CaCl2
Mg (OH)2 + 2HCl = Mg Cl2 + H2 O
Mg Cl2 = Mg + Cl2
Магний горит ослепительным белым пламенем с выделением большого количества теплоты. Это свойство используют для изготовления зажигательных бомб и осветительных ракет.
Многие ваши сверстники в военные годы во время налетов дежурили на крышах домов. Одной из основных задач была борьба с зажигательными бомбами, которые во множестве сбрасывали на промышленные районы и города нашей Родины. Начинкой таких бомб была смесь порошков алюминия, магния и оксида железа, детонатором служила гремучая ртуть. Иногда в состав зажигательных бомб добавляли небольшое количество битума или нефти. При ударе бомбы о землю срабатывал детонатор, воспламеняющий зажигательный состав, который быстро разогревался до высокой температуры, и все вокруг начинало гореть.
выполнение задания, у доски работает ученик: составьте уравнения реакций, происходящих при взрыве такой бомбы ( при сгорании алюминия и магния).
4Al + 3O2 = 2Al2 O3 2Mg + O2 = 2MgO
Как вы считаете, можно ли потушить горящий зажигательный состав водой? (Нет, т.к. раскаленный магний реагирует с водой: Mg + 2Н 2 О = Mg(ОН)2 +Н2 )
Магний, как и алюминий входит в состав сверхлегких и прочных сплавов, широко используемых в настоящее время в самолето- и ракетостроении.
(слайд 7) Алюминий использовали не только в зажигательных бомбах. Так же, как и магний, он служил конструкционным материалом, широко использующимся в самолетостроении, и даже, более того, алюминий применялся для « активной» защиты самолетов. Так, при отражении налетов авиации на Гамбург операторы немецких радиолокационных станций обнаружили на экранах индикаторов неожиданные помехи, которые делали невозможным распознавание сигналов от приближающихся самолетов. Помехи были вызваны лентами из алюминиевой фольги, сбрасываемыми самолетами союзников. При налетах на Германию было сброшено примерно 20 000 т алюминиевой фольги.
Использование некоторых металлов в военном деле (презентация выполнена учителем, но при проведении данного урока это задание целесообразно поручить учащимся)
(слайд 8) Элемент №3. Литий. Трассирующие пули с добавкой лития при полете оставляли сине – зеленый след. Соединения лития использовались на подводных лодках для очистки воздуха.
(слайд 9) Элемент № 22. Титан придает сталям твердость, эластичность, высокую коррозионную устойчивость. Эти свойства незаменимы для оборудования морских кораблей и подводных лодок.
Элемент № 23. Ванадиевая сталь, упругая, прочная на истирание и разрыв, стойкая к коррозии, используется для строительства небольших быстроходных морских кораблей, гидросамолетов, глиссеров.
Элемент № 24. Хром применяется для получения специальных сталей, изготовления орудийных стволов, броневых плит. Стали, содержащие более 10% хрома, почти не ржавеют, из них делают корпуса подводных лодок.
Элемент № 42. Молибденовые сплавы идут на изготовление сверхострого холодного оружия. Добавка 1,5-2% этого металла в сталь делает броневые листы танков неуязвимыми для снарядов, а обшивку кораблей – химически устойчивой к действию морской воды.
(слайд 10) Элемент № 26. В Античности и в Средние века железо изображали в виде бога войны Марса. Во время войны железо расходуется в огромных количествах в снарядах, бомбах, минах, гранатах и других изделиях.
(слайд 11) Элемент № 29. Медь – первый металл, использованный человеком. Из него делали наконечники копий. Позже его стали называть пушечным металлом: сплав из 90% меди и 10% олова использовали для отливки орудийных стволов. И сейчас главный потребитель меди – военная промышленность: детали самолетов и судов, латунные гильзы, пояски для снарядов, электротехнические детали – все это и многое другое делают из меди.
Элемент № 30. Цинк вместе с медью входит в состав латуней – сплавов, необходимых для военного машиностроения. Из него изготовляют гильзы артиллерийских снарядов.
(слайд 12) Элемент № 82. С изобретением огнестрельного оружия свинец стал расходоваться в больших количествах на изготовление пуль для ружей и пистолетов, картечи для артиллерии. Свинец защищает от губительного радиоактивного излучения.
(слайд 13) Элементы № 88, 92. Соединения радиоактивных элементов радия, урана и их собратьев – сырье для изготовления ядерного оружия.
Использование некоторых неметаллов в военном деле (презентация выполнена учителем, но при проведении данного урока это задание целесообразно поручить учащимся)
(слайд 14) Элемент № 1. Газом водородом заполняли аэростаты и спасательное снаряжение при авариях самолетов и судов в открытом море. В большом количестве его получали при взаимодействии лития с водой. (демонстрация опыта взаимодействия с водой натрия) Аналогично реагирует и литий.
Запишите уравнение реакции. 2 Li + 2 H2 O = 2LiOH + H2
Гидроксид лития, получаемый в данной реакции, добавлялся в щелочные аккумуляторы. Это увеличивало срок их службы в 2-4 раза, что было очень нужно партизанским отрядам.
На энергии термоядерной реакции с участием изотопов водорода – дейтерия и трития, идущей с образованием гелия и выделением нейтронов, основано действие водородной бомбы. Водородная бомба превосходит по своей силе атомную. Изотопы водорода – дейтерий и тритий использовались для создания ядерного оружия. Оно одновременно разрушает, сжигает, отравляет и оставляет после себя зараженной окружающую среду.
Элемент № 2. Гелием наполняют дирижабли. Заполненные гелием летательные аппараты, в отличие от заполненных водородом, более безопасны.
Гелий необходим и подводникам. Аквалангисты дышат сжиженным воздухом. При работе на глубине 100 м и более азот начинает растворяться в крови. При подъеме с большой глубины он быстро выделяется, что может привести к нарушениям в организме. Значит, подъем должен быть очень медленным. При замене азота гелием таких явлений не происходит. Гелиевый воздух использует морской спецназ, для которого главное – быстрота и внезапность.
(слайд 15) Элемент № 6. Углерод входит в состав органических веществ, которые составляют основу горюче-смазочных, взрывчатых, отравляющих веществ. Уголь входит в состав пороха и используется в противогазах.
Ни одно взрывчатое вещество нельзя приготовить без азотной кислоты, в которую входит элемент №7 азот.
Элемент № 16. С давних времен сера используется в военном деле как горючее вещество, она также входит в состав дымного пороха.
Элемент № 8. Жидкий кислород используют как окислитель топлива для ракет и реактивных самолетов. При пропитывании жидким кислородом пористых материалов получают мощное взрывчатое вещество – оксиликвит.
(слайд 16) Элемент № 10. Неон – инертный газ, которым заполняют электролампы. Неоновый свет далеко виден даже в тумане, поэтому неоновые лампы применяют на маяках, в сигнальных установках различных типов.
Элемент № 14. Кремний – ценный полупроводниковый материал, при повышении температуры электропроводность его усиливается, что позволяет использовать кремниевые приборы при высокой температуре.
(слайд 17) Элементы № 15,17,33,35. Фосфор используется для изготовления напалмов и ядовитых фосфорорганических веществ. Хлор входит в состав многих отравляющих веществ. Мышьяк входит в состав боевых отравляющих веществ.
Бром входит в состав слезоточивых отравляющих веществ – лакриматоров.
Элемент № 53. Иод входит в состав поляроидных стекол, которыми оснащены танки. Такие стекла позволяют водителю видеть поле битвы, гася ослепляющие блики пламени.
Ученые - фронту
В условиях военного времени было необходимо как можно скорее внедрять научные достижения в производство. Андрей Анатольевич Бочвар (член-корреспондент Академии наук СССР) создал легкий сплав для танковых и авиационных моторов. При его производстве экономилось до 20 % алюминия.
(слайд 18) Георгий Владимирович Акимов (основатель советской школы коррозионистов, член –корреспондент АН СССР) с группой ученых создал сплав, не содержащий дефицитного кобальта, - хромансиль. Результатом этого явилось увеличение срока работы двигателей и повышение скорости боевых самолетов.
Под руководством профессора Исаака Ильича Китайгородского было создано бронестекло, которое в 25 раз прочнее обычного. Это позволило защитить прозрачной броней кабину штурмовика Ил – 2.
(слайд 19) Академик Александр Владимирович Палладин синтезировал витамин К3 и викасол – эффективное средство при кровотечениях.
Много жизней спас бальзам Михаила Федоровича Шостаковского. Полученный на основе полимеризации виниловых эфиров, он оказался лучше перуанского и не вызывал побочных явлений.
(слайд 20) В начале Второй мировой войны Николай Дмитриевич Зелинский усовершенствовал противогаз. Активированный уголь (в медицине – карболен) используется для адсорбции как вредных газов , так и красящих веществ.
(демонстрация опыта: адсорбция красящего вещества активированным углем)
Ему удалось создать синтетический бензин высокого качества, который дал возможность резко увеличить мощность моторов и скорость самолетов. С таким бензином самолет мог взлетать с меньшего разбега, подниматься на большую высоту, с большим грузом.
Перед учеными была поставлена задача: разработать и организовать производство препаратов для борьбы и инфекционными заболеваниями, в первую очередь с сыпным тифом, переносчиками которого являются вши. В то время ассортимент препаратов против вшей был весьма ограничен. Под руководством Николая Николаевича Мельникова было организовано производство дуста – препарата на основе дифениламина, который в начале декабря 1941 г. уже выпускали в количестве 90 т. в месяц.
М.М.Ильин возглавил работу по получению бальзама из сибирской пихты, который способствовал быстрому заживлению ран.
Семен Исаакович Вольфкович – крупнейший химик-технолог, директор института удобрений и инсектицидов. Сотрудники института создавали фосфорно-серные сплавы для бутылок, которые служили противотанковыми бомбами, изготавливали химические грелки для бойцов, дозорных, разрабатывали средства необходимые санитарной службе против обморожений, ожогов.
В деятельности ленинградских ученых есть героический эпизод, который связан с Дорогой жизни. Вы знаете, что по льду замерзшего Ладожского озера бала проложена автотрасса, связавшая окруженный врагом город с Большой землей. Появился, казалось бы, необъяснимый факт: лед выдерживал максимально нагруженные грузовики, которые шли в Ленинград, а вот на обратном пути машины часто проваливались под лед, хотя были со значительно меньшим грузом (больные и голодные люди). Как вы думаете, почему? Этот вопрос взялся исследовать Павел Павлович Кабеко. Он разработал прибор регистрации колебаний льда. В приборе были использованы детали телефонных аппаратов. Первая партия приборов получила название «прогибографы» и была установлена вдоль всей дороги по кромке льда. Исследования проводились под обстрелом, в темноте, на ветру, в 30-градусный мороз. Был установлен факт: степень деформации льда зависит от скорости движения транспорта. Критической оказалось скорость, равная 35 км/ч. Большое значение имела интерференция волн сотрясения, которые возникали при встрече двух машин или при обгоне: сложение амплитуд колебаний вызывало разрушение льда. На основе полученных данных были составлены правила безопасного движения по ладожской трассе и ледовые аварии прекратились.
Таких примеров можно привести еще много.
Знания химии позволили создать специальные виды химического оружия. И это не только отравляющие газы. В той войне немецкая химия подарила миру еще одну «новинку» - это массовое применение возбуждающих и наркотических веществ, которые давали немецким солдатам перед тем, как послать их на верную смерть.
За выдающиеся научные работы и исследования, выполненные в суровые годы войны, многие химики были удостоены звания лауреатов государственных премий: Николай Дмитриевич Зелинский, Александр Ермингельдович Арбузов, Александр Евграфович Фаворский, Александр Николаевич Несмеянов, Александр Евгеньевич Ферсман и другие.
Свою работу в лабораториях ученые рассматривали как боевое задание фронта.
Приближается знаменательная дата 9 мая… 70 лет Великой Победы. День, который когда-то наш народ ждал 5 лет, но не просто ждал. Своими героическими подвигами, воплощением в реальность научных достижений наш народ приближал долгожданную Победу. Эта Победа означала спасение человечества от фашизма, от унижения и порабощения. С каждым годом редеют ряды ветеранов и поэтому всем ныне живущим надо помнить, а внукам и потомкам - знать, какой ценой была завоевана эта Победа.
Кто про химика сказал: «Мало воевал»?
Кто сказал: «Он мало крови проливал»?
Я в свидетели зову химиков-друзей,
Тех, кто смело бил врага до последних дней,
Тех, кто с армией родной шел в одном строю,
Тех, кто грудью защитил Родину мою. (слайд 20)
Сколько пройдено дорог, фронтовых путей,
Сколько полегло на них молодых парней…
Не померкнет никогда память о войне.
Слава химикам живым!
Павшим – честь вдвойне!
(З.И. Барсуков)
Учащимся выставляются оценки.
Литература
Николаев, Л. А. Общая и неорганическая химия. [текст] - М. : Просвещение, 1974. – 288 с.
Сугатова, В. Ф. Посвящается Великой Отечественной [текст] В. Ф. Сугатова Химия. Еженедельное приложение к газете «Первое сентября». 1999. - №16 С. 12-13.
Дунаева, И. А. Патриотический альманах «Ученые – фронту» [текст] И. А. Дунаева Химия в школе. – 2009. №3 С. 74-75.
