«Нахождение металлов в природе. Применение металлов, их значение для живых организмов»

Урок химии в 9 классе

Тема: «Нахождение металлов в природе. Применение металлов, их значение для живых организмов»

Цель: Углубление знаний учащихся о применении металлов, их значении в жизни растений, животных и человека.

Задачи:

1. Дать представление о нахождении металлов в природе, сформировать представления о взаимосвязи химических и биологических процессов в живых организмах

1. Развивать навыки научно-исследовательской работы учащихся, их творческой и деловой активности;

1. Создавать условия для самостоятельной и продуктивной работы с различными источниками информации;

1. Формировать ответственное отношение к делу, воспитывать бережное отношение к природе;

1. Развивать умение владеть химической терминологией, четко формулировать и высказывать мысли, интерес к предмету, эрудицию.

План конспект урока

Тема: Нахождение металлов в природе. Применение металлов, их значение для живых организмов.

Цель: Углубление знаний учащихся о применении металлов, их значении в жизни растений, животных и человека.

Задачи:

Развивающие: Способствовать на уроке развитию умений: анализировать, сравнивать, логически мыслить, обоснованно высказывать свою точку зрения, развивать познавательный интерес, через реализацию меж предметных связей между курсами химии и биологии, а также формированию навыков работы с различными информационными источниками: таблицами, схемами.

Образовательные: Создать условия способствующие восприятию материала темы, конкретизации имеющихся знаний о нахождении металлов в природе, а также осознанного понимания биологической роли металлов в жизнедеятельности живых организмов.

Воспитательные: Обеспечить условия для развития коммуникативных способностей: умений слушать и слышать своих товарищей; волевых качеств – ответственности, толерантности. Формировать представления о взаимосвязи химических и биологических процессов в живых организмах.

Ход урока:

1. Организационный момент

Приветствие гостей и учащихся

Учитель читает загадку: (1 слайд)

Я твердый, ковкий и пластичный,

Блестящий, нужный всем, практичный.

Я вам уже подсказку дал,

Так кто же я такой…?

Ребята, мы с вами уже несколько уроков изучаем металлы и сегодня продолжим подробно знакомиться с этими веществами, но прежде давайте повторим основные знания о металлах, которые мы получили на прошлых уроках.

2. Актуализация опорных знаний

У доски двое учащихся решают домашние задачи. (Слайд №2)

Задание первому ученику решить задачу:

Некий жилец второго подъезда пришел в гости в квартиру №8 поиграть в шахматы. Кто из них не уступил пешку или шах поставил – неизвестно. Но только в результате жилец массой 0,8 г крупно провзаимодействовал с жильцом квартиры №8. массой 0,32г. Определите, как звали пропавшего жильца, который любил ходить в гости?

Задание второму ученику написать уравнения реакций получения меди разными способами.

Царь зовет к себе Стрельца - удалого молодца

И дает ему поручение государственного значения:

«Чтоб я стал очень богат, нужен меди целый склад

Ночь даю тебе подумать, утром буду ждать доклад!

Не смогешь – кого винить? Должен я тебя казнить.

Запиши себе названье, чтоб со страху не забыть».

А в это время учитель с учениками разгадывает кроссворд по физическим свойствам металлов. (Слайд№3).

Далее проверяем решение на доске домашнего задания. По ходу, которого задаем вопросы:

1 задание

• Как же звали пропавшего жильца?

• Как учащийся определил валентность металла?

• Где в таблице Менделеева располагаются металлы?

• Какой элемент располагается в квартире №8?

• К какому типу реакций относится реакция взаимодействия кальция и кислорода?

2 задание

• К каким видам металлургии относятся данные реакции?

• В ходе, каких реакций изменяется степень окисления элементов?

• Как называются эти реакции

Загадочная пауза, для всего класса

Разговор - ртуть, крик – платина.

Гладь металл, пока холодно.

Пролежал холод, сушь и оловянные трубы.

Не та грязь, что тусклая.

Звери живут за неметалл.

В это время

В это время два ученика у доски выполняют задания

1 ученик пишет электронный баланс к реакции горения кальция

2 ученик пишет полное и краткое ионное уравнение к реакции взаимодействия оксида меди с серной кислотой.В

Подведение итогов по проверке домашнего и дополнительного задания.

Таким образом, мы вспомнили, что…

Металлов много есть, но дело не в количестве:

В команде работящей металлической

Такие мастера, такие личности!

Преуменьшать нам вовсе не пристало

Заслуги безусловные металлов

Пред египтянином, китайцем, древним греком

И каждым современным человеком.

1. Сообщение темы, целей и задач урока

Итак сегодня на уроке мы поговорим о заслугах металлов и их значении в нашей жизни. Запишем в тетради тему урока:

«Нахождение металлов в природе. Применение металлов, их значение для живых организмов.» (Слайд №4)

Краткое сообщение учителя о нахождении металлов в природе. (Слайд №5,6)

А вот о применении металлов нам расскажет Стрельцова С., которая подготовила по этой теме небольшую мультимедийную презентацию используя стихотворение Ефима Ефимовского:

Металл – это точность.

Металл – это прочность,

Скорость, высота,

Блеск и красота.

Не сразу в дом пришел металл,

Не сразу ложкой, вилкой стал.

Не сразу стал он кружкой

И заводской игрушкой.

Был путь металла долог:

Сперва пришел геолог.

Нашел он гору – в ней руда.

И горняки пришли туда.

И машинист дает гудок –

К печам руду доставит в срок.

И металлический ручей

Течет из огненных печей.

Еще работе не конец:

Придут и токарь и кузнец,

Слесарь и штамповщик,

Сварщик, фрезеровщик.

И каждый вложит труд в металл,

Чтобы металл трудиться стал.

Он в проводах несет нам свет,

Металл – коньки, велосипед,

Метро, трамвай, будильник,

Утюг и холодильник.

Обсуждение презентации по вопросам:

• Где применяют металлы?

• Люди, каких профессий работают с металлами?

Значение металлов в нашей жизни трудно переоценить, оно однозначно очень велико, но сегодня мы на уроке поговорим и о значении металлов в жизни растений.

Ионы металлов – непременные участники биохимических процессов: они стимулируют, нормализуют обмен веществ, оказывают положительное действие на рост и размножение, на иммунологическую активность организма и продолжительность жизни. Все вы знаете, такое вещество, как хлорофилл, без него не может быть фотосинтеза – протекающего в зеленых листьях. В его состав в окисленном состоянии входит ион магния. А вот железо принимает участие в окислительных процессах протоплазмы при дыхании растений и в построении хлорофилла, хотя само и не входит в его состав. При недостатке этих элементов у зеленых растений возникает мраморность окраски листьев. Итак, металлы встречаются в растениях. А могут ли растения рассказать о металлах? В «Уральских сказах» П.П. Бажов писал о волшебных цветах и разрыв-траве, открывающих людям кладовые золота, железа, меди. Растения, которые указывают на наличие рудных месторождений, ученые называют рудознатцами. В последние десятилетия были найдены научно обоснованные связи между теми или иными растениями и месторождениями полезных ископаемых. Оказалось, что по внешнему виду или химическому составу некоторых растений можно судить, какие руды залегают в местах их произрастания. Например, Жимолость и пахучая гвоздика указывают на месторождения золота, а анютины глазки и фиалки на цинковые руды. Повышенное содержание в почве некоторых металлов изменяет обычную для растений окраску цветов и листьев. Так, избыток меди в почве вызывает появление синих и голубых тонов: лепестки роз голубеют, листья эшшольции становятся лимонными. А в горах Армении найдены красивые маки с черными пятнами на ярко-красных лепестках. Под маками оказалось месторождение молибдена, который и «нарисовал» черные узоры. Поэтому геологи, прежде чем начать подземные работы, очень внимательно изучают растительность.

А человек? Зависит ли наша жизнь и здоровье от металлических элементов. Ответ на этот вопрос мы спросим у ребят. Эту информацию они нашли при выполнении домашнего творческого задания. При этом мы проведем небольшое соревнование между рядами. За каждый ответ ряд получает фишку, если ответ развернутый , то за это положены дополнительные очки. В ходе беседы на мультимедийной доске учитель заполняет схему (такая же схема в раздаточном материале на столах у учащихся и они заполняют её вместе с учителем)

Биологическая роль металлов

Подводя итоги, хочется отметить, что в организме человека и животных с помощью современных аналитических методов исследования обнаружено около 70 химических элементов. Их можно разделить на 3 группы:

- макроэлементы, концентрация которых превышает 10^-3% (К, Na, Ca, Mg, Fe);

- микроэлементы, доля которых составляет от 10^-3 до 10^-6% (Mn,Zn,Cu,Sr, Bi, Ba, Co, Al, V,Cr и др.);

- ультромикроэлементы, содержание которых не превышает 10^-6 % (Hg, Au, Pb,Po,Ag и др.).

Да здесь почти вся таблица Менделеева. Получается, что наш организм испытывает постоянный «металлический» голод, который мы утоляем, употребляя в пищу, продукты богатые этими элементами. А что это за продукты? Ну, например, картофель, посмотрите, сколько элементов содержится в нем.

Содержание металлов в картофеле

металл	Содержание, мг на 100г сырого картофеля
Fe	30,0
Cu	16,5
Rb	5,0
Mn	3,5
Zn	3,0
Al	1,05
Mo	0,026
Co	0,015
Ni	0,026

Можно ли определить содержание металлических элементов в продуктах питания? Давайте попробуем сделать это с помощью лабораторного опыта.

Опыт 1. Определение содержания железа в продуктах питания.

Железо находится в пище в виде ионов Fe²⁺ и Fe³⁺. Метод, положенный в основу данного исследования, основан на реакции взаимодействия ионов железа (III) с ионом SCN^-, приводящей к появлению ярко- красной окраски:

Fe³⁺ (водн.) + SCN^- (водн.) → Fe (SCN)²⁺ (водн.)

Порядок работы

1. Положите в отдельные фарфоровые тигли по 2,5 г исследуемого образца.

2. Поставьте тигель на штатив и, не закрывая его, начните прокаливание тигля на горелке (или в муфельной печи). Прокаливание продолжайте до превращения образца в золу серовато- белого цвета.

3. Дайте тиглю остыть. Перенесите всю золу в стакан ёмкостью 50 мл. Добавьте в стакан 10 мл. 2M HCl и интенсивно перемешайте в течение 1 мин. Затем добавьте 5 мл дистиллированной воды.

4. Отфильтруйте смесь и соберите 5 мл фильтра в пробирку.

5. Добавьте к фильтру 5 мл 0,1М раствора KSCN и интенсивно перемешайте.

Нами были исследованы образцы следующих пищевых продуктов: печень говяжья (сырая), мука гречневая, мука рисовая. Полученные при проведении исследований результаты помещены в таблицу.

№	Образец	Результат (наличие окрашивания)
1	Печень говяжья (сырая)	Окрашивание есть
2	Мука гречневая	Окрашивание есть
3	Мука рисовая	Окрашивания нет

Вывод: железо содержится в продуктах питания (печень, гречневая мука). Отсутствие положительной реакции при обнаружении железа в муке рисовой можно объяснить маленьким % содержанием железа в данном образце.

Ну а теперь поговорим о необходимости элементарной химической грамотности в повседневной жизни. И начнем мы этот разговор с истории. В Древнем Риме широко использовался свинец. В частности, из него были изготовлены водопроводные трубы, а сплавы, содержащие свинец, стали основным материалом для производства посуды. Водопровод был только в богатых домах. Уже в наше время исследования выявили причину повышенной смертности среди жителей этих кварталов: этой причиной стало накопление чрезмерного количества свинца в организмах людей. Конечно, вы можете мне возразить, что в современных условиях не используют посуду и водопровод сделанный из свинца. Однако в наши дни широко применяется тетроэтилсвинец, который используется для увеличения октанового числа бензина. Его производство в нашей стране запрещено, а вот ввоз из Китая и Венгрии нет. Чем же он так опасен? В двигателе автомобилей он сгорает вместе с бензином и продукты горения, содержащие свинец, с выхлопными газами попадают в атмосферу. Но свинец относится к тяжелым металлам, поэтому очень быстро оседает, загрязняя почву и воздух вокруг автотрасс. В Германии были проведены исследования, которые наглядно доказали, что у детей, которые долго жили вблизи больших автотрасс и производств, использующих свинец, умственные способности значительно ниже, чем у сверстников из экологически чистых районов. Один из немецких исследователей видит симптомы свинцового отравления в росте насилия, преступности, характерном для современных больших городов.

Однако не хочется заканчивать наш рассказ о металлах на негативных фактах. Давайте прервемся на загадочную паузу, а потом поговорим о положительных примерах, влияния металлов на нашу жизнь.

1. Элемент сей не пустяк,
Образует известняк,
Без него ни мел, ни мрамор
Не обходятся никак

Он построит вам скелет,
Без него опоры нет.
Так же молодца ионы,
Держат нервную систему,
И сворачивают кровь.
Чтоб не носить зубной протез –
Вам он нужен позарез!

2. Какой металл, по древней мифологии, обречен на «вечные муки»? (Тантал)

3.Двенадцать пар – не забывай!

У всех людей на свете.

В другом значеньи - узкий край,-

Так учат в школе дети.

Если СЕ ко мне прибавить –

Вмиг в металл я превращусь.

А к тому могу добавить –

В первой группе нахожусь.

Известно, что в древности хранили воду сосудах из серебра, так как в них она долго не портилась. Сейчас мы можем объяснить это тем, что некоторое количество атомов серебра, окисляясь, переходит в водную среду.

Ag⁰ – e = Ag⁺

Ионы серебра обладают бактерицидным действием. Микроорганизмы гибнут, и вода сохраняет свою свежесть. А удивительный металл тантал не только химически стоек и тугоплавок, но в тоже время совместим с тканями человек. Из него делают костные импланты, танталовыми нитями сшивают нервы. В восстановительной хирургии используют и необий – в виде нитей для сшивания порванных сухожилий, кровеносных сосудов и нервов. Не только жизнь Кощея Бессмертного, но, возможно, и наше здоровье заключены в яичную скорлупу. Если человек страдает малокровием, аллергией, подвержен простудам, проявлению герпеса на губах, не исключено, что все это связано с элементарной нехваткой в организме кальция. В этом случае плохо помогают лекарственные препараты (хлористый кальций, глюконат кальция, мел), которые плохо усваиваются организмом. А вот скорлупа куриных яиц на 90% состоит из карбоната кальция, - легко. Вдобавок она содержит все необходимые для организма микроэлементы, в том числе медь, фтор, железо, марганец, молибден, фосфор, серу, кремний, цинк и др. (всего 27 элементов). Кстати. Скорлупа – прекрасное средство, выводящее радионуклеиды, её можно эффективно использовать в очагах радиоактивного заражения.

А сейчас самое время вспомнить все о чем мы узнали на урок. Давайте поиграем в игру ЧП в государстве Организм. Представим ситуацию, когда

В Организме накопились

Ненужные всем микроэлемента.

От них болезни, и от них страданья

Собрать их вместе и предать изгнанью!

Но внезапно мигают сигнальные лампы, звучит сирена. На интерактивной доске тревожно мигает схема кровеносной системы.

В чем дело? Где беда случилась?

Откуда к нам идет сигнал?

Что?! Кровь совсем остановилась?

Процесс кроветворенья встал…

Ребята с помощью таблицы «Биологическая роль металлов» (Приложение 1) помогите определить, в чем причина ЧП в работе кровеносной системы. (причина в недостатке в крови меди, отвечающей за кроветворение, кальция, железа и цинка).

Снова звучит сирена. На интерактивной доске тревожно мигает схема нервной системы

Нас вызывает нервная система!..

Отсутствуют процессы возбуждения?..

В системе - лишь процессы торможения?..

В чем же дело? (В недостатке алюминия, кальция, которые отвечают за нормальную работу нервной системы).

Сигнал сос! В чем причина? На интерактивной доске тревожно мигает схема выделительной системы.

В стране воды так много накопилось!

Везде отеки. Что же там случилось?

У цитоплазмы вязкость понижается?..

И кровь с чего-то в воду превращается…

Ребята определите, недостаток какого элемента привел в плачевное состояние выделительную систему. (Калий)

Домашнее задание:

Подведение итогов урока

Приложение 1

Таблица «Биологическая роль металлов и их токсическое действие»

Металл	Биологическая роль	Токсическое действие избытка металла
Литий	Дефицит лития в организме человека приводит к психическим расстройствам	Вызывает общую заторможенность, нарушение дыхания и сердечного ритма, слабость, сонливость, потерю аппетита, жажду, расстройство зрения, дерматит лица и рук.
Калий	Ионы калия регулируют белковый и углеводный обмен, влияют на процесс фотосинтеза и рост растений. Необходим для нормального функционирования всех мышц, особенно сердечной, способствует выделению избыточного натрия, избавляя организм от лишней воды и устраняя отеки.	Вызывает усиление двигательной активности, учащение сердечного ритма, нарушение углеводного, жирового и белкового обмена.
Натрий	Ионы натрия поддерживают у животных и человека нормальную возбудимость мышечных клеток, участвуют в сохранении кислотно-основного баланса в организме, в регуляции сердечной деятельности, удерживают воду в организме.	Приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, вызывает дисфункцию почек, общее нарушение обмена веществ.
Магний	Соли магния оказывают антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижают артериальное давление и содержание холестерина в крови, оказывают успокаивающее действие на НС, играют большую роль в профилактике и лечении рака, благотворно действуют на органы пищеварения.	Приводит к нарушению минерального обмена.
Кальций	Ионы кальция необходимы для процессов кроветворения, обмена веществ, для уменьшения проницаемости сосудов, нормального роста скелета, благотворно влияют на состояние НС, оказывают противовоспалительное действие.	При избытке кальция возникает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость НС, обонятельного анализатора.
Стронций	Оказывает влияние на процессы костеобразования.	Поражаются костная ткань, печень, кровь, наблюдаются повышенная ломкость костей, выпадение волос.
Алюминий	Содержится в легких, печени, костях, головном мозге, действует на пищеварительные ферменты и НС.	Приводит к нарушению минерального обмена.
Цинк	Входит в состав крови и мышечной ткани, является катализатором многих реакций, входит в состав инсулина, участвует в белковом обмене.	Мутаген и онкоген. Вызывает заболевания костно-мышечной системы.
Кадмий		Снижает активность пищеварительных ферментов, нарушает функцию поджелудочной железы, углеводный обмен, поражает почки и тормозит рост костей, увеличивает опасность переломов костей.
Ртуть		Поражает ЦНС, сосредотачивается в почках, нарушая их деятельность, также накапливается в клетках мозга и слизистой оболочке рта.
Барий		Поражает костную ткань, костный мозг и печень, НС, приводит к хрупкости костей за счет вытеснения из них кальция.
Таллий		Поражает периферическую НС, ЖКТ и почки. Накапливается в волосах, костях, почках, мышцах. Характерный признак отравления таллием – выпадение волос.

Приложение 2

Таблица «Влияние недостатка и избытка ионов металла

на состояние растений и животных»

Металл	Влияние металла (иона) на состояние организмов
	недостатка	избытка
Литий	—	Развитие особых форм растений
Натрий	У животных -мышечные боли, слабость. У растений — торможение образования хлорофилла	У человека — гипертония. У растений - развитие приспособленности к обитанию в условиях высокой солености.
Кальций	У животных - костное заболевание	Применяют при отравлении магнием
Магний	У растений - мраморность листьев	У человека — паралич дыхания
Алюминий		Развитие особых форм растений. У человека -снижение умственных способностей, невриты
Марганец	У растений - хлороз. У птиц- нарушения развития крыльев	Нарушения развития растений. В высоких степенях окисления сильно токсичен
Железо	У растений — хлороз, замедление образования хлорофилла	В больших количествах токсично для животных и растений
Медь	У животных - анемия	В повышенной концентрации токсична для животных и растений
Цинк	Заболевания растений	Токсичен для животных и растений
Молибден	Заболевания бобовых растений	При избытке в почвах -заболевания скота

Приложение 3

Содержание металлов в картофеле

металл	Содержание, мг на 100г сырого картофеля
Fe	30,0
Cu	16,5
Rb	5,0
Mn	3,5
Zn	3,0
Al	1,05
Mo	0,026
Co	0,015
Ni	0,026

Приложение 4

«Биологическая роль металлов»

Приложение 5

Распространение металлов в земной коре

.