Урок по теме: Элементы жизни - интегрированный (8 класс)

)

Цель урока:
сформировать у учащихся понятия об основных химических элементах. Повторить их строение, свойства, влияния на живые организмы, применение в жизни человека и природы.
Задачи урока:
• Образовательные: Обобщить знания учащихся о химических элементах, взаимосвязи состава, строения и свойств химических элементов; химическом составе живых систем, значении некоторых химических элементов в жизнедеятельности живых организмов; продолжить формирование единой естественно - научной картины мира; совершенствовать умения проводить лабораторные опыты, доказывающие химический состав систем.
• Развивающие: развивать умения анализировать, сравнивать, делать выводы; развивать логическое мышление (устанавливать причинно-следственные связи, подтверждая на данном предметном материале зависимость свойств объекта от состава и строения); развивать познавательную активность учащихся; повышать учебную мотивацию к изучению химии и биологии.
• Воспитательные: воспитывать чувство ответственности за сохранение своего здоровья, бережное отношение к окружающему миру.
Тип урока: межпредметный интегрированный.
Оборудование:
• Мини-презентации учащихся о химических элементах;
• Материал для лабораторных опытов и химических демонстраций;
• Периодическая таблица Д. И. Менделеева.
Ход урока
I. Организационный момент, психологический настрой (деление на 4 группы)
II. Актуализация знаний учащихся.
Другого ничего в природе нет
Ни здесь, ни там в космических глубинах.
Все - от песчинок малых до планет
Из элементов состоит единых.
Учитель химии: - Ребята, что изучает химия?
Учащийся: - Химия изучает строение веществ и их свойства.
Учитель биологии: - А что изучает биология?
Учащийся: - Биология изучает живые организмы.
Учитель химии: Правильно. Тема нашего урока: «Элементы жизни». Эта тема является объектом изучения и химии, и биологии.

III. Изучение нового материала.

Учитель биологии: Многие учёные считают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет определённую биологическую функцию.
Учитель химии: Химический состав клеток растений и животных весьма сходен, что говорит о единстве их происхождения. В клетках обнаружено более 80 химических элементов, однако только в отношении 27 из них известна физиологическая роль. Все элементы делят на три группы:

* макроэлементы, содержание которых в клетке составляет до 10 - 3%. Это кислород, углерод, водород, азот, фосфор, сера, кальций, натрий и магний, составляющие вместе свыше 99% массы клеток;
* микроэлементы, содержание которых колеблется от 10 - 3% до 10 - 12%. Это марганец, медь, цинк, кобальт, никель, йод, бром, фтор; на их долю приходится менее 1,0 % массы клеток;
* ультрамикроэлементы, составляющие менее 10 - 12%. Это золото, серебро, уран, селен к др. - в сумме менее 0,01% массы клетки.

Учитель биологии: Человек и животные получают нужные им для нормальной жизнедеятельности элементы с пищей (в основном это относится к микроэлементам). Если в пище не хватает каких-нибудь элементов, то возможны различные заболевания. Добавка долей миллиграмма нужного элемента к суточному рациону человека устраняет их.

Большое значение, из всех перечисленных элементов, имеют элементы - органогены. Именно из них состоят белки, жиры, углеводы, являющиеся строительными материалами в живых клетках.

Поэтому у нас класс разделен на 4 группы:

1 группа: Кислород

2 группа: Углерод и «металлы жизни»

3 группа: Азот

4 группа: Белки, жиры, углеводы - органические вещества

Учитель химии: У каждого на столах есть оценочные таблицы, вам необходимо выбрать ееее, также у каждой группы есть вопросы на которые вы должны все вместе найти ответы, составить постер, вам дается 7 минут и по 3-4 минуты на защиту.

1 группа: Кислород

Примерно века два назад

Открыт он был случайно.

Сейчас знаком с ним стар и млад.

Он и для вас не тайна.

Известно, что горит отлично

В ней сера, фосфор, углерод,

Железо, магний, энергично

Сгорает так же водород.

Без газа этого на свете,

Не жили б звери и народ.

Его назвать могли бы дети.

Ведь это братцы - Кислород.

Кислород на земле возник с зарождения растений, количество которого в атмосфере росло - при этом водоросли создали озоновый слой, защищающий сушу от губительных солнечных лучей, благодаря чему стала возможна жизнь на земле. Кислород - вездесущий, самый распространенный элемент. Составляет одну пятую часть воздуха, которым мы дышим. Сейчас в нашем кабинете 21% кислорода в воздухе, а к концу урока будет около 17%. Количество кислорода составляет 49% от массы земной коры, гидросферы и атмосферы, вместе взятых. Кислород входит в состав важнейших горных пород: гранитов, гнейсов, песка, известняков, сланцев и других соединений. Вода содержит 88,89% кислорода и является одним из самых распространенных соединений на земном шаре.

Кислород бесцветен, без вкуса и запаха, неощутим, но недостаток мы обнаружим сразу, т. к. без него живые существа могут прожить всего несколько минут. Его в 1771 году открыл швед Карл Шееле, а затем в 1774 году повторно англичанин Жозеф Пристли. По химическим свойствам кислород весьма активен: известны его соединения почти со всеми элементами, которые были названы оксидами.

Например: С+ О₂ =СО₂ (углекислый газ)

При горении элементы соединяются с кислородом воздуха, и выделяет энергию и углекислый газ.

Опыты: 1 горение фосфора по виртуальной лаборатории) 3 мин

2 горение серы (сами могут проделать)1 мин

Химические реакции протекают в клетках организма. В химической науке и биологии накоплены знания о тысячах химических реакций. Самые важные реакции происходят в организме за счет кислорода - это все реакции окисления, без которых не может существовать любой живой организм. Например, гемоглобин под воздействием кислорода переходит в оксигемоглобин, при окислении вещества выделяется энергия. Кровь - река жизни. Она разносит кислород и питательные вещества, очищает ткани от продуктов обмена. Переносчиками кислорода являются эритроциты - их 4500-5000 у взрослого человека. При усиленной нагрузке человеку требуется 6 л. крови в минуту, а через легкие проходит 120 л. крови. При недостатке кислорода в организме человека развивается заболевание - анемия.

Живым организмам кислород необходим для выделения энергии из поедаемой пищи. Этот процесс, называемый дыханием, происходит в их клетках. Животные, когда дышат, берут кислород из воздуха. Растения же, напротив, выделяют кислород в воздух. Кислород очень важен для человека. Его используют для лечения болезней мышц, подкожно вводят кислород при гангрене тромбофлебите, отеках пораженных органов, т. к. он обладает свойством разрушать вредные вещества. Чистым кислородом лечат больных, страдающих от язв, ожогов, отравления газами, помещая их барокамеры, где под давлением насыщают клетки организма кислородом. Аппарат искусственного дыхания используется в отделениях больниц интенсивной терапии, спасая жизнь многим людям.

Как человеку пополнить кислородом организм? Нужно гулять на свежем воздухе, больше летом быть в лесу, проветривать помещение, озеленять свои дворы, города, дома.

"Кислород - сделался осью, вокруг которой вращается вся земная химия"- говорил выдающийся ученый Я. Берцелиус.

Демонстрация опыта

Рассказ ученика: В чашки Петри на влажную фильтровальную бумагу положили семена пшеницы. Чашки закрыли целлофановыми пакетиками. Семена ежедневно проветривали, по мере надобности увлажняли. Но во вторую чашку вдували ежедневно небольшую порцию пыли. Через 10 дней в контрольной чашке семена дали прорости длиной 12 см., во второй чашке проростки достигали 2-3 см., часть их погибла.

Вопрос: Как можно прокомментировать результаты эксперимента?

Ученики: Для дыхания необходим чистый воздух.

2 группа: Углерод и «металлы жизни»

Углерод - С, атомный вес - 12, принадлежит к числу элементов в значительной степени распространенных в природе. Входя в состав растительных и животных тканей вместе с водородом, кислородом и азотом, играет важную роль во всех жизненных процессах организмов. В воздухе углерод находится в малом количестве, чаще встречается в виде окиси углерода, углекислоты, углеводорода; в земной коре - в виде каменного и бурого угля, антрацита, нефти, асфальта, озокерита, углекислых солей. Присутствие углерода в небесных телах показывает спектроскоп, кроме того его находят в метеоритах. Одно замечательное свойство присуще углероду, он может образовывать аллотропные модификации: алмаз, графит, карбин (на столе кристаллическая решетка алмаза и графита)

Окись углерода (СО) была получена впервые в 1776 г. Ласонном при накаливании угля с окисью цинка, в 1796 г. Ее приготовил Пристли, накаливая смесь угля с железной окалиной. Углекислота при 1300оС или при пропускании электрических искр распадается на окись углерода и кислород.

Окись углерода действует необыкновенно пагубно на центральную нервную систему и на сосудодвигательный аппарат. Пребывание человека во вредной среде приводит к острым и хроническим отравлениям. Так в Берлине, из 155 случаев отравления угаром.

Углерод обладает уникальной способностью образовывать углеродные цепи - что является основой органических веществ. А название свое они получили от слова организм. Данный элемент является основой белков, поэтому мы можем сказать, что углерод является основой жизни. Более 20 лет назад был получен первый искусственный белок - инсулин, для больных сахарным диабетом. Во всех живых организмах на земле до 18% приходиться на углерод.

Например: в ряске его содержится 2,5%; в колокольчиках 10%.

Много углерода у подводных растений и животных, водорослях, кораллах.

В природе углерод входит в состав нефти, угля, газа, который образуется в течение многих лет из останков растений.

Демонстрация коллекции топлива (на столе)

Одним из важнейших соединений углерода является углекислый газ, который выдыхают живые организмы, поэтому каждый из нас должен знать, что надо обязательно проветривать помещение т.к. процентное содержание его в воздухе может увеличиваться от 0,03% до 4%, что негативно будет сказываться на здоровье человека. Чтобы активно происходил газообмен в легких человека, он должен получать необходимую физическую нагрузку, активно заниматься спортом, работать, двигаться. Движение - это жизнь!

Десять металлов, жизненно необходимых для живого организма, получили название «металлы жизни». Так, установлено, что в организме человека массой 70 кг содержание «металлов жизни» составляет (в граммах): кальция - 1700, калия - 250, натрия - 70, магния - 42, железа - 5, цинка - 3, меди - 0,2, марганца, молибдена и кобальта, вместе взятых, - менее 0,1. В теле взрослого человека содержится около 3 кг минеральных солей, причем 5/6 этого количества (2,5 кг) приходится на долю костных тканей. На изменение содержания химических элементов в организме влияют различные заболевания. Так, при рахите происходит нарушение фосфорно-кальциевого обмена, что приводит к снижению содержания кальция. При нефрите из-за нарушения электролитного обмена уменьшается содержание кальция, натрия, хлора и повышается содержание магния, калия в организме.

Вывод: Известные многочисленные биокомплексы и различные элементы играют важную биологическую роль в организме.

3 группа: Азот

Нитрогениум - азот.

В пятой группе он живет,

Резерфорд его открыл.

И народу подарил.

Хотя меня безжизненным назвали,

Для жизни я необходим!

А если бы меня вы потеряли.

Погибли бы белки все как один.

Докладчик 3.

Азот- элемент второго периода v А группы периодической системы, порядковый номер 7, атомная масса 14. В свободном виде - газ без цвета, запаха и вкуса, плохо растворим в воде. Состоит из двухатомных молекул N₂,обладающих высокой прочностью. Относится к неметаллам.

Азот открыт был в1772 г. шотландским ученым Д. Резерфордом в составе продуктов сжигания угля, серы и фосфора как газ, непригодный для дыхания и горения ("удушливый воздух") и в отличие от СО2 не поглощаемый раствором щелочи. Вскоре французский химик А. Л. Лавуазье пришел к выводу, что "удушливый газ" входит в состав атмосферного воздуха, и предложил для него название "azote" ( от греч. - безжизненный). В 1784 г. английский физик и химик Г. Кавендиш установил присутствие азота в селитре (отсюда латинское название азота, предложенное в 1790 г. французским химиком Ж. Шанталем).

В природе свободный (молекулярный) азот входит в состав атмосферного воздуха 78,09 %, а в связанном виде - в состав двух селитр: натриевой NaNO₃ (чилийская селитра) и калиевой KNО₃ (индийская селитра) и ряда других соединений. По распространенности в земной коре азот занимает 17 место, на его долю приходится- 0,0019% земной коры по массе. Несмотря на свое название, азот присутствует во всех живых организмах (1-3% на сухую массу), являясь важнейшим биогенным элементов. Азот у автотрофных растений является исходным продуктом азотного и белкового обмена. Поглощенный растениями преимущественно в виде иона NO₃- он восстанавливается до NH₂ и включается в таком виде в аминокислотный синтез. Атомы азота входят в состав многих других не белковых, однако, важнейших соединений: пигментов (таких как хлорофилл и гемоглобин), нуклеиновых кислот и витаминов.

Теплота испарения жидкого азота 199,3 кДж/кг (при температуре кипения), теплота плавления азота 25,5 кДж/кг (при температуре -21О С).

При комнатной температуре реагирует только с металлом литием с образованием твердого нитрида лития Li3N.

Опыты с азотной кислотой.

В организм животных азот поступает в химически связанном состоянии (белки, аминокислоты и другие компоненты корма растительного и животного происхождения). После соответствующих превращений его излишки в виде аммиака и аммиачной соли выводятся наружу.

Основа жизни - белки, а в их состав входит азот, так что где есть азот, там есть жизнь. Поэтому его название совершенно противоположно его значению. Мы можем сказать, что азот - это элемент рождающий жизнь. Источником азота является пища белковая - хлеб, злаки, бобовые культуры, мясо.

В промышленности газ азот используют главным образом для получения аммиака. Как химически инертный газ он применяется для обеспечения инертной среды в различных химических и металлургических процессах, при перекачке горючих жидкостей. Жидкий азот широко используют как хладагент, применяют в медицине, особенно в косметологии. Важное значение в поддержании плодородия почв имеют азотные минеральные удобрения.

Демонстрация: коллекции удобрений.

При недостатке азота в почве листья растений мелкие и бледные.

Полезные советы:
1. Удобрения вносить в начале развития растений;

2. Лучше использовать гранулированные удобрения - экономичней расходуется растениями питательные свойства;

3. Азотных удобрений надо 1,5 Ц./га.

NH₄NO₃- аммиачная селитра.

CO(NH₂)2-мочевина.

NH₄Cl- хлорид аммония.

(NH₄)2SO₄-сульфат аммония.

4 группа: Белки, жиры, углеводы - органические вещества
БЕЛКИ - главный строительный материал в клетке, углеводы - источник энергии, липиды - запасной источник энергии, нуклеиновые кислоты - обеспечение хранения и передачи наследственной информации.
Опытным путем можно доказать, что именно эти вещества входят в состав клеток живых оргазмов.
Наличие белков в клетке можно определить с помощью цветных реакций - проводится демонстрация с записями в тетрадях:
Белок куриного яйца + концентрированная азотная кислота = желтое окрашивание (записывают)

Белок куриного яйца+ гидроксид натрия =фиолетовое окрашивание (записывают)
УГЛЕВОДЫ,

1. Каким свойством углевода крахмала (по отношению к йоду) можно воспользоваться для его опытного обнаружения?

Выполним лабораторный опыт, доказывающий присутствие крахмала в клубнях картофеля.
Крахмал под действием раствора йода синеет.

2) Где накапливают жир животные и растительные организмы?
ЖИРЫ

Учащийся: У животных основная масса жира накапливается в подкожной жировой клетчатке, а у растений в плодах и семенах.
- Какими свойствами жиров можно воспользоваться для их опытного обнаружения?
Учащийся: Жиры - это нерастворимые в воде вещества, оставляющие на бумаге пятна.
Учащиеся проделывают опыт и записывают вывод:
На фильтровальной бумаге появилось жирное пятно, т.к. в состав семянки пшеницы входит жир.

IV. Закрепление полученных знаний.
Учитель биологии: Можно еще долго говорить о других «элементах жизни», что мы и будем делать на последующих уроках химии и биологии. А сейчас мы просим вас, воспользовавшись записями урока, ответить на ключевые вопросы:
• На какие группы можно разделить «Элементы жизни»?
• Какие элементы относят к органогенам?
• Когда лучше вносить удобрения для развития растений?
• Какие цепи образует углевод?

• Когда впервые была получена Окись углерода (СО)?
  • По распространенности в земной коре какое место занимает азот?

V. Итог урока:
Выставляют оценки за работу на уроке.

- Хочу ещё раз вернуться к девизу нашего урока. Надеюсь, что на нашем уроке вы учились применять свои знания, использовать их при решении конкретных задач и ситуаций.

VI. Домашнее задание: подготовить небольшие сообщения минут на 5 о водороде, азоте, кислороде.