Урок по химии для 9 класса 'Фосфор-элемент жизни и мысли'

Технологическая карта.

Тема урока: «Фосфор - элемент жизни и мысли».

Тип урока: «Изучение нового материала и первичное закрепление знаний».

Класс: 9а

Учитель: Зыкова Л.И., учитель химии КОГОБУ «Лицей г. Советска»

Цели урока.

1. Образовательные: 1) на основании фосфора в периодической системе изучить особенности строения атома, физические и химические свойства, применение, биологическое значение; 2) создать условия для самостоятельной познавательной деятельности учащихся в группах.

2. Развивающие: способствовать обучению школьников умению находить сведения в тексте учебной статьи и дополнительной научно-популярной литературе, использовать информационные технологии для оформления результатов работы.

3. Воспитательные: воспитывать у учащихся навыки коллективного сотрудничества.

Методы обучения:

1. Частично-поисковый.

2. Проблемный.

ФОПД:

1. Фронтальная.

2. Групповая

Этапы Деятельность учителя Деятельность ученика

1. Организационный

Учитель проверяе насколько комфортно чувствуют себя ученики, готовность рабочего места.

Проверяют готовность рабочего места

2. Целеполагание и мотивация

Акцентирует внимание учащихся на целях, создания проблемной ситуации: «…Да! Это была собака огромная, чёрная, как смоль. Но такой собаки ещё никто из нас, смертных, не видывал. Из её отвёрнутой пасти вырывалось пламя, глаза метали искры, по морде и загривку переливался мерцающий огонь. Ни в чьём воспалённом мозгу не могло возникнуть видение более страшное, более омерзительное, чем это адское существо, выскочившее на нас из тумана… Его огромная пасть всё ещё светилась голубоватым пламенем, глубоко сидящие дикие глаза были обведены огненными кругами. Я дотронулся до этой светящейся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте».

О каком веществе идёт речь?

Отрывок из какого произведения вы прослушали?

Определяют тему урока «Фосфор», записывают её в тетради, определяют цели урока, записывая в виде кластера

3. Первичное усвоение новых знаний.

Организует работу учащихся по изучению нового материала. (За две недели до урока класс был разделён на 6 групп. Каждая группа получила конкретные задания, итогом выполнения которого является презентация, созданная в Microsoft Power Point и оформление буклета).

1.Презентация 1 группы

2.Презентация 2 группы (характеристика фосфора по положению в периодической системе)

3.Презентация 3 группы (аллотропия фосфора, физические свойства)

4.Презентация 4 группы (химические свойства фосфора)

5.Презентация 5 группы (применение фосфора)

6.Презентация 6 группы (биологическая роль фосфора)

Учащиеся изучали материал учебника, дополнительную литературу, составляли выступления, создавали презентацию, оформляли буклет

Выступления учащихся на уроке, составление опорной схемы в тетради

Задания учащимся класса: прослушайте выступление 1 группы, запишите происхождение русского названия элемента фосфора.

Задания учащимся класса: прослушайте выступление 2 группы, запишите сведения о положении фосфора в периодической системе, электронную формулу атома, возможные степени окисления

Задания учащимся класса: прослушайте выступление 3 группы, заполните таблицу: физические свойства красного фосфора / белый фосфор

Задания учащимся класса: прослушайте выступление 4 группы, запишите уравнения реакций, характеризующих химические свойства фосфора

Задания учащимся класса: прослушайте выступление 5 группы, запишите области применения фосфора

Задания учащимся класса: прослушайте выступление 6 группы, запишите биологическую роль фосфора, к чему приводит избыток и недостаток фосфора, какие продукты богаты фосфором

4. Осознание и осмысление новых знаний.

Учитель предлагает учащимся (задания по изученным вопросам) обсудить в группах предложенные вопросы по материалу урока.

Предлагает учащимся задать группам интересующие их вопросы.

Вопросы группам:

Может ли красный фосфор превратиться в белый? Демонстрация опыта.

Что образуется при горении фосфора и растворении его в воде? Демонстрация опыта.

На каком свойстве фосфора основано его применение в военных целях?

Какая ошибка допущена К.Дойлем в прозвучавшем в начале урока отрывке?

Учащиеся обсуждают полученные задания, дают свои объяснения, отвечают на вопросы учащихся класса

5. Рефлексия.

Подведение итогов урока.

Оценивают в группе работу каждого участника

6. Домашнее задание.

Предлагает уровневое домашнее задание.

Почему светятся растения и животные. Найдите материал о светящихся животных и растениях «Лесные и морские фонари».

Записывают домашнее задание в тетради и дневник.

Дополнительный материал.

1 ВОПРОС - ФОСФОР.

Планета Венера находится ближе к Солнцу, чем Земля. Поэтому мы видим её на небосводе то по одну сторону от Солнца, то по другую, но всегда вблизи него. Когда Венера располагается к востоку от Солнца, она долго не заходит за горизонт, сияя в вечернем небе. Поэтому древние греки назвали эту звезду Геспером - вечером. (У римлян планета Венера называлась Веспером - именем того же божества, что и у греков. Вспомните Пушкина:

Ночь светла; в небесном поле

Ходит Веспер золотой…

Утром Венера видна в восточной части небосвода справа от Солнца. Когда она появляется позже него, солнечный свет затмевает слабое сияние теперь уже утренней звезды. Если же утренняя звезда появляется на восточном горизонте раньше нашего дневного светила, её свет особенно ярок. В этом случае греки называли эту утреннюю звезду Фосфорос (Phosphores) - светоносная, сияющая, сверкающая (от греч. «фос» phos - свет и «форос» phoros - несущий). Утренняя звезда предвещала появление Солнца, она как бы приносила весть о свете дня. Утренняя и вечерняя звёзды появлялись в разные дни. Древние греки долго не догадывались, что это одна и та же планета. А когда поняли, назвали её именем богини любви Афродиты, римляне позже переименовали её в Венеру.

Слово «геспер» если и употребляется, то весьма редко, да и то в поэтическом контексте, а вот слово «фосфор» обрело жизнь. В 1669 году немецкий алхимик Хеннинг Бранд из Гамбурга выделил воскообразное белое вещество, которое светилось в темноте. (Оно соединялось с кислородом, и за счёт энергии окисления происходило выделение световой энергии, чего Бранд, конечно не знал.). Это «светоносное» вещество он назвал фосфором - светоносным. Так имя утренней звезды превратилось в название элемента.

Когда разорившийся в поисках философского камня гамбургский купец Бранд после длительного выпаривания тонн мочи из солдатских казарм получил небольшое количество светящейся массы, весть об открытии разнеслась по городу. Однако Бранд упорно отказывался раскрывать секрет получения удивительного вещества. Только дрезденскому купцу Иоханну Крафту удалось купить у Бранда за 200 талеров этот секрет. Предприимчивый купец изготовил некоторое количество фосфора и отправился по Европе, демонстрируя (за деньги, конечно)свечение необычного вещества. В Англии он показывал фосфор Карлу II. Там же он встретил английского учёного Роберта Бойля, которому поведал, что вещество получено «из чего-то, принадлежащего человеческому телу». Бойль понял, что речь идёт о моче, и открыл фосфор вторично (1680 г.).

Но история с фосфором на этом не закончилась…. Бойль опубликовал описание свойств фосфора, но способ его получения также сохранил в тайне. Он описал его и запечатал в конверт, который направил в Лондонское королевское общество, разрешив вскрыть только после смерти. В 1691 г. Бойль скончался, и тайна была открыта. Но ассистент Бойля, некто Хэнквиц, знавший, конечно, секрет, в течение многих десятков лет изготовлял фосфор и торговал им по очень высокой цене. Достаточно сказать, что одна унция (около 30 г) продавалась им за 16 золотых талеров.

2 ВОПРОС - ИЗОТОПЫ ФОСФОРА.

Природный фосфор в отличие от подавляющего большинства элементов состоит только из одного изотопа ³¹Р. В ядерных реакциях синтезировано несколько короткоживущих радиоактивных изотопов элемента № 15. Один из них - фосфор-30 оказался вообще первым изотопом, полученным искусственным путём. Это его получили в 1934 г. Фредерик и Ирен Жолио-Кюри при облучении алюминия альфа-частицами. Фосфор-30 имеет период полураспада 2,55 минуты и, распадаясь, излучает позитроны («положительные электроны»). Сейчас известны шесть радиоактивных изотопов фосфора. Наиболее долго живущий из них ³³Р имеет период полураспада 25 дней. Изотопы фосфора применяются главным образом в биологических исследованиях.

3 ВОПРОС - РАЗНОВИДНОСТИ фосфора

КРАСНЫЙ И ФИОЛЕТОВЫЙ. Самые известные модификации фосфора - белая и красная, обе они используются в промышленности. Прочие разновидности элемента № 15 - фиолетовый, коричневый, чёрный фосфор - можно встретить только в лабораториях. Но фиолетовый фосфор стал известен людям намного раньше, чем красный. Русский учёный А.А.Мусин-Пушкин впервые получил его ещё в 1797 г. В некоторых книгах можно встретить утверждение, что красный и фиолетовый фосфор - одно и то же. Но эти разновидности отличаются не только цветом. Кристаллы фиолетового фосфора крупнее. Красный фосфор получается при нагревании белого в замкнутом объёме уже при 250⁰, а фиолетовый - только при 500⁰.

«СВЕТЯЩИЙСЯ МОНАХ». Из воспоминаний академика С.И.Вольфковича: «Фосфор получается в электрической печи, установленной в Московском университете на Моховой улице. Так как эти опыты проводились тогда в нашей стране впервые, я не предпринял тех предосторожностей, которые необходимы при работе с газообразным фосфором - ядовитым, самовоспламеняющимся и светящимся голубоватым светом элементом. В течение многих часов работы у электропечи часть выделяющегося газообразного фосфора настолько пропитала мою одежду и даже ботинки, что когда ночью я шёл из университета по тёмным, не освещённым тогда улицам Москвы, моя одежда излучала голубоватое сияние, а из-под ботинок (при трении их о тротуар) высекались искры.

За мной каждый раз собиралась толпа, среди которой, несмотря на мои объяснения, немало было лиц, видевших во мне «новоявленного» представителя потустороннего мира. Вскоре среди жителей района Моховой и по всей Москве из уст в уста стали передаваться фантастические рассказы о «светящемся монахе».

ЧУДЕСА ИЗ ЧУДЕС. Церковь не раз пользовалась белым фосфором для одурачивания верующих. Известны, как минимум, два вида «чудес», к которым причастно это вещество. Чудо первое: свеча, загорающаяся сама. Делается это так: на фитиль наносят раствор фосфора в сероуглероде, растворитель довольно быстро испаряется, а оставшиеся на фитиле крупинки фосфора окисляются кислородом воздуха и самовоспламеняются. Чудо второе: «божественные» надписи, вспыхивающие на стенах. Тот же раствор, те же реакции. Если раствор достаточно насыщен, то надписи сначала светятся, а затем вспыхивают и исчезают.

4 ВОПРОС - КРУГОВОРОТ ФОСФОРА В ПРИРОДЕ.

При разложении богатых фосфором соединений органического происхождения нередко образуются газообразные и жидкие вещества. Иногда можно наблюдать выделение газа с запахом гнилой рыбы - фосфористого водорода, или фосфина, РН₃. Одновременно с фосфином идёт образование другого продукта - дифосфина Р₂Н₄, представляющего собой жидкость. Пары дифосфина самовоспламеняются и поджигают газообразный фосфин. Этим объясняется появление так называемых «блуждающих огней» в таких местах, как кладбища, болота.

5 ВОПРОС - КАК ИЗОБРЕЛИ СПИЧКИ.

Спичка - это одно из величайших изобретений человека. Знаменитый французский химик К.Л.Бертолле получил соль, которая впоследствии была названа бертолетовой. Это хлорат калия KClO₃. В 1806 г. учёный заметил, что соль чрезвычайно бурно реагирует с серной кислотой и в ходе реакции выделяется огромное количество теплоты. Это привело к изобретению первой спички, головка которой состояла из бертолетовой соли. Для воспламенения спички её головку прижимали к асбесту, пропитанному концентрированной серной кислотой.

В 1832 г. появились, так сказать, сухие спички, изобретённые химиком Л.Тревани в Вене. Теперь спичку , головка которой состояла из смеси бертолетовой соли с серой и клеем, зажимали в листок наждачной бумаги и быстро выдёргивали. От трения головка зажигалась.

Но опять не всё было ладно. Иногда воспламенение головки происходило со взрывом. Это приводило к ожогам: воспламеняющаяся часть при трении нередко отпадала.

Тогда химики придумали такой состав спичечной головки, который загорался спокойно. Он состоял из бертолетовой соли, белого фосфора и клея. Такие спички легко воспламенялись при трении о любую твёрдую поверхность, например о подошву сапога.

Изобретателем первых фосфорных спичек оказался девятнадцатилетний француз Шарль Сориа. В 1831 г. юный экспериментатор к смеси бертолетовой соли с серой для ослабления её взрывчатых свойств добавил белый фосфор. Эта идея оказалась на редкость удачной, поскольку смазанные полученным составом лучинки легко загорались при трении. Температура воспламенения таких спичек сравнительно небольшая - 30⁰С. Молодой Ш.Сориа попытался получить патент на своё изобретение, но, к сожалению, это оказалось сделать гораздо сложнее, чем создать первые фосфорные спички. За патент нужно было внести слишком крупную сумму, а таких денег Ш.Сориа не имел. Спустя год фосфорные спички были созданы вновь немецким учителем Я.Ф.Каммерером.

В Россию фосфорные спички были завезены из Европы в 1836 г. и продавались по очень дорогой цене - один рубль серебром за сотню. Спички не были вполне безопасными. Виновником этого являлся белый фосфор, способный легко воспламеняться. При перевозке спички нередко загорались от трения. Кроме того, белый фосфор - одно из самых ядовитых веществ. Поэтому работа на спичечных фабриках была весьма опасной для здоровья.

Во второй половине 19 в. очень остро встала проблема замены белого фосфора. Постепенно пришли к выводу, что изготовление спичек, содержащих белый фосфор, приносит больше убытка, чем дохода. И в конце прошлого века в большинстве стран производство таких спичек было запрещено законом.

Проблема была решена в 1855 г. в Швеции. Поэтому долгое время эти спички назывались во всём мире «шведские». Их отличительная особенность заключалась в следующем. Они не воспламенялись при трении о любую поверхность. Чтобы спичечная головка зажглась, её надо было потереть о боковую поверхность коробки (шкурку), покрытую особой массой. Таким образом, огонёк рождался союзом силы трения и химических реакций.

Так как же устроена современная спичка?

Масса спичечной головки на 60% состоит из бертолетовой соли, а также из горючих веществ - серы или каких-нибудь сульфидов металлов, например сульфида сурьмы. Чтобы воспламенение головки происходило медленно и равномерно, без взрыва, к массе добавляют так называемые наполнители - стеклянный порошок, оксид железа (III) и др. связывающим материалом служит клей. Бертолетову соль можно заменять иными веществами, в большом количестве содержащими кислород, например бихроматом калия.

А из чего состоит намазка шкурки? Здесь основной компонент - красный фосфор. К нему добавляют оксид марганца (IV), толчёное стекло и клей.

Посмотрим теперь, какие же процессы происходят при зажигании спички.

При трении головки о шкурку в точке их соприкосновения красный фосфор загорается благодаря кислороду бертолетовой соли. Образно говоря, огонь первоначально рождается в шкурке. Он и поджигает головку спички. В ней вспыхивает сера или сульфид сурьмы (III) опять же за счёт кислорода бертолетовой соли. А уже за тем загорается дерево.

Но ведь необходимый элемент спички - это её деревянная часть, или спичечная соломка. Способы её изготовления также имеют длительную историю… Для примитивных макальных спичек лучину вручную нарезали ножом. Теперь на спичечных фабриках работают хитроумные машины. Наиболее подходящее дерево для изготовления спичечной соломки - осина. Осиновый кряж сначала ошкуривают и тщательно очищают. Из бревна на специальных машинах нарезывается тонкое деревянное полотно. Затем оно расщепляется на длинные тонкие прутики. Эти прутики уже в другой машине превращаются в спичечную соломку. Далее соломка поступает в автоматы, где на её конец наносится спичечная масса. Наряду с этим спичечную соломку обычно подвергают специальной обработке, чтобы предотвратить, например, отсыревание. Современные спичкоделательные машины производят сотни миллионов спичек в день.

В заключении посмотрим на производство спичек глазами экономиста. Если принять, что каждый человек в среднем тратит 5 спичек в день, то, для того чтобы удовлетворить годовую потребность человека в спичках, необходимо около 50 млн. осин - это почти миллион гектаров первосортного осинового леса.

Охотничьи спички отличаются от простых спичек тем, что кроме обычной головки и соломки, у них имеется дополнительная обмазка ниже головки. Дополнительная зажигательная масса делает спичку долгогорящей с большим жарким пламенем. Такие спички дают возможность разжечь костёр в любую погоду. Горит каждая спичка около 10 с, тогда как простая спичка всего 203 с.

Не менее любопытны и штормовые спички. Они не имеют головки, но обмазка «тела» у них значительно толще, чем у охотничьих спичек. Зажигательная масса их содержит много бертолетовой соли, поэтому способность к воспламенению, т.е.чувствительность, таких спичек очень высока. Они горят не менее 10 с в любых метеорологических условиях, даже в штормовую погоду при 12 баллах. Такие спички особенно нужны рыбакам и морякам.

Газовые спички отличаются от обычных тем, что палочка у них длиннее. Сейчас готовятся к выпуску спички с соломкой 70 мм. Такой спичкой можно зажечь сразу несколько комфорок.

Добавление в зажигательную массу некоторых солей даёт возможность получить цветной огонь: красный, розовый, синий, зелёный, фиолетовый.

6 ВОПРОС-биологическая роль фосфора

Фосфор - важнейший элемент, входящий в состав белков, нуклеиновых кислот, костной ткани. Кроме того, и это очень важно, соединения фосфора принимают участие в обмене энергии (аденозинтрифосфорная кислота и креатинфосфат являются аккумуляторами энергии, с их превращениями связаны мышечная и умственная деятельность, жизнеобеспечение организма).

Потребность в фосфоре для взрослых - 1200 миллиграммов в день. Относительно много фосфора находится в рыбе (250мг%), хлебе (200мг%) и мясе (180 мг %). Ещё больше фосфора содержится в фасоли (540 мг %), горохе (330 мг %), овсяной, перловой и ячневой крупах (320-350 мг %). В сырах его содержание составляет 500-600 мг %. Основное количество фосфора человек потребляет с молоком и хлебом.

Обычно всасывается 50-90 % фосфора (меньше, если употребляют растительные продукты, так как он в значительной части находится там в виде трудноусвояемой фитиновой кислоты). Для правильного питания важно не только абсолютное количество фосфора, но и соотношение его с кальцием. Оптимальным для взрослых считается соотношение кальция и фосфора, равное 1:1,5. При избытке фосфора может происходить выведения кальция из костей, при избытке кальция - развиваться мочекаменная болезнь.

Фосфор обнаружен буквально во всех органах зелёных растений: в стеблях, корнях, листьях, но больше всего его в плодах и семенах. Растения накапливают фосфор и снабжают им животных.

В организме животных фосфор сосредоточен главным образом в скелете, мышцах и нервной ткани.

Из продуктов человеческого питания особенно богат фосфором желток куриных яиц.

Тело человека содержит в среднем около 1,5 кг элемента № 15. Из этого количества 1,4 кг приходится на кости, около 130 г - на мышцы и 12 г - на нервы и мозг. Почти все важнейшие физиологические процессы, происходящие в нашем организме, связаны с превращениями фосфор-органических веществ. В состав костей фосфор входит главным образом в виде фосфата кальция. Зубная эмаль - это тоже соединение фосфора, которое по составу и кристаллическому строению соответствует важнейшему минералу фосфора апатиту Ca₅(PO₄), (F, Cl).

Опорная СХЕМА.

Фосфор - «элемент жизни и мысли».

1. Греч. фосфорос - светоносный, светящийся.

2. III п, у А группа +15) ) ) IS²2S²2p⁶3S²3p³ вал. III, у

2 8 5 с.с. - 3, +5

3. Р₄ белый фосфор молекулярная решётка красный - атомная решётка

Кристаллический порошок

Бесцветный с жёлтым оттенком тёмно-красный

Не растворяется не растворяется

Чесночный запах без запаха

Светится в темноте не светится

Сильный ряд не ядовит

Самовоспламеняется горит при нагревании

20е

4. С кислородом 4Р⁰ + 5О⁰ → Р₂⁺⁵О₅ ^-2 оксид фосфора /У/

6е

С металлами 2Р⁰ + 3Са⁰→ Са₃⁺²Р₂^-3 фосфид кальция

-3 +1

Р Н₃ фосфин Са₃Р₂ + 6НСl → 3CaCl₂ + 2PH₃

5. В производстве спичек, в дымообразующих снарядах.

6. Нуклеиновые кислоты, фосфопротеидов. Кости человека - 3Ca₃(PO₄)₃· CaF₂,зубной эмали - фторапатит. Суточная потребность человека в фосфоре 1-2 г.