Методическая разработка урока - конференции по химии "Химические элементы в живой природе".

Методическая разработка урока – конференции «Химические элементы в живой природе»

«Химия в руках человека является ключом к познанию тайн природы». (И.В.Гёте)

Цели урока:

1. Организовать деятельность учащихся по обобщению знаний о кислороде, углероде, азоте, фосфоре как о самых распространенных химических элементах на Земле, расширить их представлении о свойствах, их значении для живых существ, показать необходимость предотвращения загрязнения атмосферы.

2. Установление межпредметных связей между химией и биологией, физикой, историей, экологией, литературой.

3. Продолжать развивать умения учащихся самостоятельно работать с дополнительной литературой.

4. Обеспечить условия для экологического просвещения учащихся.

Тип урока: Урок-конференция

Методы и формы обучения: частично-поисковый, групповой, объяснительно-иллюстративный.

Вводное слово учителя.

Учитель сообщает, что помимо четырёх элементов – углерода, кислорода, водорода и азота, необходимыми для живых организмов элементами являются и другие химические элементы.

Далее заслушивают сообщения учащихся о роли важнейших химических элементов в жизни растений, животных и человека.

Сообщение 1

« Кислород - основа жизни»

Ежедневное потребление кислорода организмом человека составляет около 40 кг.

Для атмосферы Земли только половину кислорода  вырабатывают деревья и все вместе взятые растения, остальную часть поставляют водоросли мирового океана, обладающие способностью к фотосинтезу.

Недостаток кислорода в вагонах Тибетской китайской высокогорной железной дороги, единственной в мире, при подъёме на пятикилометровую высоту, используются специальные вагоны, обеспеченные подачей кислорода. Кроме того, каждый желающий пассажир может использовать персональную кислородную маску.

Высокая окислительная способность кислорода позволяет использовать его для получения взрывчатых веществ. В горнодобывающей промышленности используют взрывчатое вещество, полученное пропиткой жидким кислородом обычных опилок.

Все виды топлива способны к горению только в присутствии в окружающем воздухе кислорода.

Поместив кислород в специальный реактор, обеспечив необходимое давление, можно превратить кислород в твердую субстанцию. Полученное вещество приобретает красную окраску, в нем проявляются свойства металла и сверхпроводника. Ученый осуществивший этот проект считает, что высокое давление настолько сближает молекулы, что они начинают образовывать пары, которые воспроизводят структуру кристалла.

Мозг человека потребляет около 20% кислорода, находящегося в организме человека.

Роговица глаза единственный орган человека, в который кислород поступает непосредственно из окружающего воздуха.

Кислород поступает в человеческий организм из окружающего воздуха и с водой.

Кислород растворим в  воде и многие организмы, обитающие в ней, потребляют кислород в разных количествах. Так, например, постоянные обитатели водного пространства рек, озёр, морей и океанов, рабы, потребляют разное количество кислорода. Этим объясняется разнообразие пород в определенных водоёмах. Карась потребляет кислород в меньшем количестве, Карп более требователен к содержанию кислорода в воде, он живет в водоёмах, обеспеченных содержанием кислорода в количестве не менее 4 мг на один литр воды. Рыбы, живущие в горных реках, нуждаются в воде с большим содержанием кислорода.

Используя электролиз можно получить кислород из таких химических соединений как хлораты и перхлораты. Этот способ применим на объектах, где невозможно хранение воды в больших количествах, например, на подводных лодках.

Кислород способен влиять на многие процессы в организме человека. В медицине широко используется лечебное действие кислорода при острых респираторных заболеваниях. Хороший эффект получен при использовании кислородных процедур больными пневмонией, эмфиземой.

Кислород необходим каждому живому существу на нашей планете. Полностью зависит от кислорода организм человека. Не обходится без кислорода тяжелая, химическая и нефтехимическая, легкая промышленность, медицина, сельское хозяйство и энергетика.

Сообщение 2 «Углерод – основа всех живых существ»

Углерод — это, пожалуй, основной и самый удивительный химический элемент на Земле, ведь с его помощью формируется колоссальное количество разнообразных соединений, как неорганических, так и органических. Углерод является основой всех живых существ, можно сказать, что углерод, наравне с водой и кислородом, — основа жизни на нашей планете! Углерод имеет разнообразие форм, которые не похожи ни по своим физико-химическим свойствам, ни по внешнему виду. Но всё это углерод!

Физиологическая роль углерода определяется тем, что этот элемент входит с состав всех органических соединений и принимает участие практически во всех биохимических процессах в организме. Окисление соединений углерода под действием кислорода приводит к образованию воды и углекислого газа; этот процесс служит для организма источником энергии. Двуокись углерода СО2 (углекислый газ) образуется в процессе обмена веществ и является стимулятором дыхательного центра, играет важную роль в регуляции дыхания и кровообращения.

В свободном виде углерод не токсичен, но многие его соединения обладают значительной токсичностью: окись углерода СО (угарный газ), четыреххлористый углерод СCl₄, сероуглерод СS₂, соли цианистой кислоты HCN, бензол С₆Н₆ и другие. Углекислый газ в концентрации свыше 10% вызывает ацидоз (снижение рН крови), одышку и паралич дыхательного центра.

Длительное вдыхание каменноугольной пыли может привести к антракозу – заболеванию, которое сопровождается отложением угольной пыли в ткани легких и лимфатических узлах, склеротическими изменениями легочной ткани. Токсичное действие углеводородов и других соединений нефти у рабочих, занятых в нефтедобывающей промышленности может проявиться в огрубении кожи, появлении трещин и язв, развитии хронических дерматитов.

Сообщение 2.

«Азот - рождающий жизнь»

Азот – это одно из самых распространенных веществ на нашей планете. Он поддерживает наше существование с разных сторон, и биологические формы жизни без него в принципе невозможно. Для человека есть вредные и даже опасные азотистые соединения, но есть и жизненно необходимые. Так, азот входит в состав абсолютно всех аминокислот и нуклеотидов. Так что без него жизнь в принципе не возможна.

Еще важно знать, что при физических нагрузках в организме выделяются азотистые соединения, например, аммиак. Поэтому организм устроен так, чтобы вредные вещества своевременно и качественно утилизировать.

Азот еще входит в состав гормонов, ферментов и гемоглобина. Гормоны регулируют биологическую активность организма. Гемоглобин составляет часть крови. Как видно, азот человеку не только для здоровья, но в принципе для существования необходим.

Белки, из которых состоит все живое, строятся из аминокислот. А они, как уже было сказано, имеют в составе азот. Есть белки, усваиваемые труднее, например, мясо. Есть белки усваиваемые достаточно легко. Это грибы и насекомые. Кстати во многих восточных странах именно насекомые являются единственным источником белка и считаются деликатесом. Их даже специально отлавливают и сдают на заводы, где из них готовят консервы.

Белки можно назвать высокомолекулярными азотистыми соединениями с очень сложной структурой. Азот входит в состав всех животных продуктов, грибов и рыбы. Также он есть в составе растительных продуктов с высоким содержанием белка, например, орехи и бобы. Азот выполняет в организме человека много важных функций. Прежде всего, это построение новых белков. А это значит рождение новых клеток и поддержание всего организма.

Азот обеспечивает во внутриутробном периоде нормальный рост плода. В детском и подростковом возрасте это рост и развитие в соответствии с возрастом.

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 является аккумулятором энергии, с его 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 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).

Сообщение 4

«Железо внутри нас».

Несмотря на то, что настоящего железа в организме человека мало (всего лишь 2-5 г.), по своей значимости оно является уникальным микроэлементом. Входя в состав крови, железо участвует в переносе кислорода от легких ко всем тканям, органам и системам нашего организма. А без кислорода, как известно, человек не может прожить и нескольких минут.

Непосредственную доставку кислорода к каждой клетке осуществляет входящее в состав крови белковое соединение гемоглобин. Он путешествует по телу в красных кровяных тельцах – эритроцитах. В состав гемоглобина входит крупная белковая молекула – глобин и встроенная в него небелковая структура – гемо, в сердцевине которой и находится ион железа. Именно соединение кислорода с железом окрашивает кровь в красный цвет.

Шутка врачей про то, что на свете существует четыре вида людей: мужчины, женщины, беременные женщины и дети очень даже справедлива в отношении оценки нормы гемоглобина. Так у мужчин показатель нормы не должен быть менее 130-170 г/л, у женщин – 120-150 г/л, у детей 120-140 г/л. У беременных женщин все гораздо сложнее. В самом начале беременности часто наблюдается снижение гемоглобина. Это связано с растущей потребностью в железе уже, двух людей: мамы и маленького человечка. Если обычному человеку достаточно 5-15 мг железа в день, то потребность беременной женщины – 15-18 мг. Норма гемоглобина к концу беременности – 110 г/л, а по стандартам ВОЗ – 105 г/л. Женщинам, планирующим стать мамой лучше вести записи, где указывать колебания уровня гемоглобина до беременности и во время беременности. Эта информация позволит врачу вовремя определить нехватку железа. Ее нужно обязательно восполнить, чтобы организм справился с потерей крови при родах, а также избавить ребенка от возможной гипоксии (кислородного голодания).

Если уровень гемоглобина ниже нормы, это диагноз. Имя ему - анемия. В чем же причины недостатка железа в крови? Первая причина – это, конечно же, несбалансированное питание. И вовсе не из-за крайней бедности, как можно было бы предположить, а из-за повального увлечения различными диетами. Современный стандарт здорового образа жизни диктует отказ от мяса, жиров и углеводов и необходимость занятий фитнесом. В результате тысячи молодых, успешных людей, преимущественно, девушек, практически ничего не едят и в то же время изматывают себя физическими нагрузками. В результате вместо отличного самочувствия получают все «прелести» анемии.

Другой, не менее важной причиной анемии являются кровопотери. Разовые кровопотери в результате операций или постоянные в виде частых носовых кровотечений и обильных менструаций, а также сдача донорской крови требуют обязательного восполнения дефицита железа.
Сначала можно попробовать восполнить дефицит железа, сбалансировав питание. Меню необходимо составить так, чтобы прием мясных блюд всегда сочетался с фруктовыми и овощными гарнирами. Малышам можно давать мясной фарш с 6 месяцев, рыбный – с 5,5 месяцев. Из растительных продуктов особенно богаты железом бобовые, соевые, укроп, салат, петрушка, сливы. Несколько меньше железа содержат свекла и морковь. Яблоки и картошка, вопреки бытующему мнению, содержат железа во много раз меньше, чем вышеперечисленные продукты.

1. Презентация « Микроэлементы в живой природе»

Урок – конференция заканчивается обобщением учителя:

- В сообщениях учащихся в достаточной степени показана биогенная роль важнейших макро- и микроэлементов в живой природе, отмечено, что недостаток того или иного питательного элемента в почве, в кормах животных, в пище человека отрицательно сказывается на урожае растений, продуктивности животных и здоровье человека.