Это удивительное вещество - вода Интегрированный урок по химии и биологии 9-10 класс

Аномальные свойства воды Цели урока: обобщить знания учащихся о воде, как самого распространенного вещества на земле, её физические и химические свойства; закрепить знания учащихся о роле воды в природе; сформировать представления о единстве живой и неживой природы, методы очистки сточных вод; развивать умение анализировать и делать выводы о роли воды в жизни растений, животных, человека; развивать коммуникативную и социальную компетенции в процессе работы творческих групп; воспитывать заботливое и бережное отношение к водным ресурсам, экологическую и валеологическую культуру учащихся. Тип урока: деловая игра, семинар.

Учитель химии: Люблю тебя, вода, Когда бежишь ручьем в лесу, Иль падаешь с высот в горах. Бежишь ты, то в тени деревьев, То на поляну выбегаешь, И вся сверкаешь в солнечных лучах. Учитель биологии: «Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не опишешь, тобой наслаждаешься, не понимая, что ты такое. Ты не просто необходима для жизни, ты и есть жизнь» Антуан де Сент-Экзюпери. Сегодня мы проведем семинар, он потребует от вас знаний как химии, так и биологии, экологии и географии. Его тема «Аномальные свойства воды». Представление участников семинара.

Ученик и ученица читают стихотворение-диалог. Что тебе нравится? Мне нравится вода, текущая неведомо куда. неведомо откуда, для чего… Не продолжай, я понял Н 2 О Да нет же, нет! Мне нравится вода, текущая неведомо куда, не ведомо откуда и зачем Так и скажи: река или ручей Да нет же, нет! Мне нравится вода, текущая неведомо куда… Я понял, понял: это ты о жизней нашей, правда ведь, скажи? Да нет же, нет! Мне нравится вода, текущая неведомо куда В себе не ощущающая льда, не знающая, что она вода.

Ученица: Что такое вода? Минерал не имеющий цвета, Не имеющий запаха, формы, но ты оглянись – Это главное таинство, главное чудо планеты, Это главный исток, из которого вылилась жизнь. Ученик: Без воды на Планете не мыслимо что-то живое И вода вездесуща – и в недрах, и по над землей, И планету Земля, во Вселенной зерно голубое, Было б много точнее назвать не Землей,а Водой. Ученица: Океаны и реки, озера и вечные льдины Сок деревьев и трав, кровь живущих зверей и людей – Это только вода, это Жизни самой сердцевина, Это плазма Планеты, а может Галактики всей.

Географ: Людина здавна мріяла про безсмертя. Мандрівники в заморських країнах, алхіміки в лабораторіях настирливо шукали еліксир життя та джерело вічної молодості. Та вони й не здогадувалися, що таємничий еліксир – це звичайна вода. Та сама вода, що заповнює моря, озера, річки, випадає на землю дощами, вкриває її сніговим покривалом. Вода, без якої не можливе існування всього живого. Биолог: Тисячі років може лежати в сухій землі зерно, та доторкнись його життєтворча крапля води – воно оживає. В усі часи вода перетворювала засушливі степи на плодотворні поля, а спекотні піски – в квітучі оазиси. Историк: Світ походить від води – говори Фалес Мілецький, один зі стародавніх мудреців. А й справді, історія Землі – це перш за все історія води. У воді виникло життя. Різноманітна і щедра, беззахисна і сильна, вода безперервно змінювала і змінює обличчя нашої планети. То тече в річках і океанах, то парою піднімається в хмари, то покриває водойми льодом. Що ж таке вода?

Астроном: Вода – одно из самых распространенных на Земле соединений. Молекулы воды обнаружены в межзвездном пространстве. Вода входит в состав комет, большинства планет солнечной системы и их путников. Количество воды на поверхности земли оценивается в 1,39 х т. Географ: Большая часть воды – 97 % находится в океанах и морях. В реках и озерах земного шара содержится примерно куб. км. пресной воды. Значительное количество воды содержится в земной коре (подземные воды). Общие запасы подземных вод составляют примерно 8 млн. куб км. В атмосфере находится 1,3 х т.

Корреспондент газеты «За и против»: Где еще содержится вода? Биолог: Вода входит в состав многих минералов и горных пород, присутствует в почве и во всех организмах. Кореспондент: Как вода распределяется в организме человека? Биолог: Вода – это кровь всего живого. Вода – это мы сами. Из неё почти на 70% состоит наше тело. Потеря влаги для организма опаснее, чем голодание. Без пищи человек может прожить больше месяца, без воды погибает на протяжении нескольких дней (по схеме комментирует распределение воды в организме). Биолог: Тело рыб содержит 80% воды, водоросли – 90%. Подсчитано, что содержание воды в тканях живых организмов примерно в 6 раз превышает её во всех реках земного шара.

Биолог: Ученые подсчитали и вес воды имеющийся на нашей планете – млн тонн. Здесь учитывается вся вода: морей, океанов, вода в виде пара в атмосфере, и виде льда, вода, находящаяся в твердой оболочке Земли и наконец, сосредоточенная в биологических объектах. Биолог: Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. «Вода дороже золота» - утверждали бедуины, всю жизнь кочевавшие в песках. Они знали. Что никакие богатства не спасут путника в пустыне,0 если иссякнут запасы воды. Биолог: Растение получает питательные вещества из почвы только в виде растворов. Вода является важным элементом живого органического мира.

Корреспондент: В каком важном процессе, идущим в растительном организме участвует вода? Биолог: Вода участвует в процессе фотосинтеза. Под действием солнечной энергии углекислый газ и вода в листьях растений распадается на кислород, выделяющийся в атмосферу, и углерод, идущий на образование живого органического вещества растений. Географ: Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли, она – незаменима. Иссякнут запасы металлов – быть может, удастся обойтись пластмассами, не хватит растительных и животных белков – научаться получать синтетические. Даже вместо обычного воздуха пригодно в некоторых случаев искусственная смесь газов. Вода же будет необходима во все века и всюду, где существуют земные формы жизни.

Географ: В природе работает гигантский «Механизм», возвращающий пресную воду, стекающую с материков в океаны и моря, обратно на сушу. Этот механизм «запустила» в работу сотни миллионов лет назад энергия Солнца. Учитель биологии: Давайте подведем итог, почему же вода является необходимым условием существования всех живых организмов? Химик: Вода – это среда в которой осуществляются химические реакции. Вода вымывает из клеток продукты обмена веществ. Вода регулирует температуру тела. Вода – прекрасный растворитель. Вода участвует в процессе фотосинтеза. Вода – регулятор многих процессов на планете.

Химик: Как уже говорилось, вода – прекрасный растворитель. Вся практическая деятельность человека с самой глубокой древности связана с использованием воды и водных растворов и для приготовления пищи, и для других житейских надобностей. Химик: Морская вода – прекрасный растворитель. В ней растворяются почти все вещества. Около 70 элементов Периодической системы содержится в ней в обнаруживаемых количествах. Даже редкие и радиоактивные элементы находятся в водах морей и океанов в наибольшем количестве.

Экономист: Вода нужна практически во всех отраслях народного хозяйства. Самый крупный потребитель воды – сельское хозяйство. Для того, чтобы вырастить 1т. пшеницы требуется 1500 т воды, риса – более 7000 т, хлопка – около т воды. Вода необходима и для бытовых нужд человека. Подсчитано, что для производства суточной нормы пищевых продуктов в расчете на одного человека требуется не менее 6 куб м воды. Прежде чем в магазине появится банка овощей или фруктов в виде консервов, на нее будет истрачено 40 л. воды. За 70 лет жизни человека через ткань его организма проходит 70 т. воды.

Энергетик: Современные крупные теплоэлектростанции потребляют огромное количество воды. Только одна станция мощностью 300 т кВт расходует до 120 куб см воды в секунду или более 300 млн куб м в год. Экономист: Вода необходима и в промышленности, причем число водоемких производств растет с каждым годом. В некоторых производствах только для того, чтобы выпустить тонну готовой продукции нужно затратить сотни тонн воды. Много воды требуется в химической промышленности. Так на производство 1т. синтетического каучука затрачивается около куб м воды, на выплавку 1т. никеля расходуется куб м воды.

Статист: Расход воды определяется так: 50% идет в сельское хозяйство, 40% - в промышленность, 10% - на бытовые нужды. Ежесуточное мировое потребление воды 7-8 х 10 9 млрд т. Корреспондент: Почему же воду называют основой жизни на земле? Где её используют? Химик (объясняет использование воды по схеме). Биолог: Вода цілим рядом своїх «талантів» різко відрізняється від усіх відомих у природі речовин. Учені називають їх аномаліями, але не будь цих аномалій, навряд чи можливим було б життя.

Корреспондент: Почему воду называют самым аномальным веществом в мире? Биолог: Вода имеет аномально высокие температуры кипения и замерзания. Плотность воды при переходе её из твердого состояния в жидкое не уменьшается, как почти у всех других веществ, а возрастает, являясь максимальной при 4 0 С. Вода обладает аномально высокой теплоемкостью. У воды аномально высокое поверхностное натяжение. Учащиеся рассказывают более подробно о самых важных аномалиях воды.

Корреспондент: Какова же причина всех этих аномалий? Учитель химии: Мы знаем, что свойства веществ зависят от строения. Химик: Вода – простое вещество, единое и неделимое, считали в средние века. «Вода состоит из водорода и кислорода, её можно получить с помощью химической реакции» - утверждал великий Лаувазье. Он определил что она состоит из 2 атомов Гидрогена и одного атома Оксигена. А английский ученый Кавендишь сумел её синтезировать из водорода и кислорода.

Химик: Причины таких аномальных свойств в строении молекул воды. Оказалось что они не линейные, а угловые и связаны между собой, образуя сгустки, цепочки или располагаются слоями, покрывающими друг друга. Между молекулами есть пустота. (Слайд 1. Схема строения молекулы воды.) Если бы вода состояла только из одиночных молекул, отстоящих друг от друга на равном расстоянии, то тогда температура её кипения была бы равна + 63,5 0 С, но в связи с тем, что образуются различные ассоциации молекул, точка кипения воды при нормальном давлении возрастает до С.

Химик: Молекула воды образуется при взаимодействии двух атомов водорода и одного атома кислорода. Каждый атом водорода имеет один неспаренный s-электрон. В атоме кислорода 2 неспаренных р-электрона. При перекрывании двух р-электронных облаков атомов кислорода с s- электронными облаками двух атомов водорода образуются две полярные ковалентные связи (Слайд 2 – образование молекул воды). При этом общие электронные пары, образующие химические связи смещены к атому кислорода, как к более электроотрицательному элементу. Из-за взаимного отталкивания электронных облаков двух атомов водорода угол равен 104,5 градусов. Молекула воды представляет собой диполь. Это значит, что с одной стороны она имеет положительный заряд, а с другой – отрицательный.

Химик: аномальными являются температуры замерзания и кипения воды. По молекулярному строению вода подобна соединения водорода с другими элементами. Например, Н 2 S, Н 2 Se, H 2 Te. (Слайд 3 – график температур замерзания и кипения веществ). Для этих соединений (гидридов) существует закономерность. Чем больше их молекулярная масса, тем выше температуры их замерзания и кипения. Если бы и вода подчинялась этому правилу, то её температура замерзания была б С, а температура кипения 70 0 С. Это означает, что в естественных земных условиях она не могла бы существовать в виде пара и льда.

Химик: Молекулы воды имеют полярную структуру, чем объясняется их склонность к объединению в более крупные комплексы. Это явление называется ассоциацией молекул. Лед имеет структуру похожую на структуру воды. В структуре льда есть пустые пространства. Вот почему лед легче, чем вода и плавает на её поверхности. Учитель химии подводит итог о причине аномалий воды (Слайд 4 – водородная связь – причина аномалий воды - схема). Корреспондент: Много ли воды на Земле? Сколько воды можно использовать для питья. Биолог: Морская вода не подходит. Ледники расположены далеко, подземные воды нужно поднять на поверхность, болотная вода не пригодна для питья. Значит, доступной воды – менее 1%.

Корреспондент: Может ли каждый из нас что-нибудь сделать чтобы уменьшить расход пресной воды? Учитель биологии: Можем, если будем знать и помнить, что: Вода непрерывно капает из крана: 1 стакан заполняется за 20 мин За один час потеря воды составляет 750 мл. За сутки – 18 литров. За неделю – 126литров. За месяц – 540 литров. 2. Вода течет тонкой струйкой: 1 стакан заполняется за 2 мин. За час потери воды составят 7,5 литров. За сутки – 180 литров. За неделю – 1260 литров. За месяц – 5400 литров.

Вот какие потери воды только из одного крана. Сколько можно сэкономить чистой воды хорошо закрывая кран и следя за исправной его работой. Санитарный врач: Совершая круговорот, вода участвует во многих химических и физических процессах живой и неживой природы, при этом она может подвергаться загрязнению. Важнейшим показателем качества воды является её чистота. Существуют определенные гигиенические нормативы – предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воде водоемов.

Три ученика читают стихотворение. Без воды нам жизни нет. И не сваришь ты обед. Не посадишь огород – Без воды он пропадет. Стой, внимательно смотри, В кране воду закрути, А не то она сбегает, Тратить деньги заставляет. Капелька за капелькой Водичка убегает… Будешь воду ты беречь, То вода не будет течь. Деньги будут у тебя. Бережливым будешь? – ДА!

Эколог: Основні заходи з охорони водних ресурсів від забруднення такі: Регулювання поверхневого стоку річок. Затримання поверхневого стоку на водозборах. Накопичення талих і дощових вод у водосховищах. Будівництво водоочисних споруд або систем зворотного водопостачання. Упровадження безвідходних технологій. Протиерозійні роботи на водозбірних площах. Забезпечення водозахисних насаджень, що регулюють стік. Ученица: Мы не ценим её, мы, как дети с игрушкой играем, С этим главным сокровищем, таинством Жизни, водой. Загрязняем её, отравляем её, убиваем … Ну, а если когда-то игра обернется бедой?

Ученик: Очень хочется верить, что люди еще повзрослеют. Что источник всей Жизни на этой Земле сохранят, И в бездонном пространстве планета Земля голубая Будет также сиять, как и тысячелетья назад. Брейн-ринг (соревнование знатоков химики-биологи). Тема «Все о воде». Физики – лирики: Как вода называется по-гречески? (Гидро). Как вода называется по латыни? (Аква). Почему лед не тонет? (Его плотность меньше, чем воды). При какой температуре вода замерзает? (При t=0 0 С жидкая фаза переходит в твердую). При какой температуре вода закипает? (При t=100 0 С, высоко в горах она начинает кипеть при t=80 0 С).

Растения и животные: Какое водное растение, завезенное монголо-татарами, является показателем чистоты водоема? (Рогоз, он и сам воздействует очищению воды, его неправильно называют «очеретом») Какие водные животные способны жить только в чистых водоемах, их отсутствие - сигнал тревоги о состоянии пруда, речки, аквариума? (Моллюски) Где берет воду верблюд, когда в пустыни нет водопоя? (У себя в горбах, 1г жиров, окисляясь, дает 1г воды) Почему морская вода непригодна для питья? (Она содержит около 30% солей, в физиологическом растворе солей 9%) Какие растения и животные могут употреблять воду во много раз больше, чем масса их тела? (клещи, клопы, мох-сфагнум) Как водные животные определяют вкус и степень чистоты воды в водоеме? (В клетках их кожи есть вкусовые рецепторы)

Человек и его здоровье: Какое количество воды человек употребляет каждый день в чистом виде и с пищей? (около 2 литров) Какой водой лучше утолить жажду – минеральной, слегка подсоленной или чистой дистиллированной? (Минеральной или подсоленной) Какой процент потери воды вызывает у нас жажду? (15%) Как быстро всасывается выпитая вода? (Это происходит через минут) Сколько воды выпивает человек за всю свою жизнь? (Около 50 тонн) Потеря какого количества воды опасна для жизни человека? (10%) Почему вредно регулярно запивать пищу водой во время еды? (Вода разбавляет желудочный сок и замедляет переваривание пищи)

Заключительное слово учителя химии. Обычная химическая формула, Но необычное при этом вещество, Обычные физические правила, Но необычные они для Н 2 О. Вода не смесь, а вещество, Оксидом водорода называется, Молекулы воды содержит Н 2 О И связью водородною они соединяются. Её узнать совсем не сложно – По свойствам, удивительней которых нет. Вода! Тебя держу я осторожно В своих ладонях как живой субъект.

Заключительное слово учителя биологии. Не будь воды, и не было бы жизни, Которой сотни миллионов лет. В воде рождались первоорганизмы, От них произошел весь белый свет. Природная вода – живое существо, Рождается, чтоб жизнь давать другому, И умирает, как и большинство, От лености и равнодушия людского.