ВВЕДЕНИЕ

В условиях экологизации химического образования школьный химический эксперимент не только становится активным методом изучения окружающей природной среды, формирования и совершенствования знаний в области химии, экологии и охраны природы, но и осуществляет процесс обобщения теоретико-практических знаний и умений.

С помощью обобщающего химического эксперимента экологической направленности можно осуществлять формирование и развитие экологического сознания, субъектной активности, логики познания, интереса к химии и экологии. Применение такого эксперимента делает восприятие учебной информации более эмоциональным, творческим, действенным, демонстрирует практическую значимость изложенного материала, даёт стимул учащимся для самостоятельного приобретения знаний, повышает их уровень экологической культуры.

Глава 1. Учебный эксперимент в экологизированном курсе химии

Химический эксперимент - неотъемлемая часть обучения химии. В условиях экологизации химического образования роль эксперимента возрастает. Он становится активным методом изучения окружающей природной среды, формирования и совершенствования знаний в области химии, экологии и охраны природы. Под руководством учителя школьники учатся анализировать разнообразные экологические ситуации, прогнозировать функционирование природных систем в условиях антропогенного воздействия, находить решения, направленные на защиту и сохранение среды обитания.

В настоящее время экологизация химического эксперимента идет в двух направлениях:

1) использование аналитических методов для определения состояния природной среды;

2) переработка отходов, образующихся в результате химических реакций (уничтожение веществ, их обезвреживание с последующим помещением во внешнюю среду или повторное использование в учебном процессе).

Раскрыть единство живой и неживой природы поможет объяснение природных явлений и процессов с использованием химического эксперимента, изучение воздействия веществ на живые организмы и экосистемы, разработка экологически безопасного эксперимента.

Экологизация программного эксперимента осуществляется в трех направлениях:

химическое содержание эксперимента сохраняется, но обязательным элементом становится экологическая чистота проведения опыта, которая достигается либо хорошей герметизацией лабораторного оборудования, либо нейтрализацией или обезвреживанием продуктов реакций, либо заменой опасных для здоровья учащихся реактивов на безопасные;

содержание эксперимента сохраняется, но оно ориентировано на экологическую проблему;

«химическое» содержание заменяется на экологическое при сохранении смысловой нагрузки эксперимента или тематического раздела курса.

Все опыты должны быть безвредны и безопасны для учащихся, при необходимости для их постановки используют полумикрометод.

Ниже приведены примеры демонстрационных опытов, иллюстрирующие указанные направления.

Демонстрационный опыт 1. Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медью. Опыт представляет опасность из-за продукта реакции - оксида азота(IV) NO₂ - токсичного вещества. Газ NO₂ поражает альвеолярную ткань легких, вызывает расширение сосудов, снижение кровяного давления, повреждение эритроцитов крови, химические некрозы зубной эмали. Опыт демонстрируют с использованием традиционного лабораторного оборудования, дополненного поглотительной склянкой для обезвреживания оксида азота(IV). Склянку заполняют либо раствором щелочи, либо гидрокарбонатом натрия. В качестве поглотителя можно использовать также водный раствор аммиака и карбонат аммония. В этом случае образуется нитрит аммония - нестойкое соединение, которое разлагается с выделением воды и элементарного азота - экологически безвредных веществ.

Демонстрационный опыт 2. Взаимодействие этилена с раствором перманганата калия (а не с бромной водой). Для качественной реакции на двойную связь С=С обычно используют бромную воду, которую предварительно получают растворением в воде чистого брома. Бром - сильнейший яд. Как правило, при приготовлении бромной воды учитель или лаборант подвергают свой организм химическому отравлению. Во избежание нежелательных для здоровья последствий лучше исключить контакт с бромом: в качестве реактива на двойную связь использовать раствор перманганата калия.

Демонстрационный опыт 3. Взаимодействие оксида углерода(IV) с раствором гидроксида кальция. Опыт служит иллюстрацией части круговорота углерода в природе, связанной с его изъятием из общего цикла. Происходит связывание газа СО₂ в недоступные для живых организмов карбонаты.

Демонстрационный опыт 4. Действие кислот на карбонаты. В опыте используют скорлупу куриного яйца, на которую действуют раствором соляной кислоты. С помощью известковой или баритовой воды доказывают выделение в реакции углекислого газа. Опыт иллюстрирует факт снижения численности птиц в районах выпадения кислотных дождей.

Демонстрационный опыт 5. Разложение пероксида водорода каталазой крови. Опыт демонстрирует одну из биологических функций железа (каталаза - геминовый фермент, содержащий железо). Обсуждаются причины появления большого числа заболеваний крови, связанных с загрязнением окружающей среды.

Демонстрационный опыт 6. Способы очистки воды от нефтяного загрязнения. Для очистки воды от нефтяного загрязнения используют различные адсорбенты: пробковую крошку, опилки, измельченный пенопласт, жгуты из пеньки. В обсуждении затрагивают проблему загрязнения Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, а также различные способы очистки поверхности воды от этих соединений.

Демонстрационный опыт 7. Действие на белки минеральных кислот, щелочей, фенола и солей тяжелых металлов. Во всех указанных случаях происходит осаждение белков. Природные белки теряют присущие им специфические свойства, становятся нерастворимыми, денатурируют. Опыты по осаждению белков свидетельствуют о том, что загрязнение природной среды кислотами, щелочами, фенолами, ионами тяжелых металлов имеет отрицательные последствия для живых организмов.

Экологизация химического эксперимента невозможна без включения в него исследовательского компонента. Только в этом случае у учащихся формируется широкий спектр практических умений, появляются навыки формулирования проблемы, планирования эксперимента, проведения наблюдений, сбора данных, овладения разнообразными методами и методиками исследования, обработки, анализа и обсуждения результатов, оценки реальной экологической ситуации и прогнозирования последствий применения природозащитных мероприятий.

Исследовательский компонент может быть реализован через систему нетрадиционного химического эксперимента, основу которого составляют:

1) моделирование экологических ситуаций, адекватных реально существующим;

2) имитация некоторых природных процессов и явлений;

3) определение биогенных элементов в биологическом материале;

4) оценка качества сельскохозяйственной продукции.

Экологизация школьного химического эксперимента позволит сделать восприятие теоретического материала более активным, эмоциональным, творческим, будет способствовать формированию у учащихся интереса к химии и экологии.

Глава 2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРАКТИКУМ

на основе обобщающего химического эксперимента экологической направленности

* обобщающую, заключающуюся в развитии у учащихся умения делать различного рода обобщения;

исследовательскую (развитие умений по конструированию экспериментальной установки, анализу и синтезу веществ, освоению доступных для общеобразовательной школы методов научно-исследовательской деятельности);

контрольно-коррекционную (диагностирование учителем хода и результатов процесса обучения, преодоление трудностей в усвоении теоретического материала, внесение необходимых поправок в формирование экспериментальных умений).

Большое значение мы придаем обобщающему функциональному свойству, поскольку оно вбирает в себя все обозначенные функции. Ведь обобщение -- это не просто повторение известного материала, а качественно новый этап познания, в ходе которого происходит осмысление, углубление, уточнение и связывание всей информации в единое целое; это высший уровень мыслительной деятельности. Все остальные мыслительные приемы подготавливают к нему учащихся. Обобщение более низкого уровня создает предпосылки для более широкого и осуществляется тогда, когда происходит поиск связей (генетических, причинно-следственных, взаимного влияния и др.) между изучаемыми объектами, когда постоянно меняется ситуация поиска.

Разработанные нами практические занятия исследовательского характера на основе обобщающего химического эксперимента экологической направленности для 8-11-го классов средней школы помогают выстроить систему эколого-краеведческого образования и воспитания учащихся на всех этапах обучения. Тематика практических работ определена в соответствии с программой для общеобразовательных учреждений.

В исследовательский практикум включены работы, которые мы разделили на три ступени.

Первую ступень составляют работы, объединенные общей целью - дать учащимся более глубокие химико-экологические знания, сформировать у них умения обозначать, сравнивать, анализировать, обобщать, оценивать основные идеи исследуемой экологической проблемы, в частности регионального характера, на теоретическом уровне, проводить экспериментальную проверку выдвинутых гипотез.

Вторая и третья ступени -- осуществление экологического мониторинга. Учащиеся подбирают информацию о состоянии окружающей природной среды, моделируют различные объекты окружающей среды, анализируют результаты наблюдений и прогнозируют экологическую ситуацию. Результаты такой деятельности могут стать хорошей мотивационной основой для получения учащимися знаний по предметам естественно-научного цикла и формирования экологически разумного поведения.

Практические работы, основанные на обобщающем эколого-ориентированном эксперименте, объединены общими целями и задачами, среди которых мы выделяем следующие.

1. Образовательные:

формирование целостного научного мировоззрения, экологического мышления учащихся и гуманистической направленности обучения;

теоретическое и практическое обучение учащихся основам исследовательской деятельности в лабораторных и полевых условиях;

обучение основам экологических знаний и понимания их взаимосвязи с основными естественно-научными и гуманитарными дисциплинами.

2. Развивающие:

личностное развитие школьников;

развитие познавательных интересов учащихся в области экологии и мотивации к исследованию экологических проблем региона на основе химических знаний.

3. Воспитательные:

совершенствование нравственных основ культуры учащихся;

воспитание бережного отношения к природе родного края;

вовлечение учащихся в значимую общественно полезную деятельность.

В качестве примера приведем разработку двухчасового практикума по теме «Металлы: определение содержания тяжелых металлов в почве» в 11-м классе, который проходит в несколько этапов.

I. Этап предварительной подготовки

Распределение учащихся по группам За три недели до проведения практикума учитель сообщает учащимся тему занятия и делит их на четыре группы. Необходимо внимательно подходить к их формированию, так как от этого зависит эффективность работы. Надо учитывать тип восприятия информации учащимися (аудиалы, визуалы и кинестетики), успеваемость и межличностные отношения. Для этого учитель проводит соответствующее тестирование в классе, результаты которого обрабатывает совместно со школьным психологом.

Определение экологической проблемы (учителем): загрязнение почв тяжелыми металлами.

Учитель предлагает учащимся определить содержание в почве железа, меди, кобальта и никеля в различных зонах г. Курска, а также на территории Михайловского горно-обогатительного комбината по добыче железной руды, так как

это регион крупных железорудных месторождений и содержание железа превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК), а медь, никель и свинец содержатся в промышленных отходах предприятий;

необходимо дополнить информацию об этих металлах, приведенную в школьном курсе химии.

Постановка цели, задач и выдвижение гипотезы

Исходя из экологической проблемы, учитель определяет цель работы: определить (качественно и количественно) содержание тяжелых металлов (железо, медь, никель и свинец) в различных пробах почвы.

Затем учитель ставит перед учащимися проблему: на основе анализа имеющихся в г. Курске и Курской области производств определить, какую количественную характеристику содержания выбранных металлов необходимо учитывать при попадании их в почву.

Данную проблему учащиеся решают с помощью учителя, например, так.

Завод «Аккумулятор» специализируется на производстве свинцовых аккумуляторов, представляющих собой пластины в виде отливок из твердого свинца (с примесью сурьмы) ячеистой структуры, собранные в батареи и помещенные в баки (из эбонита или полипропилена) с электролитом. В ячейки пластин предварительно запрессовывают смесь оксида свинца РЬО с глицерином, обладающую способностью затвердевать в виде глицерата свинца. Электролитом служит раствор серной кислоты. Оксид свинца взаимодействует с H₂S0₄ с образованием PbS0₄. При зарядке аккумулятора сульфат свинца(П) превращается в свинец и диоксид свинца, которые и являются электродами.

В соответствии с целью и выдвинутой гипотезой учитель ставит задачи для себя и учащихся:

учитель должен определить наличие у учащихся необходимого уровня теоретических знаний и практических умений по химии, биологии и экологии для успешного выполнения исследовательских практических работ;

учащимся необходимо провести отбор проб, получить почвенный раствор, определить содержание тяжелых металлов с помощью качественного анализа, полуколичественного анализа и метода тонкослойной хроматографии (ТСХ) и по итогам работы сделать вывод о справедливости гипотезы.

Отбор проб почвы и подготовка образцов к химическому анализу

Учащиеся получают задание отобрать пробы на следующих территориях:

-- на пришкольном участке;

-- в районе завода «Аккумулятор»;

-- на территории Михайловского горнообогатительного комбината;

-- в парковой зоне микрорайона Сельскохозяйственной академии.

Отбор проб и приготовление вытяжки из почвы школьники производят, пользуясь предложенными учителем инструкциями.

Инструкция по отбору проб

Для проведения химического анализа отбирают почву методом конверта с глубины 10 см, так как именно в верхнем ее горизонте накапливаются тяжелые металлы.

Затем почву высушивают и измельчают. Удаляют из нее посторонние примеси и частицы при помощи набора сит с отверстиями разного диаметра - от 5 до 1 мм. Для сокращения объема пробы используют метод квартования. Измельченный материал тщательно перемешивают и рассыпают ровным тонким слоем в виде квадрата, разделяя его на четыре сектора. Содержимое двух противоположных секторов отбрасывают, а два оставшихся снова смешивают.

После многократных повторений оставшуюся пробу высушивают в хорошо проветриваемом помещении или сушильном шкафу при 30-40 "С, рассыпав тонким слоем на кальке, а затем измельчают в ступке и просеивают через сито.

Инструкция по приготовлению вытяжки

Почвенный раствор готовят за два дня до практического занятия следующим образом.

Сухую измельченную почву заливают 1 М раствором азотной кислоты (10г почвы на 50 мл кислоты) и оставляют на сутки, потом смесь фильтруют и упаривают фильтрат до необходимого объема.

Затем учитель поручает каждой группе учащихся следующую работу: первая группа определяет содержание железа (ионов Fe³⁺), вторая -- меди (ионов Си²⁺), третья -- никеля (ионов Ni²⁺), четвертая -- свинца (ионов РЬ²⁺).

Для определения содержания тяжелых металлов в почвенной вытяжке необходимо знание качественных реакций на ионы данных металлов, поэтому учитель предлагает учащимся записать на карточках, каким образом можно обнаружить эти ионы.

Результаты работы, проделанной учащимися, следующие.

Карточка первой группы

Качественное обнаружение ионов железа Fe³*

1. Раствор, содержащий ионы Fe³⁺, образует с раствором гексацианоферрата(И) калияK4[Fe(CN)u] (желтая кровяная соль) темно-синий осадок берлинской лазури:

2. Ионы Fe³⁺ образуют с растворами роданида калия или аммония окрашенный в кроваво-красный цвет роданид железа (Ш) Fe(SCN)₃. В присутствии избытка роданид-ионов образуется, кроме того, гексацианоферрат(Ш)-ионы [Fe(SCN)₆]³. В этом случае красная окраска образуется даже при ничтожно малых концентрациях ионов Fe³⁺.

Карточка второй группы

Качественное обнаружение ионов меди Си²⁺

1.При добавлении малых количеств аммиака к растворам солей меди(Н) выпадает зеленый осадок основной соли, растворимой в избытке аммиака с образованием ионов [Cu(NH₃)₄]² окрашенных в интенсивно-синий цвет:

2. Ионы Си²⁺ образуют с раствором гексацианоферрата(Н) калия (желтая кровяная соль) кирпично-красный осадок гексацианоферрата(П) меди:

3. Иодид-ионы образуют с ионами Си² иодид меди(П), который сразу претерпевает внутримолекулярное окисление-восстановление, образуя белый осадок Cul и свободный иод:

Иод маскирует белый цвет осадка, потому что он окрашен в желтый цвет.

4.Голубой раствор солей меди(И) обесцвечивается при добавлении к нему раствора тиосульфата натрия Na&O'j:

а образующийся при этом малодиссоциирующий тиосульфат меди(Г) разлагается при кипячении раствора, выделяя черный осадок Cu₂S:

Карточка третьей группы

Качественное обнаружение ионов никеля Ni²⁺

1. Едкие щелочи осаждают из водных растворов солей никеля малорастворимый осадок Ni(OH)₂ в виде объемного зеленого геля, легкорастворимого в кислотах, а также в растворах

Гидроксид никеля окисляется бромом в щелочной среде с образованием черного гидроксида никеля(Ш):

2. Соли никеля образуют с диметилглиоксимом (реактивом Чугаева) розово-красный осадок диоксимина никеля:

Образованию осадка способствует слабоаммиачная среда (рН 8-10).

Карточка четвертой группу

Качественное обнаружение ионов свинца Pb²⁺

1. При взаимодействии ионов РЬ²⁺ с раствором иодида калия KI образуется желтый осадок иодида свинца, растворимый в избытке реактива с образованием иодидного комплекса:



поэтому для полного осаждения РЫ₂ следует избегать большого избытка раствора KI.

Растворы едких щелочей осаждают из растворов, содержащих ионы РЬ²⁺, белый осадок гидроксида свинца РЬ(ОН)₂, растворимый в избытке реактива с образованием гидроксокомплекса [РЬ(ОН)₄]²".

Растворы хромата и дихромата калия с раствором соли РЬ²⁺ образуют желтый осадок хромата свинца РЬСгО

Анализ проб почвы показал повышенное содержание железа и свинца. Соединения железа могут также присутствовать в почве и по естественным причинам -- выветривание горных пород и размывание их водой. Причина загрязнения почвы соединениями свинца кроется в попадании в окружающую среду отходов завода «Аккумулятор», а также в близости выбранных нами зон к автомобильным дорогам.

Глава 3. Практические работы

Практическая работа№1.

“Физико-химические методы оценки качества воды”

1.Физические методы оценки качества воды.

Отбор проб воды. Прежде чем набирать воду, каждую бутылку следует ополоснуть изнутри водой, которую отбирали для анализа. Плотно закрываем и наклеиваем этикетки.

Задание 1. Определение прозрачности воды.

Оборудование и реактивы: -колба 250мл с исследуемой водой.

Рекомендации:

Для оценки прозрачности используйте следующие характеристики :

- прозрачная вода;

- слабо “опалесцирующая” вода (от слова “опал”- молочно-белый минерал с радужным оттенком, здесь имеется в виду именно этот отлив);

- слабо мутная;

- мутная;

- очень мутная.

Задание 2. Определение цвета воды.

Оборудование:

- 2 стеклянных цилиндра высотой 25см,

- бумажный фильтр с воронкой химической;

- линейка;

- дистиллированная и исследуемая вода;

- лист белой бумаги.

Рекомендации:

1. Профильтруйте через бумажный фильтр исследуемую воду.

2. Налейте её в цилиндр.

3. В другой цилиндр налейте дистиллированную воду.

4. Сравните цилиндры над белой бумагой. Определите цвет исследуемой воды по сравнению с дистиллированной.

Если окраска при сравнении отсутствует при высоте воды более 20 см ,то вода пригодна для питья.

Если окраска видна уже до 10 см, то воду можно применять только в технических целях.

Задание 3. Определение запаха воды.

Оборудование:

- колба 150-200мл;

- стекло для накрытия колбы;

- горелка;

- шкала интенсивности запаха.

Рекомендации:

1. Определите характер и интенсивность запаха воды при 20 градусах. В питьевой воде при 20 градусах допустимо наличие запаха не более 2 баллов.

2. Для определения запаха при 60 градусах 100мл исследуемой воды налейте в колбу 200мл,закройте стеклом и нагрейте до 50-60 градусов.

3. После этого колбу встряхните, воду перемешайте вращательными движениями, снимите стекло и определите характер и интенсивность запаха по шкале.

Шкала интенсивности запаха.

Интенсивность	Балл	Характер запаха
Отсутствие запаха	0	Запах не ощущается
Очень слабый	1	Запах обнаруживается только опытным наблюдателем, а вы его не чувствуете
Слабый	2	Запах обнаруживается только тогда,когда на него кто-нибудь обратит ваше внимание
Заметный	3	Запах,который вы сразу же замечаете
Отчётливый	4	Запах, обращающий на себя внимание,заставляющий отказаться от питья
Очень сильный	5	Запах настолько сильный, что вода вызывает отвращение

Задание 4. Определение вида загрязняющих веществ по запаху воды.

Запах воды	Вещества, загрязняющие воду
Химический	Промышленные сточные воды, хим.обработка воды
Хлорный	Свободный хлор
Углеводородный(нефтяной)	Стоки нефти, бензина
Затхлый	Органические вещества
Лекарственный	Фенолы
Неприятный	Сероводород- показатель сильного загрязнения воды гниющими животными остатками.
Гнилостный	Застоявшиеся сточные воды
Землистый	Сырая земля

2. Химические методы определения качества воды.

Задание 1. Определение водородного показателя (показателя рН-среды).

Оборудование и реактивы:

- 2%спиртовой р-р фенолфталеина;

- 1% р-р метилового оранжевого;

- универсальный индикатор.

Вода остаётся пригодной для питья, если рН соответствует 6,5-7,5.

Рекомендации:

1. Щёлочность воды можно определить добавив в пробирку, наполовину заполненную водой, несколько капель фенолфталеина. Если вода окрасится в розовый цвет, то она имеет щелочную реакцию.

2. Кислотность определяем добавляя в исследуемую воду несколько капель метилоранжа.. Если цвет индикатора изменится на розовый, то вода содержит кислоту.

3. рН можно определить с помощью универсальной индикаторной бумаги.

Задание 2. Определение сероводорода.

Оборудование и реактивы:

- спиртовой р-р иода;

Рекомендации:

Наличие в воде сероводорода можно определить при помощи реакции:

J2 + H2S = 2НJ + S

К 50мл исследуемой воды прибавляем по каплям р-р иода.

Если в испытуемой воде есть сероводород, то жидкость не окрасится от прибавления иода в коричневый цвет, а начнёт мутнеть от появляющихся частиц серы.

Задание 3.Определение органических соединений в воде.

Оборудование и реактивы:

- горелка;

- КмnO4 (перманганат калия);

Рекомендации:

В пробирку с испытуемой водой приливаем немного перманганата калия и нагреваем до кипения.При наличии органических веществ в воде появится коричневый осадок МnO2.

Задание 4.Определение ионов железа в воде.

А. Определение ионов Fe(3+):

Реактивы: 5% р-р “жёлтой кровяной соли”, К4(Fe(CN)6).

Рекомендации:

5% р-р “жёлтой кровяной соли” по каплям приливают к испытуемой воде.

Появление синей окраски берлинской лазури указывает на присутствие солей Fe(+3)

Б. Определение ионов Fe(2+):

Реактивы: р-р “красной кровяной соли”, К3(Fe(CN)6).

Рекомендации:

Р-р “красной кровяной соли” по каплям приливаем к испытуемой воде.

Появление синего осадка турнбуленовой сини указывает на присутствие солей Fe(+2)

Задание 5. Обнаружение нитратов в воде.

Реактивы и оборудование:

- предметное стекло,

- пипетка;

- р-р дифениламина в конц. Н2SO4.

Рекомендации: Капля исследуемой воды наносится на предметное стекло и из пипетки добавляется капля р-ра дифениламина (осторожно!).Появление синего окрашивания говорит о наличии нитратов в воде.

Практическая работа №2.

“Очистка загрязнённой воды”

Порядок работы:

1. Получите у учителя образец грязной воды. Мерным цилиндром измерьте объём, запишите объём в тетрадь.

2. Внимательно изучите внешний вид образца воды: цвет, запах, прозрачность, наличие твёрдых частиц или пятен и занесите наблюдения в таблицу.



	Цвет	Прозрачность	Запах	Наличие масла	Наличие твёрдых примесей	Объём
Перед обработкой
После отделения воды от масла
После фильтрования
После адсорбции

Отделение воды от масла.

Если оставить стоять смесь воды и масла, то она разделится на два слоя, причём масло окажется сверху.

1. С помощью делительной воронки разделите слой масла от слоя воды.

2. Изучите внешний вид и измерьте объём оставшегося водного слоя. Сохраните его для следующих опытов.

Фильтрование через песок.

Песочный фильтр захватывает твёрдые частицы, загрязняющие воду, которые слишком велики, для того чтобы пройти между песчинками.

1. Распрямите скрепку для бумаги и с её помощью сделайте небольшие отверстия в донышке пластмассового стакана.

2. Насыпьте в этот стакан слоями гравий, песок и снова гравий. Нижний слой гравия предотвращает вымывание песка через отверстия. Верхний - чтобы песок не взмучивался при приливании воды.

3. Осторожно налейте фильтруемый раствор в стакан. Соберите отфильтрованную воду в отдельный стакан.

4. Рассмотрите внешний вид и измерьте объём воды. Сохраните её для последующих опытов.

Адсорбция / фильтрование на древесном угле.

Древесный уголь адсорбирует (поглощает, задерживает на своей поверхности) многие вещества, которые могут придавать воде мутный вид, а так же неприятный запах и вкус.

1. Сверните бумажный фильтр.

2. Поместите свёрнутый фильтр в воронку, слегка смочив водой.

3. Воронку опустите в пустой стакан.

4. Поместите древесный уголь в другой стакан объёмом 150мл слоем 2см.

5. Добавьте образец воды к древесному углю в стакан, перемешайте смесь и осторожно пропустите её через бумажный фильтр. Следите, чтобы жидкость не протекала между фильтровальной бумагой и воронкой.

6. Если фильтрат содержит небольшие тёмные частички древесного угля, то профильтруйте ещё раз, используя чистую фильтровальную бумагу.

7. После того как вы останетесь довольны внешним видом и запахом очищенной воды, слейте её в мерный цилиндр. Запишите конечный объём очищенного образца.

Расчёты: % “чистой” воды = V “чистой” воды/V грязной воды · 100%

Вопросы: сколько процентов жидкости теряется в результате очистки какой объём грязной воды был потерян?

Демонстрационные опыты 2.

Способы очистки воды от СМС.

Растительные и животные жиры. Биологические функции жиров. Питательная ценность жиров. Причина нарушения обмена жиров в организме человека, возникновение патологий. Проблема ожирения, культура питания. Переработка природных жиров для получения непищевой продукции как пример нерационального использования природных ресурсов. Замена пищевого сырья на непищевое в производстве мыла, олифы, масляных красок и т.д. Совершенствование способов утилизации отходов в производстве и переработке жиров.

Демонстрационный опыт 3: Качественная реакция на жиры.

Лабораторный опыт 1: Эмульгирование жиров.

Биологическая роль углеводов. Участие углеводов в обмене веществ в организме человека, основные этапы этого процесса. Спиртовое и молочно - кислое брожение в организме человека. Молочная кислота - причина утомляемости. Производство сахара. Отходы сахарных заводов как загрязняющие вещества, пути их утилизации. Условия хранения продукции на заводах (сахарная пыль взрывоопасна). Профзаболевания работников сахарных заводов. Целлюлозно-бумажная отрасль промышленности и проблемы загрязнения воздуха и водоемов отходами этого производства. Образование диоксинов в процессе отбеливания бумаги. Диоксины - аллергены, канцерогены, мутагены. Природозащитные мероприятия по снижению газопылевых выбросов в атмосферу. Способы очистки сточных вод: физико-химические и биологические. Извлечение фенола из сточных вод и его обезвреживание. Экологически чистые способы отбеливания бумаги.

Лабораторный опыт 2:

1. Обнаружение молочной кислоты в скисшем молоке и мышечной ткани.

2. Выделение лактозы из молока и определение ее свойств.

3. Выделение пентоз в биологическом материале (опилках, отрубях, жмыхе).

Амины. Амины как продукты превращения аминокислот в организме человека. Биологическая роль аминов. Токсичность ароматических аминов. Образование в организме нитрозоаминов (ядов) по схеме: нитраты>нитриты>нитрозоамины. Проблема получения экологически чистых продуктов питания. Аминокислоты. Биологическая роль аминокислот. Заменимые и незаменимые аминокислоты. Проблема сбалансированного питания. Применение аминокислот в пищевой отрасли промышленности, медицине (для лечения некоторых заболеваний), животноводстве, ветеринарии. Белки. Белки - главные носители жизни. Важнейшие биологические функции белков в организме человека. Растительные и животные белки. Проблема голода и пути ее решения. Понятие о биотехнологии. Сырье для получения искусственного белка, кормовых добавок для сельскохозяйственных животных, лекарственных препаратов для населения. Отходы биотехнологической отрасли промышленности как загрязняющие вещества, их негативное влияние на здоровье человека. Создание экологически чистых технологий, совершенствование способов очистки отходов, производство экологически чистой продукции - основные направления развития биотехнологии.

Практические занятия.

1. Обнаружение белка в курином яйце, молоке, твороге, мясе и мясном бульоне.

2. Обнаружение в составе белков углевода, азота, серы.

3. Действие солей тяжелых металлов на белок (солей свинца, меди, ртути).

4. Действие кислот (минеральных и органических) и щелочей на белок.

5. Действие ферментов слюны на крахмал.

Лабораторный эксперимент по теме «Вода»: «Влияние химических загрязнителей воды на рост и развитие живых организмов»

Цель: Изучить влияние химических загрязнителей на рост и развитие грибов и комнатных растений.

Оборудование и реактивы: водные 10%- растворы KNO3 , NaCl ,NaOH ,Ca(NO3)2 ,CuSO4 .4чашки Петри, гриб Мукор, 2 растения колеус, микроскоп, предметное и покровное стекла (по 4), препаровальная игла, колба с водой, 4 пипетки.

Ход работы:

1. Помещаем в 3 чашки Петри по кусочку гриба Мукора с субстратом хлеба

2.Приливаем 10%-растворы :1 чашка-KNO3 , 2-NaCl , 3-NaOH.

3. Помещаем в чашку Петри кусочек гриба на субстрате мяса(колбасы) и приливаем 10мл.10%-NaCl.

4. Поливаем камнатное растение колеус 1-раствором Ca(NO3)2, 2-CuSO4 и выставляем на солнечный свет.

Методика исследования результатов:

1. Исследование исходных образцов грибов (на субстрате хлеба, на субстрате мяса.

2. Описание исследуемых объектов.

Исходные образцы.

А) гриб Мукор произрастал во влажной среде без доступа солнечного света. Наблюдается сильное разрастание мицелия и образование спор черного цвета.

Б) гриб на субстрате колбасы образовал 5 больших колоний бело-зеленого цвета с сильно разросшимся мицелием.

В) растение Колеус имеет прямостоячие светло-зеленые стебли, листья с окраской от розового до темно-фиолетового.

Результаты исследования:

1. Колонии гриба Мукора приобрели сине-зеленую окраску, количество черных спор уменьшилось, субстрат изменился. Мицелии гриба погибли в растворе 2,3 полностью, в 1-частично.

2. Колонии гриба на субстрате мяса продолжали разрастаться и покрыли весь верхний слой.

3. Растение колеус погибло быстрее в 2 раза (через 5 дней). Растение 1 изменилось внешне: стебли стали темно-зеленого цвета, листья насыщенно-контрастны по цвету, прирост составил за 7 дней 5мм.

4. Выводы:

А).Агрессивность веществ загрязнителей воды зависит от степени диссоциации соединений и среды раствора. Самыми агрессивными являются CuSO4 , NaOH, NaCL.

Б).Химические загрязнители ,попадая в почву изменяют кислотно-щелочной баланс.

В).Вещества KNO3 , Ca(NO3)2 относятся к разряду минеральных удобрений и в разумных концентрациях положительно влияют на рост и развитие растений (колеус1), или ограничивают разрастание гриба.

Г.)Меньшее влияние оказал загрязнитель NaCl на белковый субстрат гриба. Значит даже в агрессивных средах белковая пища должна быть сохранена при более жестких условиях и высоких концентрациях.

Д).Организмы с низким уровнем развития подвергаются агрессивному воздействию в меньшей степени, чем высокоорганизованны.

Литература

1. Аликберова, Л. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. /Л. Аликберова. - М.: АСТ - ПРЕСС, 1999. - 560 с.

2. Лисичкин, Г.В. Химики изобретают: Кн. для учащихся.

3. /Г.В. Лисичкин, В.И. Бетанели. - М.: Просвещение, 1990.- 112с.

4. Малышкина, В. Занимательная химия. /В. Малышкина. - Санкт - Петербург, «Тригон», 2001. - 464 с.

5. Харлампович, Г.Д. и др. Многоликая химия: Кн. для учащихся /Г.Д. Харлампович, А.С. Семенов, В.А. Попов. - М.: Просвещение, 1992. - 159 с.

6. Химия: Большой справочник для школьников и поступающих в вузы /Л.Л. Андреева, Д.Ю. Добротин, О.С. Габриелян и др. - М.: Дрофа, 2004.- 752 с.