Установление межпредметных связей при изучение темы "Биологическое значение галогенов"

ВВЕДЕНИЕ

При изучении темы «Галогены» учитель должен чаще предоставлять учащимся самостоятельность, обучая их применению теоретических знаний при анализе конкретных сведений. Все уроки по этой теме должны убеждать учащихся в том, что усвоенные ранее теоретические знания могут, служить надежным методом объяснения и предсказания свойств вновь изучаемых. веществ и явлений. Учебный материал развивает у учащихся умения применять усвоенные понятия, находить причинно-следственные связи, существующие в цепи: состав -- строение -- свойства -- распространение в природе -- применение -- получение.

Глава 1. Методические особенности изучения темы «ГАЛОГЕНЫ»

При изучении темы «Галогены» учитель должен чаще предоставлять учащимся самостоятельность, обучая их применению теоретических знаний при анализе конкретных сведений. Все уроки по этой теме должны убеждать учащихся в том, что усвоенные ранее теоретические знания могут, служить надежным методом объяснения и предсказания свойств вновь изучаемых. веществ и явлений. Учебный материал развивает у учащихся умения применять усвоенные понятия, находить причинно-следственные связи, существующие в цепи: состав -- строение -- свойства -- распространение в природе -- применение -- получение.

Материал темы дает возможность продолжить формирование у школьников положительного отношения к мировоззренческим знаниям. В целях развития учащихся важно, чтобы с первых уроков изучения - галогенов они применяли знания периодического закона, теории химической связи, строения атома, умели предсказывать свойства галогенов как элементов, простых веществ и образованных этими элементами соединений.

На изучение темы по программе отводится 8 ч: Общая характеристика галогенов. Свойства хлора. Взаимодействие хлора с металлами. 2. Химические свойства хлора (продолжение). Нахождение хлора в природе и его применение. 3. Хлороводород и соляная кислота. 4. Практическое занятие 1. «Получение соляной кислоты и опыты с ней». 5. Повторение сведений о хлоре, анализ результатов практической работы. 6. Фтор, бром, иод. 7. Практическое занятие ,2. Экспериментальное решение задан по теме «Галогены». 8. Письменная контрольная работа по теме «Галогены».

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЛОГЕНОВ, СВОЙСТВА ХЛОРА, НАХОЖДЕНИЕ ЕГО В ПРИРОДЕ И ПРИМЕНЕНИЕ

При изучении общей характеристики галогенов нужно постоянно опираться на уже усвоенные учащимися представления о взаимосвязи между химическими элементами в периодической системе. Вспоминая материал предыдущих тем, учащиеся должны раскрыть взаимосвязь элементов по строению их атомов, по составу и свойствам образуемых ими простых и сложных веществ.

Можно напомнить общие признаки, по которым химические элементы, выделяясь из других объектов материального мира, объединяются в систему: 1) все химические элементы существуют в природе в виде атомов, а также в виде близких к ним по строению атомных частиц--ионов, находящихся в составе химических соединений; 2) химический элемент во всех формах его существования образован частицами, имеющими одинаковый заряд ядра;-3) все химические элементы подчиняются периодическому закону, открытому Д. И. Менделеевым; 4) все химические элементы связаны друг с другом взаимопревращениями при явлениях естественной и искусственной радиоактивности. Периодическая система химических элементов рассматривается как относительно обособленное от других объектов природы целое со сложной структурой--общее по отношению к особенному--по группам и периодам периодической системы. Учащиеся могут самостоятельно назвать признаки, по которым обособляются друг от друга группы элементов и те признаки; которые характерны для галогенов и для каждого элемента этой группы. При этом они могут использовать план характеристики химического элемента.

Общую характеристику подгруппы галогенов можно изучать в форме самостоятельной работы с учебником. В этом случае нужно предложить прочитать § 78 «Общая характеристика галогенов» и повторить § 60 «Щелочные металлы и галогены». При рассмотрении материала по учебнику учащиеся обдумывают ответы на вопросы:

Что общего в строении атомов галогенов? В чем различив между ними?

Какие свойства (металлов или неметаллов) преобладают у галогенов? Почему?

Какие особенности строения атомов галогенов обусловливают их общие свойства?

4. Укажите вид химической связи и тип кристаллической решетки: а) у простых веществ -- галогенов, б) у галогеноводородов, в) у солей, содержащих галогены.

5. Какие общие физические свойства имеют галогены?

При обсуждении ответов важно подчеркнуть свойства галогенов--элементов, простых и сложных веществ. Полезно при этом вновь обратиться к учебнику (табл. 9--11) или предложить учащимся самостоятельно составить сводные обобщающие, таблицы.

Для закрепления знаний можно предлагать задания, требующие дописать уравнения реакций между галогенами и металлами, неметаллами (водородом). Обобщающие выводы учащиеся должны сделать вместе с учителем: 1) Все галогены -- неметаллы. 2) Галогены -- окислители. 3) Окислительная способность галогенов падает от фтора к йоду, в зависимости от увеличения порядкового номера элемента, заряда ядра атома и радиуса, атома.

При изучении свойств, галогенов следует проводить разнообразные опыты. Но надо учитывать, что при их проведении значительные количества галогенов могут попасть в атмосферу классной комнаты, что небезопасно для здоровья. Поэтому важнейшая задача, стоящая перед учителем при организации лабораторных опытов и практической работы, заключается в тщательной подготовке водных растворов галогенов и в соблюдении мер предосторожности. Для этого все опыты нужно проводить в герметически закрывающихся склянках, капельницах, пробирках и другой посуде. Лучший метод в этом случае -- капельный.

При подготовке хлорной, бромной и йодной воды следует иметь в виду, что содержание галогенов в растворах должно быть минимальным. Хлорную воду готовят под тягой пропусканием хлора в холодную воду в течение 1--1,5 мин. При этом получается почти бесцветная жидкость со слабым запахом хлора. Необходимо помнить, что хлорную воду готовят в день ее применения. Если ее приготовить задолго до использования, она может оказаться непригодной для реакции вытеснений более тяжелых галогенов из растворов их соединений.

Бромную воду можно приготовить так: к 100 мл воды приливают-2 капли брома с помощью пипетки с узким капилляром (под тягой!). Получается примерно 0,25%-ный раствор желтоватого цвета.

Для приготовления йодной воды лучше воспользоваться спиртовым раствором йода -- аптечной йодной настойкой: к 100 мл воды достаточно прилить 5 капель настойки йода, при этом получается раствор цвета слабо заваренного чая.

При проведении опытов учащиеся должны быстро отбирать с помощью пипеток необходимые количества растворов реактивов и без промедления плотно закрывать склянки с растворами галогенов, а также пробирки, в которых проводились опыты.

Изучение свойств хлора как химического элемента и как простого вещества позволяет показать, что возможные формы существования химического элемента определяются строением его атома.

На основании данных о строении атома хлора учащиеся могут высказать мнение о возможности проявления хлором степеней окисления --1- +7. Учитывая численную величину электроотрицательности хлора, они могут назвать те химические элементы, в соединении с которыми хлор проявляет степени окисления -- 1 и +7, а также предсказать проявление этими веществами свойств восстановителя или окислителя. Следует обратить .внимание учащихся на противоположность свойств хлора со степенями окисления -- 1 и 4-7. Так как эти противоположности присутствуют среди форм существования химического элемента хлора, можно говорить о его внутренней двойственности. Это свойство обусловлено строением атома хлора и приводит к многообразию веществ, образуемых этим химическим элементом.

После того как будут изучены и продемонстрированы физические и химические свойства хлора, предсказанные на основе характеристики места этого элемента в периодической системе и строения его атома, следует рассмотреть важнейшие соединения хлора.

Таким соединением является хлороводород, образующий соляную кислоту.

ХЛОРОВОДОРОД И СОЛЯНАЯ КИСЛОТА

Для закрепления практических умений необходимо перед объяснением нового материала рассмотреть в учебнике рисунки 83--85 о растворении хлороводорода в воде, повторить правила техники безопасности, предложить учащимся предсказать признаки химических реакций.

Используя материал этого раздела, следует устно решить с учащимися задачи: 1) Взяли по 5 л хлора и водорода. Каков объем полученного при реакции хлороводорода (газ измерен при н. у.) 2) Сколько по объему потребуется хлора и водорода для получения 0,4 м3 хлороводорода (н. у.)?

Изучение свойств соляной кислоты лучше проводить дедуктивно. Учащимся вполне доступно самим описать свойства соляной кислоты, чтобы затем проверить свои предположения на практике.

Для подготовки к практической работе № 1 можно предложить задание, в котором требуется выбрать из нарисованных приборов такие, которые пригодны для получения хлороводорода, и объяснить, почему были выбраны именно такие приборы.

При проведении практической работы «Получение хлороводородной кислоты и изучение ее свойств» необходимо обратить внимание на то, что хлороводород вреден для здоровья. Он сильно раздражает слизистую оболочку дыхательных путей. Обеспечить безвредное проведение этой работы можно, применяя малые количества реагирующих, веществ и добиваясь полного поглощения хлороводорода водой. Для растворения хлороводорода в воде нужно, использовать дугообразную, трубку, закрывающуюся влажным ватным тампоном. В этом случае хлороводород практически не подаваемых в воздух помещения. Для проведения опыта. «Получение хлороводорода» учитель должен заранее приготовить раствор серной, кислоты. Кислота такой концентрации, не вспенивает реакционную смесь, поэтому не происходит выделения хлороводорода в атмосферу класса в момент сборки прибора. Для опыта нужно взять хлорида натрия не более 10г и 5 капель раствора серной кислоты. Растворы галогенидов также должны, быть разбавленными, например 0,5

Чтобы, изучить свойства соляной кислоты, надо провести испытание полученного раствора лакмусом и раствором нитрата серебра. Хотя получившийся раствор хлороводорода слабый, однако он может вступить в реакцию с магнием, содой, нитратом серебра. При подробном изучении свойств соляной кислоты в процессе демонстрационных опытов лучше использовать готовый раствор ее, полученный при разбавлении 1:3.

Не следует ставить перед учащимися цель получать хлороводородную кислоту более высокой концентрации, так как в процессе длительного нагревания исходных веществ возможно растрескивание реакционной пробирки, что приведет к отравлению воздуха.

ФТОР. БРОМ. ИОД. ОБОБЩЕНИЕ ТЕМЫ «ГАЛОГЕНЫ»

Знакомство с образцами, веществ и их свойствами, как всегда, осуществляется в процессе демонстрации соответствующих опытов при строгом соблюдении техники безопасности.

Характеризуя строение атомов фтора, брома, йода в сравнении с хлором, а также электроотрицательность их в соединениях, учащиеся должны привлекать знания из курса физики, опора - на которые позволит вскрыть сущность изучаемых веществ и явлений. Решение этих задач начинается в VII классе при изучении кислорода, К VIII классу учащимся уже станут известными такие понятия, как «природные ресурсы», «промышленное производство» а др., которые можно использовать при изучении химии элементов. На уроках экономической географии учащиеся знакомятся и с принципами размещения химических производств на территории страны.

Привлечение экономических знаний начинается с выяснения потребности народного хозяйства в том или ином веществе. Эта потребность оказывает влияние на выбор сырья, технологию его переработки в конечный продукт. Нужно обратить внимание учащихся на то, что стоимость продукта не должна быть высокой, так как это ограничит области применения данного вещества, поэтому стоит задача рационального размещения по территории страны основных потребителей вещества дальние перевозки увеличивают его стоимость.

На уроках химии учащиеся узнают, что сырьем для получения хлора служит поваренная соль; его выделяют электролизом из раствора хлорида натрия. Бром и йод чрезвычайно рассеяны и минеральных скоплений не образуют. Основным источником получения брома служат воды соляных озер а также некоторых буровых скважин нефтеносных районов. Йод получают из буровых вод и золы морских растений. Знание этих фактов позволяет обсудить вопрос: где могут быть размещены данные производства?

Так как для получения хлора необходима поваренная соль и электроэнергия, то получать его можно в тех районах страны, где имеется сырье и значительное количество электроэнергии. Поваренная соль--важный пищевой продукт. Он требуется повсеместно. В промышленном центре страны, богатом электроэнергией, могут быть размещены производства по получению хлора. Его можно получать также в местах, находящихся вблизи залежей поваренной соли. Бром и иод получают исключительно вблизи источников сырья, так как возить буровые воды, содержащие очень мало брома или йода, невыгодно. Значительно дешевле подвести к соответствующим сырьевым источникам сжатый в баллонах хлор.

Так учитель подводит, учащихся к мысли о том, что размещение химических производств по территории страны зависит р.т сырья и способов его переработки: если сырье концентрированное и при переработке его необходим значительный расход электроэнергии, то выгоднее перевезти сырье из мест добычи в промышленные центры; если сырье слабо концентрированное, то его лучше переработать на месте. Основной задачей в развитии экономических знаний учащихся на данном этапе является конкретизация принципа, размещения химических производств по территории страны. Технологию же промышленного получения данных веществ рассматривать не нужно.

Перед практической работой по экспериментальному решению задач надо разобрать наиболее сложные задачи.

Требуют предварительного рассмотрения задачи: № 1 (доказать, что в состав соляной кислоты входит хлор и водород);

2 (определить, есть ли в образце нитрата натрия примеси хлорида); № 3 (проверить, является ли бумага иод крахмальной);

Следует помнить, что учащимся не следует все задачи оформлять письменно. Имеет смысл больше задач выполнить практически, а ход решения описать для одной-двух задач. На практических занятиях учителю необходимо следить за качеством практических умений, брать на заметку ошибочные действия учащихся и обязательно совершенствовать эти действия на последующих уроках, предусматривая время не только для анализа знаний, но и для анализа практических умений.

Экспериментальные задачи очень разнообразны, их решение не всегда удается оформить одинаково в отчете4 Важно при выполнении задач на распознавание, определение качественного, состава брать пробы веществ и это указывать в записи. Форма записи решения задач № 7 и 9 (с. 252 учебника) может быть такой:

На завершающем уроке по теме «Галогены» следует не только повторить и систематизировать знания учащихся; но и осуществить обобщение, сделать выводы мировоззренческого значения.

По отношению к общему (система) группы элементов можно рассматривать как особенное. На примере галогенов учащиеся должны рассмотреть общие черты и отличия в строении их атомов, составе и свойствах образованных ими простых и сложных веществ. На основании этого можно сделать вывод о том, что общие черты галогенов (как проявление особенного) объединяют их, а индивидуальные черты каждого из них позволяют различать эти элементы и их соединения. Следовательно, общее (периодическая система химических элементов) включает в себя особенное (группы элементов), которое, в свою очередь, состоит из единичных химических элементов.

Учитель может обратить внимание учащихся на важность знаний о единичном. Ведь именно анализ сведений о единичных химических элементах и их соединениях позволил Д. И. Менделееву объединить их в особые группы, а затем и в общую периодическую систему. Знание общего и особенного позволяет лучше познать единичное. Так, знание периодической системы и места, которое занимает группа элементов в системе, позволяет многое узнать и, предсказать в отношении каждого элемента этой труппы. Все это очень важно для практики применения веществ.

Имеет смысл обратить внимание учащихся на тот что галогены, как и все химические элементы, существуют в многообразных формах, в виде отдельных атомов, простых и разнообразных сложных веществ.

Сведения о применении галогенов и их соединений дозволяют выявить причинно-следственные связи, лежащие в основе их применения. Причем можно обсудить случая, когда использование основано на специфических свойствах, отсутствующих у других веществ. А также рассматривают примера, когда вещество применяется на основе свойства, характерного для всего класса, а поэтому в принципе может быть заменено другими веществами из этого класса. Из этого обсуждения следует сделать вывод: человек в своей практике использует все богатство единичного, все многообразие веществ и их свойств.

ПРОВЕРКА УСВОЕНИЯ ТЕМЫ «ГАЛОГЕНЫ»

В результате изучения темы учащиеся должны знать общие и специфические свойства галогенов, свойства и применение хлороводорода, соляной кислоты, уметь объяснять свойства этих веществ с точки зрения ранее изученных теоретических представлений.

Итоговая контрольная работа по теме может включать следующие вопросы:

Вариант I

1.Напишите уравнение реакции, с помощью которой можно осуществить следующее превращение:

2.Рассмотрите реакцию, данную в первом задании, как окислительно-восстановительную. (Обозначьте степени окисления каждого элемента до и после реакции, напишите электронные уравнения, укажите окислитель и восстановитель.)

Составьте электронные формулы бромида калия и брома, укажите тин химической связи в каждом из этих веществ.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Вариант II

1. Напишите уравнение реакции, с помощью которой можно осуществить следующее превращение:

Рассмотрите реакцию, данную в первом закати, так окислительно-восстановительную. Обозначьте степени окисления каждого элемента до и после реакции, напишите электронные уравнения, укажите окислитель и восстановитель.)

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Глава 2. Методические разработки по теме: «Биологическое значение и применение галогенов и их соединений»

Цели. Воспитательные. Воспитание коллективизма, экологической культуры, бытовой компетентности учащихся.

Развивающие: развитие умения делать выводы, выявлять существенное, развитие логического мышления.

Образовательные: учащиеся должны знать биологическую роль галогенов, применение галогенов и их соединений.

Урок по программе Габриеляна О.С. комбинированный, с элементами изучения нового материала, в виде беседы, групповой работы.

Оборудование. Образцы зубной пасты, изделия из тефлона, пластмассы, лекарства, фотобумага, карточки с символами галогенов.

Девиз: Человек - творец будущего!

ХОД УРОКА

Организационный момент

Учитель. Какие элементы мы проходили на последних занятиях?

Учащиеся. Галогены.

Учитель. Что мы изучали про галогены?

Учащиеся. Строение, свойства.

Учитель. Что осталось неизученным?

Учащиеся. Применение, история открытия.

Учитель. Тема нашего урока… (учащиеся сами формулируют тему: «Биологическое значение и применение галогенов и их соединений»). Нам понадобятся некоторые ваши знания.

На листочках раздаются вопросы, на которые учащиеся отвечают письменно.

Вопросы для актуализации знаний

1) Перечислите галогены с указанием порядкового номера и относительной атомной массы каждого.

2) Продолжите фразу: «Молекулы галогенов состоят из ...»

3) Какое значение степени окисления характерно для галогенов?

4) Как изменяется радиус атомов в подгруппе галогенов?

5) Как изменяются окислительные свойства от фтора к астату?

Ответы для самооценки знаний учащимися.

1) F - № 9, Ar = 19; Cl - № 17, Ar = 35,5;

Br - № 35, Ar = 80; I - № 53, Ar = 127;

At - № 85, Ar = 210.

2) Двух атомов.

3) -1.

4) Увеличивается от фтора к астату.

5) Уменьшаются.

Учитель. Если вы не знали что-либо, то поправьте себя, запомните.

Мотивация

Учитель (показывает на образцы зубной пасты, изделий из тефлона, лекарств). Как вы думаете, какие элементы «работают» в этих широко применяемых материалах?

Учащиеся. Галогены.

Учитель. Интересно узнать подробнее о применении галогенов и их соединений.

Работа в группах

Учащиеся в рабочих тетрадях делят лист на две графы:

1) Что знаю о значении и применении галогенов и их соединений?

2) Что нового узнал о значении и применении галогенов и их соединений?

Класс делится на группы по характеру мотивации учения, особенностям интеллектуального развития, уровню волевого развития, саморегуляции, внимания, степени работоспособности. Работа в группах с текстами о галогенах: создание буклета о своем представителе семейства галогенов по плану.

1) Титульный лист должен не только отражать название темы, но и заинтересовать.

2) Последняя страница должна содержать фамилии авторов.

3) На четырех страницах буклета отразить биологическое значение галогена и его соединений, экологические проблемы, связанные с данным галогеном, применение галогена и его соединений в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту.

4) Можно отразить в буклете историю открытия элемента.

5) Буклет может содержать также картинки, рисунки, схемы по вашему усмотрению.

Астат

Этот элемент был предсказан Д.И. Менделеевым под названием экайода и стал вторым (после технеция) синтезированным элементом. Его синтез провели американские ученые Д. Корсон, К. Мак-Кензи и Э. Сегре (1940) по ядерной реакции:

В настоящее время известно 24 искусственных изотопа астата. Все они короткоживущие (отсюда и название элемента: по-гречески означает неустойчивый). Самый стабильный изотоп - его период полураспада около 8 ч. По своим свойствам астат похож и на йод, и на полоний, свинец - имеет выраженные металлические свойства.

Атомы всех изотопов самого тяжелого галогена очень неустойчивы. Их ядра претерпевают быстрый радиоактивный распад, поэтому астата в земной коре чрезвычайно мало (по самым оптимистичным оценкам всего ~30 г), и его свойства остаются малоизученными.

Йод

Йод красой своей гордился,

Твердым был, но испарился.

Фиолетовый, как ночь,

Далеко умчался прочь.

Йод был открыт французским химиком Б.Куртуа в 1811 г. Ученый наблюдал появление фиолетовых паров с запахом, похожим на запах хлора, при действии концентрированной серной кислоты на золу морских водорослей.

Название йод образовано от греческого - цвет фиалки, фиолетовый.

Содержание йода - 4*10-5% от массы земной коры. 61-е место по распространенности. Источником йода служат подземные воды, сопутствующие залежам каменного угля и нефти.

Йод плохо растворяется в воде, значительно лучше - в спирте и многих других органических растворителях. Спиртовой раствор йода широко применяют для дезинфекции небольших ран на коже.

Йод в нашем организме играет выдающуюся роль. Он обеспечивает нормальное функционирование щитовидной железы, от которой зависит, в частности, и способность человека к умственной работе. Микроколичества йода поступают в организм с пищей, питьевой водой, некоторыми продуктами питания (особенно морского происхождения). В Нижегородской области люди страдают от дефицита йода - его слишком мало в питьевой воде. Для того чтобы компенсировать дефицит йода, используют йодированную соль - поваренную соль, к которой в заводских условиях добавлены микроколичества йодида натрия или калия.

Для того чтобы обезопасить щитовидную железу от накопления в ней атомов радионуклида 131I, которые образуются при работе ядерного реактора и в результате аварии могут попасть в атмосферу, врачи рекомендуют выпить стакан молока, в который добавлена одна капля медицинской йодной настойки. Объем щитовидной железы очень мал, и этого количества йода достаточно, чтобы насытить ее и на неделю лишить способности дополнительно поглощать поступающий в организм йод. После взрыва на Чернобыльской АЭС в нашей стране, к счастью, ни одной аварии, сопровождающейся выбросом в окружающую среду 131I, не было.

Йод применяют при глубокой очистке металлов, синтезе лекарств.

Бром

Бром разлился океаном,

Хоть зловонным, но румяным.

Бил себя он грозно в грудь:

«Я ведь бром! Не кто-нибудь!..»

Бром от греческого - зловоние.

В 1825 г. французский химик А.Ж. Балар выделил бром из золы морских водорослей, действуя на них концентрированной серной кислотой и пиролюзитом (MnO2).

Бром - тяжелая темно-красная жидкость* ( = 3,1055 г/см3), образующая желто-бурые пары с резким запахом, способные вызвать поражение дыхательных путей. При попадании жидкого брома на кожу образуются очень болезненные ожоги и трудно заживающие язвы.

Бром хранят в склянках с притертыми стеклянными пробками. Работать с бромом можно только под тягой в маске (очках) и резиновых перчатках. При попадании брома на кожу следует быстро промыть пораженное место спиртом, большим количеством воды, а затем многократно 2%-м раствором пищевой соды. При случайном вдыхании паров брома необходимо вдыхать пары 2%-го раствора аммиака, а затем кислород или свежий воздух.

Содержание брома в земной коре невелико. На долю брома приходится 1,6*10-4% от массы земной коры. Своих минералов практически не образует. В небольших количествах содержится в морской воде.

Источником брома в промышленности служат воды некоторых озер.

Физиологическая роль брома в организме незначительна. Все слышали, что врачи назначают «бром» как успокоительное средство. Понятно, что речь идет не о простом веществе бром (бром очень ядовит). Больным прописывают раствор бромида натрия или калия.

Бромом богаты чечевица, фасоль, стручки гороха. У животных бром обнаружен в крови, спинномозговой жидкости, гипофизе, надпочечниках.

Бромид серебра применяют в фотографии. Бромид натрия добавляют в дубильные растворы для получения более твердой кожи. Из прозрачных кристаллов KBr делают линзы, которые великолепно пропускают инфракрасные лучи и применяются в приборах ночного видения.

Бромид лития предотвращает коррозию в холодильных установках, обезвоживает минеральные масла, помогает кондиционировать воздух.

В текстильной отрасли промышленности широко используют броминдиго, с помощью которого получают целую гамму ярких и чистых цветов от синего до красного.

Хлор

На долю хлора приходится 0,017% от массы земной коры. Хлор входит в состав минерала галита (NаCl), сильвина (KCl), сильвинита (NaCl*KCl) и других.

Хлор хвалился:

«Нет мне равных!

Галоген я самый главный.

Зря болтать я не люблю:

Все на свете отбелю!»

Хлор от греческого - желто-зеленый.

В 1774 г. шведский химик К.Шееле при нагревании с концентрированной соляной кислотой минерала пиролюзита MnО2 получил хлор.

Хлор в промышленности получают электролизом водного раствора хлорида натрия:

Получать хлор электролизом расплавов хлоридов экономически невыгодно. В лаборатории для получения хлора используют окисление концентрированной соляной кислоты сильными окислителями:

14HCl + K2Cr2O7 = 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + 7H2O.

Температура кипения хлора -33,97 °C; хлор - зеленовато-желтый газ с резким запахом, в 2,5 раза тяжелее воздуха; при повышенном давлении переходит в жидкое состояние (желтая жидкость) уже при комнатной температуре, поэтому его удобно транспортировать и хранить в жидком виде в баллонах. Баллоны с хлором выкрашены в зеленый цвет.

Растворимость хлора в воде мала.

Раствор, полученный при поглощении 2,5 объемов Cl2 одним объемом воды, называется хлорной водой.

При незначительном содержании газа в воздухе, когда ощущается лишь слабый запах, хлор оказывает обеззараживающее воздействие. Однако длительное вдыхание воздуха с содержанием хлора выше 0,01 мг/л вызывает сильное раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, жжение во рту и кашель, а порой приводит к смерти от удушья.

Хлор относится к группе удушающих веществ. Он был первым боевым отравляющим веществом, примененным немцами во время Первой мировой войны. Действие отравляющих веществ на организм различно. Одни, как хлор, поражают главным образом органы дыхания, другие, как хлорпикрин Cl3CNO2, преимущественно поражают глаза и вызывают сильное слезотечение (слезоточивые отравляющие вещества), некоторые, как иприт (С2Н4Cl)2S и люизит СНCl=СНAsCl2, вызывают нарывы на коже (нарывные отравляющие вещества). Вредное действие может также заключаться в отравлении организма веществом, например фосгеном СОCl2, проникающим в кровь через слизистые оболочки (ядовитые отравляющие вещества).

Сложные отравляющие вещества, наряду с хлором, находят применение в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями. Для уничтожения, например, сусликов хлор из баллона пропускают в норку в течение 1-2 с; затем норку выдерживают закрытой около минуты.

Впервые хлор был использован в медицине. Раствор CaCl(OCl) в воде - хлорная известь - рекомендовался как дезинфицирующее средство врачам и студентам-медикам при работе в моргах.

С помощью соединений, содержащих хлор, легко и быстро отбеливают хлопчатобумажные, льняные ткани и целлюлозу (соответственно в текстильной и бумажной отраслях промышленности). Ведь до появления этих соединений в некоторых европейских, особенно северных, странах весенней порой поля и луга устилали льняными тканями, которые под воздействием солнечных лучей и других природных факторов приобретали необходимую белизну. Для лугового отбеливания ткани из Англии отправляли даже в Голландию, а купцы из французского города Бордо вывозили ткани на африканские побережья.

Хлором обеззараживают воду.

В цветной металлургии хлорированием руд извлекают из них некоторые металлы (титан, ниобий, тантал).

Суточная потребность взрослого человека в хлоре (2-4 г) обеспечивается за счет пищевых продуктов.

Особенно богаты хлором хлеб, мясные и молочные продукты. В организме хлор играет большую роль, хлорид-ионы способствуют удержанию тканями воды при водно-солевом обмене.

Максимальная массовая доля HCl в растворе соляной кислоты при комнатной температуре составляет ~36%. Попадание паров HCl в атмосферу приводит к сильной коррозии стальных изделий, однако стеклянная аппаратура устойчива. Техническая соляная кислота часто окрашена в желтый цвет из-за наличия в ней примеси соединений железа. Концентрированную HCl иногда используют в быту для чистки раковин, удаления ржавчины.

Важное практическое значение имеют гипохлориты - соли хлорноватистой кислоты НОCl, содержащей атом хлора в степени окисления +1. Особенно важны гипохлориты натрия NaOCl и калия KОCl, которые входят в состав многих чистящих и отбеливающих паст и порошков, а также хлорная известь СаCl(ОCl) - хлорка. Отбеливающее и дезинфицирующее действие гипохлоритов и хлорной извести объясняется очень сильными окислительными свойствами гипохлорит-иона OCl- и оксида Cl2О, содержащих атом хлора в степени окисления +1.

Хлорид-ионы входят в состав желудочного сока, участвуют в различных внутриклеточных процессах. Эти ионы в достаточном количестве поступают в наш организм с пищей. Поваренная соль служит вкусовой добавкой и для нормального функционирования организма не нужна. Более того, врачи считают, что избыток соли в пище способствует развитию многих заболеваний (прежде всего сердечно-сосудистых), и часто назначают больным бессолевые диеты. Поваренные книги рекомендуют при варке, например, бульона подсаливать его из расчета одна чайная ложка соли на один литр воды.

Хлору в степени окисления +3 соответствует неустойчивая хлористая кислота HClO2, соли которой называются хлориты. Хлориты проявляют довольно сильные окислительные свойства. Наибольшее значение имеет хлорит натрия NaClO2. Его используют в дорожном хозяйстве - посыпают им трещины в асфальтовом покрытии для того, чтобы предотвратить рост в этих трещинах различных сорняков, корни которых быстро разрушают асфальт.

Степени окисления хлора +5 соответствует сильная хлорноватая кислота НClO3 и ее соли - хлораты. Известная бертолетова соль - хлорат калия KClO3 - устойчива при хранении, но ее смеси со многими органическими материалами взрывоопасны. В домашних условиях недопустимо работать с взрывчатыми веществами, взрыв может произойти при простом перемешивании смеси.

В степени окисления +7 хлор образует очень сильную хлорную кислоту HClO4 и ее соли - перхлораты. Устойчивые, например, перхлорат магния Mg(ClО4)2, иногда используют как осушитель газов; перхлорат аммония NН4ClО4 применяют как окислитель в твердом ракетном топливе.

Хлороформ (трихлорметан) СНСl3 - бесцветная, прозрачная, тяжелая, подвижная, летучая жидкость с характерным сладковатым запахом и жгучим вкусом. Трудно растворяется в воде. Смешивается во всех соотношениях со спиртом, бензином и эфирными маслами. Впервые хлороформ был синтезирован Ю.Либихом в 1831 г. Однако наркотическое действие хлороформа еще несколько лет оставалось неизвестным. Лишь в 1848 г. в Англии хлороформ был применен для общего наркоза при хирургических операциях, а в России для этой цели хлороформ был впервые использован Н.И.Пироговым. Хлороформ - сильное наркотическое вещество, обладающее к тому же сравнительно высокой токсичностью. Частое вдыхание в больших концентрациях паров хлороформа может вызвать нарушение сердечного ритма, дистрофические изменения в миокарде, жировое перерождение, цирроз и атрофию печени, нарушение углеводного обмена, оказать канцерогенное воздействие на организм.

На высоте 15-25 км над землей находится озоновый слой атмосферы, защищающий живые объекты от жесткого ультрафиолетового излучения. При попадании в атмосферу хлорсодержащие соединения диссоциируют под действием УФ-света с образованием атомов хлора, которые реагируют с озоном:

* Cl + O3 = * ClO + O2.

В 1987 г. 36 государств подписали Монреальский протокол о снижении производства фреонов как самых опасных разрушителей озона. Запуски космических челноков также сильно разрушают озоновый слой. При одном старте «Шаттла» в атмосферу попадает около 200 т хлора.

Один атом хлора в состоянии уничтожить около 100 тыс. молекул озона:

* Cl + O3 --> * ClO + O2,

O3 --> O2 + О *,

* ClO + O * --> * Cl + O2.

Фтор

В земной коре наиболее распространен фтор - 0,065% по массе, 13-е место, в основном встречается в составе двух минералов - плавикового шпата СаF2 и фторапатита 3Са3(PO2)2*CaF2.

В периодической системе под № 9 находится элемент, образующий простое вещество с экстремальными свойствами. В мире он известен под двумя именами. За рубежом его называют флюором, что в переводе с латинского означает «текучий». Это название берет начало от слова «флюорит», т.е. плавиковый шпат. (Этот минерал способен снижать температуру плавления руды.) Флюорит - первое из соединений фтора, которое использовал человек. В России его называют фтором. Значение фтора в современном мире трудно переоценить, но за ним тянется слава агрессивного, опасного, ядовитого разрушителя. Фтор - от греческого phthoros - разрушение.

Природа обезопасила все живое, заключив природный фтор в состав малорастворимых и нереакционноспособных соединений - плавикового шпата, апатита и фосфорита.

Фтор не зря называют неукротимым. Он образует соединения со всеми химическими элементами. В токе фтора воспламеняются древесина, резина и даже… вода. Такая активность обусловлена особенностями строения атома и молекулы фтора. Фтор единственный непосредственно реагирует и образует соединения с благородными металлами (золото, платина и др.), а также с инертными газами (кроме гелия, неона и аргона).

Пластмассу тефлон называют органической платиной, перед ней бессильны «царская водка» и расплавленные щелочи, высокие и низкие температуры. В таких соединениях нуждается ракетная, атомная, авиационная техника.

Фтор - самый сильный окислитель, это свойство позволяет использовать его в качестве окислителя ракетного топлива. Фтор - верный слуга человека во многих отраслях промышленности. Его соединения применяют в оптической и лазерной технике, при изготовлении полупроводниковых приборов и космической аппаратуры, в современных вычислительных устройствах и ядерной энергетике.

Фтор считают главным элементом научно-технического прогресса. Создание новых способов получения энергии, легких и прочных пластмасс, нового поколения вычислительной техники, безотходных производств и многого другого возможно благодаря соединениям фтора.

Первым известным соединением фтора был плавиковый шпат СаF2, который в средние века металлурги использовали для понижения температуры плавления руды и шлака. Минерал был описан в конце XV в. Василием Валентином, а затем в 1529 г. основоположником прикладной химии Георгием Агриколой. В 1771 г. Карл Шееле получил плавиковую кислоту. Над получением фтора многие ученые работали почти 100 лет! Это - Э.Б. Дюма, А.Л. Лавуазье, Г. Дэви, А.М. Ампер, М. Фарадей, Г. Нокс и Т. Нокс, Э. Ферми, Г. Гор, А.П. Бородин… И, наконец, Анри Муассан 26 июня 1886 г. получил фтор. Отчет о работе А. Муассана: фтор был получен электролизом безводного фтороводорода, сжиженного при температуре ниже 0 °С с платиново-иридиевыми электродами. Для уменьшения активности фтора весь аппарат был погружен в охладительную смесь, которая позволяла снизить температуру до -23 °С.

В 1906 г. за выделение, изучение фтора и его соединений Анри Муассан был удостоен Нобелевской премии.

Фтороводородная кислота слабая. Но это единственная кислота, способная реагировать со стеклом:

4HF + SiO2 = SiF4 + 2H2O.

Особенность плавиковой кислоты в том, что она может существовать (так же, как и вода) в виде олигомеров (HF)n. Средняя степень ассоциации в жидкости n = 6.

HF широко применяется в авиационной, химической, целлюлозно-бумажной отраслях промышленности; с ее помощью делают надписи и рисунки на стекле.

Фтор в составе фторапатита входит в состав зубной эмали, которая обеспечивает твердость наших зубов.

При недостатке фтора защитный слой фторапатита разрушается, и появляется кариес. При избытке фтора наблюдается повышенная хрупкость костей.

Фтор получают только электролизом расплава гидрофторида калия KHF2, в котором растворен фтороводород. Транспортируют фтор обычно в сжиженном виде в специальных охлаждаемых емкостях (так называемых танках). Небольшие количества фтора в лаборатории можно получить по реакции:

2K2MnF6 + 4SbF5 = 4KSbF6 + 2MnF3 + F2.

Фреоны, например СF2Cl2 - дифтордихлорметан, используются в холодильниках и кондиционерах в качестве «рабочего вещества».

Фтор входит в состав полимеров, лекарств, моющих средств, ядохимикатов, красителей, компонентов искусственной крови.

Еще во время Второй мировой войны были созданы боевые отравляющие вещества нервно-паралитического действия - зарин, зоман, содержащие в своем составе фтор.

Фториды используются в медицине, растениеводстве и животноводстве. С ними связывают перспективу лечения рака и регулирования наследственности, создание мощных психотропных средств, транквилизаторов, антибиотиков.

Учитель. Вы потрудились на славу. Есть простор для вашего творчества. Вы будете работать и примените полученные знания.

Закрепление материала

Викторина «Угадай галоген»

(Ответ - карточка с символом элемента.)

1. Какой галоген входит в состав зубной эмали?

2. Какой галоген даже в твердом состоянии со взрывом соединяется с водородом?

3. Без него не обходится ни одна хорошая зубная паста.

4. Парадокс? Противоречье?

Разрушитель зубы лечит!

Подсказал науке слон:

«Кариесу ... заслон!»

(О т в е т. Фтор.)

1. В жидком состоянии его впервые получил Майкл Фарадей, охлаждая в смеси поваренной соли со льдом.

2. В переводе с греческого его название означает «желто-зеленый».

3. Он был использован в качестве первого боевого отравляющего вещества.

4. Хлорофилл не любит…

Это ведь отнюдь не вздор.

Слов стечение роковое,

В ... гибнет все живое.

(О т в е т. Хлор.)

1. Единственный жидкий неметалл.

2. Мурид - так назвал его первооткрыватель Антуан Балар.

3. Мне сегодня … помог:

Я спокоен, словно йог.

(О т в е т. Бром.)

1. Академик А.Е.Ферсман назвал его «вездесущим».

2. Отсутствие какого элемента в организме человека вызывает заболевание щитовидной железы?

3. Помни, боевой народ:

Первый лекарь - это ...

Раны мажь, не ойкай,

... настойкой.

(О т в е т. Йод.)

1. Самый неустойчивый галоген.

2. Галоген, которого практически нет в природе.

3. Мечта познать его пуста.

Он сам - сплошная тайна.

Секунды счет ведет ...

И, исчезая, тает.

(О т в е т. Астат.)

Кроссворд «Галогены»

По вертикали: 1. Агрегатное состояние первых двух представителей галогенов при нормальных условиях. 2. Самый тяжелый галоген, полученный искусственно в 1940 г. с помощью ядерной реакции. Обнаружен в природе в 1943 г. По свойствам близок к йоду. 3. Наиболее характерное свойство галогенов - присоединение электрона, отдаваемого металлами, поэтому о них говорят: «Галогены - сильные ...» 4. Самый химически активный галоген. Впервые получен в 1886 г. А. Муассаном (Франция). 5. Переход из твердого состояния непосредственно в пар, способный превращаться в отвердое тело, минуя стадию жидкого состояния. Легко осуществляется для йода. Используется для очистки веществ. 6. Количество электронов на внешнем энергетическом уровне в атомах галогенов. 7. Значение слова «бром» в переводе с греческого языка на русский. 8. Название солей, которые получаются в результате взаимодействия хлора с металлами; соли хлороводородной кислоты.

Глава 3. Тестовые задания по теме «Галогены»

1. Что общего в строении атомов галогенов?

1) заряд ядра атома

2) радиус атома

3) одинаковое число электронов на наружном электронном слое

4) до октета (восьми электронов) на наружном электронном слое недостает по одному электрону

2. В чем различие в строении атомов галогенов?

1) заряд ядра атома

2) радиус атома

3) наружный электронный слой близок к завершенному

4) относительная атомная масса

3. Особенности в строении атомов галогенов, обусловливающие их принадлежность к типичным неметаллам

1) заряд ядра атома

2) радиус атома

3) общее число электронов, вращающихся вокруг ядра атома

4) близкое к завершению общее число электронов, находящихся на наружном электронном слое атома, и способность атома легко принимать недостающие для этого электроны

4. Неметаллические свойства галогенов в группе с увеличением порядкового номера химического элемента

1) усиливаются

2) не изменяются

3) возрастают

4) усиливаются только от химического элемента с порядковым номером 17 к элементу с порядковым номером 9, остальные -- без изменения

5. Как изменяется электроотрицательность в группе галогенов?

1) ЭO(F) > ЭО(Cl) > ЭО(Br) > ЭО(I)

2) ЭO(F) = ЭО(Сl) = ЭО(Br) = ЭО(I)

3) ЭО(I) > ЭО(Br) > ЭО(Cl) > ЭО(F)

4) ЭО(F) < ЭО(Сl) = ЭО(Br) > ЭO(I)

6. Галогены являются

1) сильными восстановителями

2) сильными окислителями

3) переходными элементами

4) как восстановителями, так и окислителями

7. Галогены в своих соединениях могут проявлять переменную степень окисления. Выберите правильные ответы.

Вещества	Степени окисления галогенов
1. F2, HF, O2F, CaF2 2. Cl2, HCl, Cl2O7, HClO4 3. Br2, HBr, Br2O5, Br2O3 4. I2, HI, I2O7, KI	A. 0, -1, +5, +3 Б. 0, -1, +7, -1 В. 0, -1, -1, -1 Г. 0, -1, +7, +7

8. Вид химической связи в соединениях, образованных галогенами, неодинаков. Выберите правильные ответы.

Соединения галогенов	Вид химической связи
1. Молекулы простых веществ (F2, Сl2, Br2, I2) 2. Летучие водородные соединения 3. Соли (NaCl, KBr, CuI2, CaF2)	А. Ковалентная полярная Б. Металлическая В. Ковалентная неполярная Г. Ионная

9. Галогены и их соединения в твердом состоянии имеют кристаллическое строение. Какой тип кристаллической решетки можно предположить у галогенов и образованных ими веществ, находящихся в твердом состоянии? Выберите правильный ответ.

Соединения	Тип кристаллической решетки
1. Галогены -- простые вещества 2. Галогеноводороды 3. Соли бескислородных кислот (растворов галогеноводородов)	А. Ионная Б. Атомная В. Молекулярная Г. Металлическая

10. Установите соответствие между названием галогена и его физическими свойствами.

Вещество	Агрегатное состояние и цвет простого вещества
1. Фтор 2. Хлор 3. Бром 4. Иод	А. Жидкость, красно-бурая Б. Газ, зелено-желтый В. Твердое кристаллическое вещество, черное с серым отливом Г. Газ, желто-зеленый

1	2	3	4

11. Галогены -- простые вещества -- имеют одинаковый вид химической связи, удерживающей атомы в молекулах, и одинаковый тип кристаллической решетки, но разное агрегатное состояние. Это объясняется тем, что

1) в узлах кристаллической решетки находятся одинаковые по массе частицы, но расположенные друг от друга на разном расстоянии

2) в узлах кристаллической решетки находятся двухатомные молекулы с разной массой и разной силой притяжения

3) в узлах кристаллической решетки находятся нейтральные атомы, на которые не действуют силы межатомного (межмолекулярного) притяжения в кристалле

4) галогены образуют кристаллы разной формы