Geum.ru

Список использованной литературы и Интернет-источников

Вид материалаДокументы

Содержание


Использование информационных технологий для формирования ключевых компетентностей учащихся при обучении химии
Некоторые закономерности в периодической таблице
Получение кислорода
Подобный материал:
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   ...   30

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КЛЮЧЕВЫХ КОМПЕТЕНТНОСТЕЙ УЧАЩИХСЯ ПРИ ОБУЧЕНИИ ХИМИИ




В период перехода от постиндустриального общества к информационному происходит смена парадигмы образования. В информационном обществе в роли ведущих требований при оценке уровня подготовки выпускников выступают ключевые компетентности. Под компетентностью понимается общая способность и готовность личности к деятельности, основанной на знаниях и опыте, которые приобретены благодаря обучению. Компетентностный подход к образованию ориентируется на самостоятельное участие личности в учебно-познавательном процессе. К числу инновационных технологий обучения можно отнести компьютерные, информационно-коммуникационные и телекоммуникационные технологии. Формированию информационно-коммуникативных компетентностей способствует применение интерактивного комплекса, ресурсов Интернета.

Модернизация общего образования, в связи с переходом на профильное обучение, требует от учителя высокого уровня преподавания с использованием различных методик и технологий обучения. В условиях вариативности и разноуровневости образования умение применять инновационные технологии и их элементы помогают преподавателю добиваться высокого качества обучения. К числу инновационных технологий обучения можно отнести компьютерные, информационно-коммуникационные и телекоммуникационные технологии. Они способствуют рациональному проектированию учебного процесса и эффективной реализации намеченных целей и задач обучения.

Доска, мел и тряпка - неизменные атрибуты преподавателя любого образовательного учреждения, знакомые каждому ученику. А вот что такое интерактивная доска, многие знают пока лишь только понаслышке.

Исследования по воздействию технологий на обучение показали, что благодаря интерактивной доске дети больше хотят учиться и их результаты улучшаются. Работа с этим учебным оборудованием и широкие возможности для исследований развивают дискуссию в классе и делают уроки динамичными. Такое оборудование учебного кабинета не требует особых усилий в работе. Нужно всего лишь прикосновение. Чтобы выбрать объект, открыть веб-сайт или передвинуть изображение, ученикам достаточно просто коснуться поверхности доски - маркер работает, как мышь. Такой простой и быстрый доступ к информации заставляет учеников размышлять и создавать новые идеи. Одним только прикосновением они могут работать с моделями молекул, тестами, искать нужную информацию в сети или делать презентацию. А с помощью маркера, который находится на специальной подставке, они могут писать на экране электронными чернилами.

Дети быстро привыкают к интерактивной доске. Большой экран позволяет работать всем вместе. Учащиеся могут делать записи на доске маркером, рисовать поверх любых приложений или сайтов, выделять главные мысли, фиксировать свои наблюдения.

Работать с интерактивным оборудованием увлекательно и очень легко, детям становится интересно учиться. Благодаря появлению в классе интерактивной доски меняются даже самые проблемные ученики. Ребенок, который раньше тихо сидел за последней партой, вдруг становится активным и начинает творчески мыслить. Ученик, который вечно срывал уроки, направляет свою энергию на работу с одноклассниками. А тот, кому просто тяжело учиться, находит новые возможности для самовыражения.

Каким должен быть современный урок? Интересным, познавательным, должен учитывать интересы учащихся, оставлять некоторую недосказанность и побуждать к творчеству, чтобы, закончив урок со звонком, ребятам хотелось придти еще и еще, и вновь, с интересом и увлечением, раскрывать новые тайны твоего предмета. Но как этого достичь? Почему многие уроки по-прежнему скучны, неинтересны и ученики считают минуты до его конца? Интерес у ребенка должен возникнуть с первой минуты урока или, наверное, еще раньше, когда ребенок заходит в класс.

А что интересно нашим детям? Вот с чем необходимо считаться, и строить учебный процесс так, чтобы персональный компьютер и интерактивная доска стали незаменимыми "помощниками" на уроке. Используя неподдельный интерес детей к этой технике, можно решить ряд проблем современного урока.

В современной образовательной деятельности не обойтись без применения на уроках информационно-коммуникационных технологий. При использовании на уроках химии различных мультимедийных средств и интерактивного комплекса учащиеся имеют возможность увидеть и изучить пространственное строение молекул органических соединений, что сложно сделать в их плоскостном изображении, показанном в учебнике. Особенно удобными являются задания самоконтроля и тестов, которые позволяют оперативно проверить уровень усвоения материала не только учителем, но и самими учащимися.

Использование компьютерных технологий способствует развитию самостоятельности учащихся, учету индивидуального темпа их обучения, эффективному применению личностно-ориентированного подхода к обучению, проведению контроля с помощью различного вида заданий: тестов, заданий самоконтроля. В работе используются информационно – коммуникационные технологии в целях повышения качества обучения. Использование интерактивного комплекса возможно на различных этапах урока: объяснения нового материала, закрепления изучаемой темы, проведения и проверки самостоятельной работы, повторения пройденных тем, проведения виртуальных практических работ. Кроме уроков, данное оборудование с успехом можно применять на внеклассных мероприятиях, для подготовки учащихся к научно – практическим конференциям, олимпиадам и единому государственному экзамену.

Во время объяснения нового материала, обобщения и закрепления использую презентации, мультимедийные электронные учебники и CD- диски. Это позволяет организовать учебный процесс более интересно. Учащиеся также самостоятельно готовят презентации по отдельным темам, например: тема “Органические вещества”, “Углеводы”, “Природные источники углеводородов” и др. учащиеся представляют дополнительный материал по предмету, используя электронные справочники и учебники, Интернет. На уроках проходит конкурс презентаций; главным критерием является умение выбирать главное, наиболее интересное, имеющее отношение к жизнедеятельности человека. Отбираются самые лучшие и используются как наглядный материал. Данная форма работы развивает учебную мотивацию, даже слабые учащиеся стараются выполнить работу, тянутся за более сильными.

На занятиях используются мультимедийные электронные учебники и пособия на CD-дисках : “Виртуальная лаборатория. Химия 8-11 класс”, “Химия для всех. Решение задач”, “Уроки химии Кирилла и Мефодия”; “Химия – Просвещение”; “Химия - базовый курс”; “Химия в школе”; “Химия. 8 класс”; “БЭНП (библиотека электронных наглядных пособий) по химии”, “ Подготовка к ЕГЭ по химии”. Подобные электронные пособия имеются по многим темам и их содержание известно всем.

А вот “Виртуальная лаборатория. Химия 8-11 класс” уникальна. Что самое интересное, не имея ни одной пробирки, ни одного химического вещества, в рамках этой программы можно проделать опыты. Для этого есть помощник, который подсказывает шаг за шагом действия ученика и указывает на его ошибки. До начала эксперимента ученик должен пройти тест по технике безопасности. Очень хорошо показаны изменения, происходящие в эксперименте, которые можно виртуально сфотографировать и сохранить в рабочей тетради.

“Виртуальная лаборатория для 8-11 кл.” включает более 150 химических опытов, которые проводятся в реализованной на экране монитора лаборатории, оснащенной необходимыми реактивами и лабораторным оборудованием. Большое внимание здесь уделяется соблюдению правил техники безопасности. Используя виртуальные реактивы и оборудование можно проводить опыты так же, как в реальной лаборатории. Учащимся предоставляется возможность собирать различные приборы, установки из составляющих элементов, производить измерения, заносить свои наблюдения в “Лабораторный журнал”, “сфотографировать” с экрана с помощью виртуального фотоаппарата, составлять уравнения реакций. Программа контролирует каждое действие учащегося, проводя его через все этапы, необходимые для успешного выполнения опыта.

При проведении ряда практических работ можно использовать видеофрагменты, позволяющие увидеть проводимый ими эксперимент в реальной лаборатории. При этом у учащихся возрастает познавательный интерес, развиваются навыки работы с соблюдением правил техники безопасности, умения наблюдать, выделять главное и делать выводы по наблюдениям. При работе в виртуальной лаборатории учащиеся имеют возможность для понимания сущности химических реакций, так как они могут увидеть эти процессы на молекулярном уровне.

В состав “Виртуальной химической лаборатории” входит “Конструктор молекул”, предназначенный для построения трехмерных моделей молекул органических и неорганических соединений. Использование трехмерных моделей молекул и атомов для иллюстрации химических явлений обеспечивает понимание на всех трех уровнях представления химических знаний: на микро-, макроуровнях и символьном. Понимание поведения веществ и сущности химических реакций становится более осознанным, когда есть возможность увидеть процессы на молекулярном уровне. Реализованы ведущие идеи парадигмы современного школьного химического образования: строение - свойства - применение.

Наверное, вершиной применения ИКТ в учебном процессе является использование Интернета. Во многих учебных заведениях сейчас Интернет доступен. Прямо на занятиях вместе с учащимися можно совершать путешествия на производства различных органических и неорганических веществ, открывать электронные учебники, узнавать о жизни и деятельности известных ученых-химиках, посещать другие нужные для получения информации сайты. В условиях общеобразовательной системы, когда число часов на изучение химии немного, ИКТ помогают учащимся успешно освоить учебные программы по химии. А использование современных средств обучения (компьютер, Интернет, интерактивный комплекс), не снижая ведущей роли преподавателя, способствуют повышению качества знаний, реализации творческого потенциала учащихся и преподавателя


НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЕ

Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА


Периодическая таблица систематизирует не только элементы, но и самые разнообразные их свойства. Химику часто бывает достаточно иметь перед глазами Периодическую таблицу для того, чтобы правильно ответить на множество вопросов (не только экзаменационных, но и научных).

Заглянем еще раз в Периодическую таблицу. Помимо глубокой фундаментальной связи между элементами, она отражает ряд полезных для изучения химии закономерностей.

а) Закономерности, связанные с металлическими и неметаллическими свойствами элементов.

1. При перемещении СПРАВА НАЛЕВО вдоль периода МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ свойства р-элементов УСИЛИВАЮТСЯ. В обратном направлении - возрастают неметаллические.

Это объясняется тем, что правее находятся элементы, электронные оболочки которых ближе к октету. Элементы в правой части периода менее склонны отдавать свои электроны для образования металлической связи и вообще в химических реакциях.

Например, углерод - более выраженный неметалл, чем его сосед по периоду бор, а азот обладает еще более яркими неметаллическими свойствами, чем углерод.

Слева направо в периоде также увеличивается и заряд ядра. Следовательно, увеличивается притяжение к ядру валентных электронов и затрудняется их отдача.

Наоборот, s-элементы в левой части таблицы имеют мало электронов на внешней оболочке и меньший заряд ядра, что способствует образованию именно металлической связи. За понятным исключением водорода и гелия (их оболочки близки к завершению или завершены!), все s-элементы являются металлами; p-элементы могут быть как металлами, так и неметаллами, в зависимости от того - в левой или правой части таблицы они находятся.

У d- и f-элементов, как мы знаем, есть "резервные" электроны из "предпоследних" оболочек, которые усложняют простую картину, характерную для s- и p-элементов. В целом d- и f-элементы гораздо охотнее проявляют металлические свойства.

Подавляющее число элементов является металлами и только 22 элемента относят к неметаллам: H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, а также все галогены и инертные газы.

Некоторые элементы в связи с тем, что они могут проявлять лишь слабые металлические свойства, относят к полуметаллам.

Что такое полуметаллы? Если выбрать из Периодической таблицы p-элементы и записать их в отдельный "блок" (это сделано в “длинной” форме таблицы), то обнаружится закономерность, Левая нижняя часть блока содержит типичные металлы, правая верхняя - типичные неметаллы. Элементы, занимающие места на границе между металлами и неметаллами, называются полуметаллами.

Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку при наличии металлической проводимости (электропроводности). Валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной "октетной" ковалентной связи (как в боре), либо они не удерживаются достаточно прочно (как в тeллуре или полонии) из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер.

Некоторые полуметаллы (кремний, германий) являются полупроводниками. Полупроводниковые свойства этих элементов объясняются многими сложными причинами, но одна из них - существенно меньшая (хотя и не нулевая) электропроводность, объясняемая слабой металлической связью. Роль полупроводников в электронной технике чрезвычайно важна.


2. При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ вдоль групп УСИЛИВАЮТСЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ свойства элементов. Это связано с тем, что ниже в группах расположены элементы, имеющие уже довольно много заполненных электронных оболочек. Их внешние оболочки находятся дальше от ядра. Они отделены от ядра более толстой "шубой" из нижних электронных оболочек и электроны внешних уровней удерживаются слабее.

б) Закономерности, связанные с окислительно-восстановительными свойствами. Изменения электроотрицательности элементов.

3. Перечисленные выше причины объясняют, почему СЛЕВА НАПРАВО УСИЛИВАЮТСЯ ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ свойства, а при движении СВЕРХУ ВНИЗ - ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ свойства элементов.

Последняя закономерность распространяется даже на такие необычные элементы, как инертные газы. У "тяжелых" благородных газов криптона и ксенона, которые находятся в нижней части группы, удается "отобрать" электроны и получить их соединения с сильными окислителями (фтором и кислородом), а для "легких" гелия, неона и аргона это осуществить не удается.

В правом верхнем углу таблицы находится самый активный неметалл-окислитель фтор (F), а в левом нижнем углу - самый активный металл-восстановитель цезий (Cs). Элемент франций (Fr) должен быть еще более активным восстановителем, но его химические свойства изучать крайне трудно из-за быстрого радиоактивного распада.

4. По той же причине, что и окислительные свойства элементов, их ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ ВОЗРАСТАЕТ тоже СЛЕВА НАПРАВО, достигая максимума у галогенов. Не последнюю роль в этом играет степень завершенности валентной оболочки, ее близость к октету.

5. При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ по группам ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ УМЕНЬШАЕТСЯ. Это связано с возрастанием числа электронных оболочек, на последней из которых электроны притягиваются к ядру все слабее и слабее.

в) Закономерности, связанные с размерами атомов.

6. Размеры атомов (АТОМНЫЕ РАДИУСЫ) при перемещении СЛЕВА НАПРАВО вдоль периода УМЕНЬШАЮТСЯ.

Электроны все сильнее притягиваются к ядру по мере возрастания заряда ядра. Даже увеличение числа электронов на внешней оболочке (например, у фтора по сравнению с кислородом) не приводит к увеличению размеров атома. Наоборот, размеры атома фтора меньше, чем атома кислорода.

7. При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ АТОМНЫЕ РАДИУСЫ элементов РАСТУТ, потому что заполнено больше электронных оболочек.

г) Закономерности, связанные с валентностью элементов.

8. Элементы одной и той же ПОДГРУППЫ имеют аналогичную конфигурацию внешних электронных оболочек и, следовательно, одинаковую валентность в соединениях с другими элементами.

9. s-Элементы имеют валентности, совпадающие с номером их группы.

10. p-Элементы имеют наибольшую возможную для них валентность, равную номеру группы. Кроме того, они могут иметь валентность, равную разности между числом 8 (октет) и номером их группы (число электронов на внешней оболочке).

11. d-Элементы обнаруживают много разных валентностей, которые нельзя точно предсказать по номеру группы.

12. Не только элементы, но и многие их соединения - оксиды, гидриды, соединения с галогенами - обнаруживают периодичность. Для каждой ГРУППЫ элементов можно записать формулы соединений, которые периодически "повторяются" (то есть могут быть записаны в виде обобщенной формулы). Например:


LiCl

BeO

BCl3

H2O

. HF

NaCl

MgO

AlCl3

H2S

... HCl

KCl

CaO

GaCl3

H2Se

... HBr

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . .
Обобщенная формула

RCl

RO

RCl3

H2R

HR

хлориды

оксиды

хлориды

гидриды

гидриды

Мы с вами рассмотрели важнейшие закономерности, наблюдаемые внутри периодов и групп Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Теперь мы сможем их активно использовать в дальнейшем изучении химии. Как вы убедитесь, это во многом облегчит нам понимание и даже предсказание свойств самых разнообразных химических веществ.


ИСТОРИЯ-ШУТКА


Изучение химии не только в школе, но и в университете начинается с понятий "атом" и "элемент". Всем начинающим химикам приходится заучивать названия элементов. Кому-то это занятие может показаться скучным, но только не студентам. Любое скучное занятие они могут сделать веселым и даже озорным. Студенты Ростовского университета однажды придумали сказку, в которой вместо привычных слов использовались названия химических элементов. В студенческом фольклоре эта сказка имеет несколько вариантов. Здесь мы приводим только один из них. А впервые читатели узнали об этой сказке из журнала “Химия и жизнь” в 1989 году. В этом журнале вообще много интересного не только для взрослых, но и для юных естествоиспытателей. Итак:

Зашли мы как-то с БЕРКЛИЕМ к ВАНАДИЮ на его ФЕРМИЙ. Сидим, скучаем, на душе СЕРА. Тут БЕРКЛИЙ нам вдруг и СКАНДИЙ: "А не сходить ли нам в ЦИРКОНИЙ?" А надо сказать, что от нас неподалеку как раз ЦИРКОНИЙ остановился проездом то ли из ТУЛИЯ в САМАРИЙ, то ли из ФРАНЦИЯ в АМЕРИЦИЙ, а может быть даже из ИНДИЯ в ЕВРОПИЙ.


Мы говорим: "Ну ты, БЕРКЛИЙ, ТИТАН!" Стали считать РУБИДИИ. Как раз на три билета хватило. Тут ВАНАДИЙ и говорит: "А я НЕОДИМ, я с ГАЛЛИЙ". А БЕРКЛИЙ ему: "Раз НЕОДИМ, давай еще рубидии" - и нам подМАРГАНЕЦ. А ВАНАДИЙ, известный ПЛУТОНИЙ, давай АНТИМОНИи разводить: "У меня, мол, одна МЕДЬ АСТАТ, АРГЕНТУМ весь кончился".


Я говорю: "Может, ну ее, ГАЛЛИЙ - вредная она, как МЫШЬЯК!" А ВАНАДИЙ ни в какую - прямо КРЕМНИЙ! Впился в нас, как БОР. Тогда я, как самый АКТИНИЙ, у него ИТТЕРБИЙ: "ПЛАТИНА, - говорю, - и все тут!" С большим трудом ПАЛЛАДИЙ.


"А кто за билетами-то пойдет? - говорит ВАНАДИЙ - Я вчера с ДУБНИЯ упал, совсем ХРОМ..." Тогда БЕРКЛИЙ сБЕРИЛЛИЙ наши РУБИДИИ, сунул их в карман и побежал. А ВАНАДИЙ РАДОН, как ТОРИЙ - давай звонить своей ГАЛЛИЙ и что-то ей там про ИНДИЙ заЛИТИЙ.


Вдруг из окна слышим: "АУРУМ, АУРУМ!" Я говорю: "Никак БЕРКЛИЙ?" А ВАНАДИЙ: "Нет, НЕОН". ГАДОЛИНИЙ мы, ГАДОЛИНИЙ, кто бы это был. Слышим опять: "АУРУМ, АУРУМ!"


Вышли мы во двор и видим - по двору БЕРКЛИЙ кругами бегает, а за ним соседский КОБАЛЬТ АРГОН и ГАФНИЙ, ГАФНИЙ на него. Догнал он БЕРКЛИЯ, да как УКСУС его сзади за карман, где наши РУБИДИИ лежат!. Наш БЕРКЛИЙ парень ЖЕЛЕЗО, не уступает: "СУРЬМА, - кричит, - СВИНЕЦ, ПРАЗЕОДИМ проклятый!" А тот знай его ТЕРБИЙ.


Тут БЕРКЛИЙ совсем ЛЮТЕЦИЙ стал. Руками машет, орет: "Кто мне брюки ЛАНТАН будет?" Ну, думаю, все - сейчас БЕРКЛИЙ ГОЛЬМИЙ останется. Подбегаем мы и видим - РУБИДИИ-то наши уже у КОБАЛЬТА во РТУТИ! Я к нему: "АРГОНЧИК, - говорю, - скажи "ГАФНИЙ", ну, скажи!" А он только сквозь зубы ЦЕЗИЙ: р-р-р...


Вдруг ВАНАДИЙ СТАННУМ на четвереньки да как рявкнет: "ГАФНИЙ!!!" От неожиданности АРГОН наши РУБИДИИ проглотил и бегом со двора. Я - за ним: "ПОЛОНИЙ, кричу, РУБИДИИ на место!" А ВАНАДИЙ грустно так говорит: "Что он тебе, РОДИЙ их, что ли?"


ПЛЮМБУМ мы на вредного КОБАЛЬТА и ушли. Вот так мы ЦИРКОНИЙ посмотрели, не выходя со двора. Чтобы мы еще когда-нибудь БЕРКЛИЯ за чем-нибудь посылали - ни НИКЕЛЬ!"

Задачи .

Все химические термины, использованные в сказке, обозначают вещества, являющиеся ЭЛЕМЕНТАМИ. Кроме одного, которое является не элементом, а сложным веществом. Найдите его.


В сказке используются либо русские, либо латинские названия элементов. Исключение составляют два элемента: название одного из них встречается в русском и в латинском варианте, а другого - в русском и английском. Какие это элементы?


ПОЛУЧЕНИЕ КИСЛОРОДА


Большое количество кислорода используется в промышленности, в медицине, в других областях человеческой деятельности. Промышленные количества кислорода получают из жидкого воздуха. Сначала воздух сжимают мощными компрессорами – при этом он, как любой сжимаемый газ, сильно нагревается. Если вам приходилось энергично накачивать велосипедную камеру, то вы должны помнить, что корпус насоса и шланг нагреваются довольно заметно.

Сжатый воздух в больших баллонах-емкостях охлаждается. Затем его подвергают быстрому расширению через узкие каналы, снабженные турбинками для дополнительного отбора энергии у молекул газа. Эти устройства называются турбодетандерами. При расширении любого газа всегда происходит его охлаждение. Если газ был сжат очень сильно, то его расширение может привести к такому сильному охлаждению, что часть воздуха сжижается. Жидкий воздух собирают в специальные сосуды, называемые сосудами Дьюара.

Из пространства между внутренней и внешней стенками сосуда откачан воздух. Вакуум практически не проводит тепло, поэтому жидкий газ, даже имея очень низкую температуру, может сохраняться в таком сосуде длительное время.

Как вы уже знаете, жидкий кислород кипит при более "высокой" температуре (-183 оС), чем жидкий азот (-196 оС). Поэтому при "нагревании" жидкого воздуха, когда температура этой очень холодной жидкости медленно повышается от -200 оС до -180 оС, прежде всего при -196 оС перегоняется азот (который опять сжижают) и только следом перегоняется кислород. Если такую перегонку жидких азота и кислорода произвести неоднократно, то можно получить весьма чистый кислород. Обычно его хранят в сжатом виде в стальных баллонах, окрашенных в голубой цвет. Характерная голубая окраска баллонов нужна для того, чтобы нельзя было спутать кислород с каким-нибудь другим сжатым газом.

Аппаратура для промышленного получения кислорода, как мы видим, очень сложна и энергоемка. В лаборатории кислород удобнее получать из его соединений с другими элементами.

Чаще всего кислород получают нагреванием таких веществ (в состав которых кислород входит в связанном виде), как перманганат калия (марганцовка), хлорат калия (бертолетова соль), нитрат калия (селитра):

2 KMnO4

=

K2MnO4

+

MnO2

+

O2

перманганат калия

нагревание

манганат калия

диоксид марганца

кислород

2 KClO3

=

2 KCl

+

3 O2

хлорат калия

нагревание

хлорид калия

кислород

2 KNO3

=

2 KNO2

+

O2

нитрат калия

нагревание

нитрит калия

кислород

Удобно получать кислород в лаборатории из пероксида водорода:

2 H2O2

=

2 H2O

+

O2

пероксид водорода

катализатор

кислород

Пероксид водорода обычно используется в виде 3%-ного водного раствора. Многие из вас знакомы с ним, потому что такой раствор применяется как дезинфицирующее средство при обработке царапин и мелких ран. Он мало устойчив и уже при стоянии медленно разлагается на кислород и воду. Попав на царапину или ранку, пероксид начинает выделять кислород гораздо интенсивнее (сильно пузырится, шипит). Дело здесь в том, что кровь содержит особые вещества (катализаторы), которые ускоряют реакцию разложения пероксида водорода. Катализаторы – это вещества, способные ускорять химические превращения, сами оставаясь при этом неизменными (более подробно о них рассказывается в следующей книге).

Катализаторами разложения Н2О2 могут служить многие вещества, в том числе и неорганические: диоксид марганца (MnO2), древесный уголь (углерод), железный порошок. Существуют и "антикатализаторы" – то есть вещества, замедляющие химическое превращение. Такие замедлители химических реакций называются ингибиторами. Например, фосфорная кислота Н3РО4 по каким-то причинам препятствует разложению пероксида водорода.

Интересен способ получения кислорода из пероксидов металлов, который раньше применяли на подводных лодках, потому что одновременно с выделением кислорода происходит поглощение углекислого газа:

2 Na2O2

+

2 CO2

=

2 Na2CO3

+

O2

пероксид натрия

углекислый газ

сода

кислород

На современных атомных подводных лодках, где имеется мощный и почти неисчерпаемый источник электрической энергии, есть возможность получать кислород разложением воды под действием электрического тока (электролизом воды):

2 H2O

=

2 H2

+

O2

электрический ток

водород

кислород


История открытия кислорода интересно переплетается с историей появления подводных лодок. Есть сведения, что кислород был открыт еще в XVII веке голландским ученым К. Дреббелем. Он использовал этот газ для дыхания в подводной лодке собственной конструкции. Но это открытие относилось к военной технике и держалось в секрете, поэтому не оказало никакого влияния на дальнейшие исследования.

До официального открытия кислорода химики, вероятно, уже получали этот газ разными способами, но не знали, что держат в руках новый элемент.


Первооткрывателями кислорода считаются шведский химик Карл Шееле и английский естествоиспытатель Джозеф Пристли. Шееле получил кислород несколько раньше, но опубликовал свои исследования позднее, чем Пристли.

Карл Шееле по профессии был аптекарем, а по призванию – химиком-экспериментатором. В течение многих лет он изучал разложение нагреванием множества веществ (среди которых была и селитра KNO3) и получил газ, который поддерживал дыхание и горение. Свои исследования он опубликовал в 1777 году в книге "Химический трактат о воздухе и огне".

Джозеф Пристли был священником, а в естественных науках его интересовала прежде всего "пневмохимия", т.е. изучение свойств различных газов. Он был первым, кто специально растворил газ в воде и обнаружил, что вода стала удивительно вкусной. Так была изобретена газированная вода.

Затем Пристли, как и Шееле, стал изучать газы, выделяемые различными веществами при нагревании. Получаемый газ он выводил через трубку в сосуд, заполненный не водой, а ртутью. Пристли уже убедился в том, что вода слишком хорошо растворяет газы.

Среди веществ, разложение которых изучил Пристли, оказалось одно, известное еще алхимикам под названием "меркуриус кальцинатус пер се" или жженая ртуть. Это вещество на современном химическом языке называется оксидом ртути, а уравнение его разложения при нагревании выглядит следующим образом:

2 HgO

=

2 Hg

+

O2

оксид ртути

нагревание

ртуть

кислород

Вы можете теперь представить, как трудно было изучать химию во времена, когда химические формулы еще не были изобретены. То, что мы только что записали коротким химическим уравнением, Пристли описал в 1774 году следующим образом: "Я поместил под перевернутой банкой, погруженной в ртуть, немного порошка "меркуриус кальцинатус пер се". Затем я взял небольшое зажигательное стекло и направил лучи Солнца прямо внутрь банки на порошок. Из порошка стал выделяться воздух, который вытеснил ртуть из банки. Я принялся изучать этот воздух. И меня удивило, даже взволновало до глубины моей души, что в этом воздухе свеча горит лучше и светлее, чем в обычной атмосфере".

Разумеется, такое описание реакции выглядит весьма поэтично по сравнению с обычным химическим уравнением. Зато уравнение точнее и короче отражает суть произошедшей химической реакции, его легче понять и запомнить.


Задачи.


6.1. Человеку для дыхания требуется примерно 1 моль кислорода в час. Рассчитайте, сколько нужно взять с собой пероксида натрия Na2O2 для суточного путешествия в одноместной подводной лодке.

6.2. Сколько кислорода (в молях) содержится в заправленном кислородном баллоне, если его емкость составляет 40 л, давление в нем 150 атм и температура газа 20 оС? Какое количество воздуха (м3) оказалось переработанным в кислород (содержание O2 в воздухе примите 21 объемн. %)?

6.3. Сколько граммов селитры KNO3 требуется разложить нагреванием для того, чтобы заполнить кислородом сосуд емкостью 5л (при н.у.)?

6.4. В лаборатории имеется по 10 граммов следующих реактивов: KMnO4, KClO3, KNO3. Сколько кислорода (в литрах при н.у.) можно получить из каждого?

6.5. Тлеющая лучинка самопроизвольно вспыхивает в воздухе, если количество кислорода в нем не менее 28 объемных %. Какое минимальное количество оксида ртути HgO требуется разложить в закрытой литровой банке с воздухом, чтобы тлеющая лучинка, внесенная в эту банку, вспыхнула?


Примерный перечень рекомендуемых программ:

  1. Химический вечер «Поле чудес»
  2. Внеклассное мероприятие «Химики шутят»
  3. Мероприятие «Неделя химии»
  4. Химический брейн – ринг
  5. Интеллектуальная игра «Малахитовая шкатулка»
  6. Конкурс «Знатоки химии»
  7. Мероприятие для старшеклассников «Химия и тайны красоты»


ПРИЛОЖЕНИЕ 10