Конспект урока «Общая характеристика металлов и их значение для человека» по химии для 7 класса

Технология развития критического мышления

Интегрированный урок химии - биологии

на тему: «Общая характеристика металлов и их значение для человека»

7 класс

Учитель

биологии и химии

Гусарова С.В.

Смоленск

2014

Цели:

• Дать общую характеристику металлов и определить их место в ПСХЭ;

• Формирование понятия «металлы», продолжение формирования понятий «атом», «ион», «кристаллическая решетка»;

• Рассмотреть роль металлов в организме человека;

• Развивать навыки самостоятельной работы, работать с наглядностью, таблицами, с дополнительной литературой, сравнивать, анализировать, объяснять результаты проводимых опытов;

• Воспитывать бережное отношение к природе, здоровью человека, ответственность, культуру труда.

Методы:

объяснительно-иллюстративный и частично-поисковый.

Форма организации познавательной деятельности:

Индивидуальная, коллективная классно-урочная

Применяемая технология:

ИКТ, технология развития критического мышления, здоровье сберегающая

Оборудование:

таблички «Историки», «Химики», «Биологи»;

рисунки-магниты «Атом», «Электрон», «Положительный ион»;

таблички для схемы «Выхлопные газы», «Грунтовые воды», «Растения», «Почва», «Человек»;

коллекция металлов;

реактивы: соли меди (железа), куриный белок;

видеофрагмент «Образцы металлов» из видеокассеты «Неорганическая химия. Общие свойства металлов», презентация «Металлы»;

иллюстрации изделий из металлов;

дополнительная литература (раздаточный материал).

Ход урока.

1.Вызов:

панель (высказывание своей точки зрения), кластер (перечень слов-ассоциаций), разрыв (внутреннее осознание неполноты знаний).

На уроках мы говорили о разных веществах: простых и сложных, органических и неорганических.

- Какие ассоциации возникают у вас, когда вы произносите слово «металлы»?

(возможный вариант)

ПСХЭ

Век медный

Век бронзовый

Век железный

Металлы

Ковкие

Пластичные

Проводят ток, тепло

- Следовательно, для знакомства с металлами нам необходимо рассмотреть вопросы.

План (возможный).

1.История металлов.

2.Положение металлов в ПСХЭ.

3.Физические свойства.

4.Содержание металлов в организме человека.

5.Значение металлов.

Запись числа и темы урока.

- Можем ли мы сразу ответить на все вопросы? (Не хватает знаний)

- Цели (формулируются учащимися с помощью учителя):

1. Определить, какие химические элементы следует относить к металлам, где они располагаются в ПСХЭ.

2. Выявить роль металлов в жизни человека.

- Какие источники знаний помогут разобраться во всех этих вопросах?

(Учебник, дополнительная литература, знания учителя и собственные знания учащихся)

2.Реконструкция (создание новых знаний): социоконструкция (работа в группе).

- Наш класс представлен 3 группами: историков, биологов, химиков. Каждая группа выполняет одну из частей общего задания, которая суммируется при общеклассной работе. На подготовку задания отводится 5 минут. Дополнительная литература для подготовки с указанием конкретных страниц (с целью экономии времени) у вас на столах. Время для выступления не более 4 минут.

Группа №1 (историки)

1.Какие металлы были известны людям с древних времен?

2.Какие века выделяются в человеческой истории?

3.Каково происхождение первого железа?

4.Основные изделия, изготовленные из металлов.

Группа №2 (химики)

1.Сколько ХЭ металлов насчитывается в ПСХЭ?

2.Каково положение металлов в ПСХЭ?

3.Особенности строения атомов металлов.

4.Физические свойства металлов:

• Пластичность

• Электропроводность

• Теплопроводность

• Блеск

• Плотность

• Твердость

• Плавкость

Группа №3 (биологи)

1.Химический состав организма.

2.Роль химических элементов в организме человека.

3.Вредное воздействие тяжелых металлов.

4.Круговорот тяжелых металлов. Способы защиты от тяжелых металлов (здание, комната).

Возможные ответы группы №1

История металлов.

С глубокой древности человеку были известны 7 металлов, которые соотносили с 7 известными планетами.

Золото – Солнце

Cеребро – Луна

Медь – Венера

Олово – Юпитер

Свинец – Сатурн

Железо – Марс

Ртуть – Меркурий

Очевидно, что первыми металлами были те, которые встречаются в самородном виде: золото, серебро, медь. Из этих металлов чеканили монеты. Человек издавна отвел этим металлам роль мерила ценности. Древние римляне стали чеканить серебряные монеты на полстолетия раньше, чем золотые. Родиной золотых монет стала Лидия, расположенная в западной части Малой Азии и торговавшая с Грецией и другими странами с помощью таких монет.

Самородная медь нередко встречается в природе. Она легко обрабатывается, поэтому предметы из меди пришли на смену каменным орудиям. И даже там, где еще господствовал камень, медь играла немалую роль. Одно из чудес света пирамида Хеопса была сооружена с помощью инструментов, изготовленных из камня и меди.

Вскоре в жизнь человека вошли сплавы. При выплавке меди человек однажды использовал не чистую медную руду, а содержащую одновременно и медь, и олово. В результате была получена бронза – сплав меди и олова, который гораздо тверже своих компонентов. Из бронзы изготавливали оружие, декоративные изделия. Когда были разработаны способы отливки статуй из бронзы, наступает расцвет ее художественного применения.

Гигантская бронзовая статуя Колосса Родосского (32 м) – еще одно чудо света – возвышалась над входом во внутреннюю гавань древнего порта Родоса, и даже крупные корабли свободно проходили под ней.

До сих пор бронза остается одним из основных материалов скульпторов. Слово «бронза» произошло от названия небольшого итальянского городка Бриндизи, который славился своими бронзовыми изделиями.

Бронзовый век сменился железным только тогда, когда человечество смогло поднять температуру пламени в печи до 1540 градусов по Цельсию, то есть до температуры плавления железа. Однако первые изделия из железа имели низкую механическую прочность. Позднее был открыт способ получения чугуна и стали (сплав железа с углеродом), после чего началось широкое распространение этого металла.

Ученые предполагают, что первое железо было метеоритного происхождения. Железо именуется «небесным камнем». Самый крупный железный метеорит обнаружен в Африке массой 60т, в Гренландии – 33т, в них на долю железа приходится 91%.

Из металлов изготавливают монеты, орудия труда, памятники, решетки, колокола, пушки, ракеты, самолеты, поезда, ювелирные украшения и многое другое (Иллюстрации размещены на доске и в школьном учебнике).

Возможные ответы группы №2

Положение металлов в ПСХЭ

Как известно из 110 элементов – 88 металлов и 22 неметалла. Где находятся металлы в ПСХЭ? В главных подгруппах:

1 группа (щелочные металлы) со второго периода;

2 группа (щелочно-земельные);

3 группа – кроме бора;

4 группа – кроме углерода и кремния;

5 группа – кроме азота, фосфора, мышьяка;

6 группа – только полоний,

7-8 группы – неметаллы

+ металлы всех побочных подгрупп.

Таким образом условная граница между элементами металлам неметаллами проходит по диагонали бор-кремний-мышьяк-теллур-астат. Выше неметаллы, ниже металлы.

Особенности строения атомов металлов:

1. Обычно небольшое количество электронов на внешнем уровне (1-3);

2.Большой радиус атома (у бора 3 электрона, но маленький радиус, поэтому является неметаллом).

3.Атомы металлов легко отдают электроны с внешнего слоя, превращаясь в положительные ионы.

Физические свойства металлов

Рассмотрите образцы металлов, которые есть у вас на столах (медь, цинк, алюминий, железо). Опишите металлы по плану:

• Агрегатное состояние

• Цвет

• Блеск

• Пластичность

• Теплопроводность

Свойства металлов определяются особенностями строения их кристаллической решетки, в узлах которой находятся атомы и положительные ионы металлов, связанные посредством обобществленных внешних электронов, придающих ей устойчивость.

Физические свойства (свойства 1 и 2 иллюстрируются с помощью магнитной доски и рисунков-магнитов «Атом», «Электрон», «Положительный ион»):

1.Пластичность – свойство вещества изменять форму под влиянием воздействия и сохранять принятую форму после прекращения этого воздействия (смещение слоев без разрыва связей). Это свойство хорошо выражено у золота, серебра, меди.

2.Электропроводность – свободное перемещение электронов под действием электрического поля, возникает электрический ток. Хорошо проводят электрический ток серебро, медь, золото, алюминий, железо. Плохо проводят марганец, свинец, ртуть, вольфрам.

3.Теплопроводность.

Электроны обмениваются энергией с положительными ионами, выравнивают температуру всего куска.

4.Металлический блеск.

Это результат отражения световых лучей, в порошке теряется (кроме магния и алюминия).

5.Плотность.

Легкие металлы, чья плотность меньше 5г/см³. Это литий, натрий, калий, магний, алюминий.

Тяжелые металлы – это цинк, медь, свинец, олово, золото, серебро.

6.Твердость.

Металлы – твердые. Мягкие металлы натрий и калий можно резать ножом, ртуть жидкая. Хром царапает стекло.

7.Плавкость.

Легкоплавкие металлы – ртуть(39), натрий (98), тугоплавкий – вольфрам (3380).

Возможные ответы группы №3

Содержание металлов в организме человека

В состав клеток входят органические и неорганические вещества. Они перечислены в таблице№1 «Химический состав организма», которая есть у каждой группы на столах. Химические элементы, которые нужны организму в сравнительно больших количествах, называют макроэлементами. Элементы, которые нужны в малых количествах, называются микроэлементами. Среди макроэлементов: углерод, кислород, азот, водород, фосфор, хлор, сера, натрий, калий, кальций, магний, железо. Микроэлементы: медь, кобальт, цинк, молибден, никель, иод, бор. Ультрамикроэлементы: селен, уран, радий, золото, ртуть, цезий.

- В каком виде металлы содержатся в клетках? (В виде ионов)

Роль химических элементов металлов в организме человека

Наша группа внимательно проанализировала таблицу №2. (Она имеется на всех столах) и пришла к выводам:

• Металлы необходимы клеткам для нормального функционирования;

• Недостаток также вреден, как и избыток;

• Есть металлы, чье присутствие однозначно приносит вред.

Особо хотелось остановиться на вредном воздействии на организм тяжелых металлов, таких как свинец, ртуть, медь, хром.

Одним из поставщиков тяжелых металлов является автомобильный транспорт. Его выхлопные газы содержат около 200 веществ. Основная масса свинца и кадмия поступает в воздух с выхлопными газами автомобилей, а цинка – с продуктами износа шин. Из 12 распространенных и вредных для здоровья тяжелых металлов транспортом выделяется 5: свинец, кадмий, ванадий, бериллий, хром. В таблице №2 «Роль химических элементов в организме человека» приводятся симптомы отравления свинцом (анемия, заболевания почек, мозга, сердечнососудистой системы).

Соединения свинца канцерогенны. Они могут вызвать нарушения структуры и функций ферментов синтеза и репарации ДНК, и, как следствие, мутации.

Кроме того, свинец способен заменить кальций в костях. А как ионы свинца могут попасть в организм человека?( Схема на магнитной доске)

Выхлопные газы

Почва

Растения

Человек

Грунтовые воды

Установлено, что содержание ионов свинца высоко на прилегающих к дорогам участках. Вот почему жилые дома и школы должны находиться в 100 метрах от дороги, отграниченной зеленой зоной.

Действие тяжелых металлов на белок (опыт)

Вашему вниманию наша группа хочет предоставить опыт. В пробирке находится белок куриного яйца. Добавим в пробирку несколько капель сульфата меди(II).

Вывод: соли тяжелых металлов осаждают белки.

Нельзя обойти вниманием ртуть. В 1953 году у жителей японского города Минамата странная болезнь приняла характер эпидемии. Люди теряли слух, речь, зрение, нарушалась координация движений. Из заболевших 42 человека умерли, мало кто выздоровел полностью. Лишь в 1959 году было доказано. Что во всем виновата спущенная в воду химическим заводом метиловая ртуть. Это соединение может выпадать и с осадками, может распадаться под действием «кислотных дождей» и выпадать в виде серебристых капель. Отравление наступает при содержании ртути в сотых долях мг/м³ .

Как нужно поступать с разбитыми градусниками? (Собрать, закопать, нельзя смывать и выбрасывать). Лампы дневного света также представляют опасность и подлежат утилизации.

Способы защиты от тяжелых металлов

Наша школа находится в глубине жилого сектора и вдали от крупных дорог.

Возле школы около 200 деревьев. Состояние зеленых насаждений хорошее и удовлетворительное. Поглотителями свинца являются береза, липа, желтая акция. Клен, осина, ольха поглощают сернистый газ, вяз поглощает сернистый газ и пыль.

В школе в качестве комнатных растений выращивают герань, хлорофитум, которые хорошо очищают воздух.

Кроме того, растения являются источником фитонцидов.

Фитонциды – образуемые растениями активные вещества, убивающие или подавляющие рост других организмов, главным образом микробов.

- Можно на ваш взгляд уменьшить вредное воздействие транспорта? (Новые виды топлива, объездные пути для большегрузных автомобилей, велосипеды)

3.Вопросы для обсуждения.

• Какие свойства вольфрама лежат в основе его применения в лампах накаливания?

• Можно ли использовать в пищу зеленые растения (петрушку, укроп, лук), выращенные на открытом балконе; грибы, ягоды, собранные возле автомагистрали (нельзя).

• Первый признак дефицита этого элемента – это усталость и анемия (железо).

• Набирая воду впрок, некоторые домохозяйки кладут на дно серебряную ложку. Зачем? (ионы серебра обладают бактерицидным действием, вода хранится дольше)

• В Московском Кремле с 16 по 18 век функционировал водопровод со свинцовыми трубами и резервуарами. В этот же период наблюдали высокий уровень смертности и уродств среди членов царской семьи. Причины? (свинец в водопроводной воде способен вызывать отравления, накапливаться в тканях и разрушать половые клетки).

4.Выводы. Оценка работы групп.

5.Рефлексия.

Вспомните, какие мысли приходили вам в голову о металлах в начале урока и как изменились представления сейчас?

Что бы вы еще хотели узнать о металлах?

Считаете ли вы полезной полученную информацию?

5. Домашнее задание (Параграф 19, сообщения о металлах).

Список литературы для учителя

1.Аксенова И.В. и др. «Введение в химию. Вещества», М: Сирин према, 2007.

2.Габриелян О.С. «Настольная книга учителя. Химия 9 класс», М: Дрофа, 2005.

3.Ольгин О.О. «Опыты без взрывов», М: Химия, 1998.

Список литературы для учащихся

1.Бондарев Л.Г. «Микроэлементы - благо и зло», М: Знание, 2002.

2.Венецкий С.И. «Рассказы о металлах», М: Металлургия, 1998.

3.Габриелян и др. «Введение в химию. Вещества. 7 класс», М: Сирин према, 2014.

4.Макаров К.А. «Химия и медицина», М: Просвещение, 2004.

5.Терлецкий Е.Д. «Металлы, которые всегда с тобой», М: Знание, 1998.

Приложение

Содержание химических элементов в организме человека (таблица №1)

Элемент

Роль химических элементов в организме человека (таблица №2)

Химический элемент

Выхлопные газы

Почва

Растения

Человек

Серебро (сообщение)

Знания, получаемые в школе по химии, мы не часто используем в повседневной жизни. Но именно химия может стать источником знаний о нашем здоровье. Благодаря химии, мы узнаем, как вещества влияют на процессы жизнедеятельности организма, жизнь в целом, что полезно человеку и в каких количествах, что вредно и до какой степени.

Организм человека – это сложная химическая система, которая не может функционировать самостоятельно, без взаимосвязи с окружающей средой. Трудно представить, но наше самочувствие, настроение, аппетит зависят от...металлов. В таблице Д.И.Менделеева трудно найти химический элемент – металл, который был бы не связан с нашей жизнью.

Серебро пользовалось особым уважением в средние века. Алхимики считали, что серебро входит в число семи металлов, которые они наделяли целительной силой. Серебро использовали для лечения эпилепсии, невралгии, холеры, гнойных ран. В водах священной индийской реки Ганга повышено содержание серебра. Высокие дезинфицирующие свойства серебра превосходят такие же свойства хлорной извести. Специально приготовленное серебро применяется при головных болях, потере голоса у певцов, страхах, головокружении.

Наиболее эффективно и безопасно действует серебро в сверхмалых дозах. В нашей стране оно существует в виде препарата «Серебряный дождь». Лечебное действие этого препарата наблюдают при поражении голосовых связок, возникающих в результате перегрузок у певцов, лекторов и учителей.

Во время вторжения войска Александра Македонского в IV в. до н. э. в Индию на берегах р. Инд в войске разразилась эпидемия желудочно-кишечных заболеваний. Но она не затронула ни одного военачальника. Оказалось, что простые воины пользовались оловянной посудой, а их командиры – серебряной. Невесомых количеств растворенного серебра оказалось достаточно для дезинфекции воды и пищи.

Самый большой самородок, который был найден весил 13,5 тонн.

Раздаточный материал для возможных ответов группы №1

История металлов.

С глубокой древности человеку были известны 7 металлов, которые соотносили с 7 известными планетами.

Золото – Солнце

Cеребро – Луна

Медь – Венера

Олово – Юпитер

Свинец – Сатурн

Железо – Марс

Ртуть – Меркурий

Очевидно, что первыми металлами были те, которые встречаются в самородном виде: золото, серебро, медь. Из этих металлов чеканили монеты. Человек издавна отвел этим металлам роль мерила ценности. Древние римляне стали чеканить серебряные монеты на полстолетия раньше, чем золотые. Родиной золотых монет стала Лидия, расположенная в западной части Малой Азии и торговавшая с Грецией и другими странами с помощью таких монет.

Самородная медь нередко встречается в природе. Она легко обрабатывается, поэтому предметы из меди пришли на смену каменным орудиям. И даже там, где еще господствовал камень, медь играла немалую роль. Одно из чудес света пирамида Хеопса была сооружена с помощью инструментов, изготовленных из камня и меди.

Вскоре в жизнь человека вошли сплавы. При выплавке меди человек однажды использовал не чистую медную руду, а содержащую одновременно и медь, и олово. В результате была получена бронза – сплав меди и олова, который гораздо тверже своих компонентов. Из бронзы изготавливали оружие, декоративные изделия. Когда были разработаны способы отливки статуй из бронзы, наступает расцвет ее художественного применения.

Гигантская бронзовая статуя Колосса Родосского (32 м) – еще одно чудо света – возвышалась над входом во внутреннюю гавань древнего порта Родоса, и даже крупные корабли свободно проходили под ней.

До сих пор бронза остается одним из основных материалов скульпторов. Слово «бронза» произошло от названия небольшого итальянского городка Бриндизи, который славился своими бронзовыми изделиями.

Бронзовый век сменился железным только тогда, когда человечество смогло поднять температуру пламени в печи до 1540 градусов по Цельсию, то есть до температуры плавления железа. Однако первые изделия из железа имели низкую механическую прочность. Позднее был открыт способ получения чугуна и стали (сплав железа с углеродом), после чего началось широкое распространение этого металла.

Ученые предполагают, что первое железо было метеоритного происхождения. Железо именуется «небесным камнем». Самый крупный железный метеорит обнаружен в Африке массой 60т, в Гренландии – 33т, в них на долю железа приходится 91%.

Раздаточный материал для возможных ответов группы №2

Положение металлов в периодической системе

Как известно из 110 элементов – 88 металлов и 22 неметалла. Условная граница между элементами металлам неметаллами проходит по диагонали бор-кремний-мышьяк-теллур-астат. Выше неметаллы, ниже металлы.

Особенности строения атомов металлов:

1. Обычно небольшое количество электронов на внешнем уровне (1-3);

2.Большой радиус атома.

3.Атомы металлов легко отдают электроны с внешнего слоя, превращаясь в положительные ионы.

Физические свойства металлов

Рассмотрите образцы металлов, которые есть у вас на столах (медь, цинк, алюминий, железо). Опишите металлы по плану:

• Агрегатное состояние

• Цвет

• Блеск

• Пластичность

• Теплопроводность

Физические свойства:

1.Твердость.

Металлы – твердые. Мягкие металлы натрий и калий можно резать ножом, ртуть жидкая. Хром царапает стекло.

2.Пластичность – свойство вещества изменять форму под влиянием воздействия и сохранять принятую форму после прекращения этого воздействия. Это свойство хорошо выражено у золота, серебра, меди.

3.Электропроводность – свободное перемещение электронов под действием электрического поля, возникает электрический ток. Хорошо проводят электрический ток серебро, медь, золото, алюминий, железо. Плохо проводят марганец, свинец, ртуть, вольфрам.

4.Теплопроводность.

Электроны обмениваются энергией с положительными ионами, выравнивают температуру всего куска.

5.Металлический блеск.

Это результат отражения световых лучей, в порошке теряется (кроме магния и алюминия).

6.Плавкость.

Легкоплавкие металлы – ртуть(39), натрий (98), тугоплавкий – вольфрам (3380).

7.Плотность.

Легкие металлы, чья плотность меньше 5г/см³. Это литий, натрий, калий, магний, алюминий.

Раздаточный материал для возможных ответов группы №3

Содержание металлов в организме человека

В состав клеток входят органические и неорганические вещества. Они перечислены в таблице№1 «Химический состав организма».

Химические элементы, которые нужны организму в сравнительно больших количествах, называют макроэлементами. Элементы, которые нужны в малых количествах, называются микроэлементами. Среди макроэлементов: углерод, кислород, азот, водород, фосфор, хлор, сера, натрий, калий, кальций, магний, железо. Микроэлементы: медь, кобальт, цинк, молибден, никель, иод, бор. Ультрамикроэлементы: селен, уран, радий, золото, ртуть, цезий.

В клетках металлы содержатся в виде ионов.

Особо хотелось остановиться на вредном воздействии на организм тяжелых металлов, таких как свинец, ртуть.

Одним из поставщиков тяжелых металлов является автомобильный транспорт. Его выхлопные газы содержат около 200 веществ. Основная масса свинца и кадмия поступает в воздух с выхлопными газами автомобилей, а цинка – с продуктами износа шин. Из 12 распространенных и вредных для здоровья тяжелых металлов транспортом выделяется 5: свинец, кадмий, ванадий, бериллий, хром. Соединения свинца вызывают мутации организма и опухоли. Кроме того, свинец способен заменить кальций в костях. А как ионы свинца могут попасть в организм человека?

Выхлопные газы – почва – растения – человек.

Установлено, что содержание ионов свинца высоко на прилегающих к дорогам участках. Вот почему жилые дома и школы должны находиться в 100 метрах от дороги, отграниченной зеленой зоной.

Нельзя обойти вниманием ртуть. В 1953 году у жителей японского города Минамата странная болезнь приняла характер эпидемии. Люди теряли слух, речь, зрение, нарушалась координация движений. Из заболевших 42 человека умерли, мало кто выздоровел полностью. Лишь в 1959 году было доказано. Что во всем виновата спущенная в воду химическим заводом метиловая ртуть. Это соединение может выпадать и с осадками, может распадаться под действием «кислотных дождей» и выпадать в виде серебристых капель. Отравление наступает при содержании ртути в сотых долях мг/м³ .

Как нужно поступать с разбитыми градусниками? (Собрать капельки, осколки стекла, закопать, нельзя смывать и выбрасывать). Лампы дневного света также представляют опасность и подлежат утилизации.

Способы защиты от тяжелых металлов

Наша школа находится в глубине жилого сектора и вдали от крупных дорог.

Возле школы около 200 деревьев. Состояние зеленых насаждений хорошее и удовлетворительное. Поглотителями свинца являются береза, липа. Клен, осина, ольха, вяз поглощают сернистый газ и пыль. В школе в качестве комнатных растений выращивают герань, хлорофитум, которые хорошо очищают воздух. Кроме того, растения являются источником фитонцидов, подавляющих рост и убивающих бактерии.