“Химия - это область чудес, в ней скрыто счастье человека, величайшие завоевания разума будут сделаны именно в этой области”.
А.М. Горький
Предложенное мероприятие проводится для учащихся 8 классов общеобразовательной школы, которые только начали изучать курс химии, но на него также приглашаются учащиеся 7 классов, чтобы развить интерес к дальнейшему изучению предмета. Так как мероприятие проводится в конце 2 четверти перед новогодними праздниками, мы украшаем синтетическую ёлку, используя вместо игрушек предметы, привычные в каждом доме, что также преследует цель призывать не использовать живые деревья ради нескольких дней праздника и беречь лес как национальное богатство.
Цели: дать представление учащимся о многообразии товаров бытовой химии, составом и историей создания некоторых предметов и веществ; воспитывать положительное отношение к предмету; развивать умения частично-поисковой познавательной деятельности учащихся.
Демонстрации: кислотность среды растворов СМС и мыла, денатурация белков под воздействием спирта, обнаружение в табачном дыме кислот, смол и никотина, взаимодействие кислот с солями кальция, растворимость жиров.
Оборудование:
1) таблицы: “влияние никотина на организм”, “влияние алкоголя на организм”, “производство стали в мартеновских печах”;
2) реактивы и оборудование для опытов;
3) диафильм “история становления химии как науки”;
4) синтетическая ёлка, чёрный ящик с предметами: стальной нож, оловянная ложка, консервная банка, ртутный термометр, спички, зубная паста, тетрадка, карандаш, полиэтиленовый пакет, маргарин, жевательная резинка, ластик, сигареты - все предметы имеют петельки, чтобы можно было их повесить на ёлку.
План мероприятия:
1. Введение: цели мероприятия, общая история применения химических средств человеком.
2. “Тайны чёрного ящика” - отгадывание предметов, рассказ учителя о веществах и товарах бытовой химии, украшение ёлки.
3. Решение кроссворда “Химия в быту”.
4. Подведение итогов, награждение активных участников.
1. Историческая справка (на фоне кадров диафильма по истории химии). Использование химических веществ в быту - не изобретение нашего времени. Есть немало сведений о том, что люди издавна применяли химические средства для определённых целей. Так, в древних рукописях можно найти упоминание о маслах и составах для полирования дерева и камня. А в гробнице египетского фараона Тутанхамона археологи обнаружили благовония, которые хранили аромат 30 веков. Мумии египетских фараонов вряд ли сохранились бы до наших дней, если бы они не были так хорошо забальзамированы. Уже начиная с I века до н.эры широкое распространение получило мыло, а позднее люди научились выделывать кожи, перерабатывать пчелиный воск, занимались солеварением. Любопытно, что один из первых патентов на изобретение имел прямое отношение к бытовой химии. Это английский патент № 4 от 1617 года, в котором предлагается новый способ защиты доспехов от ржавчины с помощью специального масла.
Необыкновенно бурное развитие химической промышленности в последние десятилетия и вместе с тем рост потребностей и запросов современного человека привели к резкому увеличению выпуска продукции бытовой химии. В настоящее время в мире производится ежегодно более 115 млн.тонн товаров бытовой химии и эта цифра постоянно растёт.
2. Учитель предлагает ребятам отгадывать, о каком предмете идёт речь в рассказе, тот, кто отгадывает, достаёт предмет и украшает им ёлку.
А) Этот предмет есть на любой кухне, он изготовлен из сплава железа и углерода- стали. Ношение его запрещено законом, так как предмет считается “холодным” оружием. (нож).
Изделия из железа сейчас используются очень широко, а ведь было время, когда железо оценивалось выше, чем золото. Как свидетельствует древнегреческий поэт Гомер в “Одиссее” победителя игр, устроенных Ахиллесом, награждали куском железа. В чистом виде сейчас железо практически не используется, так как оно считается слишком мягким. Прочность ему придаёт углерод, который и превращает его в твёрдую сталь и чугун. Сталь варят в специальных печах, например, мартеновских (показ таблицы) именно такие и более усовершенствованные печи стоят у нас в цехах основного предприятия нашего города - Серовского металлургического комбината.
Б) Этот предмет также незаменим на кухне, как и нож, но он изготовлен из лёгкого серебристо-белого металла, который называют металлом авиации, так из него изготовляли обшивки самолётов. Древние люди правда прекрасно обходились без него, поскольку ели всё прямо руками. (ложка)
Алюминий - самый распространённый металл на Земле, а по объёму производства занимает 2 место после стали. На воздухе он, соединяясь с кислородом, покрывается оксидной плёнкой, предохраняющей металл от разрушения. Кислоты практически не действуют на неё, а вот щелочи- очень сильно, поэтому не рекомендуется варить в алюминиевой кастрюле борщи, варенья и компоты, иначе с пищей в конце концов начнут проглатываться микрочастицы алюминия.
В) Продолжая рассказ о кухне и пище : патент на изобретение этого предмета получил в 1810 парижский повар Аппер. Он первым изобрёл такой способ сохранения пищевых продуктов, благодаря которому мы сейчас можем спокойно отправиться в длительный поход, не опасаясь, что взятые с собой запасы мясной, рыбной или молочной пищи испортятся. (консервная банка)
Консервная банка покрыта сверху жестью, имеющей в своём составе олово. Дело в том, что олово и его оксид SnO2 устойчивы к действию пищевых кислот, солей и других компонентов. Олово как металл был известен человечеству с древних времён, а в сплаве с медью - бронза использовался как основной материал для производства орудий труда уже с конца 4 до начала 1 тысячелетия до нашей эры. Сейчас этот исторический период даже принято называть “бронзовый век”.
Г) На смену бронзовому пришел железный век, а сейчас век пластмасс и других полимеров. Полимеры - это вещества, длинные предлинные молекулы которых состоят из повторяющихся небольших “кусочков” маленьких молекул. Химики выстраивают короткие молекулы в длинную цепь и весь процесс носит название полимеризация. Полимеры обладают такими свойствами, которыми не обладает ни одно природное вещество, например, легкость и прочность как у металлов и даже выше, но не пропускают электрический ток. То, что не изобрела природа, изобрели “волшебники”-химики. А вот про следующий предмет такая история, которая произошла не так давно. Семья Лыковых по религиозным мотивам удалилась от человеческого общества в глухую тайгу и прожила там, не видя людей с 1936 года до начала 80х. И вот встреча с людьми. Много поразительных достижений вошло в человеческий обиход за эти десятилетия, но что больше всего поразило тогда главу семейства Карла Осиповича - ни электричество, ни телевизор, ни самолёты. Увидев это, он воскликнул: “Господи, что измыслили,- стекло, а мнётся!” Что это за предмет? (полиэтиленовый мешок).
Д) В 30-е годы, когда семья Лыковых ушла от людей, уже знали обычное стекло, ведь это вещество, изготовляемое из песка известно с древних времён. Окна начали стеклить в конце 14 столетия. Тогда ещё не умели делать плоское листовое стекло, и окно состояло из небольших стеклянных пластинок, которые соединяли с помощью свинцовых переплётов и всё вместе вставляли в деревянную раму. Окно стоило тогда очень дорого и было предметом роскоши, поэтому, если владелец его переезжал на другое место жительства, то забирал его с собой. Окно можно было подарить и даже записать в завещании.
Из стекла, а в последнее время из пластмассы делают предмет, который лежит у меня в чёрном ящике. Внутри футляра из стекла единственный металл из известных нам, который в обычном состоянии находится в жидком виде, а сам предмет мы обычно достаём, когда заболеваем и нужно измерить температуру тела. (градусник)
При нагревании ртуть расширяется, ртутный столбик поднимается вверх, и это её свойство и используется при измерении температуры. Но не забывайте, что обращаться с градусником нужно очень осторожно, так как если ртуть прольётся, то можно получить серьёзное отравление при вдыхании паров ртути. (если позволяет время можно напомнить учащимся о правилах сбора и обезвреживания капелек ртути и первой помощи пострадавшему).
Е) Предметы, которые здесь спрятаны, раньше делали из не менее ядовитого вещества- белого фосфора. У знаменитого английского писателя Конан Дойля – автора похождений Шерлока Холмса и доктора Ватсона есть жуткая детективная история о собаке Баскервиллей. “Да! Это была собака огромная, чёрная, как смоль… Из её отверстой пасти вырывалось пламя, глаза метали искры, по морде и загривку переливался мерцающий огонь. Я дотронулся до этой светящийся головы и, отняв руку, увидел, что мои пальцы тоже засветились в темноте. Фосфор - сказал я” Но великий писатель сделал химическую ошибку. В 1847 году было установлено, что кроме того, что белый фосфор светится, он ещё и ядовит и собака, как многие животные, не смогла бы долго прожить на болоте, как это описано у Конан Дойля, а сама бы стала жертвой отравления парами белого фосфора. Ж) При нагревании без доступа воздуха белый фосфор превращается в другую модификацию - красный фосфор. Он менее летуч и не ядовит. И в 1867 году эти предметы, что сейчас в чёрном ящике, стали покрывать красным фосфором. Впервые их стали выпускать в Швеции, за что они и были названы шведскими. (спички).
В головку современных спичек входят окислители, дающий кислород, необходимый для горения, горючие вещества (сера, сульфид фосфора), а на боковые стенки коробки наносится фосфорная масса из красного фосфора, мыла, клея и других веществ. При трении красный фосфор превращается в белый с выделением большого количества теплоты. А вообще химический элемент фосфор академик Ферсман называл элементом “жизни и мысли”, так как в нашем организме он в составе скелета, мышц, спинного и головного мозга. А ещё - в зубной эмали вместе с другим химическим элементом- кальцием.
З) А теперь ответьте, какие болезни грозят вашим зубам, если вы любите сладкое, кислое и плохо их чистите? (ответы учащихся) А какой предмет поэтому должен быть в каждом доме? (зубная паста) Ей достойное место на нашей ёлке.
Знаете ли вы, почему разрушаются зубы? Одна из причин - остатки пищи содержат микроорганизмы и вырабатываемые ими кислоты разрушительно действуют на зубную эмаль, действуя на соли кальция, как в этом простом опыте. (опыт влияния соляной кислоты на кусочек мела или мрамора, а также можно заранее приготовить опыт по декальцинированию кости и показать на занятии). Поэтому основной компонент зубной пасты - химически осаждённый мел или фосфат кальция. А для улучшения зубной эмали во многие пасты добавляют активный фтор.
И) В рекламах рекомендуют также использовать некоторые пластиночки для сохранения белизны зубов. Что это? (жевательная резинка). А между прочим, первые люди, которые стали использовать подобную “жвачку”, были индейцы. Правда, они жевали каучук, добываемый из сока тропического дерева гевеи. Говорят, что для продажи впервые жевательная резинка была приготовлена в 1869 году американским изобретателем Томасом Адамсом. Основа современной жевательной резинки - синтетический полимер, пластификаторы и ароматизаторы. Но хочу предупредить любителей долгого жевания - резинку рекомендуют жевать только после еды в течение 15 минут и не больше, иначе желудочный сок, выделяемый во время жевания и не получающий пищу начинает перерабатывать стенки собственного желудка!
К) Другой предмет в моём ящике сделан уже из искусственного каучука и тоже называется резинка. Но какая? (ластик)
Искусственный каучук впервые получили в России в 1926 году. В нашей стране был объявлен конкурс на лучший способ получения искусственного каучука, так как натуральный был завозной и стоил очень дорого. Через 3 года заказ выполнила группа русских химиков под руководством профессора Лебедева. С тех пор из этого вещества стали изготовлять огромное количество вещей, в том числе известную всем резину.
Л) Ну а раз есть ластик, он должен что-то стирать. А чем пишут и на чём? (в черном ящике карандаш и тетрадь)
В 105 году до нашей эры министр китайского императора организовал первое производство бумаги из растений с добавками тряпья. А в Средневековой Европе вместо неё использовали папирус, который делали из стеблей растения с таким же названием. В России писали сначала на пергаменте из кожи животных, а бумага была завезена в XIV веке. Основное сырье для производства бумаги – целлюлоза - часть растений и чтобы её освободить, древесину варят. А вот карандаши стали применять уже с 6 века, только это была сначала просто свинцовая палочка и только в 1795 году стали делать карандаши из смеси графита и глины. Чем больше глины, тем твёрже карандаш, больше графита - мягче. Сейчас производят более 300 видов карандашей.
М) В “чудесном” ящике продукт, часто используемый в нашей пище. 148 лет назад его получил французский химик Меж-Мурье. Наполеон - император Франции пообещал крупный приз тому, кто сумеет найти дешевый заменитель сливочного масла в рационе солдат. Ученый предоставил несколько килограммов этого продукта. Что это? (маргарин) Жиры - энергетические запасы организма. На Западе давно знают, что маргарин использовать в пищу гораздо полезнее, чем масло, так как в нём больше витаминов, белков и других полезных веществ. В любом природном жире есть фосфатиды - это они дают неприятный осадок на дне неочищенного (нерафинированного) растительного масла и способствуют образованию корочки на поджаренном картофеле. И есть ещё такие сложные спирты, как холестерин (провитамин Н). Если в крови его накапливается слишком много, то он оседает на стенках кровеносных сосудов и это приводит к такому заболеванию, как атеросклероз. Поэтому, наверное многие мамы предпочитают покупать растительное масло рафинированное. А если вы посадили жирное пятно на одежду? И тут на помощь приходит знание химии. Жиры не растворимы в воде, но растворимы в таких органических растворителях, как бензин, скипидар, эфиры. Протрите свежее пятно бензином, а потом застирайте. (для доказательства опыт растворения кусочка маргарина в бензине).
Н) Оказывается, жир можно использовать, чтобы варить вещество, рассказ о котором пойдет дальше. Не говоря названия его в стихотворении Чуковского, я прочту лишь одно четверостишие и вы всё поймёте: “Тут и … подскочило и вцепилось в волоса, и юлило, и мылило, и кусало, как оса” Конечно, речь идёт о мыле. Мыло было известно уже в 6 веке до нашей эры, когда финикийцы и галлы научились варить его из козьего жира и древесной золы. Жир в щелочной среде золы расщепляется. Готовое мыло тоже имеет щелочную среду и реагирует с жиром волос и кожи. А на Руси для мытья волос применяли раствор древесной золы. Широкая торговля мылом началась в 9 веке, когда его привозили из Франции. Недостаток мыла в том, что оно плохо мылится в жёсткой воде, а значит им плохо стирать. Жёсткая вода наших источников даёт неприятный известковый налёт чайников (надо либо кипятить, либо добавлять питьевую соду). Этот недостаток мыла учтен в других веществах для борьбы с грязью - стиральных порошках. У большинства из них кислая среда. (опыт по проверке среды растворов мыла и порошков индикаторной бумажкой). Стиральные порошки нейтрализуют соли кальция, переводя их в хорошо растворимые, которые легко смываются водой вместе с грязью. Но минус их в том, что они раздражают руки, слизистую оболочку глаз, а главное, попадая в водоёмы, убивают всё живое. О) И раз мы заговорили о чистоте воды, нужно напомнить и о чистоте воздуха. Предмет, который в чёрном ящике, является носителем вредных веществ, разрушающих озоновый слой Земли - фреонов. Фреоны или хладоны - фторсодержащие углеводороды, применяемые в качестве хладагентов, они не токсичны и не образуют взрывоопасных смесей с воздухом, не реагируют с большинством металлов, поэтому широко используются также в баллончиках с разбрызгивающем устройством, а такие баллончики повсеместно распространены, например в парфюмерии. (в черном ящике дезодорант- аэрозоль)
П) А вот за эти предметы, известные ещё со времён экспедиции Христофора Колумба, мы, преподаватели, часто безуспешно ругаем подростков. В России в царствование царя Михаила Фёдоровича за эту привычку пойманных в первый раз наказывали 60 ударами палок по стопам, второй - отрезанием носа или ушей. В середине 30х годов этому веществу присвоено название “никотиана” в честь Жака Нико, который первый в Европе стал его выращивать. Я думаю, что этим предметам не место на нашей новогодней ёлке. (никотин, предметы в чёрном ящике - сигареты) Далее учитель проводит опыт доказательства наличия кислот, смол и никотина в сигаретах.
Р) Скоро Новый год и на улицах, к сожалению появится много людей, употребивших вещество, которое ещё в 6 веке арабы назвали “аль коголь”, что означает “одурманивающий”. Неправда, что Россия всегда была пьющей страной, и эта традиция сейчас соблюдается. В древней Руси пили очень мало: на праздники варили медовуху, брагу или пиво, крепость которых не превышала 5-10 градусов. Это сейчас пошло увлечение спиртом, причём плохими его заменителями. Известно, что наш организм строится как домик из кирпичиков - белков, а спирт действует на них очень разрушающе. (опыт действия спирта на куриный белок)
В завершении хочется сказать - химия всегда помогала и будет помогать людям. Важно уметь использовать её на благо, и тогда она действительно будет областью чудес, как сказал советский писатель. Далее: решение кроссворда, награждение активных участников.
Приложение: Кроссворд по теме: “Химия в быту”
Описание опытов:
Влияние кислот на соли кальция:
а) бросить кусочек мела в пробирку, прилить соляной кислоты, наблюдать растворение мела и выделение углекислого газа;
б) заранее опустить куриную кость в стаканчик с концентрированной азотной кислотой на 1-2 суток, на занятии показать, как она хорошо будет разрезаться.
Растворение маргарина в бензине: кусочек маргарина размером с горошину бросить в пробирку с бензином, хорошо встряхнуть или размешать.
pH среды растворов моющих средств; в 2 стакана налить горячей воды, в 1 стакане растворить кусочек хозяйственного мыла, во 2 - стиральный порошок. Опустить полоски индикаторной бумаги, рассмотреть изменение цвета.
Обнаружение в табачном дыме никотина, смол, частиц угля: Развернуть фильтры целой и выкуренной сигарет, показать и сравнить. Бросить каждый фильтр в пробирки с 20 мл. раствором NaHCO3, подкрашенным фенолфталеином, пронаблюдать исчезновение красной и появление бурой окраски раствора в пробирке, куда был опущен выкуренный фильтр.
Денатурация белков под воздействием спирта : На 2 предметных стекла нанести несколько мазков яичного белка, предварительно отфильтрованного. На одно из стеклышек налить и промыть 3 мл. воды, смыть в стакан. На другое капнуть сначала этилового спирта, затем поместить в стаканчик с водой. Рассмотреть, что плёнка со второго стекла не снимается водой. Добавить в оба стаканчика 3 мл. гидроксида натрия и 3 капли раствора сульфата меди. В первом стакане - лиловый цвет - белок растворился, во втором – синий - белок не растворился.
Литература:
1. Е. Андреева “Химия жизни” - М.: “Просвещение” 1998 г.
2. Новая иллюстрированная энциклопедия, т.19-М.: ООО “Мир книги”, 2001 г.
3.”Я познаю мир” : Детская энциклопедия: Химия/ Авт.-сост. Л.А. Савина.-М.: ООО “Издательство АСТ-ЛТД”, 1998 г.