Химия дыхания

Разделы: Химия


Цели:

  • раскрыть сущность физико-химического процесса дыхания живых организмов, показать взаимосвязь дыхательной и кровеносной системы организма человека;
  • продолжить развитие навыков логического мышления;
  • способствовать формированию навыков экологического мышления, навыков здорового образа жизни.

Методы: словесный, демонстрационный, использование компьютерных технологий, исследовательский, проблемный метод.

Формы: интегрированный урок – 2 часа.

Методические приемы: поисковая беседа, тестирование, решение задачи, демонстрация слайдов, рисунков, эксперимент.

Оборудование: компьютер, экран, таблица «Система органов дыхания человека», диск А Лекция Жданова В.Г. «О вреде алкоголя и курения», хвоя сосны, фильтры с результатами исследования загрязнения воздуха.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

II.Актуализация знаний

Учитель. Дыхание – важнейший физико – химический процесс для большинства живых организмов, обитающих на поверхности Земли, поскольку она наиболее интенсивно связывает организмы с окружающей средой. Главные механизмы дыхания растений и животных были выявлены наукой к началу XX века. Основной функцией дыхания считалось доставка кислорода к тканям, где происходит окисление биотоплива и последующее удаление образовавшихся углекислого газа и воды. Главным реактором, осуществляющим газообмен организма с атмосферой, для высших животных оказались легкие, образование множеством легочных пузырьков – альвеол.

1. Каков же путь воздуха из атмосферы до альвеол?

Ответ ученика с демонстрацией слайда «Дыхательная система человека». (Приложение 1)

– Мы вспомнили о легочном дыхании, когда осуществляется газообмен между воздухом и кровью.

2. Какие виды дыхания еще нам известны?

Ответ ученика: тканевое – когда осуществляется газообмен между кровью и клетками ткани.

3. Для некоторых организмов характерен еще один тип дыхания. Какой?

Возможный ответ из класса: кожное – это дыхание через поверхность тела, заслушивается сообщение учащегося о кожном дыхании, «золотом мальчике». (Приложение 2)

– Итак, мы вспомнили виды дыхания и вспомнили путь атмосферного воздуха до альвеол и обратно.

4. Каковы же стадии дыхания? (Приложение 3)

Информация на слайде

  • Внешнее дыхание: поступление кислорода из среды в организм, осуществляемое с помощью специальных органов (легкие, жабры, трахеи и т.д.) или напрямую через поверхность тела.
  • Транспорт кислорода: перенос его от органов дыхания ко всем организмам, тканям и клеткам - эта функция обеспечивается кровеносной системой при участии специальных белков – переносчиков кислорода (гемоглобин, миоглобин, гемоцианин и др.)
  • Клеточное дыхание и выброс его продуктов: диффузия кислорода в каждую клетку через ее оболочку, использование поступившего кислорода на окисление биотоплива, выход из клеток образовавшихся CO2 и H2O, их перенос в легкие и выброс при выдохе.

– Итак, вернемся к тому, что живые организмы вдыхают воздух – смесь газов: 21% O2, 78% N2, 0,03% CO2, водяные пары, другие компоненты. Газообмен возможен благодаря физическим и химическим свойствам O2 и CO2.

5. Каковы же они? (Выполняется альтернативный тест по двум вариантам)

  1. Хорошо растворим в воде
  2. Намного тяжелее воздуха
  3. Плохо растворим в воде
  4. Участвует в фотосинтезе
  5. Является жидкостью
  6. Бесцветный
  7. Немного тяжелее воздуха
  8. Является окислителем в обмене веществ
  9. Поддерживает горение и дыхание
  10. Вызывает помутнение известковой воды
  11. Используется при тушении пожаров
  12. Молекула электронейтральна
  13. Газ переходит их области большего давления в область меньшего давления

Ответы:

  • O2 – 3, 4, 6, 7, 8, 9, 12, 13
  • CO2 – 2, 3, 4, 6, 10, 11, 12, 13

III. Изучение новой темы

6. Какова же роль хотя бы некоторых химических и физических свойств этих газов на указанных стадиях дыхания?

Проанализируем I стадию дыхания:

– Воздух – в альвеолах, их стенки выстланы молекулами воды, которые, как вам известно, полярны, а молекулы O2 – электронейтральны.
К альвеолам подходят капилляры, в которых протекает кровь. Кислород не задерживается в альвеолах, а быстро за 0,01 сек. диффундирует в капилляры. Почему?

Ответ учащихся: O2 плохо растворим в воде.

– Далее кислород попадает большей частью в эритроциты. Почему?

Ответ учителя: этому способствует почти мгновенное соединение с гемоглобином

1 моль Hb + 4 моль O2

– А сейчас проанализируем III стадию – клеточное дыхание:

O2, поступает в клетку из капилляра
О2 эритроцит CO2, выходит из клетки в капилляр

– Почему это возможно?

– В капилляре > O2, в клетке мало. В каком направлении пойдет диффузия O2?

Ответ учащихся: в направлении клетки. В клетке > CO2 (вследствие обмена веществ), а в крови < .

– В каком направлении пойдет CO2?

Ответ учащихся: в направлении капилляра.

– Какое свойство газов здесь просматривается? Газ переходит из области > давления в область <.

– Далее парадокс, суть которого в том, что кровь очень быстро насытится углекислым газом, и он пойдет назад в клетку, а это для нее смертельно.

– Изящная выдумка природы: гидратация CO2 (учащиеся у доски пишут уравнение CO2 + H2O ––> H2CO3); значит, по крови к легким идет H2CO3и в альвеолах идет обратный процесс (тот же учащийся составляет уравнениеH2CO3 ––> H2O+ CO2).

– Таким образом, при выдохе в атмосферу выходят эти продукты обмена.

– Какое же свойство CO2 здесь прослеживается?

Ответ учащихся: взаимодействие углекислого газа с водой – явление обратимое.

– Какова же роль кислорода в клетке?

(Приглашается к доске учащийся для совместной работы с учителем)

– В клетке всегда должно быть биотопливо – глюкоза C6H12O6, она взаимодействует с O2, образует CO2 и H2O (учащийся пишет уравнение)

C6H12O6 + 6 O2 ––> 6 CO2 + 6 H2O + 2880 Кдж

– Роль кислорода – освобождать эту энергию, необходимую для осуществления всех функций организма.

– Как называется эта реакция? Какое химическое свойство O2 здесь прослеживается?

Ответ учащихся: это реакция окисления, а O2 – окислитель.

– Итак, газообмен при дыхании основан на физических и химических свойствах кислорода и углекислого газа.

– II стадия зависит в основном от чистоты кровеносных сосудов, а значит от образа жизни индивида.

(Учащимся предлагается фрагмент из лекции профессора Сибирского Гуманитарно-экологического института, президента международной ассоциации психоаналитиков Жданова В.Г. «О вреде курения»)

– Если вспомнить итоги анкетирования в нашем классе в начале года о вредных привычках, то наверное, некоторым из вас стоит призадуматься.

(Результаты анкетирования заставляют насторожиться, они обсуждены с учащимися и на родительских собраниях.)

– Но состояние нашего здоровья зависит еще и от экологической обстановки. Наш поселок расположен в лесной зоне, на берегу Бирюсы, никаких химических перерабатывающих предприятий нет. Правда, в 12 км от нас идет добыча угля, который транспортируется и в наши учреждения, и на предприятия города Тайшета.

– Что же можно сказать об экологической ситуации поселка в плане чистоты атмосферы? Об этом говорят результаты небольших исследований (Приложение 5)

(2 группы ребят дают отчет по своим домашним экспериментальным заданиям) «Химия в школе» № 2,08 с 70, 71.

– Какие предложения вы можете сделать по сохранению атмосферы нашего поселка? (Учащиеся предлагают, например : озеленение территории, ограничение проезда грузового транспорта по улицам поселка и т.д.)

Выводы: залогом чистоты атмосферного воздуха является сохранение зеленого наряда, который за счет фотосинтеза регулирует газовый баланс планеты: обеспечивает выделение O2 и поглощение CO2

IV. Закрепление

Задача.

Котельная при нашей школе в среднем сжигает 2т угля в сутки. Состав угля: 84% углерода, 5% самородной меди, 3,5% серы, 5% воды, 2,5% негорючих веществ. Какова площадь леса, необходимого для восполнения потери O2, расходуемого на сжигание, если 1 га в сутки даст 10 кг O2?

Работают 3 группы учащихся.

– Приглашается один учащийся для записи данных задачи.
– выясняем, какие компоненты повлекут при сгорании затраты O2.
– учащиеся каждого ряда выполняют самостоятельно расчеты по потреблению O2 при сгорании: I ряд – углерода, II ряд – серы, III ряд – меди;
– найденные затраты суммируются
– выполняются расчеты по нахождению площади леса.

2. По уравнениям реакций горения находим массы затраченного кислорода:

– В заключение урока, еще раз возвращаясь к теме, сделаем выводы о том, что для нормальной жизнедеятельности организма необходим обмен веществ на оптимальном уровне, а это возможно при нормально протекающем газообмене между организмом и средой. Газовый баланс атмосферы поддерживается только благодаря зеленому наряду планеты и потому вечными будут заповеди человека:

1. Построить дом
2. Посадить дерево
3. Вырастить сына

Домашнее задание: § 26-28 стр.132-146

________________________________________

Примечание редакции: из-за размеров, превышающих допустимые Приложение 4 не прилагается.