Программа курса по выбору для учащихся 9-х классов "Анализ веществ методом хроматографии"

Пояснительная записка

Программа ориентирована на учащихся 9-го класса. Она предназначена для развития их познавательного интереса, осознанного выбора естественнонаучного профиля. Курс “Анализ веществ методом хроматографии” носит предметно-ориентированный характер. Содержание курса раскрывает основы современного метода исследования веществ на основе различия их физико-химических свойств, позволяет учащимся получить ценную информацию, относящуюся ко многим проблемам нашего столетия, знания в области естественных наук: химии, физики, биологии, географии, экологии. Особенность предлагаемого курса состоит в том, что расширяется кругозор девятиклассников, дополняются их знания о составе, строении и свойствах веществ, с которыми им приходится сталкиваться в повседневной жизни, т.е. данный курс имеет прикладное значение. В результате прохождения программного материала обучающиеся получат представление о процессе сорбции, видах хроматографии, познакомятся с возможностями борьбы с загрязнениями окружаю-щей среды, составом пищевых продуктов, почв, удобрений, универсальностью хроматографическо-го метода анализа. В процессе обучения совершенствуются и приобретаются следующие умения: – наблюдать, описывать результаты наблюдений, выдвигать гипотезы; – проводить эксперимент, соблюдая технику безопасности; – анализировать и делать выводы; – извлекать необходимую информацию из научной, учебной и справочной литературы; – делать сообщения; участвовать в дискуссиях; – выполнять творческие задания по изучаемым вопросам; – систематизировать знания на итоговых конференциях; – разделять смесь на составные части, а затем определять каждую из них по совокупности физических и химических свойств. Перечисленные умения формируются на основе знаний: – атомно-молекулярного учения; – периодического закона и периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева; – свойств веществ и на правилах техники безопасности при обращении с ними; – хроматографического метода исследования смеси веществ; – роль эксперимента в познании и его связь с теорией.

Цель программы: расширение знаний обучающихся физико-химических методов исследования, формирование мотивации выбора естественнонаучного профиля.

Задачи курса:

1. Расширить знания о хроматографии как физико-химическом методе исследования, об истории его открытия и практическом значении.
2. Дать представление о химии как производительной силе общества, её роли в решении экологи-ческих проблем и создании прогрессивных технологий.
3. Сформировать определенные практические умения; самостоятельно проводить лабораторные исследования и химические эксперименты с окружающими веществами.
4. Поддерживать увлеченность избранным курсом и стремление совершенствовать свои знания и умения.

Программа предусматривает эвристические беседы, лекции, практические занятия, демонстрацион-ные опыты, дискуссии, конференцию и защиту проектов, рефератов. Курс состоит из трех разделов: “История и основы хроматографии”, “Анализ растений, почв и удобрений”, “Определение состава пищевых продуктов”. Оценку знаний и умений обучающихся рекомендуется проводить через выполнение творческих заданий; подготовку сообщений; оформление эксперимента; составление схем, таблиц; участие в дискуссиях, конференции. Продолжительность изучения курса 20 часов, из которых 7 ч отводится теории, 12ч – практике, 1ч – итоговое занятие.

Учебный план

Курс “Анализ веществ методом хроматографии” знакомит обучающихся с одним из физико-химических методов исследования – хроматографией. Развитие химии во многом зависит от методов исследования вещества, которые в школе не изучаются. Данная программа позволяет проводить работу по анализу пищевых продуктов, растений, почв, удобрений, воды, воздуха с использованием важнейшего современного метода – хроматографии. Ознакомление с некоторыми видами хроматографии легко организовать в школе. Для этого нет необходимости иметь сложное оборудование и редкие реактивы. В большинстве случаев хроматографирование осуществляется с малыми количествами вещества, быстро, наглядно и интересно для обучающихся. Особенно важно, что работы по хроматографии интересны не только как ознакомление с новым методом исследова-ния, но и позволяет получить ценную информацию. Существенно и то, что обращение к хромато-графии может укреплять межпредметные связи химии с биологией, физикой, географией, экологией Таким образом, создается база для ориентации обучающихся в мире современных профессий естественнонаучного направления. Это достигается особенностями исследовательской деятельнос-ти девятиклассников на материале увлекательных задач междисциплинарного содержания. Программа включает следующие исследовательские задачи: определение минерального и органи-ческого состава пищевых продуктов, кислотности почв, конструирование простейших приборов. Деятельность обучающихся состоит: в наблюдении; выдвижении гипотез; экспериментальной работе, анализе полученных данных; описании наблюдений, а также предполагает использование коммуникативных умений (сотрудничество при работе в группе, культура ведения дискуссии, пре-зентация результатов). По ходу изучения курса “Анализ веществ методом хроматографии” предусматриваются самостоятельные творческие задания, которые являются одной из форм контро-ля знаний, умений и мотивируют обучающихся на расширение знаний, совершенствование умений и навыков. Таким образом, содержание курса по выбору соответствует познавательным интересам девятиклассников и предоставляет возможность развивать учебную мотивацию и ориентировать на выбор профиля.

Учебно-тематический план

Раздел 1. История и основы хроматографии

История хроматографии. М.С.Цвет – основатель хроматографического метода исследования. Адсорбция. Активированный уголь. Силы сцепления. Виды хроматографии: адсорбционная, рас-пределительная, ионообменная. Хроматографические методы исследования: колоночная, тонко-слойная хроматография (ТСХ), бумажная (БХ). Преимущества тонкослойной хроматографии перед другими хроматографическими методами. Сорбенты. Капиллярность. Влияние ионов железа (III), меди (II) и других тяжелых металлов на вкусовые качества воды, на организм человека и животных. Хроматограммы. Лабораторный опыт №1. Проведение процессов адсорбции и десорбции йода с активированным углем. Лабораторный опыт №2. Сравнение скорости выполнения эксперимента разделения хлорофилла методом ТСХ и колоночной хроматографии. Индивидуальные задания. 1) Обнаружение ионов железа (III) в кураге, изюме, говяжьей печени методом ТСХ. 2) Обнаруже-ние ионов железа (III) в яблоках, молоке, минеральной воде методами бумажной, колоночной и тонкослойной хроматографии для сравнения эффективности данных методов. 3) Обнаружение ионов кальция в рыбе и яичной скорлупе методом ТСХ. Практическая работа №1. Определение ионов железа (III) и меди (II) в талых водах и снегу методом ТСХ. Практическая работа №2. Определение ионов железа (III) в пищевых продуктах (мёде, гречневой крупе, мясе, шоколаде) методом бумажной хроматографии. Практическая работа №3. Определение ионов железа (III), меди (II) в молоке методом колоночной хроматографии на оксиде алюминия. Итоговое занятие по первому разделу проводится в виде конференции по плану: 1. Вступительное слово учителя о преимуществах хроматографического метода исследования. 2. Выступления учащихся по результатам выполнения индивидуальных заданий и практических работ. 3. Викторина. 4. Заключительное слово учителя.

Раздел 2. Анализ растений, почв, удобрений.

Химизация сельского хозяйства. Д.Н.Прянишников, значение его работ. Почва, её состав. Типы почв. Химический состав растений. Виды удобрений. Микроэлементы. Схема: растение – почва – удобрение – растение. Кислотность почвы и её влияние на нормальное питание растений и применение удобрений. Водородный показатель рН, его величина. Иониты. Почва – природный ионит. Ионообменные процессы. Понятие об ионообменной хроматографии. Жесткость воды, её виды и способы устранения. Потребность растений в азоте, фосфоре, калии. Практическая работа №4. Определение кислотности почвы пришкольного участка. Практическая работа №5. Определение ионообменных свойств черноземной почвы. Практическая работа №6. Определение нитратного азота в растениях методами ТСХ и БХ. Практическая работа №7. Обнаружение никотина в табачных листьях методом ТСХ. Итоговое занятие данного раздела посвящено защите рефератов, творческих работ.

Раздел 3. Определение состава пищевых продуктов.

Зависимость организма от дозы жизненно необходимых элементов. Суточное поступление химических элементов в организм человека и продукты питания. Минеральный и органический состав пищевых продуктов. Витамины. Реакция организма на избыток и недостаток некоторых элементов. Практическая работа №8. Анализ минерального состава молока методом ТСХ и методом колоночной хроматографии. Практическая работа №9. Анализ ионов хлора, брома, йода методом ТСХ. Обнаружение ионов хлора в соленых огурцах, квашеной капусте. Практическая работа №10. Обнаружение карбоновых кислот в коровьем масле. Практическая работа №11. Обнаружение витамина С (аскорбиновой кислоты) в пищевых продуктах Практическая работа №12. Обнаружение кофеина в чае, кофе, какао. Курс “Анализ веществ методом хроматографии” завершается работой “круглого стола”.

Ключевые слова

Литература для учителя

1. Нифантьев Э.Е., Верзилина М.К. , Котлярова О.С. Внеклассная работа по химии с спользовании-ем хроматографии. – М.: Просвещение, 1983. 2. Алексинский В.И. Занимательные опыты по химии. – М.: Просвещение, 1980. 3. Чмутов К.В. Хроматография. – М.: Химия,1978. 4. Кровякова В.И. Практические работы учащихся с ионитами. – Химия в школе, №4, 1980. 5. Воробьев Р.И. Питание: мифы и реальность. – М.: ГРЭГОРИ, 1997. 6. Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные задания и эффективные опыты по химии. – М.: Дрофа, 2006.

Литература для учащихся

1. Энциклопедический словарь юного химика. – М.: Педагогика, 1990. 2. Химия (энциклопедия). – М.: Аванта+, 2000. 3. Гроссе Э., Вайсмантель Х. Химия для любознательных. – Л.: Химия, 1987. 4. Популярная библиотека химических элементов. Сост. В.В.Станцо, М.Б.Черненко. – М.: Наука, 1977. 5. Ольгин О.О. Опыты без взрывов. – М.: Химия, 1986. 6. Сенченкова Е.М. Михаил Семенович Цвет. – М.: Наука, 1974. 7. Малышкина В. Занимательная химия. Нескучный учебник. – С-Петербург, ТРИГОН, 2001. 8. Электронная энциклопедия. Кругосвет, 2003.

Примерные темы сообщений, рефератов и проектных работ

1. Воздействие никотина на организм. 2. Химические элементы в организме человека. 3. Выращивание растений на питательных растворах. 4. Проблемы выращивания экологически чистой сельскохозяйственной продукции. 5. Важнейшие азотные, калийные и фосфорные удобрения. 6. Абсорбция и адсорбция в химической чистке одежды. 7. Понятие о ПДК вредных веществ в атмосфере, воде, пищевых продуктах. 8. Биологическое значение минерального состава пищевых продуктов. 9. Биологическое значение органического состава пищевых продуктов. 10. Михаил Семенович Цвет – основатель хроматографического метода исследования. 11. Витамины и их роль в организме. 12. Д.Н.Прянишников и его работы в агрохимической науке. 13. Роль фосфора в питании растений. 14. Фосфор – элемент жизни. 15. Искусственная и синтетическая пища. 16. Биологически активные вещества.