Эпиграф на доске:
«Всё живое стремится к цвету»
В. Гюго
Цель: Дать возможность увидеть межпредметную связь химии и изобразительного искусства, рассмотреть, как под действием условий вещества обретают окраску и могут менять её.
Задачи:
- познакомить обучающихся с влиянием цвета на эмоциональное состояние человека, с тем, как устроены молекулы окрашенных веществ и отчего зависит их цвет.
- формировать у обучающихся единой картины мира;
- формировать познавательный интерес и положительную мотивацию к изучению химии и изобразительного искусства;
Ожидаемый результат:
- расширить знания обучающихся о влиянии строения атома и вещества на возникновение цвета;
- способствовать положительному эмоциональному восприятию цветоощущения.
- дать возможность выразить обучающимся личное эмоциональное состояние в практической работе по химии и изобразительному искусству.
Оборудование:
- Средства оснащения урока: компьютер; мультимедиапроектор; презентации №1«Цвет» и №2 «Химия цвета»;
- Тематические иллюстрации.
- Художественные материалы: акварель, гуашь, бумага;
- Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева;
- Реактивы: растворы солей натрия, калия, кальция, лития; уксусная кислота, раствор стиральной соды, гидроксид натрия, фенолфталеин, сульфат меди безводный, растворы иодида калия, аммиака и ацетата свинца, вода. Лабораторное оборудование.
- Стенд для выставки работ обучающихся.
Подготовительный этап: Перед уроком оформляется доска (тема, эпиграф, тематические иллюстрации), чистый лист А3.
Трое обучающихся готовятся выступить на уроке с сообщениями и опытами
На столах находится материал для изображения: бумага, акварель, кисть, вода. Реактивы растворы солей натрия, калия, кальция, лития; уксусная кислота, раствор стиральной соды, гидроксид натрия, фенолфталеин. Лабораторное оборудование.
Ход урока
Учитель ИЗО: Сегодня мы проводим с вами бинарный урок “Химия и цвет”.
Учитель химии: На уроке мы покажем вам взаимосвязь двух разных школьных предметов – химии и ИЗО; познакомим вас с причиной возникновения цвета, его влиянием на наши эмоции. Итак, мы начинаем.
Повторение: (блиц-опрос)
Учитель ИЗО: Почему мы видим и различаем ЦВЕТ?
Учитель химии. Каково строение атома? Что такое индикаторы? Что такое ионы? Какие правила техники безопасности надо соблюдать на уроках химии?
Проблемные вопросы Учитель ИЗО: Что такое ЦВЕТ?
Учитель химии. Как возникает ЦВЕТ?
Учитель ИЗО
В темноте всё представляется чёрным. Стоит включить освещение и мир предстаёт перед нашими глазами во всём великолепии всех цветов и оттенков. Традиционно изучение света считается привилегией физиков, а сущностью цвета интересуются в основном химики. Однако и сейчас нельзя утверждать, что вопрос о цвете и свете решён окончательно. Остаётся ещё много неясного, требующего исследований.
Просмотр презентации №1 «Цвет»
Чудеса, связанные с цветом, встречаются не только в природе. Они окружают нас буквально в любую минуту нашей жизни. Однако мы настолько привыкли к ним, что они нас порой мало волнуют, а порой мы просто не обращаем на них своё внимание. Нас не удивляют краски, способные светиться в темноте, цветная фотография и цветные кинофильмы. Давно перестали мы смотреть на цветной телевизор как на сказочное чудо.
Что такое ЦВЕТ?
Существуют два типа цвета: хроматические (чёрный, белый, серый) и ахроматические (все цвета радуги) они разделяются на тёплые и холодные по цветоощущению. В искусстве различают эстетику одного изолированного и эстетику группы цветов. Высшее проявление человеческих эмоций заключается в гармонии цветов. Общий принцип гармонии цветовых ощущений – наиболее приятные сочетания, которые образуются цветами, либо близкими друг другу по тону, либо являющимися взаимно дополняющими. Например: парные сочетания: синий - оранжевый, фиолетовый – жёлтый, и т.д.
Гармонические триады: красный – жёлтый – синий; пурпурный – жёлтый – голубой; красный – зелёный – синий; жёлтый – оранжевый – фиолетовый.
Восприятие цвета человеческим глазом практически не изменилось с древности. Цвет не оставляет человека равнодушным. Обратите внимание на красоту и цветовую гармонию, созданную природой: пейзажи времён года, окраска животных. В настоящее время твёрдо установлено, что любой однородный цветовой фон утомляет глаз, который уже не способен различать этот цвет. В этом причина, по которой папуасы Новой Гвинеи не способны различать зелёный цвет, а в стихах Гомера нет эпитета «синий».
Цвет – важнейшее средство воздействия на человека в окружающем его пространстве. Одежда, предметы быта. В музыке цветовые аналогии почти неизбежны при восприятии и анализе самых глубоких и самых сложных программных симфонических произведений. И наоборот, те цветы, что выращены цветоводами, способны вызвать музыкальные ассоциации.
Очень важно правильное применение цветов, которые подразделяются на основные и вспомогательные. Основных сигнальных цвета три: красный, жёлтый, зелёный.
Задание: Перед вами слайды, представленные одним цветом, попробуйте передать свои чувства, которые вы испытываете при их восприятии (красный, синий, зелёный, жёлтый, фиолетовый).
Ответы обучающихся.
Красный цвет действует возбуждающе и ассоциируется с опасностью. По В. Гёте, ярко-красный цвет действия, цвет активности. Жёлтый цвет воспринимается как возможность опасности. Зелёный цвет вызывает чувство покоя и безопасности, умиротворения. Лиловый и фиолетовый – цвета грусти и фантазий.
Учитель ИЗО Мир цвета познаваем и с каждым открытием перед человеком всё полнее раскрывается гармония этого мира.
А как возникает цвет?
Учитель химии. Состояние электронов в молекуле – вот основа для объяснения цвета. Подвижность электронов, их способность переходить с одного энергетического уровня на другой, перемещаться от одного атома к другому – всё это создаёт возможность появления цвета. См презентация №2 «Химия цвета»
Выступление обучающегося. «Строение молекул и цвет».
У металлов, неорганических соединений и в органических молекулах цвет возникает в результате взаимодействия квантов света с электронами. Но, так как состояние электронов в металлах, органических и неорганических соединениях различно, то и механизм появления цвета неодинаков.
У металлов для цвета важна правильность кристаллической решётки и возможность электронов относительно свободно двигаться по всему куску металла.
Цвет большинства неорганических веществ обусловлен электронными переходами и переносом заряда от атома одного элемента к атому другого. Решающую роль играет в этом случае валентное состояние элемента, его внешняя электронная оболочка. Внешние электроны, (участвующие в химической связи), более легко меняют свое состояние. Для их возбуждения требуются значительно меньшие порции энергии. Ее величина определяется характером химической связи, в которой они принимают участие.
В органических веществах, для возникновения цвета имеют значение не электроны отдельных атомов, а состояние системы электронов, охватывающей всю молекулу целиком. Особое значение для структуры окрашенного соединения имеет цепочка атомов углерода, связанными друг с другом чередующимися двойными и одинарными связями. Электрон получает возможность передвигаться по всей молекуле целиком. Подвижность такой системы, её способность легко изменять своё состояние под небольшим воздействием световых квантов и обуславливает избирательное поглощение определённых волн видимого света.
Учитель химии. А теперь - экспериментальные иллюстрации (выполнение опытов обучающимися на местах).
Спектральный анализ. Техника выполнения опыта. Смочите кусочки фильтровальной бумаги растворами солей натрия, калия, лития, кальция. Закрепите эти кусочки на ушко медной проволочки и вносите поочерёдно в пламя.
Пояснение опыта обучающимися. Просмотр проверочного слайда с пояснением (см презентацию №2) .
Влияние температуры на цвет. Техника выполнения опыта. В два жаростойких стакана налейте раствор гидроксида натрия. Добавьте в каждый стакан по одной капле индикатора – фенолфталеин, растворы окрашиваются в малиновый цвет. Один стакан нагрейте до кипения – окраска исчезает. Объясните результаты опыта.
Пояснение опыта обучающимися. Просмотр проверочного слайда с пояснением (см презентацию № 2)
Гамма цветов одного красителя. Техника выполнения. Разделите свекольный сок на три порции. В первый из стаканов прилейте раствор уксусной кислоты. Во второй – раствор стиральной соды. Третий стакан дополните водой до половины объёма.
Пояснение опыта обучающимися. Просмотр проверочного слайда с пояснением (см презентацию №2) .
Выступление обучающихся с демонстрацией опытов.
Первый обучающийся. Среда воздействует на цвет. В растворах ионы могут воздействовать друг на друга, на окружающие их молекулы растворителя, а те в свою очередь на ионы. При растворении возникает цвет у иона ранее бесцветного. Например, безводная соль сульфат меди белая, а её раствор окрашен в голубой цвет. Это окраска гидратированного иона меди. В его ближайшее окружение входит как минимум шесть молекул воды. Замена окружения иона меди из сульфат - ионов на легко поляризуемые молекулы воды приводит к появлению цвета. Удаление воды (например, выпариванием) приводит к выпадению кристаллогидратов того же цвета. Ведь в них содержатся молекулы воды. В кристаллогидрате сульфата меди CuSO4·5H2O четыре из пяти молекул размещены вокруг иона меди, а пятая занимает промежуточное положение и связана как с Cu2+, так и с группой SO42-. Замена молекул воды на аммиак углубляет цвет. Аммиачные молекулы деформируются легче и интенсивность окраски усиливается. При этом следует учесть, что происходит более тесное взаимодействие катиона меди с аммиаком – образуется комплексный ион [Cu(NH3)4]2+.
Техника выполнения: Растворить бесцветный сульфат меди в воде, выпарить часть раствора. Другую часть раствора добавить раствор гидроксида натрия. Выпавщий осадок отфильтровать и обработать 15% раствором аммиака.
Второй обучающийся. Рассмотрим взаимодействие ионов свинца и иодид-ионов. Оба они в водном растворе бесцветны и раствор иодида свинца тоже не имеют окраски. Когда же из раствора начинает выделяться осадок этого соединения, то ионы сближаются друг с другом и выпадает красивый золотисто-желтый осадок кристаллов иодида свинца. Здесь и катион и анион легко деформируются и происходит взаимная поляризация.
При растворении и последующей диссоциации ион I-, окружавший свинец, заменяется труднее деформируемыми молекулами воды. А раз нет деформации, то исчезает и цвет. Цветной ион становится как бы невидимкой в воде - бесследно исчезает золотисто-желтая окраска иодида свинца. Исчезновение объясняется тем, что вещество распадается на отдельные ионы, каждый из которых бесцветен, будучи вместе в осадке, они обусловливают цвет.
Техника выполнения: Смешать одинаковые объёмы 10% растворов ацетата свинца и иодида калия. Выпадает осадок иодида свинца. Растворить осадок в горячей воде, слегка подкисленной уксусной кислотой. Охлаждая раствор, получают кристаллы иодида калия.
Учитель ИЗО Путём опытов мы получили три основных цвета (жёлтый, красный, синий). Желающий из вас может пройти к доске, чтобы продемонстрировать получение промежуточных цветов путём смешивания основных (демонстрация смешивания красок на листе бумаги).
Задание: передать при помощи цвета своё настроение – отношение к уроку. Дать название своей работе и поместить на стенд-выставку в классе.
Дети рисуют.
Итог урока.
Учитель химии. Человек, хотя и «царь», но он же и часть природы. И его не могут не трогать великолепие и разнообразие окрасок, цветов и расцветок, которыми «щеголяют» представители животного и растительного мира нашей планеты. Каким бедным, мертвенным и сухим был бы мир без цвета! Особенно остро почувствовали это космонавты, лишенные в первых длительных полетах милой сердцу зелени, ярких красок цветов. Цвет – необходимое условие существования человека, и до тех пор, пока на Земле будет существовать человек, не прекратятся попытки все глубже и глубже проникнуть в суть явления цвета.
Учитель ИЗО. Нами выявлено, что основа для объяснения цвета – состояние электронов в молекуле. Подвижность электронов, их способность переходить с одного энергетического уровня на другой, перемещаться от одного атома к другому – все это создает возможность появления цвета. Рассматривая процессы появления и исчезновения цвета, неоднократно приходится возвращаться к энергетическому состоянию электронов в конкретной системе атомов и молекул. Только на электронном уровне понятны принципы учения о цвете.
Учитель химии. Красители и краски не только украшают нашу жизнь, но и помогают в технике и различных отраслях народного хозяйства, защищают металлы от разрушения, делают более прочными изделия из полимеров и стекла, охраняют нас от вредных веществ, сигнализируя своей окраской об опасности заражения вредными веществами. Они находят самое разнообразное применение не только в химии, но и в химической технологии.
Учитель ИЗО. В медицине цветные реакции помогают вовремя обнаружить болезни, светящиеся красящие вещества помогают следить за приборами в полумраке кабины автомобиля, в космическом корабле и на капитанском мостике океанского лайнера, пересекающего в любую погоду безбрежный океан. Мир цвета познаваем, и с каждым открытием перед человеком все полнее раскрывается гармония этого мира.
Обсуждение общего впечатления обучающихся от выставки работ.
Результативность урока
Цели и задачи урока реализованы. Занятие прошло на достаточно высоком и в то же время доступном для восьмиклассников уровне. Во время практической работы обучающегося успешно справились с заданиями. В конце урока была оформлена выставка работ. В течение всего занятия учащиеся были активны и заинтересованы.
Перспектива: участие в научно-практической конференции «Определение цвета в естественных науках», создание исследовательских проектов по теме.
Литература
- Фадеев Г.Н. Химия и цвет. Книга для внеклассного чтения. М., «Просвещение», 1977.
- Девяткин В.В. Ляхова Ю.М. Химия для любознательных, или О чём не узнаешь на уроке – Ярославль: Академия развития: Академия Холдинг, 2000.
- Тяглова Е.В. Исследовательская деятельность учащихся по химии: метод. Пособие – М., Глобус, 2007
- Курганский С.М. Интеллектуальные игры по химии. – М., «5 за знания», 2007