Химическая викторина "Невероятно, но факт!"

Рассчитано для учащихся 11 классов профильного обучения (химико-биологический класс).

Цель: углубление знаний по химии и активизация познавательной деятельности учащихся.

Задачи:

1. Образовательная – обучение целостному научному мышлению о явлениях, их взаимосвязи, областях применения знаний, реализуя межпредметные связи курсов химии, биологии, физики, истории.
2. Развивающая – формировать умение самостоятельно работать с источником информации и ориентироваться в информационном пространстве; развивать навыки химического мышления, логики.
3. Воспитательная – воспитывать устойчивый интерес к познанию естественных наук и истории родного края, творческую инициативу, экологическое сознание, коммуникативные навыки.

Оборудование: мультимедийный проектор, экран, справочные и энциклопедические материалы, Internet, музыкальная подборка, эмблемы для команд, бумага, карандаши, ручки, оценочные листы для жюри, призы.

Ход мероприятия

Под музыку в зал входят члены команды, гости, жюри.

Ведущий: Добрый день, дорогие друзья! Мы рады приветствовать всех, кто собрался сегодня на нашу интеллектуальную викторину «Невероятно, но факт!» (слайд 1): зрителей, болельщиков, жюри и, конечно же, команды (представляют всех по очереди и рассаживает за столами.).

Цель нашего занятия – расширить кругозор знаний, полученных при изучении не только любимой нашей химии, но и физики, биологии, медицины. Не забудем мы с вами и историю, ведь как сказал древний мудрец «Кто не знает свой истории, у того нет успешного будущего и уверенного настоящего». А эпиграфом нашего занятия будут слова венгерского химика, Лауреата Нобелевской премии Д. Хевеши: «Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока не удается связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые» (Д. Хевеши) (слайд 2) [1].

Викторина наша пройдет в форме увлекательного путешествия. Представьте, что вы едете на поезде и останавливаетесь на станциях с красивыми названиями (на экране высвечиваются названия станций: «Цветочная», «Любознательная», «Физическая», «Строительная», «Коррозионностойкая», «Ботаническая», «Историческая», «Биохимическая», «Ученые-химики») (слайд 3). Для игры у нас имеются три команды по 5 человек в каждой. Команды по очереди выбирают название станции, мы вместе останавливаемся и отвечаем на предложенные вопросы. Максимальный балл для каждого вопроса равен 10. При выступлении команд будет учитываться не только глубина знаний, но и остроумие, находчивость, оригинальность ответов. В конце мероприятия уважаемое жюри подведет итоги и мы с вами узнаем победителя. Пусть же этот праздник Знаний откроет для каждого из вас что-то новое и интересное, пусть запомнятся улыбки и шутки, крепче станет дружба между вами. Итак, мы начинаем нашу викторину-путешествие.

Ведущий: Прежде чем отправиться в долгое путешествие, давайте познакомимся друг с другом поближе. Для этого вы должны представить название вашей команды, эмблему и девиз, а также познакомить нас с каждым членом команды. (Команды во главе со своими капитанами представляют свои команды).

Ведущий: А теперь, когда мы познакомились друг с другом, можем отправляться в путешествие. Первым выбирает название станции тот, кто вытянет счастливый билетик (жеребьевка в которой участвуют капитаны).

Ведущий зачитывает вслух вопрос и дает время для обсуждения внутри команды (5 минут), после чего жюри выслушивает ответы (вопросы и правильные ответы сопровождаются презентацией на экране).

I. Станция «Цветочная».

Ведущий: Станция «Цветочная». Приведите формулы веществ, имеющих тривиальные названия «запах свежескошенной травы», «жасмин», «роза», соответственно. К каким классам органических соединений они принадлежат? (слайд 4).

Ответ. Многие спирты имеют тривиальные традиционные названия, например

• 3-гексен-ол-1 C₂H₅-СН=СН-СH₂СH₂ОН – спиртом листьев (в разбавленном состоянии имеет запах свежескошенной травы)
• метанол СH₃-ОН называют древесным спиртом (является продуктом пиролиза древесины)
• этанол СH₃- СH₂-ОН - винным спиртом (основа вин)
• фенетиловый спирт содержится в розовом масле
• бензиловый спирт встречается в жасминном масле.

II. Станция «Коррозионностойкая».

Ведущий: Станция «Коррозионностойкая». Что входит в состав эмали («формула эмали»)? (слайд 5).

Ответ. Эмаль – это сложная смесь неорганических веществ. Эмаль по одному из старинных рецептов приготавливается из одной части кварцевого песка (SiO₂), одной части борной кислоты (H₃BO₃) и двух частей свинцового сурика (Pb₃O₄). Для придания цвета добавляются пигменты: окись кобальта (CoO -синий-чёрный), окиси кадмия (CdO - красный), окиси меди (CuO - зелёный).

Современные эмали состоят из двуокиси кремния (SiO₂), борного ангидрида (B₂O₃), окиси титана (TiO₂), окиси алюминия (Al₂O₃), окислов щелочных и щёлочно-земельных металлов, цинка, свинца, различных фторидов [1].

Ведущий: Какие виды эмалей Вы знаете? (слайд 6).

Ответ. Технические эмали для бытовых изделий (посуда) и для специального назначения.

1. Ювелирная эмаль — легкоплавкое прозрачное или глухое стекло, которое наносят на медь, серебро, золото, реже на алюминий при температуре 500—800 °C.
2. Выемчатая эмаль — относительно простая техника: на пластине-основе гравируется, чеканится или выпиливаются углубления, которые потом заполняют эмалью разных цветов. В производстве бижутерии используются штампованные заготовки или заготовки, изготовленные литьем.
3. Перегородчатая эмаль — трудозатратная и сложная эмальерная техника, не поддающаяся механизации. Для её создания на тонкой металлической пластине-основе из меди, золота, реже серебра, мельхиора или высококачественной стали, процарапывают, гравируют или прорезают насквозь контур-эскиз будущего изображения. Далее по этому контуру напаивают металлические полоски-перегородки. Толщина подобных полосок зависит от задумки автора, но редко превышает 1 миллиметр. Полоски создают как замкнутые, так и открытые ячейки различных форм и размеров. Каждую ячейку заполняют эмалью до верхнего края перегородок и производят обжиг. После этого эмаль шлифуется и окончательно отполировывается таким образом, чтобы эмаль и верх перегородок находились в одной плоскости. Полное, без углублений, заполнение эмалью ячеек и является отличительным признаком перегородчатых эмалей. Полученное разноцветное изображение из эмали напоминает инкрустацию драгоценными камнями.
4. Витражная или оконная эмаль — разновидность перегородчатой эмали, но без металлической основы. Своё название эта техника получила из-за сходства с витражами из стекла, так как насквозь просвечивающая цветная эмаль, находящаяся в гнёздах металлических перегородок, напоминает цветное витражное стекло в обрамлении металла.
5. Художественная эмаль имеет много общего с живописью. На пластину-основу наносится защитный слой эмали, по которому производится роспись эмалевыми красками. Защитным слоем служит фандон - прозрачный защитный слой.
6. Сеяная эмаль выполняется поочерёдным распылением порошков разноцветных эмалей на основу-трафарет. Каждый слой закрепляется клеем [1].

Ведущий: Для чего используются эмали? (слайд 7).

Ответ. Эмалевые покрытия используются везде, где надо добиться долговременной химической стойкости покрытия — трубы, химические реакторы и т. д. Эмалевое покрытие защищает металл от коррозии и придает ему красивый внешний вид, что позволяет применять эмаль в декоративных целях, например, для создания оригинальных украшений. Эмалированию подвергают посуду, ванны, мойки, раковины, варочные котлы, детали холодильников, газовых плит, трубы, решетки, вентили, клапаны, мешалки для химических реакторов, химические реакторы практически любых размеров, ректификационные колонны высотой до 20 м, теплообменники, автоклавы, даже железную кровлю. Например, в США ведется производство целых эмалированных домов [1].

III. Станция «Строительная».

Ведущий: Станция «Строительная». Назовите наиболее распространенные строительные материалы. Приведите формулы названных Вами веществ. Укажите взаимосвязь между физическими, химическими, техническими свойствами веществ или материалов на их основе и основанные на этих свойствах областью применения. Составьте логические цепочки «вещество → свойства → применение» (слайд 8).

Ответ. Бетон, цемент, алебастр, гипс, кирпич, стекло, стекловата, пластмасса, сталь легированная, органическое стекло, шифер, смола, гудрон и др. (слайд 9, 10) <Приложение 1>.

IV. Станция «Ученые-химики».

Ведущий: Станция «Ученые-химики». Назовите ученых-химиков, в честь которых названы памятные места нашего города (г. Нижнекамск, Татарстан). Что Вы знаете об их научных и общественных трудах? (слайд 11).

Ответ. Наш Нижнекамск - замечательный молодой город нефтехимиков, который дважды (в 2000 и 2003 годах) был признан самым благоустроенным среди городов России с населением до 500 тысяч чел. У нас имеются кинотеатры, музеи, скверы, парки, родник «Святой Ключ», Ледовый Дворец, спортивные клубы, футбольные и хоккейные площадки и многое-многое другое. Но самое дорогое что у нас есть – это наши люди-труженики, которые будучи еще совсем молодыми комсомольцами в 1966 году приехали на Каму для строительства нового производства - будущего крупнейшего в Европе нефтехимического комбината - «Нижнекамскнефтехим». Это в честь них названы проспекты Химиков и Шинников. Кроме этого имеется улица Менделеева, Бызова, сквер Лемаева (слайд 12). Жители нашего города всегда помнят, чтят и ценят героев-первопроходцев (имеется также одноименная улица Первопроходцев), и гордятся нашими людьми-современниками, талантливыми, добрыми и отзывчивыми. Молодое поколение нефтехимиков с успехом продолжает нести трудовую и спортивную вахту, начатую их родителями и значит, будущее у нашего Нижнекамска светлое и прекрасное!

Улица Менделеева. Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января (8 февраля по новому стилю) 1834 г. в Тобольске. Менделеев–автор более чем 500 научных трудов по химии, физике, метрологии, воздухоплаванию, экономике, народному просвещению, народонаселению и др. <Приложение 2> [2].

Улица Бызова. Бызов Борис Васильевич (29.7.1880 — 27.6.1934, Ленинград). В 1903 окончил Петербургский университет, затем руководил лабораторией на заводе «Треугольник», где разработал способ получения синтетического каучука (бутадиена ) гидролизом нефтяного сырья (1913). Лауреат премии Бутлерова (1911). Во время Первой мировой войны участвовал в работах по созданию противогазов. С 1918 профессор аналитической химии 2-го Петроградского политехнического института, профессор физической химии Педагогического института, с 1923 заведующий кафедрой технологии каучука и резины в Ленинградском технологическом институте[1].

Сквер имени Лемаева. Лемаев Николай Васильевич (родился 1 ноября 1929, пос. Красный Яр, ныне Пестравский район, Самарская область, РСФСР — умер 24 декабря 2000, Москва, Российская Федерация ) — советский государственный деятель, министр нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР (1985—1989), министр химической и нефтеперерабатывающей промышленности СССР (1989—1990). С 1963 г. директор Нижнекамского химического комбината. С 1969 г. генеральный директор Нижнекамского нефтехимического комбината. С 1977 г. генеральный директор Нижнекамского производственного объединения «Нижнекамскнефтехим». Награды: Герой Социалистического Труда (1980); награжден двумя орденами Ленина, орденом Октябрьской Революции, орденом Трудового Красного Знамени [1].

V. Станция «Биохимическая».

Ведущий: Станция «Биохимическая». Почему, поев лук или чеснок, нам не удается избавиться от специфического запаха изо рта? Какова химическая природа этого явления? (слайд 13).

Ответ. Вкус и запах чеснока, лука обусловлена наличием эфироного масла, в котором содержатся аллицин и фитонциды. Именно они, в большей степени аллицин определяют запах изо рта. Их микрочастицы застревают во вкусовых ворсинках языка, также основная масса попадает в желудок. Аллицин, его производные и сульфиды органических веществ, которые содержатся в эфирных маслах лука и чеснока, быстро и легко окисляются слюной, а особенно желудочным соком. Они разлагаются и создают устойчивую смесь: сероводорода (H₂S), оксидов серы (SO₂ , SO₃), серы (S) и неразложившихся фитонцидов. Эта смесь и вызывает очень неприятный запах изо рта. Именно из-за легкого расада и устойчивого содержания серы в составе масел чеснока и лука приходится чистить зубы, язык, жевать мяту для поного устранения неприятного запаха.

VI. Станция «Ботаническая».

Ведущий: Станция «Ботаническая». Приведите примеры (5-6) растений, которые выделяют фитонциды. Какова природа этих веществ? (слайд 14).

Ответ. Фитонциды (фито…+ греч. цидо-убиваю) – образуемые растениями биологически активные вещества, в большинстве газообразные, убивающие или подавляющие рост и развитие микроорганизмов, в том числе болезнетворных. Фитонциды выделяют: хвойные породы деревьев (ель, пихта, сосна), можжевельник, лук, чеснок, герань и др. По своей природе фитонциды могут быть эфирными маслами, спиртами, фенолами и др. [3].

VII. Станция «Физика+химия».

Ведущий: Станция «Физика+химия». Как Вы знаете, докторская диссертация «О соединении спирта с водой» (1865–1887) Д.И. Менделеева посвящена изучению этанола. Объясните, как ученый смог теоретически и экспериментально объяснить тот факт, что в отличие от H₂О 1объём (C₂H₅ОН) ≠ 1 массе (C₂H₅ОН), т.е. 1 литр (C₂H₅ОН) ≠ 1 кг (C₂H₅ОН) (слайд 15).

Ответ. Огромное значение Менделеев придавал анализу «неопределенных» (нестехиометрических) соединений, к которым наряду со сплавами и стёклами (включая силикаты) причислил растворы. Химическая теория растворов выдвинута Менделеевым (1865-87-е годы) в работе «Рассуждения о соединении спирта с водой» и в классическом труде «Исследование водных растворов по удельному весу». На основе опытов ученый пришел к заключению, что «связь растворителя и растворенного тела вполне химической природы, поэтому в растворах содержатся вполне определенные соединения с водою, хотя сами растворы суть неопределенные соединения».

Ученый впервые указал на гидратацию, как на причину образования растворов и отметил влияние гидратов на их свойства (например, сжатие-уменьшение удельного объема). Исходя из точных измерений плотности растворов (Менделеев сконструировал для опрделения плотности жидкости прибор - пикнометр), он подтвердил свой замечательный вывод о том, что свойства растворов (в частности, плотность) при непрерывном изменении состава каждого раствора изменяются скачками. Учёный обнаружил на кривых состав – свойство изломы (разрывы сплошности, или «особые точки Менделеева», как их обозначил затем Н.С. Курнаков. Эти точки отвечают стехиометрическим соотношениям между компонентами раствора, или гидратам определенного состава. Взгляды ученого на природу растворов имели большое значение для разработки современного учения о растворах [4].

Физическое состояние низших спиртов, в которых сотношение масс ОН-группы и алкила не подавляется последним, всецело определяется их структурированием (ассоциацией) вследствие образования водородной связи (слайд 16):

Водородная связь в H₂О, спиртах, карбоновых кислотах приближается к слабому ковалентоному взаимодействию и может считаться химической связью. Это означает, что кроме диполь-дипольного взаимодействия, которое носит электростатический характер, возникает слабое ковалентное взаимодействие 2s-орбитали атома водорода с 2s- или 2p-элетронной парой атома кислорода. Длина водородной связи составляет 0,17 нм, тогда как длина Н-О связи в спиртах составляет 0,10 нм, т.е. имеется полная корреляция длины и энергии. Ассоциация спиртов резко повышает их плотность, температуры кипения и плавления, поэтому все спирты – жидкости с t_кип = 65 °С (метанол), 78 °С (этанол), 97 °С (н-пропанол), 117 °С (н-бутанол), у фенолов температуры кипения и плавления еще выше. Так, фенол имеет t_пл = 41 °С и t_кип = 182 °С, что отвечает более высокой прочности водородной связи (40 кДж/моль), чем в спиртах [5].

VIII. Станция «Любознательная».

Ведущий: Станция «Любознательная». Объясните этимологию (происхождение) тривиальных названий веществ: органических кислот (лимонная, муравьиная, валериановая, масляная, уксусная, винная, яблочная, щавелевая) (слайд 17).

Ответ. Все эти кислоты впервые были получены (выделены) из растений или животных (слайд 18). Лимонная кислота (НООС-СH₂-С(ОН)(СООН)-СH₂-СООН) из лимона, муравьиная (НСООН)- из желез муравьев, валериановая (СH₃- (СH₂)₃ –СООН) – из корневища валерианы лекарственной, масляная (СH₃- (СH₂)₂ –СООН) – образуется «оксидный слой» на поверхности масла при окислении на воздухе (прогорклое масло), уксусная (СH₃ –СООН) – при скисании ягод или фруктов (уксус (лат)- кислый), винная (НООС-СН(ОН)-СН-(ОН)- СООН) – из винограда, яблочная (НООС-СН(ОН)-СH₂ –СООН) – из яблок, щавелевая (НООС-СООН) – из щавеля.

Ведущий: Объясните этимологию тривиальных названий следующих веществ: поташ, аммиак, каустик, бензойная кислота) (слайд 19).

Ответ. Поташ (К₂СО₃) – древесная зола, «растительная щёлочь». Аммиак (NH₃) (в европейских языках его название звучит как «аммониак») своим названием обязан оазису Аммона в Северной Африке, расположенному на перекрестке караванных путей. В жарком климате мочевина (NH₂)₂CO, содержащаяся в продуктах жизнедеятельности животных, разлагается особенно быстро. Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского слова амониан. Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали нашатырь NH₄Cl, который при нагревании испаряет аммиак. Ка́устик (от др.-греч. καυστικός — жгучий) — техническое название едких щелочей: NaOH (гидроксид натрия) и KOH (гидроксид калия). Бензойная кислота (С₆H₅СООН)- впервые выделена возгонкой в 16 веке из бензойной смолы (росного ладана), отсюда и получила своё название. Этот процесс был описан у Нострадамуса (1556), а затем у Жироламо Рушелли (1560) (слайд 20) [1].

IX. Станция «Историческая».

Ведущий: Станция «Историческая». Что общего между мочевиной (карбамидом) и угольной кислотой? (реакция – синтез Вагнера) (слайд 21).

Ответ. Вёлер Фридрих (1800-1882) – немецкий химик-органик – в послании к своему учителю, шведскому химику Й. Берцеллиусу, сообщал «Я должен сказать Вам, что могу приготовить мочевину, не нуждаясь для этого ни в почке, ни в животном организме вообще, будь то организм человека или собаки». Письму предшествовало следующее событие. В 1828 г. Начинающий ученый открыл носящую ныне его имя реакцию, получив мочевину (карбамид) перегруппировкой цианата аммония при нагревании его водного раствора. Это был первый лабораторный химический синтез природного органического вещества из неорганического, оказавший значительное влияние на становление современной органической химии и вдохновивший химиков на синтез новых органических соединений [4].

Уравнение реакции Вёлера имеет вид: (NH₄)+(O-C≡N)- (p-p) → (NH₂)₂–C=O (при нагревании) (слайд 22).

В современной промышленности мочевину (карбамид) – диамид угольной кислоты – получают из аммиака и двуокиси углерода при температуре 185°С и давлении 200 кгс/см² (196 атм):

CO₂ + 2NH₃ → (H₂N)₂СО+ H₂O.

По масштабам производства (более 100 млн тонн/год) мочевина находится на третьем месте среди всех органических соединений. Мочевину широко используют в качестве азотного удобрения в сельском хозяйстве, а также при производстве многих химических продуктов – красителей, гербицидов, смол, лекарств [1].

Ведущий: А теперь, жюри подведет итоги и определит команду-победителя (жюри подсчтывает баллы и передает их ведущему. Ведущий объявляет итоги викторины и вместе с жюри награждает команду-победителя и благодарит всех участников).

Ведущий: Вот и закончилось наше увлекательное путешествие в страну Химия. Мы надеемся, что теперь вы еще больше полюбите эту науку, у вас появится желание самим что-то придумать, синтезировать и даже может быть вписать свое имя в историю науки. Желаем вам творчества и успехов! (слайд 23).

Список литературы.

1. www.wikipedia.ru.
2. Н.С. Крюкова / Химия: Учебно-методический журнал для учителей химиии естествознания / Гл.ред. О. Блохина.- М.: Первое сентября, 2012, №2. – С. 7-8.: ил.
3. Популярный биологический словарь / Н.Ф.Р еймерс. – М.: Наука, 1990.- 544С.
4. Химия: Школьная энциклопедия / Гл. ред. Ю.А. Золотов. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. – 872 с.: ил.
5. Березин, Б.Д. Курс современной органической химии: Учеб.пособие для вузов/Б.Д. Березин, Д.Б. Березин. – 2-е изд., испр. – М.: Высш шк., 2003. – С. 421.