Цель:
- Образовательная: формирование понятий «кристаллы, кристаллическое состояние вещества» на основе исследовательской и проблемно-поисковой деятельности,
- изучение условий образования кристаллов
- Развивающая: развитие практических умений и навыков работы с химическими веществами, оборудованием; умений применять теоретические знания для объяснения наблюдаемых явлений
- Воспитательная: эстетическое воспитание; воспитание компетентной, коммуникативной, всесторонне развитой личности.
Оборудование, реактивы: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, затравка, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, порошок медного купороса, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла, пинцет, кристаллик медного купороса.
Задачи исследования:
- вырастить кристаллы разных солей;
- изучить условия образования кристаллов;
- проанализировать полученные результаты.
Оборудование: 2 термостойких химических стакана, толстая нить, стеклянная палочка для перемешивания, палочка для закрепления нити, фильтр, воронка, чашка Петри, микроскоп, предметное стекло, препаровальная игла.
Реактивы: порошок медного купороса, дистиллированная вода
ХОД УРОКА
1. Организационный момент. Объявление темы, постановка цели.
Вводная часть, создание мотивации к восприятию учебного материала
Ребята, прежде чем начать урок, я хочу проверить Ваше эмоциональное состояние. У вас на парте таблички «Шкала эмоционального состояния». Поставьте галочку на таблице из 6 лиц, чье выражение отражает ваше настроение в начале урока.
Рис.1. Определи свое эмоциональное состояние |
|
| 1. В начале урока | 2. В конце урока |
|
|
| 1) очень веселое 2) веселое 3) нейтральное, нормальное 4) слегка грустное 5)грустное 6)очень грустное | |
Сегодня на уроке мы поведем практическую работу «Выращивание кристаллов»
КРИСТАЛЛЫ
Подобен чуду рост кристалла,
Когда обычная вода,
Одним мгновением вдруг, стала
Сверкающим осколком льда.
Луч света, затерявшись в гранях,
Рассыплется на все цвета,
И нам тогда понятней станет,
Какой бывает красота.Павел Леонтьев
Цель сегодняшнего занятия:
- вырастить кристаллы медного купороса,
- изучить условия их образования,
- рассмотреть структуру кристаллов под микроскопом
- познакомиться с многообразием кристаллов их красотой
Кристаллы, кристаллы, соцветья
во мглу погруженной земли.
Когда расцвели вы, на свете
другие цветы не цвели.
Нацежен был мало-помалу
Из мрака лучистый хрусталь,
чтоб стало под силу кристаллу
вместить невместимую даль.
Тускла на свету, но как факел
кристалла живая свеча
пылает во мраке…Во мраке –
начало любого луча.
(Испанский поэт и философ Мигель де Унамуно)
I этап: Введение
Учитель: Прежде чем приступить к практической работе, я хочу с Вами побеседовать: А знаете ли Вы, что такое кристаллы? (Вы знакомились с ними по физике)
КРИСТАЛЛЫ – (от греч. krystallos, первонач. – лед), твердые тела, атомы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру (кристаллическую решетку).
– Какие типы кристаллических решеток вы знаете
из курса химии?
– Поэтому, на какие виды можно поделить все
кристаллы, в зависимости от типа кристаллической
решетки?
(Демонстрация кристаллических решеток графита, поваренной соли, меди)
– Какими свойствами обладают кристаллы?
(Анизотропия и изотропия) Неодинаковость свойств кристалла в различных направлениях называют анизотропи'ей.
Изотропия, изотропность (от изо... и греч. tropos — поворот, направление), одинаковость физических свойств по всем направлениям (в противоположность анизотропии). Все газы, жидкости и твёрдые тела в аморфном состоянии изотропны по всем физическим свойствам. У кристаллов большинство физических свойств анизотропно. Однако чем выше симметрия кристалла, тем более изотропны его свойства. Так, у высокосимметричных кристаллов (алмаз, германий, каменная соль) упругость, прочность, электрооптические свойства анизотропны, но показатель преломления света, электропроводность, коэффициент теплового расширения и т. д. — изотропны (в менее симметричных кристаллах эти свойства также анизотропны.
– Все кристаллы обладают разными свойствами, как вы думаете, почему у всех кристаллов разные свойства?
Раздел физики, изучающий кристаллы,
называется кристаллографией.
Кристаллы изучает раздел физики, который
называется физикой твердых тел.
Кто после школы будет обучаться в техническом
ВУЗе, захочет связать свою судьбу с техникой,
тот будет подробно изучать этот раздел и узнает
много интересного. (Физика твердых тел).
– Как Вы думаете, связана ли наша жизнь с кристаллами, имеют ли они какое-то практическое значение в природе и для человека? Зачем они нам нужны?
Живя на Земле, мы ходим по кристаллам, строим из
кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах,
выращиваем их в лабораториях, широко применяем в
технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими...
Но, кроме того, кристаллы – очень красивое,
завораживающее явление природы – я думаю, многие
с этим согласятся. Они являются самыми
необыкновенными и загадочными камнями. С
глубокой древности им приписывают
магические, целебные свойства. Ученые
утверждают, что кристаллы способны записывать и
передавать какую-либо информацию. Способны
разговаривать.
Федор Михайлович Достоевский утверждал, что
красота спасет мир. Глядя на кристаллы и
драгоценные камни, испытываешь чувство
ликования, радости.
Любуясь красотой, люди научились выращивать
искусственные самоцветы, кристаллы, например,
алмазы, сапфиры, хрусталь. Для этого было создано
сложнейшее оборудование. Мы сегодня
попробуем вырастить кристаллы в лабораторных
условиях, используя оборудование, стоящее у вас
на партах. Конечно, мы не сможем получить алмазы,
сапфиры, а вот кристаллы медного купороса
получить очень просто.
– Ребята, на какие вопросы вы бы хотели
услышать ответы на сегодняшнем уроке? (Почему
растут кристаллы, где их применяют)
– Какую цель мы поставим перед собой?
(Вырастить кристаллы, рассмотреть их структуру
под микроскопом, ответить на вопрос: почему
растут кристаллы?)
– Я думаю, что мы вместе ответим на эти ваши
вопросы в конце урока.
– А вы как вы думаете, почему растут кристаллы?
Запишем тему.
II этап: Выполнение работы (Инструкционная карточка для учащихся – Приложение )
Цель: вырастить кристаллы медного купороса, изучить условия их образования.
Проблемный вопрос: почему растут кристаллы?
– Давайте познакомимся с веществом, из которого будем получать кристаллы – медным купоросом.
– Ребята, кто помнит формулу медного
купороса?
– Каково химическое название этого вещества?
Природный минерал, из которого получают купорос
называется халькантит, содержащий сульфат
меди пятиводный.
В природе CuSO4 • 5H2O встречается
в виде минерала халькантита. Параллельные
агрегаты толщиной до 1 см, переслаивающиеся с
желтоватой породой и отдельными кристаллами
халькантита. В нижней части образца
мелкозернистый сульфидный агрегат.
А
вот внешний вид медного купороса, у вас в
стаканчиках с притертыми крышками. Медный
купорос — пятиводный сульфат меди (II) CuSO4
• 5H2O. В древности его называли витриолом
(от латинского слова vitrum — стекло), так как
крупные кристаллы напоминают цветное синее
стекло.
Медный купорос является ядохимикатом II класса
опасности, то есть малотоксичное вещество. Его
применяют для борьбы с грибковыми и
бактериальными заболеваниями растений:
опрыскивают томаты от фитофторы,
плодово-ягодные, декоративные деревья и
кустарники от парши, монилиоза, антракноза и
других болезней, а также дезинфицируют раны. Даже
борются с грибковыми заболеваниями рыб.
(Аквариумисты применяют медный купорос при
заболевании рыб бранхиомикозом, гиродактилезом,
дактилогирозом, костиозом и одиниозом).
Кроме того, его применяют в промышленности при
производстве искусственных волокон,
органических красителей, минеральных красок, для
обогащения руды при флотации, при воронении
стали, в гальванопластике.
III этап: Выполнение работы
– Работа будет проблемно-исследовательская и
проходить в группах по 2 человека. У каждой группы
имеется инструкция по исследованию.
(Запишите в тетради тему и цель)
– Познакомьтесь с инструкцией. (5 мин.) Прочитайте
и выделите основные этапы работы.
– Какие основные этапы работы вы выделили:
- приготовление насыщенного раствора;
- фильтрование;
- затравка;
- выращивание монокристалла.
- доливание раствора
– Как вы думаете, какие способы мы будем использовать на уроке?
Кристаллизацию можно вести разными способами.
Один из них – охлаждение насыщенного горячего
раствора. Этот метод неприменим к веществам,
растворимость которых мало зависит от
температуры. К таким веществам относятся,
например, хлориды натрия и алюминия, ацетат
кальция.
Испарение воды.
Кристаллы могут также расти при конденсации
паров – так получаются снежинки и узоры на
холодном стекле.
Третий способ – выращивание кристаллов из
расплавленных веществ при медленном их
охлаждении.
1 этап: приготовление пересыщенного раствора.
Итак, приступаем к выполнению 1-го этапа работы, приготовлению пересыщенного раствора.
Расскажите порядок действий.
– Какой раствор называется насыщенным?
– Пересыщенным?
– Как вы думаете, зачем мы нагревали воду?
– Что такое растворение?
– Каким оборудованием будем пользоваться?
– Какие правила нужно соблюдать при выполнении
любой практической работы?
– Давайте повторим правила ТБ, которые нужно
соблюдать при работе в химическом кабинете
– Какое химическое оборудование мы будем
использовать на практической работе?
– Можем мы уже сейчас определить одну из причин
роста кристаллов? (Охлаждение, кристаллизация,
то есть при охлаждении частицы становятся
тяжелыми)
– Какой пример можно привести пример из жизни, в
природе об образовании кристаллов?
– Например, представим осень, идет дождь, вдруг
температура понизилась, стала –1oС,
пошел снег.
– Почему? Что произошло в природе? (Произошла
кристаллизация. Образование снежинок –
кристалликов)
Т.о. стоит измениться температуре, как возникнет кристаллизация – лишнее вещество выкристаллизуется из раствора.
Помните: чтобы кристаллы росли как
можно правильно, кристаллизация должна идти
медленно.
С физической точки зрения, кристалл растет
потому, что этого требует второе начало
термодинамики: уменьшается свободная энергия
системы.
В растворе при охлаждении получается избыток твёрдого вещества. Частицы вещества имеют какую-то определённую форму, энергию и притягиваются тем сильнее, чем ближе им удаётся подойти друг к другу.
2 этап: фильтрование
– Зачем нудно отфильтровать лишнее вещество?
(Оно будет мешать образованию кристалла). Для
фильтрования используем фильтр, изготовленный
своими руками из салфетки.
– Кто помнит, как мы это делали в 8 классе? (Фильтруем)
– Ребята, я слежу за вашей работой, правильно
ли вы выполняете практические действия,
оценка будет складываться общая: из
теоретической части, практической части, техники
безопасности.
– Я вижу, что многие уже отфильтровали раствор.
– Каков будет следующий этап работы?
3 этап: затравка
– Затравка. Что такое затравка? (Для затравки
я приготовила вам кнопку. Кто-то может сделать
свою затравку).
– Привяжите ее на нитку и опустим в раствор,
чтобы не касалось дна и стенок сосуда.
– А теперь мы будем наблюдать за ростом
кристаллов и записывать наблюдения в таблицу.
– Ребята, а как Вы думаете, кристаллики
должны иметь определенную форму или нет?
– Каждое вещество образует кристалл
определенной формы.
Вывод: кристаллы растут из растворов при охлаждении, испарении воды, на образование кристалла влияет энергия притяжения частиц. Уменьшается свободная энергия системы (Из закона физики).
IV этап: Проект на тему «Экспедиция в мир кристаллов». (Выступления учащихся)
К сегодняшнему уроку группа учащихся из 3-х
человек подготовила проект по теме «Экспедиция
в мир кристаллов», провела свои исследования.
Давайте послушаем их.
Пока у нас будут расти кристаллы.
V этап: Кристаллы под микроскопом
Давайте посмотрим, нет ли кристаллов у вас в
сосудах?
Рассмотрим кристаллы под микроскопом, какую
структуру они имеют.
– Итак, нашли вы ответы на поставленные вопросы,
в начале урока? (Почему растут кристаллы?)
– Подготовьте микроскоп к работе. Положите
кристаллик на предметное стекло и рассмотрите
его сначала при малом увеличении, а затем при
большом, у кого позволяет микроскоп.
– Какова форма кристалла медного купороса? (Медный
купорос образует прекрасно оформленные
кристаллы в форме косых
параллелепипедов).
VI этап: посмотрим последние достижения науки в нашей стране. (Просмотр видеофильма)
VII этап: выводы:
– Цель урока достигнута. Мы познакомились со способами получения кристаллов, с причинами их роста, многообразием кристаллов и их применением.
– Итак, мир познания кристаллов на сегодняшнем уроке закончен, но он будет продолжен на следующих уроках, мы будем наблюдать за ростом кристаллов. Если кто-то хочет получить более глубокие знания о кристаллах, можете прочитать литературу, рефераты, подготовленные Купченко.
Итог урока: Оценки.
– За технику безопасности все получат хорошие оценки. Спасибо за работу.
Проверка эмоционального состояния.
– Отметьте свое эмоциональное состояние в конце урока на рисунках.