Открытый урок по химии на тему "Дисперсные системы"

Ахматова Ирина Павловна, преподаватель химии

Разделы: Химия

Класс: 11

Ключевые слова: дисперсные системы

Занятия по дисциплине "Химия"

Тип занятия: комбинированный урок.

Форма занятия: проблемный урок с элементами исследования.

Время урока: 45 минут.

Цель занятия: формирование представления о дисперсных системах:

Обучающие:
- изучить понятия дисперсная система, дисперсная фаза, дисперсионная среда,
- познакомить с классификацией дисперсных систем по различным признакам, со значением и применением дисперсных систем.
Развивающие:
- развивать умение использовать химическую терминологию,

формировать навыки работы с лабораторным оборудованием,
развивать умение наблюдать и описывать химический эксперимент,
развивать логическое мышление, кругозор,
развивать умение формулировать и аргументировать собственное мнение, систематизировать, анализировать, развивать память и внимание, самостоятельно делать выводы посредством обобщения, развивать умения работать с дополнительной литературой, интернет-ресурсами.

Воспитательные:
- формировать представление о единстве мира органических и неорганических веществ,

совершенствовать коммуникативные навыки при групповой работе,
формировать представление о химии как о прикладной науке путем рассмотрения вопросов, связанных с практическим значением дисперсных систем для деятельности человека.

Методы обучения:

лабораторно-опытный
исследовательский
демонстрационный
рассказ с элементами эвристической беседы
объяснительно-иллюстративный;
частично-поисковый;
проблемный;

Формы организации учебного процесса:

групповая работа;
работа с научной литературой;
работа с презентацией.

Междисциплинарные связи:

Биология:
Естествознание:
Физика

Внутридисциплинарные связи:

Химия

Средства обучения:

Учебно-методическая литература:
- учебники;

интернет-ресурсы
рабочие тетради

Учебно-наглядные пособия:
- компьютерная презентация;
Технические средства обучения;
- компьютер;
- мультимедийный проектор;
- демонстрационный экран.

Оборудование:

коллекция образцов дисперсных систем;
образцы препаратов бытовой химии: аэрозоли, краски, мыла, порошки, гели косметические, пищевые, мази, пасты, пробирки, спиртовка, стаканы, мел, речной песок, нефть, растительное масло, сахар, соль, яичный белок;
приложения.

Литература

Основная:

О.С.Габриэлян, И.Г.Остроумов. Химия: учебник для студентов сред.проф.учеб.заведений. 5-изд, М: Издательский центр «Академия», 2015.
Габриэлян О.С. Химия 11 класс. М.: Дрофа, 2013.
Волков В.А. Коллоидная химия. М:. МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2001.

Дополнительная:

Юдин А.М, Сучков В.Н. Химия в быту. М.: Химия, 1982.
Давыдова С.Л. Химия в косметике. М.: Знание, 1999.
Петренов И.В., Сутугин А.Г. Вездесущие аэрозоли. М.: Педагогика, 1989.
Габриэлян О.С. Химия для преподавателя:учебно-методическое пособие/ О.С.Габриэлян, Г.Г. ысова. - М.: Издат. центр «Академия», 2006 - 208 с.

Интернет-ресурсы:

ru.wikipedia.org - Дисперсная система
xumuk.ru›Химическая энциклопедия›Дисперсные системы
dic.academic.ru›dic.nsf/enc_chemistry…ДИСПЕРСНЫЕ
school.xvatit.com›index.php?
natalibrilenova.ru›blog…dispersnye-sistemy.html
urok.1sept.ru›articles/581350/

Здравствуйте!

Сегодня у нас с вами необычный урок.

Скажите, пожалуйста: Какой предмет мы с вами изучаем? (химию).

А что изучает химия? (Это наука о веществах и их превращениях).

Как вы думаете, почему я взяла эти слова эпиграфом к нашему уроку? Чем мы будем заниматься, исходя из эпиграфа? (слайд №2)

- Скажите, Роллинг, чистые вещества - это большая редкость?
- О, да. Вернее сказать, их вовсе нет.
(А.Н.Толстой «Гиперболоид инженера Гарина»)

(речь пойдет о смесях веществ). Действительно, чистые вещества в природе встречаются очень редко. Абсолютно чистых веществ в природе практически нет. К примеру, как бы мы не старались очистить воду, она всегда будет содержать примеси других веществ, например, растворенных в ней газов.

Давайте вспомним, какими бывают смеси? (однородными и неоднородными). Смеси веществ в различных агрегатных состояниях могут образовывать гомогенные системы (однородные) - растворы и гетерогенные системы (неоднородные) - дисперсные системы (слайд №3). Если смесь веществ однородна, т.е. между компонентами нет границы (поверхности раздела), ее называют гомогенной. Также смеси могут состоять из веществ, которые практически не растворимы или ограниченно растворимы друг в друге. В этом случае их называют гетерогенными (неоднородными).

Сегодня на уроке мы будем знакомиться с гетерогенными системами (дисперсными). Прежде, чем мы запишем тему урока, рассмотрим примеры гетерогенных систем на слайдах. Постарайтесь ответить на вопрос: Что изображено на картинке и чем образовано данное явление или предмет? (слайды № 4,5,6,7). На экране были изображены примеры дисперсных систем и вы уже попытались рассуждать каким образом они образуются? (туман, дым, смог, пылевая буря, аэрозоль, газированный напиток, плазма крови, паста, пористый шоколад, желе, кисель, цветное стекло, облака, горные породы). Запишите тему урока в рабочий лист «Дисперсные системы» (слайд № 8). Постарайтесь сформулировать задачи урока, что вам хочется узнать о дисперсных системах? (состав и свойства, изучить новые понятия, классы или группы, значение, применение).

Чтобы ответить на вопрос что такое дисперсная система, вспомним физику. Из курса физики широко известно понятие «дисперсия» Что обозначает это слово? (рассеивание, разложение) Как это понятие можно связать с химическим понятием дисперсная система? (вещества рассеяны друг в друге, т.е. смешаны). Действительно, понятие ДС образовано от латинского слова «диспергирование» - измельчение, дробление, рассеивание (слайд №9).

Дисперсных систем известно много.

Итак, дисперсная система - это гетерогенная система, в которой одно вещество в виде очень мелких частиц равномерно распределено в объеме другого (слайд №10). ДС состоит из двух компонентов: дисперсионной среды и дисперсной фазы . Дисперсионная среда - это вещество, присутствующее в дисперсной системе в большом количестве, в объеме которого распределена дисперсная фаза (слайд №11). То вещество, которое присутствует в дисперсной системе в меньшем количестве и распределено в объеме другого, называют дисперсной фазой (слайд №12). Она может состоять из нескольких веществ. Между дисперсионной средой и частицами дисперсной фазы существует поверхность раздела, поэтому дисперсные системы называют гетерогенными, т.е. неоднородными. И дисперсную фазу и дисперсионную среду могут составлять вещества, находящиеся в различных агрегатных состояниях. А какие агрегатные состояния веществ вы знаете? (газ, жидкость, твердые вещества). Сколько может получиться разнообразных ДС при этом? (9 видов). Итак, первый тип классификации основан на агрегатном состоянии дисперсионной среды и дисперсной фазы (слайд №13)

Второй тип классификации основан на размерах (величине) частиц дисперсной фазы. Если размер частиц более 100 нм, то системы называют грубодисперсными, если размер частиц от 100 нм до 1нм - тонкодисперсными, если вещество раздроблено до молекул или ионов размером менее 1 нм, образуется гомогенная система - раствор (слайд №14,15). Этот вопрос я предлагаю вам изучить самостоятельно в творческих лабораториях, для изучения материала пользуйтесь учебниками, текстами, раздаточным материалом, коллекцией дисперсных систем, необходимым химическим оборудованием и реактивами, инструктивными картами для проведения опытов. Знакомьтесь с материалом в течение 5-7 минут. Каждая группа выбирает для себя проблемный вопрос для изучения материала. Затем заслушиваются ответы студентов, результаты исследований, подводятся итоги.

Лабораторный опыт. «Приготовление и рассмотрение смесей воды и мела, воды и речного песка»

Цель: рассмотреть свойства получившихся суспензий.

Оборудование: пробирки, химический стакан, порошок мела, речной песок,, стеклянная палочка.

Вывод по опыту записывается в таблицу

Заполните таблицу в ходе лабораторного опыта. Сделайте выводы.

Примеры дисперсной системы

Внешний вид и видимость частиц

Способность осаждаться

Способность задерживаться фильтрами

Суспензия - это грубодисперсная система с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой, причем твердое вещество нерастворимо в жидкости (слайды № 16,17)

В суспензиях частицы очень крупные, поэтому они оседают, это явление называется седиментацией. Это доказательство того, что система является грубодисперсной. Примерами суспензий являются побелка (известковое молоко), строительные растворы (цементный раствор, бетон), эмалевые краски. В природе встречается планктон, которым питаются животные. Некоторые медицинские препараты - кремы, линименты (мази). Суспензиями являются - пасты (зубные, косметические, гигиенические). Это особая группа, в таких системах концентрация фазы высокая, по сравнению с суспензиями.

Суспензии, в которых оседание частиц идет очень медленно из-за малой разности плотностей среды и фазы, называют взвесями. Например, вода из грязной лужи, сколько ее не отстаивай, всегда остается мутноватой, в ней во взвешенном состоянии находятся мелкие частицы пыли.

Аэрозоли- это грубодисперсные системы, в которых дисперсионной средой является газ, а дисперсной фазой могут быть капельки жидкости или частицы твердого вещества (слайды №18,19). Грубодисперсными аэрозольными системами являются дым, смог, облака.

Аэрозоли играют важную роль а природе, быту и производственной деятельности человека. Обработка полей химикатами, скопления облаков, нанесение лакокрасочных покрытий пульверизатором, распыление топлива, ингаляция - примеры полезных аэрозолей. Аэрозоли наблюдаются вблизи фонтанов, водопадов, что приносит человеку эстетическое удовольствие. Существуют и вредные аэрозоли - это смоги, пыль, бури, капельки слюны больных людей.

Лабораторный опыт. «Приготовление и рассмотрение смесей растительного масла и воды, нефти и воды»

Цель: рассмотреть свойства получившихся эмульсий.

Оборудование: пробирки, химический стакан, растительное масло, нефть, вода, стеклянная палочка.

Вывод по опыту записывается в таблицу.

Заполните таблицу в ходе лабораторного опыта. Сделайте выводы.

Примеры дисперсной системы

Внешний вид и видимость частиц

Способность осаждаться

Способность задерживаться фильтрами

Грубодисперсную систему можно получить из двух несмешивающихся друг с другом жидкостей. Если несколько капель растительного масла энергично взболтать в пробирке с несколькими миллилитрами воды, образуется мутная дисперсная система - эмульсия.

Эмульсия - это дисперсная система с жидкой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой, причем эти жидкости взаимно не смешиваются. (слайд №20). Это пример грубодисперсной системы. Со временем эмульсия расслаивается.

Примерами наиболее известных природных эмульсий являются молоко, нефть (слайд №21) Типичная биологическая эмульсия - это капельки жира в лимфе, кровь. Из известных в практической деятельности человека эмульсий можно назвать смазочно-охлаждающие жидкости, битумные материалы, лекарственные средства, пестицидные препараты, косметические средства, пищевые продукты, водоэмульсионные краски. Например, в медицине применяют жировые эмульсии для внутривенного вливания для обеспечения слабого организма энергией. В химии применяют эмульсионную полимеризацию как метод получения каучуков, пластмасс.

Лабораторный опыт. «Приготовление и рассмотрение смеси воды и соли, воды и сахара»

Цель: рассмотреть свойства получившегося раствора.

Оборудование: пробирки, химический стакан, соль, сахар, стеклянная палочка.

Вывод по опыту записывается в таблицу.

Заполните таблицу в ходе лабораторного опыта. Сделайте выводы.

Рассмотрите внимательно выданные образцы (внешнее описание). Заполните графу в таблице 2. Перемешайте дисперсную систему. Понаблюдайте за способностью осаждаться, расслаиваться в течение нескольких минут или с трудом в течение долгого времени или не осаждаться. Заполните графу 3. Пропустите дисперсную среду через фильтр. Что наблюдаете? Заполните графу 4. Включите указку или фонарик. Пропустите через содержимое пробирки луч фонарика (указки) на фоне темной бумаги. Что наблюдаете? Какова форма луча? (цилиндр или конус).

Примеры дисперсной системы

Внешний вид и видимость частиц

Способность осаждаться

Способность задерживаться фильтрами

Образование раствора - это физико-химический процесс, т.е. помимо распределения частиц одного вещества среди частиц другого могут происходить химические явления: диссоциация электролита, образование гидратов.

Раствор - это гомогенная система, состоящая из растворителя, частиц растворенного вещества и продуктов их взаимодействия. (слайд №22,23)

Растворы всегда однородны, по агрегатному состоянию могут представлять собой газ, жидкость или твердое вещество. Любые газы смешиваются друг с другом в любых соотношениях, такие растворы чаще всего называют газовыми смесями. В жидкостях могут растворяться газы, другие жидкости и твердые вещества (агрегатное состояние такого раствора жидкое). Аналогично существуют растворы газов, жидкостей и твердых веществ в твердых веществах. Например, при кристаллизации расплава серебра и золота можно получить твердые растворы различного состава.

В истинных растворах частицы очень малы. Именно поэтому их называют однородными системами. В истинных растворах частицами являются отдельные молекулы, ионы или гидраты. Размеры частиц менее 1 нм. Такие частицы невозможно увидеть даже «вооруженным» глазом. Области применения истинных растворов весьма обширны. Их используют в сельском хозяйстве, в быту, в промышленности, в медицине, в животноводстве, в растениеводстве. Растения усваивают минеральные удобрения только в растворенном виде. Для проведения реакций между солями, кислотами и щелочами используют водные растворы этих веществ. Истинные растворы в отличие от коллоидных не отражают свет (слайд №24)

Лабораторный опыт. «Приготовление и рассмотрение смеси воды и яичного белка»

Цель: рассмотреть свойства получившегося коллоида, провести коагуляцию.

Оборудование: пробирки, химический стакан, яичный белок, стеклянная палочка.

Вывод по опыту записывается в таблицу.

Заполните таблицу в ходе лабораторного опыта. Сделайте выводы.

Рассмотрите внимательно выданный образец (внешнее описание). Заполните графу в таблице 2. Перемешайте дисперсную систему. Понаблюдайте за способностью осаждаться, расслаиваться в течение нескольких минут или с трудом в течение долгого времени или не осаждаться. Заполните графу 3. Пропустите дисперсную среду через фильтр. Что наблюдаете? Заполните графу 4. Включите указку или фонарик. Пропустите через содержимое пробирки луч фонарика (указки) на фоне темной бумаги. Что наблюдаете? Какова форма луча? (цилиндр или конус).

Примеры дисперсной системы

Внешний вид и видимость частиц

Способность осаждаться

Способность задерживаться фильтрами

Слово «коллоид» переводится с греческого языка как слово клей, вид. (слайд № 25)

Коллоидные системы занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами Они играют важную роль в жизненных процессах. Они составляют основу всего живого мира. Распространенность их в быту, технике, промышленности также очень велика. Размеры коллоидных частиц меньше, чем в суспензиях и эмульсиях, но больше, чем в истинных растворах. Коллоиды широко распространены в природе. Почва, глина, природные воды, минералы, драгоценные камни - все это коллоидные системы. Они играют важную роль в производстве, в медицине, в биологии, в жизненных процессах. Яичный белок, различные лаки, клеи, краски в основном коллоиды. Живой организм - это совокупность коллоидных систем. К примеру, биологические жидкости (кровь, лимфа, кариоплазма, гуморальные и тканевые жидкости, спинномозговая жидкость). В состав любого живого организма входят твердые, жидкие и газообразные вещества, находящиеся в сложных взаимоотношениях друг с другом и окружающей средой. Цитоплазма клеток обладает свойствами, характерными как для жидких, так и для студнеобразных веществ. Характерное свойство коллоидных растворов - это прозрачность. Во многих продуктах питания (молоко, какао) также содержатся коллоиды. Хорошо измельченные пищевые продукты быстрее усваиваются организмом. Вещества в коллоидном состоянии используются в качестве катализаторов. Если частицы дисперсной фазы малы, коллоидная система напоминает истинный раствор, отсюда и название - коллоидный раствор. Такая система образуется, например, при растворении небольшого количества яичного белка в воде.

Жидкие коллоидные растворы - это золи. Для золей характерна коагуляция, т.е. слипание коллоидных частиц и выпадение их в осадок. (слайд №26)

Яичный белок при нагревании коагулирует (лаборант).

К коллоидам также относятся гели (студни) (слайд №27) Гели - это коллоидные системы, в которых частицы дисперсной фазы образуют пространственную структуру. Они образуются при коагуляции золей. Гели встречаются в жизни человека (схема на экране). Это сыр, хлеб, мармелад, торт «Птичье молоко», зефир, желе, желатин, холодец, заливное - это примеры пищевых гелей. Медицинские гели - это пасты и мази. Косметические гели - это гели для душа, гель после бритья, кремы. Биологические гели - мышечные и нервные ткани, хрящи, сухожилия, волосы, тело медузы. Минеральные гели - жемчуг, опал, сердолик. (слайд №28). С течением времени структура гелей нарушается - из них выделяется жидкость. Это явление называется синерезисом (расслоение) - самопроизвольное уменьшение объема геля, сопровождается отделением жидкости (слайд №29). Синерезис определяет сроки годности пищевых, косметических и медицинских гелей. При длительном хранении мармелада или торта выделяется жидкость, продукты становятся непригодными для употребления. В некоторых случаях синерезис - это великое благо, потому что у теплокровных животных происходит биологический синерезис - это процесс свертывания крови, суть которого состоит в превращении растворимого белка фибриногена а нерастворимый - фибрин..

Коллоидные растворы, как правило, опалесцируют, т.е. рассеивают падающий свет за счет частиц дисперсной фазы. При этом коллоидный раствор при освещении светится сам. Характерное проявление опалесценции - эффект Тиндаля. Эффект Тиндаля: Коллоидные частицы крупные и они отражают своей поверхностью свет. Это проявляется в появлении светящейся дорожки при пропускании через него луча света.

Выводы:

Дисперсные системы чрезвычайно многообразны
Они составляют основу всего живого мира
Большое значение играют в биологии, медицине
Организм человека - это сложная совокупность многих коллоидных систем.
Свертывание крови - это биологический синерезис

В конце урока проводится самостоятельная работа по вариантам.

Задания для закрепления материала

Укажите дисперсную фазу и дисперсионную среду в следующих примерах природных и бытовых дисперсных систем (слайд №30)

1 вариант	2 вариант
Попутный газ с капельками нефти	Цветное стекло
Смог	Тушь
Пена для ванн	Текстильные ткани
Лимфа	Строительный раствор
Морской ил	Пищеварительный сок
Керамика	Пыль
Помада	Радуга
Сплав	Смесь в двигателях автомобилей
Поролон	Кирпич
Цитоплазма	Стиральный порошок

Подведение итогов урока

Рефлексия (слайд №31)

С какими новыми понятиями вы сегодня познакомились?
Если среди вас студенты, кто сделал сегодня на уроке для себя маленькое открытие?
С какими дисперсными системами вы столкнетесь в своей будущей профессии?
Что узнали нового на уроке?
Каким показался новый материал ?
Что показалось трудным при изучении материала?

Домашнее задание: (слайд №32)

Прочитать по учебнику тему урока.
Выписать в тетрадь 10 дисперсных систем, которые встречаются в вашей комнате.
Творческое задание: Нарисовать дисперсные системы (по желанию).

6.10.2023