Використання інтегрованих задач на уроках хімії

Під інтегрованою задачею ми розуміємо вид навчальної задачі, що містить комплекс­ну інформацію міжпредметного ха­рактеру, для розв'язання якої по­трібне залучення знань з різних га­лузей, у той чи інший спосіб пов'язаних з предметом цієї задачі. Розроблений комплекс інтегрова­них задач ґрунтується на з'ясуванні та аналізі змісту зв'язків хімії з ін­шими предметами, історією та жит­тєвим досвідом учнів. Інтегровані задачі можуть впливати на всі ком­поненти навчально-виховного про­цесу (НВП) — його цілі, зміст і ор­ганізацію (див. таблицю).

Вплив інтегрованих задач на компоненти НВП

Інтегровані задачі можна викорис­товувати в навчальному процесі з різ­ними цілями: від формування пі­знавального інтересу до хімії й нау­ки загалом до розвитку комуніка­тивних умінь.

Можна виокремити комунікативні вміння задач: на знання конкрет­них фактів, хімічних понять (див. задачу 1) та на побудування логічної комбінації, джерело якої міститься в інформації нехі міч ного характеру (див. задачу 2).

Задача 1. Журавлина та брусниця можуть тривалий час зберігатися у свіжому вигляді без цукру. Цьому сприяє наявність у них чудового консерванту — органічної кислоти, що є продуктом окиснення похідної бензену. У цій похідній бензольне кільце пов'язане з карбоновим ра­дикалом. Назвіть цю кислоту та на­пишіть її структурну формулу. (Бен­зойна кислота)

Задача 2. Процес приготування ви­на принципово майже не змінився з давніх часів: після збору врожаю червоний або білий виноград дав­лять та з цієї маси шляхом віджи­мання одержують виноградний сік. Потім сік бродить у посудинах, що закупорені спеціальним способом. Коли утворене вино дозріє, його фільтрують і розливають по пляш­ках. Якщо вино тривалий час стоїть відкритим бродильна посудина неправильно закупорена), замість вина утворюється кисла рідина. Поясніть цей процес з хімічної точ­ки зору. (На повітрі етиловий спирт окиснюється до оцтової кислоти, ви­сока концентрація останньої й зу­мовлює кислий присмак продукту, що утворюється)

Задача 3. Вгадайте, про яку речови­ну йдеться.

Занепад і повний розпад Римської імперії були зумовлені отруєнням цією речовиною.

Колись її додавали в погане вино для поліпшення смаку.

У Давньому Римі з неї були зробле­ні: водопровід, монети, гирі, кухон­ний посуд.

Сьогодні її використовують для за­побігання корозії телеграфних та електричних підземних дротів та виготовлення акумуляторів, її солі використовують у виробництві фарб.

Олов'яний припай являє собою сплав олова та цього металу. (Плюмбум)

Задача 4. Вгадайте, про яку речови­ну йдеться.

В організмі людини його вміст ста­новить близько 3 г, 2 г з яких міс­тяться в крові.

За поширенням у земній корі він поступається лише О, Sі, А1.

Первісним джерелом відповідної до цього елемента простої речовини були метеорити, що впали на землю.

Первісна людина почала викорис­товувати знаряддя праці з цієї речо­вини за кілька тисячоліть до н. е.

На честь цього елемента було на­звано цілий період людської історії.

Зараз цей метал — основа цивіліза­ції. (Ферум)

Проілюструємо її інтегрованою за­дачею з теми «Хімічний зв'язок».

Цілі використання задачі; демонс­трація інтеграції хімічного знання з особистим досвідом, профілюю­чими дисциплінами, медициною; залучення учнів до процесу розв'я­зання інтегрованих задач.

Початкова інформація. Ще в індій­ських Ведах, Старому Завіті, давніх китайських книгах було написано про те, що нестача в організмі лю­дини цього хімічного елемента, який утворює двохатомні молекули простої речовини, спричиняє за­хворювання, назване пізніше базедовою хворобою. Для її лікування хворому призначають приймати зо­лу спалених морських губок.

Проблема. Що це за речовина? Опи­шіть будову її молекули, використо­вуючи метод валентних зв'язків, ви­значте вид хімічного зв'язку в ній. Чим вона корисна для нашого орга­нізму?

Уточнююча інформація

Пізнавальна. Лікувальні властивості речовин, що містять цей хімічний елемент, були відомі ще за тисячі років до його відкриття. Спиртовий розчин цієї простої речовини добре відомий і вам. Антисептичні влас­тивості цієї речовини в хірургії пер­шим використав французький лікар Буане. Як не дивно, найпростіші його лікарські форми — водні й сиртові розчини — тривалий час не знаходили застосування в хірур­гії, хоча ще в 1865—1866 рр. росій­ський хірург Н. І. Пирогов застосовував настоянку під час лікування ран.

Біологічна. Щитовидна залоза міс­тить на диво багато шуканої сполу­ки та виробляє відповідні гормони. Нестача її спочатку призводить ли­ше до невеликого збільшення щи­товидної залози, але, прогресуючи, ця хвороба -- ендемічний зоб -уражає багато які системи організ­му. У результаті порушується обмін речовин, уповільнюється ріст. В ок­ремих випадках ендемічний зоб мо­же спричинити глухоту, кретинізм та ін. Ця хвороба досить поширена в гірських районах та е містах, дуже віддалених від моря. Найпростішим та найнадійнішим засобом бороть­би з цією хворобою є додавання до кухонної солі мікродоз солей, шо містять цей хімічний елемент. Бага­то його в цибулі, яйцях, молоці, моркві, морській рибі, морській ка­пусті.

Хімічні. Шукана речовина належить до родини галогенів та має здат­ність до возгонки. (Іод)

Під час вивчення поняття «адсорб­ція» також використовуємо інте­гровану задачу.

Фізико-хімічний процес, покладе­ний в основу регулювання газового складу сховищ продуктів, що швид­ко псуються, та освітлення бульйо­нів, став причиною хвороби Нью­тона та можливого отруєння Напо­леона.

Незадовго до свого п'ятдесятиріч­чя, в 1692 році, Ньютон важко за­хворів. Причина хвороби залишала­ся нез'ясованою та тривала рік. Ко­ли незрозуміла хвороба минула, він прожив ще 33 роки. Пізніше група дослідників проаналізувала волосся великого вченого. Виявилося, що се­редня концентрація Меркурію в них у 15 разів перевищувала норму. Хі­мічний аналіз волосся й та обстави­на, що до хвороби Ньютон 18 років пропрацював зі ртуттю, дали під­стави вважати хворобу Ньютона ре­зультатом ртутного отруєння.

Подібному аналізу піддали й волос­ся Наполеона. У ньому було вияв­лено підвищену концентрацію Ар­сену, достатню для отруєння. Дже­релом Арсену, мабуть, були шпале­ри в спальні Наполеона в його домі на острові Святої Єлени.

Назвіть цей процес та проаналізуй­те запропоновану інформацію з позицій теорії цього процесу. (Адсорб­ція)

Будь-яка пізнавальна діяльність пов'язана зі сприйняттям потоку інформації та приведенням її до більш-менш чіткої системи. Якщо те нове, що пізнає людина, не спи­рається на вже якоюсь мірою відо­ме, відірване від його попередніх знань, то воно не може сприймати­ся нею.

Інтегрована задача до теми "Вуглеводні»

На висоті 15-25 км над землею міс­титься озоновий шар атмосфери, що захищає живі об'єкти від жорст­кого ультрафіолетового випромі­нювання. Якщо до атмосфери по­трапляють хлоровмісні сполуки, во­ни дисоціюють (під дією ультрафіо­летового світла) з утворенням ато­мів Хлору, потім реагують з озоном:

С1·+О₃ -> С1·О+0₂

У 1987 році в Монреалі 36 держав підписали угоду про зниження ви­робництва фреонів як небезпечних руйнівників озону.

Під час старту американського кос­мічного човника «Шатл» спрацьо­вують твердопаливні прискорювачі. Вони підіймають корабель до висо­ти 40 км, спалюючи 987 т твердого ракетного пального, що містить 70 % амоній перхлорату (МН₄С10₄).

1.  Скільки приблизно (±10 т) хлору потравляє до атмосфери під час одного старту «Шатла»? (209т)

2.  В аерозольних балончиках широ­ко     застосовується     фреон-12 (СС1₂F₃). У стандартному (350 мл) балончику використовується 50 г фреону. Скільки приблизно (±10 г) хлору потрапляє до атмосфери під час розпилення вмісту одного балончика? (29г)

3.  Скільки балончиків слід розпи­лити, щоб спричинити таке саме руйнування озонового шару, що й під час одного старту «Шатла»? (7 200 000 балончиків)

4.  Напишіть рівняння реакції го­ріння суміші алюмінію з амоній перхлоратом (хлор перетворю­ється на хлороводень). (6NH₄СIO₄ + 10А1->

-> 2N₂ + 9Н₂О + 6НС1+5 А1₂О₃)

Учні швидко доходять висновку, що боротьба за збереження озонового шару виявляється майже безрезуль­татною на тлі регулярних запусків космічних кораблів.

Російський корабель з «Буран» та йо­го ракета-носій «Енергія» (єдиний політ відбувся в 1988 р.) були наба­гато безпечнішими для атмосфе­ри — як ракетне пальне використо­вували керосин та рідкий водень, а як окисник — рідкий кисень.

Ще одне питання. Фреон-12 важ­чий чи легший за повітря? (М(ССІ₂F₂)= =121 г/м. Важчий у чо­тири рази.) Як же такі важкі моле­кули можуть піднятися на таку ве­лику висоту?