ОКСИДИ КАРБОНУ   ТА   СИЛІЦІЮ.

ПАРНИКОВИЙ   ЕФЕКТ.

ОХОРОНА   ДОВКІЛЛЯ

Урок-брифінг. 10 клас

Цілі уроку: узагальнити знання про оксиди; порівняти склад, будову та властивості оксидів Карбону  й Силіцію; дати уявлення про парниковий ефект; акцентувати увагу на проблемах охо­рони навколишнього середовища; розвивати самостійність учнів у роботі з додатковою літературою; удосконалювати вміння порів­нювати будову та властивості речовин, робити висновки; розвивати пізнавальний інтерес до хімії.

Обладнання:  періодична система хімічних елементів, ма­люнки, плакати, мармур, розчин хлоридної кислоти, вапняна вода, апарат Кіппа.

У класі працюють групи учнів: «хіміки», «біологи»,  «екологи», «ерудити», «експерти», «медики».

ХІД УРОКУ

I. Організаційний момент

II. Повідомлення теми та завдань уроку

Учитель. Тема сьогоднішнього уроку пов'язана з екологічними

проблемами. Ми повинні знати, які шкідливі речовини надходять в ат­мосферу, яким повітрям ми дихаємо, як зменшити викиди токсичних речовим. Василь Сухомлинський писав: «Коли думаєш про дитячий мозок, уявляєш квітку троянди, на якій тремтить крапля роси. Яка обе­режність і ніжність потрібна для того, щоб, зірвати квітку не зронити краплю. Ось така обережність потрібна і нам кожної хвилини».

III. Мотивація цілей уроку

Еколог 1. Екологічні проблеми нині особливо хвилюють наше суспіль­ство  і всіх людей планети.  XX  сторіччя стало періодом бурхливого розвитку металургійної, хімічної та нафтохімічної промисловості. Лише хімічна промисловість виробляє  великий асортимент речовин і матеріалів, що ви­користовуються у різних галузях народного господарства: отрутохімікати. барвники, хімічні волокна, пластмаси, мінеральні добрива тощо.

Розвиток будь-якої галузі промисловості супроводжується інтенсивним забрудненням довкілля. І хоча в останній період викиди шкідливих  речовин трохи зменшилися внаслідок скорочення деяких виробництв та впровадження безвідходних та знешкоджуючих технологій, ми не по­винні забувати про навколишнє  середовище.

Академік І. В. Петрянов  застерігає: «Якщо не впливати па навко­лишнє середовище, то кількість шкідливих речовин збільшиться до та­кої міри, що життя для людей стане неможливим».

Н. Віннер зазначає, що ми так радикально змінили навколишнє се­редовище, що тепер для того, щоб існувати в цьому середовищі, ми по­винні змінити себе.

Учитель. Отже, сьогодні ми не тільки ознайомимося зі складом, бу­довою та властивостями оксидів Карбону й Силіцію, але й дізнаємося, як ці речовини потрапляють у атмосферу та як вони впливають на людину.

IV. Актуалізація опорних знань

Давайте пригадаємо:

1. Які речовини називають оксидами, як їх класифікують?

2. Наведіть приклад солетворних і несолетворних оксидів.

V. Організація сприйняття та осмислення нової інформації

Учитель. Визначте, яка сполука заховалася в цих даних: сполука містить

 27,27 %  Карбону і 72,73 % Оксигену.  Відносна густина газу за воднем —22.

Одним із несолетворних  оксидів є СО —  Карбон (ІІ) оксид, або чад­ний газ. Що ви знаєте про утворення, властивості та застосування цього оксиду?        .

Хімік 1.  Він утворюється в результаті неповного згоряння вугілля

2С + О₂=2СО↑

Це безбарвний газ  без запаху  отруйний, погано розчиняється уводі, трохи легший за повітря. Карбоні (ІІ) оксид горить васильково-синім по­лум'ям, виділяючи велику кількість теплоти:

 2СО + О₂=2СО₂

За високих температур відновлює метали з їх оксидів:

СО + СuО =  Сu  + СО₂

Експерт 1.  Карбон(П) оксид (СО) є постійним компонентом атмо­сфери Землі. Виділяються СО внаслідок життєдіяльності мікроорганіз­мів, рослин, тварин і людини. Чадний газ утворюється підчас пожеж та присутній у вулканічних та болотних газах.

Джерелом надходження СО в довкілля є також неповне згоряння ор­ганічних речовин у двигунах автотранспорту, палива в печах, тютюно­вий дим. У тютюновому димі вміст СО становить 0,5-1,0 %.  Більш ніж половина СО, що надходить до атмосфери в результаті діяльності лю­дини, припадає на автотранспорт.  Підчас згоряння 1 кг бензину, залеж­но від режиму роботи двигуна, у повітря потрапляє від 150 до 800 г СО.

Біолог 1. Потрапляючи в організм з повітрям, СО надходить до леге­нів, де швидко зв'язується з гемоглобіном крові, легко замінюючи  Оксиген та утворюючи карбоксигемоглобін. Останній не здатен переносити кисень до клітин органів, кров  збагачується  карбоксигемоглобіном,  втрачає функцію газообміну організм отруюється. У першу чергу згубного впливу зазнає мозок. Легке отруєння чадним газом протікає без утрати свідомості або з утратою свідомості, сонливістю, нудотою та блюванням. Отруєння СО середнього ступеня супроводжується втратою свідомості, провалами пам'яті, руховими розладами, судомами; важке отруєння — втратою свідомості протягом понад 2 години, а згодом комою і смертю.

Можливе хронічне  професійне  отруєння  СО,  якщо безперервно вди­хати повітря, що містить 10-50 мг/м³ СО (у крові міститься 3-13 % СО).

Таке отруєння супроводжується змінами в центральній нервовій, крово­носній, травній та статевій системах. Одним з побутових джерел СО,  яке призводить до розвитку хронічного отруєння, є тютюновий дим. Середній вміст СОНb в крові людей, які не палять,— близько 2 %, які палять помірно — 3-4 %, сильно палять — 6 %.  СО — основний фактор ризику, що зумовлює руйнування кровоносних судин. Чадний газ згуб­но впливає на дитину в лоні матері, бо вони мають спільну кровоносну систему, а тому СО легко проникає в дитячий організм. Після одноразо­вого та повторного отруєний вагітних жінок чадним газом майбутня ди­тина може померти (65 % випадків).

10-12 % дітей, які зазнали впливу СО в лоні матері, народжуються з фізичними надам  або із затриманням  психомоторного розвитку. Народжені діти, матері яких палять, мають малу масу, згодом у них проявляються розлади серцевої діяльності. Жін­ки більш стійкі до токсичного впливу СО, ніж чоловіки.

Медик 1. СО виводиться з організму головним чином через органи дихання: 60-70 % виводиться з організму через 1 годину після гострого отруєння, а решта — через 3-4 години. Під час хронічного отруєння ви­ведення СО з організму досить тривале. Частково СО виводиться з ор­ганізму через шлунково-кишковий  тракт і нирки.

Журналіст. Як можна виявити чадний газу повітрі?

          Ерудиту 1.  Хімічним   індикатором  для  виявлення  СО  в  повітрі є 0,2%-й  розчин  РbС1₂.  За наявності мізерних кількостей СО папі­рець, змочений цим розчином, умить чорніє, оскільки на ньому осідає металічний паладій.

Учитель. Природа, самоочищаючись, використовує чадний газ. Він окиснюється до СО, який поглинається рослинами, мікроорганізмами, адсорбується ґрунтам. В Україні створена екологічна служба, яка ­стежить за викидами карбон (ІІ) оксиду в атмосферу.

СО₂ — карбон(ІV) оксид, карбон діоксид,  вуглекислий газ. Нале­жить до кислотних оксидів.  Що це означає?

 Хімік 2.  Це означає, що СО₂ взаємодіє:

•    з водою:

СО₂ + Н₂О       Н₂СО₃

•    розчинами лугів:

СО₂  +  2NsОН          Na₂СO₃ + Н₂ O

•   з основними оксидами:

СаО + СO₂   = СаСО₃

Учитель проводить експеримент  «Одержанні СО₂  під час взаємодії марму­ру та розчину хлоридної кислоти в  апараті Кіппа».

Перед досвідом учні повторюють правила техніки безпеки під час роботи з кислотами. СО₂ пропускають крізь дистильовану та вапняну воду.  Учні спостерігають помутніння вапняної води.

Хіміки записують рівняння реакцій:

СаСО₃ +2НС1 = СаСl₂ +СO₂↑ +Н₂O

 СО₂ +Са(ОН)₂ = СаСО₃↓ +Н₂O

Отже, вуглекислий газ— це безбарвний газ, без запаху, у 1,5 раза  важчий за повітря, добре розчиняється у воді, особливо під тиском, легко перетворюється на рідину навіть за кімнатної температури і не­великого тиску (5 МПа). Зріджений СО  зберігають у сталевих балонах. Якщо його швидко вилити з балона, вуглекислий газ випаровується, внаслідок чого частина газу перетворюється на снігоподібну масу. Твер­дий вуглекислий газ називають сухим льодом.  

Експерт 2. Вміст вуглекислого газу в загальній масі газової оболон­ки Землі становить 0,03%, маса його в атмосфері— близько 2,3 ·10¹² т.  Вуглекислий газ входить до складу вулканічних газів, виділяється в атмосферу в процесі вивітрювання гірських порід, утворюється під час горіння, бродіння, гниття органічних речовин та в результаті життєді­яльності мікроорганізмів ґрунту.

Антропогенними джерелами надходження СО₂  в довкілля є про­мислові викиди, що становлять 5 · 10⁹ т на рік. Промислові джерела — спалювання палива, виробництво  цукру, шахти, рудники, тунелі, коло­дязі, геотермальні електростанції.

Біолог 2. Токсичний вплив СО₂ на організм людини виявляється в наркотичній дії, подразненні шкіри іі слизових оболонок. У віднос­но малих концентраціях СО₂ збуджує дихальний центр мозку, а в дуже великих— пригнічує. Високий вміст СО₂  з пониженим умістом  кисню в повітрі є причиною швидкої смерті. Вуглекислий газ має центральну судинозвужуючу та місцеву судинорозширюючу  дію, спричиняє аци­доз (зміщення кислотно-лужної рівноваги в організмі в бік відносного збільшення аніонів), підвищення вмісту адреналіну та норадреналіну й зменшення  вмісту амінокислот у крові.

Медик 2.  СО₂  потрапляє в організм людини в місцях його накопи­чення (в ямах, клунях, колодязях, бродильних чанах тощо). У повітрі, яке видихає людина, міститься близько 4 % СО₂,  тому концентрація вуглекислого газу в повітрі в закритих приміщеннях зростає, особливо коли виконується інтенсивна робота. Профілактика отруєння вуглекис­лим газом у побуті й на виробництві передбачає інтенсивне провітрю­вання місць накопичення вуглекислого газу.

Якщо у великих дозах СО₂  — «злочинний газ», то в малих —навпа­ки. Ця речовина відіграє надзвичайно важливу ролі у гуморальній  ре­гуляції фізіологічних процесів підтримує сталість рівня рН у внутріш­ньому середовищі організму, слугує збудником і регулятором дихання у вищих тварин і людини. Медики давно помітили, що вдихання газо­вих сумішей з підвищеним умістом СО₂  не тільки виявляє наркотичну  дію, а й порушує терморегуляцію і викликає гіпотермію — охолодження організму. Відомий російський лікар П. І. Бахметьєв ще в 1901 р. запро­понував використовувати цю особливість СО₂  для сповільнення про­цесів життєдіяльності. У своїй статті «Рецепт дожити до ХХІ століття»  він докладно описав метод  входження в стан анабіозу за допомогою вуг­лекислого газу.

Журналіст 2. Чому вміст вуглекислого газу в атмосфері невисокий і практично незмінний?

Еколог 2. Це тому, що рослини поглинають вуглекислий газ у процесі фотосинтезу. Тополя протягом літа поглинає 44 кг СО₂, а липа — 16 кг. Майже стільки ж виділяється й кисню. Отже, відбувається кругообіг, тобто біологічне самоочищення атмосфери за допомогою дерев, кущів, перемішування мас повітря, дощів. Найкращим способом очищення повітря від СО₂  є озеленення, особливо в містах.

Журналіст. Поблизу Неаполя в Італії є Собача печера. З чим пов'язана її назва?

Ерудит 2. Вуглекислий газ важчий за повітря і, виділяючись з вулка­нічного ґрунту  Собачої печери, осідає на дні печери шаром завтовшки 80— 100 см. Тому дорослі люди в ній можуть знаходитися скільки завгодно, а от коти, собаки та інші низькорослі тварини задихаються там і гинуть.

Журналіст. У сільській місцевості, перед, тим, як спускати в коло­дязь людину для його чищення, туди поміщають запалену свічку. Для чого це роблять?

Ерудит 3. Часто СО₂  виділяючись із підземних вод і землі, збира­ється в колодязях. Запаленою свічкою визначають наявність цього газу.

Еколог 2. Альпіністи і туристи, які йдуть у гори, повинні пам'ятати, що намет треба ставити так, щоб вхід до нього був повернутий до під­ніжжя гори. Це потрібно для вільного «витікання» СО₂.  Якщо ж вхід до намету повернути до вершини гори, намет швидко наповниться ви­дихуваним СО₂  і підчас сну люди можуть задихнутися.

Учитель. Ми бачимо, що в природі всі явища взаємопов'язані. Кожна речовина і жива істота виконують певні функції. Збої в роботі одного організму викликають хворобу всієї системи. Людина відчула себе «царем» природи, створила свої жорстокі закони, спрямовані па збагачення. Ще Демокрит казав, що подібно до хвороби тіла є хвороби способу життя. Внаслідок господарської діяльності людини (вирубка лісів, зменшення зеленого покриву планети) спостерігається збільшення змісту вуглекислого газу в  атмосфері. У результаті згоряння палива в ат­мосферу надходить понад 12 тис. т вуглекислого газу.

Еколог 3. Щорічне надходження карбон (ІV) оксиду до атмосфе­ри внаслідок діяльності людини в 100-150 разів перевищує природне надходження. Вуглекислий  газ належить до парникових газів, які про­пускають на Землю випромінювання Сонця, проте сильно затримують теплове випромінювання Землі. Збільшення концентрації хоча б одного з парникових газів призведе до того, що в атмосфері затримуватиметься більше тепла, у результаті чого підвищиться середня температура ат­мосфери Землі і її поверхні. Підвищення температури внутрішніх  шарів атмосфери і поверхні Землі, зумовлене нагромадженням в атмосфері парникових газів, називається парниковим ефектом.

Прогнози стверджують: якщо вміст карбон (ІV) оксиду в атмосфері збільшиться вдвічі, то це призведе до підвищення температури па пла­неті на 2—З °С.  Найінтенсивніше потепління може спостерігатися в пів­нічних широтах. Де зумовить танення льодовиків у Північному Льодо­витому океані, після чого будуть заболочені величезні території.

Учитель. Білий  кварцовий пісок, жовтий пісок, коштовні камені — аметист, яшма, агат, опал, топаз, гірський кришталь— це SiO₂,  тобто силіцій (ІV) оксид - тверда кристалічна речовина, тугоплавка, неотруй­на, нерозчинна у воді.

Експерт 3. Близько 12% літосфери становить кремнезем у вигляді мінералу кварцу та його різновидів. Антропогенним джерелом SiO₂  в  пилоподібному стані є переробка й видобування більшості корисних копалин, металургія, машинобудування, виробництво будівельних ма­теріалів.

Біолог 3. Токсичний  вплив майже всіх сполук Силіцію незначний. Пил, що містить силіцій, потрапляє до органів дихання дуже повільно та спричиняє патологічні зміни типу хронічних катарів верхніх дихаль­них шляхів, хронічних бронхітів і пневмоконіозів.

Можливий контакт із SiO₂  в електротермічному виробництві чисто­го силіцію та силіцієвих феросплавів, для електродугової  планки сталей, електрозварювання. Накопичення SiO₂  в легенях і трахеобронхіальних лімфовузлах у робітників, які працюють у запиленій атмосфері, спричи­няє силікоз легень, а потім і силікотуберкульоз.

Під час видобування та збагачення азбестів, у виробництві азбес­тотехнічних виробів та їх використання можливий контакт робітни­ків з пилоподібними частинками цього мінералу. Азбест спричиняє на шкірі «азбестові бородавки». Потрапляючи в легені  азбест спричиняє тяжке захворювання легень— азбестоз. Стінки бронхів і судини під впливом азбестів деформуються. Накопичуючись у легенях, азбест стає причиною туберкул ьозу  та раку легенів.

Виводиться Силіцій  через шлунково-кишковий тракт і нирки.

Учитель.  Чим можна пояснити різницю фізичних властивостей СО₂  і SiO₂?

Хіміки дають відповідь на основі будови цих речовин.

Учитель підкреслює, що від будови речовин залежить їх властивості.

Еколог 4. Сьогодні ми не тільки закріпили знання про оксиди, але й розглянули важливі екологічні проблеми, які набули світових масш­табів. Розв'язання цих проблем має велике значення для нормального життя всього людства.

VI. Підбиття підсумків уроку

Учитель. Людина XXI ст. повинна мати нову екологічну етику, яка базується на повазі до інших живих істот на Землі. Хотілося б, щоб усі люди пам'ятали слова римського мислителя Сенеки, сказані ним ще в І ст. н. є.: «Жити щасливо і жити в злагоді з природою — одне й те саме».

Сподіваюся  наш брифінг удався. Науковці, ерудити, хіміки попра­цювали на славу.

VII. Домашнє завдання

 Розв'язати задачі:

1.  В 1 м³ атмосферного повітря, крім азоту й кисню, міститься 2 л СО₂. Визначте кількість і масу СО₂  в усьому об'ємі класної кімнати, що має розміри І2х8хЗ м.

2.  Яку масу заліза можна відновити з ферум (ІІІ) оксиду, використову­ючи 10 л чадного газу?