Л.В. ЛОБОДА,
учитель биологии
М.В. УМНОВА,
учитель химии,
г. Ростов-на-Дону

Самое необыкновенное вещество в мире

Интегрированный урок по химии и биологии

Ты – сама жизнь...
Ты самое большое богатство на свете.

Антуан де Сент Экзюпери

Оборудование: реактивы (Н₂О, Na, СаО, HCl, СаСО₃, растворы индикаторов – фенолфталеина и метилового оранжевого), таблица «Химические свойства металлов»; опорный конспект «Вода»; глобус; таблица по зоологии «Животные – обитатели водоемов»; схемы: «Агрегатные состояния», «Содержание воды в организме человека», «Строение гидросферы», «Круговорот воды в природе», «Распределение растительности водоема от берега до глубины»; рисунок «Фотосинтез»; магнитофонные записи музыкального цикла П.И. Чайковского «Времена года».

ХОД УРОКА

1. Организационный момент.
2. Опрос с элементами обобщения.
3. Заключительная часть.

Звучит музыка.

Учитель биологии. О роли воды в природе ярко и точно сказал академик И.В. Петрянов: «Разве вода – это только жидкость, что налита в стакан? Океан, покрывающий почти всю планету, всю нашу чудесную Землю, в которой миллионы лет назад зародилась жизнь, – это вода».

Безбрежная ширь океана
И тихая заводь пруда,
Струя водопада и брызги фонтана,
И все это – только вода.

Тучи, облака, туман, несущие влагу всему живому на земной поверхности, – это ведь тоже вода.
Бескрайние ледяные пустыни полярных областей, снег, покрывающий почти половину планеты, – и это вода.

В кружево будто одеты
Деревья, кусты, провода.
И кажется сказкою это,
А в сущности – только вода.

Прекрасно, не воспроизводимо многообразие красок солнечного заката, его золотых и багряных переливов; торжественны и нежны краски небосвода при восходе солнца. Это обычная и всегда необыкновенная симфония цвета обязана рассеиванию и поглощению солнечного спектра водяными парами в атмосфере. Это великий художник – вода...
Безгранично многообразие жизни. Она всюду на нашей планете. Но жизнь есть только там, где есть вода. Нет живого существа, если нет воды.
Да, речь у нас сегодня пойдет о воде, о Царице-Водице.
Проведем небольшую разминку. Отгадайте загадки.

1. Под землею ходит,
На небо смотрит. (Родник.)

2. Что видно, когда ничего не видно? (Туман.)

3. Вечером наземь слетает,
Ночь на земле пребывает,
Утром опять улетает. (Роса.)

4. Без крыльев летят,
Без ног бегут,
Без паруса плывут. (Облака.)

5. Не конь, а бежит,
Не лес, а шумит. (Река.)

6. Приходил – стучал по крыше,
Уходил – никто не слышал. (Дождь.)

Учитель биологии. Давайте посмотрим на глобус. Наша планета названа Землей по явному недоразумению: на сушу приходится 1/4 ее территории, а все остальное – вода! Правильно было бы назвать ее планета Вода!
Пользуясь опорным конспектом, расскажите о нахождении воды в природе.

Учитель биологии (формулирует вывод). Вода является самым распространенным веществом на Земле. Нет такого минерала, горной породы, организма, в состав которого не входила бы вода. «Все земное вещество... ею проникнуто и охвачено».

Учитель химии. Кем, когда и при помощи каких методов был установлен качественный и количественный состав молекулы воды?

Лавуазье доверено,
Чтоб было все проверено,
С Лапласом выполнял эксперимент.
Все проанализировал,
Он воду синтезировал
И доказал: она не элемент.

Для доказательства того, что вода не элемент, а также для подтверждения состава воды Лавуазье и химик Жак Менье осуществили знаменитые опыты по разложению воды.

Работы продолжение
Он видит в разложении
Воды в стволе, нагретом докрасна.
И это путь единственный
Для утвержденья истины:
На газы разлагается она.

В основе изучения качественного и количественного состава вещества лежат два метода: синтез и анализ. Давайте вспомним сущность этих методов.

(Работа с опорным конспектом, моделирование.)

Сходный с водой состав имеет гремучий газ – он представляет собой смесь Н₂ и О₂ в соотношении 2:1.

Вывод: закон динамики – единство и борьба противоположностей.

Учитель биологии. В чем смысл этого закона?

Учитель химии. О составе воды прекрасные строки написал Ефим Ефимовский.

Из атомов мир создавала Природа
Два атома легких взяла Водорода,
Прибавила атом один Кислорода,
И получилась частица Воды,
Море Воды, Океаны и Льдины...

Дайте общую характеристику воды по химической формуле.

(Работа с опорным конспектом, моделирование.)

СХЕМА. Состав молекулы воды

Давайте вспомним физические свойства воды.

(Работа с опорным конспектом.)

Опорный конспект. Свойства и нахождение воды в природе

При нормальных условиях вода – жидкость. Не имеет запаха, цвета, вкуса, прозрачна, не ядовита. При +100 °С (и давлении 1013 кПа) – кипит, при 0 °С – замерзает. При нагревании и замерзании вода расширяется, а при охлаждении сжимается. При температуре +4 °С плотность воды равна 1 г/см². При охлаждении плотность воды увеличивается, пока температура не достигнет +4 °С, затем плотность снова становится меньше. Поэтому в больших водоемах вода с температурой +4 °С опускается на дно, а более холодная – находится ближе к поверхности. И хотя зимой поверхность водоема скована льдом, на дне температура всегда равна +4 °С. Это свойство воды позволяет рыбе зимовать в замерзших водоемах. Лед имеет меньшую плотность, чем жидкая вода, т.к. его кристаллическая решетка содержит пустоты. Поэтому зимой лед находится на поверхности воды, что очень важно для обитателей водоемов зимой.
Вода обладает исключительно большой теплоемкостью, поэтому она медленно нагревается и медленно остывает. Благодаря этому водные бассейны регулируют температуру на нашей планете.
Земля давно бы остыла и стала безжизненной, если бы не вода. Земная вода поглощает и выделяет много тепла, тем самым «выравнивая» климат. А от космического холода предохраняют молекулы воды, рассеянные в атмосфере. Один поэт написал о капле дождя:

Она жила и по стеклу текла.
Но вдруг ее морозом оковало,
И неподвижной льдинкой капля стала,
И в мире поубавилось тепла.

Какая ошибка здесь допущена?
Поэт забыл закон сохранения и превращения энергии. Убавилась внутренняя энергия капли воды. При замерзании капля воды выделяет тепло.
Говорят, что вода – оборотень. Почему ее так называют?
Учащиеся вспоминают, что вода может находиться в твердом, жидком и газообразном состояниях. В газообразном состоянии вода находится в атмосфере, а в жидком и твердом – в гидросфере.

(Работа со схемой.)

СХЕМА. Агрегатные состояния воды

Благодаря чему вода на нашей планете может находиться в трех агрегатных состояниях? Это объясняется средним расстоянием от Земли до Солнца, равным 149,6 млн км. Если бы расстояние от Земли до Солнца составляло менее 134 млн км, то вся вода океанов, морей и рек испарилась бы. Увеличение расстояния между Землей и Солнцем до 166 млн км и более привела бы к тому, что жидкой воды на нашей планете не осталось бы – она полностью превратилась бы в лед.
Давайте вспомним, из каких частей состоит гидросфера.

(Работа со схемой.)

СХЕМА. Состав гидросферы

Учитель химии. Мы рассмотрели физические свойства воды, состав гидросферы, а теперь давайте вспомним ее химические свойства. Химические свойства веществ проявляются в их взаимодействии с другими веществами

(Работа с опорным конспектом.)

(Задание). Выйти к доске, продемонстрировать опыты, иллюстрирующие химические свойства воды, написать уравнения реакций:

В природных минеральных источниках осуществляется эта же реакция.

Учитель биологии. А в живых клетках вода и углекислый газ участвуют в другой, куда более сложной и важной реакции.
Что это за реакция?

Ученик. Этот процесс происходит в растительных клетках и называется фотосинтезом. При фотосинтезе солнечная энергия запасается в органических веществах. Исходными соединениями для фотосинтеза служат углекислый газ и вода. В качестве побочного продукта фотосинтеза образуется молекулярный кислород.

Учитель химии. А теперь решим задачу. Определите массу глюкозы, которая образуется при поглощении березой 132 г оксида углерода (IV).

Учитель биологии. Это проявление всеобщего закона сохранения энергии – энергия солнечного света переходит в энергию органических веществ.
Какие еще жизненно важные процессы, кроме фотосинтеза, происходят в растениях при участии воды?

Ученик. Растениям необходимо охлаждение. Поэтому им приходится постоянно испарять воду – в результате происходит выделение тепловой энергии.
Вода – хороший растворитель. В воде растворяются минеральные соли почвы. В поисках воды и минеральных солей корни растений проникают в толщу земли, порой на большую глубину. Например, корень верблюжьей колючки уходит на глубину до 15 м, достигая грунтовых вод. А рекорд проникновения в глубь земли принадлежит корням инжира – 120 м и вяза – 110 м.
А меж растениями царствует война.

Деревья, травы вверх растут задорно,
А корни их в земле, неся свой труд,
За почву и за влагу спор ведут.

Ученик. Вода, органические и минеральные вещества передвигаются по стеблю. Также стебель запасает влагу, без которой невозможна жизнь растения.
Вода необходима для прорастания семян, а например у папоротника без нее не происходит оплодотворение.
Есть растения, для которых вода является средой обитания. У самого берега водоема растут влаголюбивые растения – осока, лютик. На небольшой глубине растут камыш, тростник. Их корни и нижние части стеблей погружены в воду, а верхняя часть возвышается над водой. На большей глубине растут кувшинки белая и желтая. На поверхности воды растет ряска. В водоемах много разнообразных водорослей. Морские водоросли иногда называют «легкими планеты», т.к. они выделяют до 80% всего кислорода.

Учитель биологии. А какое значение имеет вода в жизни животных?

Ученик. Все основные процессы жизнедеятельности у животных, как и у растений, тесно связаны с водой. Вода составляет 60% и более от массы тела животных. Цитоплазма клеток, кровь, слюна, желудочный сок содержат воду. Вода, испаряясь, способствует охлаждению тела.
Вода является средой обитания не только для растений, но и для животных. В воде живут рыбы, моллюски, раки и многие другие животные.

Учитель биологии. Жизнь человека также зависит от воды. Вода составляет более половины массы тела человека (65%). Она входит в состав крови, пищеварительных соков, слез и других жидкостей.

(работа со схемой.)

СХЕМА. Содержание воды в организме человека

Учитель биологии. Вода входит в состав каждой живой клетки.
Вода участвует во всех процессах жизнедеятельности человека: осуществляет транспортировку питательных веществ и кислорода, выводит продукты распада, участвует в дыхании и терморегуляции и т.д.
Для обеспечения нормального существования человек должен потреблять воды примерно в 2 раза больше, чем питательных веществ. Потеря 12–15% воды приводит к нарушению обмена веществ, а потеря 25% воды – к гибели организма.
В организмах идет процесс обновления воды. В кактусах, например, вода полностью обновляется в течение 28 лет, у человека – за 1 месяц, у черепахи – за 1 год, у верблюда – за 3 месяца. Без воды человек может прожить 3–5 дней, в то время как без пищи – 30–50 дней.

Выводы

1. Вода входит в состав всех живых клеток всех организмов.
2. Вода является хорошим растворителем.
3. В водном растворе проходят жизненно важные химические процессы.
4. Вода участвует во всех процессах жизнедеятельности организмов: дыхании, обмене веществ и др.
5. Вода является средой обитания для многих организмов.
6. Присутствие воды в живых организмах подтверждает единство живой и неживой природы.

Учитель химии. Вода является не только важной составляющей живых организмов, но и важным компонентом природы. Жизнь невозможна без круговорота воды.
Давайте вспомним, как происходит круговорот воды в природе.

(Работа со схемой.)

СХЕМА. Круговорот воды в природе

Учитель химии. Так совершается круговорот воды в природе. При этом она переходит из одного состояния в другое, перемещается по земному шару из одних регионов в другие. Главные силы, осуществляющие этот круговорот, – солнечное тепло и сила тяжести. Под влиянием тепла вода испаряется, а при недостатке тепла – конденсируется из пара.

Учитель биологии. В зависимости от климата суточная потребность человека в воде составляет 2,5–6 л. Если суточную потребность человека принять за 2,5 л, а продолжительность жизни – за 70 лет, получается, что за всю жизнь человек потребляет 60 т воды.
Население земного шара каждые сутки потребляет 7 млрд м3 воды. Вода – это единственное богатство нашей планеты, не имеющее заменителей. Для своих нужд человек использует только пресные поверхностные и подземные воды, которые требуют предварительной очистки.

Учитель химии. На долю пресной воды приходится только 3% ее общих запасов. Большая часть пресной воды (85%) находится на полюсах Земли в виде ледников и айсбергов. В XVI в. королева Англии Елизавета I объявила премию за изобретение дешевого способа опреснения морской воды. Она пока еще никому не вручена. В настоящее время для опреснения 1 км³ (т.е. 1 миллиарда тонн) морской воды требуется 7 млн т условного топлива или 2,8 т ядерного горючего.
Расскажите о способах очистки воды.

(Работа с опорным конспектом.)

Питьевая, дистиллированная, серебряная.
Можно ли дождевую воду считать дистиллированной?

Ученик. Несмотря на то, что в основе получения дистиллированной и дождевой воды лежат одни и те же процессы: испарение и конденсация, дождевая вода не является дистиллированной, т.к. при прохождении через слой атмосферы она обогащается пылью, оксидами SO₂, СО₂ и другими веществами, которые не только растворяются в ней, но и вступают в реакцию. Так, например, возникают кислотные дожди.

Учитель химии. А что такое «серебряная вода»?

Ученики. Вода, которая хранится в серебряных сосудах, имеет лечебные свойства. Это было известно еще в древности. Правитель Древней Персии Кир (2500 г. до н.э.) в военных походах питьевую воду сохранял в серебряных сосудах.
В Древней Индии серебряные стержни погружали в воду, которую потом использовали для обмывания ран. Позже в обрядах крещения детей применялась «святая вода». В воду до крещения опускали серебряный крест и выдерживали его там некоторое время. При контакте серебра с водой некоторое количество ионов серебра переходит в раствор, а они губительны для микроорганизмов.

Учитель химии. Большое количество пресной воды используется в промышленности и сельском хозяйстве. В результате запасы чистой пресной воды уменьшаются. Расскажите о роли промышленности в загрязнении гидросферы.

Ученики. Чистой воды на Земле становится все меньше. Недостаток ее уже сейчас ощущается во многих странах. Однако это не потому, что запасы воды истощаются. Над водой нависла угроза загрязнения. Заводы и фабрики, электростанции потребляют воду и одновременно загрязняют ее различными отходами. Со сточными водами предприятий в реки и озера попадают разные ядовитые вещества. Все живое погибает в такой воде. Она отравляет воздух, становится источником тяжелых заболеваний. Воду надо беречь! Это надо понять и запомнить каждому. Беречь воду – это значит беречь жизнь, здоровье, красоту окружающей природы.
Для экономии чистой воды, использованную воду очищают для повторного использования.

Учитель химии. Перечислите способы очистки промышленных и сточных вод.

Ученик. Способы очистки:

а) регенерационный;
б) биохимический;
в) физико-химический;
г) термический.

Но несмотря на то что существует много способов очистки сточных и промышленных вод, только у нас в Ростове ежегодно в реки Дон и Темерник сбрасывается более 80 тыс. м³ неочищенных промышленных и бытовых вод, а 385 тыс. м³ очищается хуже проектных параметров. Причиной 80% всех болезней является грязная вода.

Ученик. В 1947 г. известный норвежский исследователь Тур Хейердал на плоту «Кон-Тики» за 101 сутки прошел 8000 км в Тихом океане. Океан был чист и прозрачен. А в 1969 г., дрейфуя на папирусной лодке «Ра», он и его спутники были потрясены загрязнением Атлантического океана. Их лодка обгоняла пластиковые сосуды, изделия из нейлона, пустые бутылки, консервные банки. Черные пятна мазута загрязняли поверхность океана.

Океан седой гремит набатно,
Он таит обиду в глубине,
Черные раскачивая пятна
На крутой разгневанной волне.
Стали люди сильными, как боги.
И судьба Земли у них в руках.
Но темнеют страшные ожоги
у земного шара на боках.
Мы давно «освоили» планету.
Широко шагает новый век.
На Земле уж белых пятен нету.
Черные сотрешь ли, человек?

А.Плотников

Учитель. «Вода! Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни; ты – сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами... Ты самое большое богатство на свете...» – эти слова, послужившие эпиграфом к нашему уроку, написал Антуан де Сент Экзюпери, чудом избежавший смерти от жажды в раскаленной пустыне.

Литература

Гааг Н.А. Как привить интерес к уроку химии. //Химия в школе. 1991. № 3.

Митлена Э.М. Создание эмоционального настроя учащихся на уроках. //Химия в школе. 1989. № 6.

Шарипова Д.Д. Совершенствование гигиенических знаний школьников. //Химия в школе. 1989. № 5.

Золотникова Э.Г. Урок окончен – занятия продолжаются. – М.: Просвещение, 1992.

Гузей Л.С., Сорокин В.В., Суровцева Р.П. Химия. – М.: Просвещение, 1994.

Рудзитес Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия 8-й кл.

Корчагина В.А. Биология. 6–7-й кл.

Ахмалишева А.Х. Естествознание (в таблицах и схемах).

Козлова М.А. Биология. (Животные). 7–8-й кл.

Рязанов А.Г. Зоология (тесты).

Никишов А.И., Жарова И.Х. Биология (животные). 7–8-й кл.

Хрипкова А.Г. Естествознание. 5-й кл.

Резанова Е.Л., Антонова И.П. Биология человека (в таблицах, рисунках и схемах).

Колун М.М. Земля. – М.: 1994.

Дорогие друзья!

Мы подводим итоги очередного этапа конкурса «Я иду на урок». Наиболее интересными нам показались уроки:

«Самая сокровенная тайна» – В.Г. Смелова, г. Ноябрьск, Тюменская обл.,

«Эти замечательные животные» – С.В. Кисилева, г. Железногорск, Красноярский край,

«Расы и расогенез» – Н.А. Черабаева, г. Ульяновск,