Значення хімічних процесів у природі
Тема 4
РОЛЬ ХІМІЇ В ЖИТТІ СУСПІЛЬСТВА
Урок 63
Тема уроку. Значення хімічних процесів у природі
Цілі уроку: показати значення хімічних процесів у природі, застосування хімічних знань для вивчення біологічних процесів і природних явищ; формувати дбайливе ставлення до природи, показати необхідність збереження природних багатств як важливого матеріалу життєзабезпечення людини.
Тип уроку: узагальнення й систематизації знань, умінь і навичок.
Форми роботи: розповідь учителя, навчальний семінар.
Обладнання: презентації
ХІД УРОКУ
I. Організація класу
II. Мотивація навчальної діяльності
Життя є складним ланцюгом хімічних перетворень. Усі живі організми поглинають із навколишнього середовища одні речовини й виділяють інші.
Отже, серйозному біологу (ботаніку, зоологу, лікарю) не обійтися без знання хімії.
З іншого боку, до складу людського організму входить величезна кількість різних хімічних речовин. Знання хімії допомагає біологам розібратися в їхніх взаємодіях, зрозуміти причини протікання тих чи інших біологічних процесів. А це, у свою чергу, дозволяє медицині ефективніше зберігати
III. Значення хімічних процесів у природі
1. Розповідь учителя
2. Повідомлення учнів з теми
IV. Закріплення вивченого матеріалу
Бесіда
V. Домашнє завдання
Опрацювати матеріал параграфа, підготувати повідомлення з тем “Роль хімії в житті суспільства”, “Основні екологічні проблеми України”.
Додатковий матеріал до уроку 63
1. Вступне слово вчителя
До появи життя на Землі протікали лише геохімічні процеси: первинні мінерали під впливом температурних перепадів і води руйнувалися, надалі продукти руйнування мігрували й відбувався синтез нових мінеральних утворень за участі первинної атмосфери. Хімічні сполуки геохімічно були пов’язані міграційними процесами, що відбуваються в літосфері, гідросфері й атмосфері, у великий геохімічний кругообіг (ВГК). До зародження життя основними його факторами були енергія Сонця й геохімічний вплив води.
2. Приклади повідомлень учнів
1) Хімічні процеси в атмосфері
Маса атмосфери становить 9-10-5 % від маси Землі; її склад наведено в таблиці.
Газ | Уміст, об. % | Газ | Уміст, об. % |
N2 | 78,09 | Kr | 1,0-10-4 |
O2 | 20,95 | CH4 | 1,4-10-5 |
Ar | 0,93 | Н2 | 5,0-10-6 |
CO2 | 0,03 | Xe | 8,0-10-5 |
Ne | 1,8-10-4 | NOx | 5,0-10-5 |
He | 5,24-10-4 | O3 | 1,0-10-6 |
Хімічний склад сухого повітря тропосфери. Середня молекулярна маса сухого повітря дорівнює 28,97.
В атмосфері температура повітря з висотою зменшується в середньому на 0,5 °С на 100 м. Область від 20 до 150 км називають хемосферою, тому що в ній протікає більшість фотохімічних процесів. Частину атмосфери від 100 до 400 км називають іоносферою, оскільки тут панує іонізація, а ще вище – і дисоціація багатьох компонентів атмосфери.
Сучасна атмосфера сформувалася близько 2 млрд. років тому й підтримується біогенними процесами.
За останні 100 років зміна атмосфери склала за киснем* 0,01-0,02 % у бік зменшення. За останні 50 років у середньому кількість кисню щорічно зменшується на 10 млрд. т, і його використано стільки ж, скільки за останній мільйон років. Це багато в чому пов’язано з техногенною діяльністю людини. Так, пробіг автомобіля від Москви до Санкт-Петербурга вимагає такого об’єму кисню, що необхідний для дихання людини протягом року. Справді, унаслідок спалювання 1 л бензину у двигуні внутрішнього згоряння витрачається до 1,5 кг кисню, якщо вуглеводневе пальне згоряє до CO2 і H2O. На жаль, частина пального за перехідних режимів роботи двигуна згоряє не повністю або окислюється лише до CO. Автомобільний транспорт є основним джерелом забруднення повітря великих міст і прилеглих територій. Оскільки на одну масову частку пального припадає до 15 масових часток повітря, то крім CO2 і CO в атмосферу викидаються й продукти окиснення атмосферного азоту, в основному NO і NO2.
Порушення кисневого балансу пов’язують зі зменшенням площі “легень планети”, спричиненим нераціональним вирубуванням лісів Сибіру й Південної Америки, забрудненням Світового океану.
Підвищення вмісту CO2 перебуває в основі парникового ефекту.
У нижніх шарах атмосфери процеси за участі сонячного випромінювання і продуктів автомобільних вихлопів зумовлюють утворення “фотохімічного смогу”. Смог починає розвиватися з появою первинних продуктів, що забруднюють атмосферу, які самі по собі можуть бути неотруйними й хімічно неактивними.
Атмосфера постійно поповнюється газами біохімічного походження, що утворюються в результаті розкладання мікроорганізмами продуктів рослинного й тваринного походження: CH4 та інші вуглеводні, CO2, N2, H2S, H2, O2. Під впливом високих температур і тисків на гірські породи в атмосферу надходять гази хімічного походження (CO2, H2S, H2, CH4, CO, N2, HCl, HF, NH3, SO2), а також продукти вулканічного походження і зрештою газоподібні продукти радіоактивного розпаду (He, Ar, Kr, Xe, Rn).
2) Хімічні процеси в гідросфері
Особливості гідросфери визначаються особливостями води: її фізичні властивості зумовлені хімічною будовою.
Вода H2O на 99,73 % складається з 1H216O, але в природі трапляться ще Дейтерій (стабільний) 2D і Тритій (3T, – ?), а якщо взяти до уваги, що крім 16O є ще 17O і 18O, то в природі поширені дев’ять різновидів води.
Рідка вода має максимальну густину за температури 4 °С (прийнята за одиницю), а перехід у твердий стан, що супроводжується зміною упакування молекул, знижує густину до 0,9. Ця обставина (лід плаває) і незначна теплопровідність льоду багато в чому сприяють стабілізації процесів у гідросфері.
Хоча розчинність кисню удвічі більша за розчинність азоту, але через великий парціальний тиск (78 %) у природній (дощовий) воді азоту розчинено у два рази більше, ніж кисню. мінералізація води приводить до зменшення розчинності повітря. Так, за 0 °С розчинність кисню (чистого) становить 49 мл/л, а морської води – лише 15 мл/л. Необхідна для окиснення розчинних у воді речовин кількість кисню називається біохімічною потребою в кисні (БПК).
Так, чиста вода, що витікає з-під льодовиків, має БПК < 1 млн-1, придатна для пиття – < 5 млн-1, а каналізаційна – 100-500 млн-1.
Значну проблему створюють нітрати, що потрапляють у водойми, і фосфати, оскільки вони за невмілого використання спричиняють забруднення мало-проточних водойм і ставків.
РН грунтових вод може коливатися від 3 до 10. Однак кислотність грунтів, сприятливих для росту рослин, мало відрізняється від pH = 6. Морські організми ще більш чутливі до pH середовища існування. Океанічна вода має pH = 8, а pH прибережних вод – ? 9. За pH < 7,5 багато морських організмів гинуть. За pH < 7,0 морські організми вже не можуть утворювати карбонатні скелети.
Із глибиною концентрація Ca2+ зменшується, що сприяє розчиненню CaCO3, який становить основу черепашок і кістякових тканин відмерлих організмів.
Світовий океан містить до 1017 тонн мінеральної сировини, у тому числі срібло (5-1010 т), золото (1,1-107 т).
Фітопланктон Світового океану продукує майже стільки ж кисню, що й усі зелені рослини суходолу.
Промислові викиди, потрапляючи у воду, впливають не лише на pH, але й на вміст аніонів і розчинність газів, призводячи іноді до загибелі основних видів флори й фауни в ньому. Найнебезпечнішими забруднювачами є Стронцій, Кадмій, Плюмбум і особливо Меркурій. Останній може переходити в диметил-меркурій, що, потрапляючи в організм людини з їжею (рибою), впливає на центральну нервову систему, спричиняючи психічні та інші розлади (хвороба Мінімата).
Найкращим розв’язанням промислового водопостачання є організація замкнених водооборотних систем, що цілком виключають скидання у водойми стічних вод.
________________________________________________________________________
* Маса кисню в сучасній атмосфері становить 1,5-1015 т.