Металл ретінде химиялық қасиеті
Сабақ туралы мәлімет
Тақырыбы
Д.И. Менделеев жасаған химиялық элементтердің Периодтық жүйесі бойынша ізденіс-саяхат сабағы.
Типі
Интегративті ізденіс-саяхат сабағы (химия, биология, география).
Ұйымдастыру формасы
Ұжымдық және топтық жұмыс.
Озық тапсырма
Қосымша әдебиеттермен ізденіс жұмысы.
Қажетті құрал-жабдықтар
- Интерактивті тақта
- Периодтық кесте
- Қазақстанның табиғи ресурстары картасы
Тәжірибеге қажетті реактивтер
Сабақтың мақсаты
Білімділік
Периодтық кесте мен Периодтық жүйе бойынша негізгі пәндік ұғымдарды меңгеру; пәнаралық ізденіс арқылы білімді тереңдету.
Дамытушылық
Интерактивті әдіс-тәсілдер арқылы оқушылардың өзара белсенділігін, ой-өрісін және өздік әрекет ету қабілетін дамыту.
Тәрбиелік
Белсенді әрекет ұйымдастыру арқылы бір-бірінің пікірін құрметтеуге, өзара көмектесуге және өз жұмысына әділ баға беруге тәрбиелеу.
Сабақтың барысы
Топқа бөлу және рөлдер
Оқушылар төрт топқа бөлініп орналастырылады: ядро, электрон, протон, нейтрон. Әр топта химик, биолог, географ және топ жетекшісі болады.
Белсендіру сұрақтары (химиялық ой жинау)
- 1. Д.И. Менделеев қай жылы, қай жерде дүниеге келді? 1834 ж., Тобольск қаласы.
- 2. Периодтық заңды Д.И. Менделеев қай жылы ашты? 1869 ж.
- 3. Периодтық заңның тұжырымдамасы қандай? Элементтердің және олардан түзілген жай әрі күрделі заттардың қасиеттері сол элементтердің атомдық массасына периодты түрде тәуелді болады.
- 4. Периодтық кестеде элементтер қандай екі топқа бөлінеді? Металдар және бейметалдар.
- 5. Екідайлы қасиет қандай заттарға тән? Алюминий оксиді, алюминий гидроксиді, мырыш оксиді, мырыш гидроксиді, бериллий оксиді, бериллий гидроксиді.
- 6. Период дегеніміз не, неше период бар? Период — сілтілік металдан басталып, атомдық массаларының өсу ретімен орналасып, инертті элементпен аяқталатын элементтердің көлденең қатары.
- 7. Табиғи ұялас элементтер топтарын атаңыз. Сілтілік металдар, галогендер.
Негізгі бөлім: пәнаралық зерттеу
Қосымша әдебиеттер мен реактивтерді пайдалана отырып, жаңа тақырып меңгеріледі. Әр топ берілген элементке төмендегі жоспар бойынша толық сипаттама жасайды.
Химик
- Элементтің Периодтық жүйедегі орны
- Атом құрылысы
- Металл ретінде химиялық қасиеті
- Оксидтері мен гидроксидтерінің сипаттамасы
Географ
- Элементтің табиғатта кездесуі
- Коллекциямен жұмыс
- Қазақстанның табиғи ресурстары картасымен жұмыс
Биолог
- Элементтің адам ағзасындағы маңызы
Топтардың зерттеу нәтижелері
Электрон тобы: Натрий (Na)
Белсенді металл, суда сілті түзеді; табиғатта тұз құрамында жиі кездеседі.
Химик
Натрий III периодтың I тобында орналасқан. Атом құрылысы: +11, электрондар қабаттар бойынша: 2e⁻, 8e⁻, 1e⁻. Электрондық конфигурациясы: 1s2 2s2 2p6 3s1.
Натрийдің сумен әрекеттесуі
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Na2O — негіздік оксид, NaOH — сілті.
Географ
Натрийдің жер қыртысындағы массалық үлесі шамамен 2,64%. Көбіне тұздар құрамында кездеседі: көптеген силикаттарда болады, сондай-ақ көл, теңіз және мұхит суларында еріген күйде кездеседі. Қазақстанда ас тұзы ащы көлдерде шөгінді түрінде кездеседі.
Биолог
Натрий адам ағзасына қажетті элемент: қан қысымын, су алмасуын, жүйке және бұлшықет талшықтарының жұмысын реттеуге қатысады. Қышқыл-сілтілік тепе-теңдіктің сақталуына және жүрек қызметіне ықпал етеді. Күніне шамамен 1 г жеткілікті. Артық мөлшері су тепе-теңдігін бұзып, қанның қоюлануына әсер етуі мүмкін.
Топ жетекшісінің қорытындысы
Натрий және оның қосылыстары күнделікті өмірде кең қолданылады: көше шамдарында (энергияны үнемдеп, тұманды күндері де жарық береді), сабын өндірісінде (көбіктенуді арттырады), автокөліктердің қауіпсіздік жастықшаларында және өрт сөндіргіш құралдарда. Қыста жол тайғақ кезде мұздың үстіне тұз себіледі, өйткені тұз мұзды ерітеді.
Протон тобы: Алюминий (Al)
Екідайлы қасиет көрсетеді; өндірісте жеңіл қорытпалардың негізі.
Химик
Алюминий III периодтың III тобының негізгі топшасында орналасқан. Атом құрылысы: +13, қабаттар бойынша: 2e⁻, 8e⁻, 3e⁻. Электрондық конфигурациясы: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1.
Алюминий — белсенді металл, екідайлы қасиет көрсетеді: қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттеседі. Al2O3 — екідайлы оксид, Al(OH)3 — екідайлы гидроксид.
Теңдеулер
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]
Алюминий тұздарын сілтілермен сапалық реакция арқылы анықтауға болады: қою тұнба түзіліп, сілтінің артық мөлшерінде ериді (виртуалды зертхана арқылы көрсетіледі).
Биолог
Адам ағзасында алюминий өте аз мөлшерде болады (шамамен 0,001 г); бауырда және сүйекте кездеседі. Су арқылы ағзаға 5–8% шамасында түседі, ал шай жапырақтарында алюминий әлдеқайда көп болуы мүмкін. Алюминийден жасалған ыдыстарды жиі қолдану ұсынылмайды: ол тағамға өтіп, ағзаға артық мөлшерде түсуі ықтимал. Артық мөлшері жүйке жүйесіне зиян келтіруі мүмкін.
Географ
Белсенді болғандықтан алюминий табиғатта бос күйінде кездеспейді. Қосылыстар құрамындағы алюминий — табиғатта ең көп таралған металл; жер қыртысындағы үлесі шамамен 9%. Қазақстанда алюминийдің негізгі шикізаты — боксит. Негізгі кен орындары Сарыарқаның солтүстік-шығысында, Ақмола облысы мен Торғай үстіртінде орналасқан. Қазақстан алюминий өндіруден ТМД елдері арасында алдыңғы қатарда.
Топ жетекшісінің қорытындысы
Алюминий техникада және тұрмыста кең қолданылады: авиацияда, автокөлікте, электротехникада (электр сымдары), химиялық аппараттарда, құрылыста, жиһаз бен ыдыс жасауда. Жұқа алюминий фольгасы конденсатор өндірісінде қолданылады; алюминий кабель, қаңылтыр және айна өндірісінде де маңызды. Алюминий ұнтағы бояуларға күміс түсті рең беру үшін пайдаланылады. Темір бұйымдардың бетін алюминиймен қаптау оларды жемірілуден қорғайды.
Нейтрон тобы: Магний (Mg)
Жарқырап жанады; тірі ағзаларда маңызды биохимиялық үдерістерге қатысады.
Химик
Магний III периодтың II тобының негізгі топшасында орналасқан. Атом құрылысы: +12, қабаттар бойынша: 2e⁻, 8e⁻, 2e⁻. Электрондық конфигурациясы: 1s2 2s2 2p6 3s2.
Жану реакциясы
Магний ұнтағы немесе жұқа магний лентасы ауада жанғанда көз қаратпайтын жарық шығарады:
2Mg + O2 → 2MgO
Бұрын бұл қасиет фотографияда қолданылса, қазір жарық беретін зымырандарда және әскери техникада пайдаланылады (бейнефрагмент көрсетіледі).
Биолог
Магний — организмде кең таралған элементтердің бірі; ағзада жүретін 300-ден астам үдерістерге қатысады. Магний атомы жасыл өсімдіктердің хлорофилінің құрамдас бөлігі, яғни оның қатысуынсыз фотосинтез жүрмейді. Адам үшін де аса қажет: жеткіліксіз болған жағдайда жүрек бұлшықетінің жұмысы бұзылуы мүмкін.
Географ
Магний табиғатта таралуы бойынша сегізінші орында; жер қыртысындағы массалық үлесі 1,9%. Ол 200-ге жуық минералдың құрамына кіреді. Ақ мәрмәр Алматы облысындағы Екпінді кен орнында өндіріледі. ТМД бойынша ең ірі асбест кен орны — Жітіқара — Қазақстан аумағында орналасқан. Магний мұхит, теңіз және тұзды көл сулары құрамында көп; кей елдерде магнийді теңіз суынан өндіру жолға қойылған.
Топ жетекшісінің қорытындысы
Магний атауы Грекиядағы Магнезия аймағымен байланысты. Қазақстанда магний зауыты 1965 жылы Шығыс Қазақстан облысындағы Согра кентінде (Үлбі өзенінің жоғарғы жағында) ашылған. Жеңіл әрі төзімді металл болғандықтан, магнийді жоғары технологиялы бұйымдарда, соның ішінде қаптау өндірісінде және спорттық құрал-жабдықтарда қолданады.
Ядро тобы: Темір (Fe)
Ауыспалы валентті; тірі ағзаларда оттек тасымалының негізі.
Химик
Темір IV периодтың VIII тобының қосымша топшасында орналасқан. Атом құрылысы: +26, қабаттар бойынша: 2e⁻, 8e⁻, 14e⁻, 2e⁻. Электрондық конфигурациясы: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2.
Темір ауыспалы валенттілік көрсетеді: +2 және +3. FeO — қара түсті ұнтақ, суда ерімейді, негіздік қасиет көрсетеді. Fe2O3 — күрең-қоңыр ұнтақ, суда ерімейді; бұл оксидке екідайлы қасиет тән. Гидроксидтері: Fe(OH)2 және Fe(OH)3.
Биолог
Темір тірі организмдерде кездеседі. Ересек адам денесінде шамамен 4–5 г темір болады, оның 65%-ы қан гемоглобинінде. Гемоглобин қанға қызыл түс береді және темір атомдары оттекті өкпеден ағзаның ұлпаларына жеткізіп, көмірқышқыл газын кері тасымалдауға қатысады. Темір иондары көптеген ферменттердің жұмысына, қан түзілуге және зат алмасуға қажет. Қанда темір жетіспесе, қаназдық (анемия) дамуы мүмкін.
Географ
Темір — табиғатта таралуы бойынша екінші металл; жер қыртысындағы үлесі 5,1%. Көптеген метеориттерде темір болғандықтан, ертеде оны «аспан тасы» деп атаған. Қазақстанда темір кендерінің ірі қорлары Торғай темір кені бассейнінде және Орталық Қазақстанда шоғырланған. Темір минералды суларда сульфат және гидрокарбонат түрінде, ал теңіз суларында темір тұздары күйінде кездеседі; мұхит түбінде темірге бай табиғи шөгінділер бар.
Топ жетекшісінің қорытындысы
Темір — қазіргі техниканың маңызды металы, орташа белсенді. Таза темірден шеге, сондай-ақ тез магниттеліп және магнитсізделетін қасиетіне байланысты электромагниттік құралдардың бөлшектері жасалады. Ең кең қолданылатындары — темір қорытпалары: шойын және болат; бұлар техниканың негізгі конструкциялық материалдары. Дүниежүзінде темір мен оның қорытпалары басқа барлық металдарға қарағанда әлдеқайда көп өндіріледі. Марс топырағының қызыл түсі темір қосылыстарымен байланысты; бұл Жердегі таттану құбылысымен табиғаты бір.
Саяхатшылардың қосымша пайымдары
Саяхатшы географтың пікірі
Бүгінгі саяхат-сабаққа қатыса отырып, географ ретінде мына ойды қосқым келеді: Менделеевтің Периодтық жүйесіндегі элементтердің шамамен 90%-ы Қазақстан жер қойнауында кездеседі. Мыс кендерінің аса бай орындары — Жезқазғанда; Қазақстан әлемде мыс өндіруден алдыңғы қатарда. Полиметалл кендері Шығыс Қазақстанда, Кенді Алтайда, Зырян мен Риддерде жиі ұшырасады (полиметалдарға алтын, күміс, мыс және т.б. жатады). Қорғасын Жоңғар Алатауындағы Текеліде және Мырғалысайда бар. Фтор қорының едәуір бөлігі Мұғалжар өңірінде шоғырланған, оның бір бөлігі экспортқа шығарылады.
Қазіргі уақытта минералды шикізаттың көптеген түрін өндіретін әрі өңдейтін ірі кәсіпорындар жұмыс істейді: Соколов–Сарыбай темір кені өндірістік бірлестігі, Лисаковск кен байыту комбинаты, Теміртаудағы металлургия зауыты және т.б. Қазақстанның қара металлургиясы ТМД аумағында алдыңғы қатарда және әлемдік даму деңгейіне сай келеді. Көмір өндірудің ірі орындары Жезқазған мен Екібастұзда орналасқан: Жезқазғанда — шахталық, Екібастұзда — ашық әдіспен өндіріледі. Алтын Шығыс Қазақстанда (Кенді Алтай) және Жоңғар Алатауында кездеседі.
I саяхатшы биологтың пікірі
Периодтық жүйеге саяхат жасап жатқан сәттеріңізді көріп, біз де дайындықпен келдік. Жаңа аталған элементтердің биологиялық маңызына қосымша мынаны атап өткім келеді: жер қыртысында кездесетін көптеген элементтер адам ағзасында да бар. Әрине, жер қыртысындағы мөлшер адам ағзасына қарағанда әлдеқайда көп, өйткені жер қыртысы — сол элементтердің «отаны».
Мысалы, кальций жер қыртысында 3,25% болса, адам ағзасында шамамен 2%. Натрий жер қыртысында 2,4%, ал ағзада шамамен 0,09%. Осы сияқты салыстырулар арқылы химиялық элементтердің табиғаттағы және ағзадағы рөлін жақсы түсінуге болады.
II саяхатшы биологтың пікірі
Адам ағзасындағы химиялық элементтер үш топқа бөлінеді: макроэлементтер, микроэлементтер және ультрамикроэлементтер. Олар ферменттер, гормондар және дәрумендер құрамында кездесіп, тіршілік үдерістерін қамтамасыз етеді.
Поэтикалық түйін
Ғажайып нәрсе — химия,
Тұңғиық сыры әр алуан.
Жоғалып бір зат зым-зия,
Жаңалап бірі жаралған.
Қызық думан — өміріміз ғаламат,
Қас қаққанша жаңа қала, жаңа бақ.
Қыруар істің қайсысында болса да,
Құдіретті химия жүр аралап.
Химия — ырыс бұлағы,
Шалқыған байлық, мол дәулет.
Аялап күтіп тұр алда,
Болашағымыз — нұр дәулет.
Сабақты қорытындылау
«Химия — ел ырысы, ғасыр үні; ғылымға қазіргі зор басын иді. Талай жыл адамзатқа жұмбақ болған — ашылған табиғаттың жасырыны», — дегендей, бүгін біз Периодтық жүйе элементтерімен «тілдескендей» болып, олардың қасиеттерін химия, биология және география тұрғысынан байланыста қарастырдық. Пәнаралық ізденіс арқылы негізгі ұғымдар нақтыланып, білім тәжірибемен және өмірлік мысалдармен толықты.