Қышқылдарды анықтау
Экологиялық дағдарыстың өзектілігі
Қазіргі әлемде экологиялық проблемалар қоғамдық мәні жағынан алдыңғы қатарға шықты. Адамның табиғатқа ықпалы мыңдаған жыл бойы қалыптасқан табиғи жүйелерді өзгертіп, топырақты, су көздерін және ауаны ластаумен жүзеге асып келеді. Мұндай ықпал табиғи ортаның күрт нашарлауына әкеліп, көптеген жағдайда орны толмас зардап қалдырды. Экологиялық дағдарыс шынайы қауіпке айналып, оның белгілері әр аймақтан байқалады.
Қазақстанның ұзақ мерзімді даму бағыттарында да қоршаған ортаны ластауға және экологиялық тепе-теңдікті бұзуға жол бермеу мәселесіне ерекше көңіл бөлінеді. Осыған байланысты оқушыларға экологиялық білім беру және табиғатты қорғауға тәрбиелеу — бүгінгі күннің кезек күттірмейтін міндеттерінің бірі.
Нақты тірек ұғымдар
Биосфера: ауа, су және топырақтың бөлінбес бірлігі
Биосфера — тіршілік иелері мекендейтін табиғат бөлігі. Оны ауа, су және топырақтан бөліп қарастыру мүмкін емес: бұл үшеуі бір жүйе ретінде өзара тығыз байланыста. Қазіргі түсінік бойынша биосфера табиғаттағы барлық ресурстардың жиынтығын қамтиды. Табиғат — күрделі, көпқұрамды құбылыс; ал адамзат қоғамы — сол табиғаттың бір бөлігі. Демек, адам табиғатпен үздіксіз байланыста болғанда ғана өмір сүре алады.
Ауа — ең жедел қажеттілік
Адам тамақсыз бірнеше күн, сусыз шамамен бес күн, ал ауасыз бес минутқа ғана шыдайды. Тыныс алу — тоқтаусыз жүретін өмірлік процесс.
Өндіріс пен көлік әсері
Отын жағу мен өнеркәсіп қалдықтары атмосфера құрамын өзгертіп, улы газдар мен тозаңның көбеюіне ықпал етеді.
Жасыл жамылғының азаюы
Орман-тоғайлар қысқарып, көптеген өсімдіктер мен жануарлар жойылып кетті немесе жойылу қаупіне ұшырады.
Экологиялық сауатсыздықтың салдарынан табиғат та, қоғам да шығынға ұшырайды. Сондықтан тәрбиенің негізгі мақсаты — жас ұрпақтың экологиялық көзқарасын, санасын және табиғатқа жауапкершілікпен қарайтын парасатты қарым-қатынасын қалыптастыру.
Химия пәнінің экологиялық тәрбиедегі орны
Орта білім берудегі химия пәнінің маңызды міндеттерінің бірі — табиғатты аялауға баулу және химия мен химия өнеркәсібінің дамуымен байланысты ауаның, судың және топырақтың ластануын болдырмаудың жолдарын түсіндіру. Минералды тыңайтқыштар мен өсімдіктерді қорғайтын заттарды қолданудың тиімді және тиімсіз жақтарын талдау да осы міндетке кіреді.
Сонымен қатар химияны тек мадақтайтын біржақты көзқарастан арылып, оның табиғатқа, тірі ағзаға және адамның денсаулығына ықпалын ғылыми дәлелдермен екі қырынан көрсету маңызды. Осы мақсатта химия сабақтарындағы «Оттегі», «Ауа және оның құрамы», «Отын және оны жағу тәсілдері», «Су», «Минералды тыңайтқыштар», «Мұнай өндіру» сияқты тақырыптарды өткенде, жалпы біліммен қатар оқушылардың назарын экологиялық мәселелерге жүйелі түрде аударамын.
Оқыту тәсілдерінің бағыты
- Экологиялық мазмұнды химиялық есептер арқылы нақты деректермен жұмыс істеу.
- Демонстрациялық бейнематериалдар мен жағдаяттық талдау арқылы пікір айту мәдениетін дамыту.
- Сұрақ-жауап, тірек-сызбаны мәтінге айналдыру, химиялық-экологиялық диктант арқылы білімді бекіту.
Сабақтан алынған экологиялық деректер мен мысалдар
Оттегі және ауа: мөлшердің өмірге әсері
«Оттегінің табиғаттағы айналымы» тақырыбында экологиялық есептеулер арқылы оттегінің өндіріс пен көлік саласында қаншалықты қарқынды жұмсалатынын көрсетемін. Мысалы, жылына шамамен 7 млрд т отын жағылады, оны жағуға 20 млрд т оттегі жұмсалады.
Бір әуе кемесі 8 сағат ұшқанда 50–70 т оттегін тұтынады. Мұндай шығынның орнын толтыру үшін 25–50 мың га орман сол уақыт аралығында оттегі бөлуі керек.
Оттегі деңгейі төмендегенде байқалатын әсерлер
- Оттегі мөлшері 10–12% деңгейіне төмендесе: әлсіздік, ұмытшақтық, ойлау қабілетінің төмендеуі байқалады.
- 8% және төмен: есінен тану, өлім қаупі.
Тағы бір салыстырмалы мысал: жеңіл көлік шамамен 1500 км жүргенде бір адамның жыл бойы тыныс алатын оттегін тұтынады. Өндіріс пен транспорт көлемінің өсуі ауадағы оттегінің азаю қаупін күшейтеді.
Көміртек қосылыстары: жану өнімдері және «жылу эффектісі»
«Көміртек қосылыстары» тақырыбында соңғы 100 жыл ішінде отын жағу мен өндірістік әрекеттер нәтижесінде ауаға 400 млрд т көміртегі(IV) оксиді бөлініп, оның ауадағы мөлшері артқаны айтылады. Жыл сайын ауаға 200 млн т көміртегі(II) оксиді және 50 млн т азот оксидтері түседі.
CO₂ артуының салдары
CO₂ үлесі екі есе артса, «жылу эффектісі» күшейіп, Жер бетінің орташа температурасы шамамен 4°C көтерілуі мүмкін.
Иіс газы (CO)
CO — толық жанбаудың өнімі. Ауада 1% болса, адам тез қаза болады; 0,1% болса, 30–60 минут ішінде өлімге әкелуі мүмкін.
Тозаң мен түтін
Тозаң күн сәулесінің түсуін 20–50% азайтып, пайдалы ультракүлгін сәулені тежейді; құрамында ауыр металдар оксидтері кездесуі мүмкін.
Иіс газының физиологиялық әсері гемоглобинмен байланысуына қатысты: ол оттегіні «ығыстырып», карбоксигемоглобин түзеді. Бұл жүрек-қантамыр және жүйке жүйесіне ауыр әсер етеді. Сарапшылар дерегі бойынша, бір машина бір сағатта ауаға бірнеше текше метрге дейін улы газ бөліп шығара алады.
Күкіртті газ (SO₂): өнеркәсіптің қауіпті серігі
Зауыттар мен жылу электрстансаларында күкірті бар отынды жаққанда ауаға күкіртті газ бөлінеді. Бұл, әсіресе, сульфид кендерін өңдейтін металлургиялық және химиялық кәсіпорындарға тән. SO₂ тыныс жолдарын тітіркендіріп, көздің сілемейлі қабықшасына әсер етеді; сондықтан өндірістік ортадағы қауіпсіздік нормаларын сақтау — міндет.
Азот қышқылы өндірісі: «түлкі құйрық» түтінінің мәні
«Азот қышқылының өндірісі» тақырыбында зауыт мұржасынан шығатын қызғылт-сары түтіннің (халық арасында «түлкі құйрық» деп аталатын) азоттың улы оксидтері екенін түсіндіремін. Мұндай түтіннің қоршаған ортаға әсерін талдау оқушының өндірістік қауіпсіздікке, газдарды тазарту технологияларына назарын күшейтеді.
Мұнай және қышқыл жаңбыр: жанудың жасырын салдары
«Мұнай және оның өнімдері» тақырыбында мұнай өндіру және пайдалану кезінде түзілетін күкірт(IV) оксиді, азот оксидтері және толық жанбағанда көмірсутектер ауаға таралатынын қарастырамын. Бұл қосылыстар жаңбыр суымен жуылып, жерге түсіп, қышқыл жаңбырлардың жиілеуіне ықпал етеді. Қышқыл жаңбыр топырақтан кальций мен магнийді шайып, алюминий мен марганец сияқты металдардың улы қосылыстарын көбейтуі мүмкін. Мұндай әсерлерді сүзгілер мен тазалау жүйелері арқылы төмендетуге болады.
Су сапасы: «тіршілік нәрі» және химиялық қауіп
«Су» тақырыбында судың тіршілік үшін маңызын айта отырып, оның құрамындағы кейбір химиялық элементтердің шектен асуы денсаулыққа зиян екенін нақты мысалдармен көрсетемін. Мәселен, кейбір ластағыштар қан айналымына, бүйрекке, ас қорыту жүйесіне әсер етуі мүмкін; ал ұзақ мерзімді әсерлері созылмалы аурулардың өршуіне себеп болады.
Аймақтық мәселелерге назар
- Арал өңірінде су сапасы мәселесі ерекше өзекті; Сырдария бассейнінде пестицидтер мен ауыр металдар ластануы алаңдатады.
- Алматыдағы шағын өзендерге тұрмыстық және өндірістік қалдықтардың түсуі су экожүйесіне қысым түсіреді.
- Нұра өзенінің сынаппен ластануы және Жайық өзеніне өндірістік қалдықтардың төгілуі — экологиялық қауіптің айқын мысалдары.
Су экологиясының зардаптарын түсінетін әр адам ауыз су сапасына жоғары талап қойып, суды тазарту мәдениетін қалыптастыруы тиіс.
Минералды тыңайтқыштар: пайдасы бар, шегі бар
«Минералды тыңайтқыштар өндірісі» тақырыбында тыңайтқыш қолданудың ауыл шаруашылығы үшін экономикалық маңызын атап өтемін. Дегенмен өсімдіктер тыңайтқыштағы қоректік элементтердің бәрін бірдей толық сіңірмейді: белгілі бөлігі топырақта қалып, ластануға және эрозиялық үдерістердің күшеюіне жағдай жасауы мүмкін. Азотты тыңайтқыштарды шамадан тыс қолдану нитраттардың жиналу қаупін арттырады, бұл әсіресе көкөніс және бақша дақылдары үшін маңызды мәселе.
Экологиялық мазмұнды химиялық есептер: білімді өмірмен байланыстыру
Экологиялық мазмұнды есептер химиялық білімді нақты жағдайларға қолдануға үйретеді: оқушы есептеу нәтижесін қоршаған ортадағы шынайы үдерістермен байланыстырып, қауіп-қатерді ғылыми тұрғыдан бағалай бастайды. Мұндай есептерді шығару әдісіне, есептің оқу үдерісіндегі рөліне және ұғымдардың қалыптасуына қарай жүйелеуге болады.
1-кесте. Ұғым қалыптастыруға арналған есептер
1) Мазмұн мен ұғым көлемін нақтылау
1 м3 ағаш қалдығынан (бұтақ, қабық, жапырақ) 60 литр метанол алуға болады. Осы метанолды тотықтырғанда алынатын 40% формалин ерітіндісінің массасын табыңыз.
Нысана: қалдықтардың түзілуін ескерту
2) Ұғымдар арасындағы байланысты қалыптастыру
2000 жылы Үлба өзенінен талдауға 100 мл-ден 3 үлгі алынған. Бұл үлгілердегі фенол массасы тиісінше 0,00145 мг; 0,00165 мг; 0,00170 мг. Фенолдың орташа концентрациясын (мг/л) есептеп, шекті рұқсат етілген концентрациямен салыстырыңыз. Фенолдың химиялық қасиеттеріне сүйеніп, суды тазарту жолдарын ұсыныңыз.
Нысана: ластану және ластағыштарды бейтараптау
2-кесте. Мәселе мазмұны бойынша есептер
1) Химияның екіжақтылығын ашатын есеп
Ауыз суынан токсиндік және наркотикалық әсері бар заттардың бар екені анықталған. Сандық және сапалық талдау нәтижесінде зат құрамы: 36,5% көміртегі, 1,5% сутегі, 8,1% оттегі, 53,9% хлор. Молекулалық формуласын анықтаңыз, алыну реакция теңдеуін жазыңыз. Табиғи ортаға түсуі мүмкін жолдарын көрсетіңіз.
2) Тірі ағзаға әсерді көрсететін есеп
Бензой қышқылы (E-210) тағамдық қоспа ретінде қолданылады және кейбір жемістерде табиғи түрде кездеседі. Оны мұнайдан алынатын метилциклогексаннан алу жолын ұсыныңыз және тірі ағзаға ықпалын сипаттаңыз.
3) Технология жетілмегенін талдайтын есеп
Жылу электрстансасы тәулігіне құрамында 75% көміртегі және 5% күкірт бар 6400 т көмір жұмсайды. Түтін газдарын тазалау жүйесі болмаса, тәулігіне қоршаған ортаға түсетін CO2 және SO2 мөлшерін есептеңіз. Бұл шығарындының экологиялық зиянын түсіндіріңіз.
4) Аймақтық экологиялық мәселені қарастыратын есеп
1996 жылы Каспий теңізі өңірінде газ өткізу құрылысындағы мәселелерге байланысты 3 млрд м3 мұнай газы факельде өртелген. Егер газ құрамы: CH4 — 40%, C2H6 — 20%, C3H8 және C4H10 — 20% болса, атмосфераға бөлінетін көмірқышқыл газының көлемін есептеңіз және ықпалын бағалаңыз.
Педагогикалық нәтиже
Экологиялық мазмұны бар есептерді жүйелі қолдану химиялық білімді интерпретациялауға, оны қазіргі жағдайларда қолдануға және қоршаған ортадағы нақты үдерістерді елестетуге мүмкіндік береді. Әсіресе органикалық химия бойынша өзіндік жұмысты ұйымдастыруда мұндай сандық есептердің орны ерекше: теорияны бекітіп, практикалық есептеулер арқылы дағды мен қызығушылықты дамытады.
Оқушы белсенділігі және оқытудың жаңаша бағыты
Сабақтың түріне қарай дұрыс іріктелген әдістер оқушылардың танымдық қызығушылығы мен белсенділігін арттырады. Мұндай жұмыс оқушылардың химиялық-экологиялық ұғымдарға негізделген білімін тереңдетіп, оны іс жүзінде қолдану мүмкіндігін күшейтеді.
Дәстүрлі оқу үдерісінде мұғалімнің жетекші рөлі басым болса, қазіргі оқытуда оқушының белсенділігі маңызды: ол дайын ақпаратты ғана қабылдамай, өздігінен ізденіп, ой қорытып, дәлелдеуі тиіс. Мұғалімнің негізгі мақсаты — әр оқушының жеке қызығуы мен мүмкіндігін ашып, дербес ойлауына жағдай жасау.
«Естігенді ұмытамын, көргенді есте сақтаймын, өз ақыл-ойыммен істеген ісімді түсінемін».