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 учнів, таблиці, схеми.

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 здоров’я людей, лікувати хвороби та, зрештою, подовжувати людське життя.

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.