Неорганічні сполуки: вода та мінеральні солі Мета уроку: розказати учням про основні неорганічні сполуки та пояснити їх основні функції та важливе значення для організму людини. Задачі уроку: вивчити неорганічні сполуки на прикладі води та солей. Хід уроку Частина 1 Вода, її структура і властивості . Вода це найдивовижніша речовина на Землі. Вона грає найважливішу роль у всіх життєвих процесах і явищ, що відбуваються на нашій планеті і за її межами. Саме тому, древні філософи розглядали воду (hydor) в якості найважливішої складової частини матерії. Давайте розглянемо сюжет про важливе значення води на Землі.
Відео 1 «Вода – це джерело життя»
Вода є найважливішою з неорганічних речовин, що входять до складу клітини. Її кількість становить від 60 - 95% загальної маси клітини. Вода виконує найважливішу роль у житті клітин і живих організмів. Вона не тільки входить до складу клітин, а ще є середовищем для існування багатьох організмів. Мал.1 Структура молекули води У молекулі води головна діюча особа - атом кисню. Два неспарених р-електрона атома кисню О дуже реакційноздатні. Вони завжди готові утворити хімічні зв'язки з двома s-електронами атомів водню. З двох атомів водню і одного атома кисню виходить кутова молекула води. Діти, подивіться на структуру молекули води на малюнку 1. Вода має унікальні фізичні та хімічні властивості. Давайте, діти, розглянемо відео сюжет про властивості води.
Відео 2 «Структура води» Фізичні властивості води. Залежно від температури середовища вода має здатність змінювати свій агрегатний стан. При зниженні температури вода з рідкого стану може переходити в твердий, а при підвищенні – у газуватий. Давайте з`ясуємо основні властивості води.
Відео 3 «Властивості води»
Учні, із даного відео, чи можете ви пояснити експерименти з водою? Хімічні властивості води. Хімічні властивості води пов'язані з малими розмірами молекул, з полярністю її молекул і з їх здатністю утворювати водневі зв'язки. Молекула води складається з двох атомів Гідрогену, які мають ковалентний зв’язок з атомом Оксигену. Молекула води полярна. Коли вода перебуває в рідкому стані, її молекули безперервно рухаються і водневі зв’язки постійно то розриваються, то виникають знову. Вода структурується, тобто набуває особливої регулярної структури при впливі багатьох структуруючих факторів, наприклад, при заморожуванні-відтаванні води (вважається, що в такій воді зберігаються "крижані" кластери), впливі постійного магнітного або електромагнітного поля, при поляризації молекул води та іншого. Найяскравіший приклад структурованої води – це тала вода. Її можна легко отримати в домашніх умовах методом заморожування-відтавання. Діти, подивіться на малюнок 2. Так виглядає молекула талої води. Мал.2 Структура молекули талої води. У талій воді зберігається "ближній порядок" - зв'язок кожної молекули води з чотирма сусідніми, властивий структурі льоду, хоча і спостерігається більша розмитість кисневої каркасної решітки. Всі речовини в природі поділяються на дві групи: 1) Гідрофільні – добре розчинні у воді або полярні. Коли речовина перебуває в якості розчину, його молекули або іони отримують можливість рухатися більш вільно; відповідно зростає реакційна здатність речовини. Тому більшість хімічних реакцій в клітині протікає у водних розчинах. Її молекули беруть участь в багатьох хімічних реакціях (наприклад, гідроліз полімерів, фотосинтез). 2) Гідрофобні речовини, тобто майже нерозчинні у воді або неполярні. Такі речовини вода не може розчинити, бо не може створити з ними водневі зв'язки. Гідрофобні молекули або їх частини відштовхуються водою, а в її присутності притягаються один до одного. Такі взаємодії мають важливе значення у забезпеченні стабільності мембран, білкових молекул, нуклеїнових кислот і ряду субклітинних структур. Функції води. 1) Вода є універсальним розчинником для багатьох речовин. 2) Вода має високу питому теплоємність, що забезпечує підтримку теплового балансу організму при перепадах температури. 3) Вода відрізняється високою теплопровідністю. 4) Вода характеризується високою теплотою пароутворення, тобто здатністю молекул відносити з собою значну кількість тепла при одночасному охолодженні організму. 5) Для води характерний винятково високий поверхневий натяг, що важливо для адсорбційних процесів, для пересування розчинів по тканинах (кровообіг, висхідний і спадний струми в рослинах). Багатьом дрібним організмам поверхневий натяг дає змогу утримуватися на воді або ковзати по її поверхні. 6) Вода забезпечує пересування речовин у клітині і організмі, поглинання речовин і виведення продуктів метаболізму. 7) У рослин вода визначає тургор клітин, а у деяких тварин виконує опорні функції. 8) Вода - складова частина змащувальних рідин (синовіальної - в суглобах хребетних, плевральної - в плевральній порожнини, перикардіальної - в навколосерцевої сумці) і слизу (полегшують пересування речовин по кишечнику, створюють вологе середовище на слизових оболонках дихальних шляхів). Вона входить до складу слини, жовчі, сліз, сперми та інше. Водний баланс людини. Вміст води в організмі людини становить близько 65 % і залежить від її віку: у новонароджених він становить близько 75–80 %, у період завершення росту – 65–70 %, а в людей похилого віку – лише 55–60%. Найбільше води в крові та нирках – 82–83 %, головному мозку – до 80 %, печінці – 75 %, м’язах – 70–76 %, у жировій тканині – близько 30 %, кістках – близько 20 %. Оскільки організм людини щоденно витрачає приблизно 2–2,5л води (вона виводиться з неперетравленими рештками їжі, сечею, потом, випаровується з поверхні слизових оболонок ротової порожнини та дихальних шляхів), то така сама її кількість має постійно надходити туди. Це і складає суть водного балансу людини. Шляхи надходження води до організму різні. Крім того, близько 1 л води потрапляє з продуктами харчування, ще майже 300 мл води утворюється внаслідок окиснення жирів, білків і вуглеводів (так звана метаболічна вода). Кількість спожитої за добу води залежить від умов, у яких перебуває людина.
Контролюючий блок №1. 1) Яке значення має вода в клітині організму? 2) Структура води. 3) Функції води? 4) Види властивостей води?
Частина 2 Мінеральні солі та їх роль в клітині. Також, до складу клітини входять і мінеральні солі. Солі неорганічних кислот усередині живих організмів розчинені у воді (у вигляді іонів) або перебувають у твердому стані, як солі Кальцію та Фосфору у складі скелета людини та більшості хребетних тварин. Діти, подивіться на малюнок 3. Що ви там бачите? Мал. 3 Мінеральні солі Молекули солей у водному розчині розпадаються на катіони і аніони. Найбільше значення мають катіони (К +, Na +, Са2 +, Mg: +, NH4 +) та аніони (С1, Н2Р04 -, НР042-, НС03 -, NO32 -, SO4 2 -). Важливим є зміст і співвідношення іонів у клітині. Різниця між кількістю катіонів і аніонів на поверхні і всередині клітини забезпечує виникнення потенціалу дії, що лежить в основі виникнення нервового і м'язового збудження. Різницею концентрації іонів по різні боки мембрани обумовлений активне перенесення речовин через мембрану, а також перетворення енергії. Це забезпечує транспорт речовин через мембрани, а також передачу нервових імпульсів. До складу багатьох ферментів входять іони Са2+ і Mg2+, які забезпечують їхню активність. Присутність у плазмі крові іонів Са2+ – необхідна умова зсідання крові. За нестачі солей Кальцію порушується робота серцевого та скелетних м’язів (зокрема, виникають судоми).
Відео 4 «Роль кальція та вітаміна D для здоров`я»
Сталий уміст натрій хлориду (0,9 %) у плазмі крові – необхідна складова підтримання гомеостазу організму людини. Розчин натрій хлориду такої концентрації ще називають фізіологічним. Його використовують при ін’єкціях певних ліків або вводять за незначних крововтратах. Неорганічні кислоти, також, виконують важливі функції в організмі людини. Хлоридна кислота створює кисле середовище в шлунку хребетних тварин і людини, забезпечуючи активність ферментів шлункового соку. Залишки сульфатної кислоти, приєднуючись до нерозчинних у воді сполук, забезпечують їхню розчинність. Це сприяє виведенню таких речовин у розчиненому стані з клітин і організму. Ортофосфорна кислота необхідна для синтезу АТФ та різних типів нуклеїнових кислот. Деякі іони беруть участь в активації ферментів, створення осмотичного тиску в клітині, в процесах м'язового скорочення, згортання крові та ін. Ряд катіонів і аніонів необхідний дпя синтеза важливих органічних речовин (наприклад, фосфоліпідів, АТФ, нуклеотідів, гемоглобіну, Гемоціанін, хлорофілу тощо), а також амінокислот, будучи джерелами атомів азоту і сірки. Мал. 4 Кислотно-лужний баланс Однією з найважливіших функцій мінеральних речовин є підтримка в організмі необхідного кислотно-лужної рівноваги. Діти, подивіться на малюнок 4. Що ви можете сказати? Входячи до складу білкових фракцій, мінеральні речовини повідомляють їм властивості живої протоплазми. Мінеральні солі беруть участь у функції ендокринних і ферментних систем, неоціненна їх роль у нормалізації водного обміну. Внутрішнє середовище людини має певне співвідношення позитивних і негативних іонів – кислотно-лужний баланс. У разі його порушення можуть виникати важкі захворювання. Загальний вміст неорганічних речовин (крім води) у клітинах різних типів варіює в межах від одного до декількох відсотків. Серед цих сполук важливу роль у забезпеченні нормального функціонування окремих клітин і цілісних організмів відіграють кислоти, луги та солі. Мінеральні речовини беруть активну участь у життєдіяльності організму, в нормалізації функцій найважливіших його систем. Важливу роль відіграють мінеральні речовини у розвитку та зростанні зубів. Фтор, наприклад, робить зубну тканину особливо міцною. На даний час можна вважати, що людина потребує забезпечення не менше ніж 20 мінеральними речовинами. Задоволення потреби в них здійснюється за рахунок продуктів харчування і за рахунок води. Мал. 5 Знаходження мінеральних речовин в їжі Деякі продукти харчування мають здатність вибірково концентрувати у своєму складі значну кількість іноді рідкісних мінеральних речовин. Діти, подивіться на малюнки 5 і 6, щоб зрозуміти, де саме знаходяться мінеральні солі. Так, відомі великі кількості кремнію у злаках, йоду - в морських рослинах, міді та цинку - у устрицях, кадмію - у молюски-гребінці і т.д. Мал. 6 Фрукти – джерело корисних речовин для організму людини Мінеральні солі, так само, як і вітаміни, повинні перебувати в нашій їжі, так як необхідні для життя і діяльності нашого організму. Не все, що ми їмо або п`ємо корисне для нашого організму. Наприклад, для нас є небезпечними солі важких металів (Плюмбуму, Хрому тощо) та радіонуклідів. Важкі метали містяться у транспортних викидах. Все, що росте біля автомобільних трас здатне накопичувати ці речовини та радіонукліди. Вони сприяють утворенню в організмі доброякісних та злоякісних пухлин, призводять до надмірного розмноження клітин крові: лейкоцитів (лейкози), рідше - еритроцитів (еритроцитози). Також, небезпечними є радіоактивні ізотопи багатьох хімічних елементів: Урану, Йоду, Цезію, Стронцію, та ін. Стронцій-90 відкладається у кістках, заступаючи Кальцій, що спричиняє ламкість кісток. Ізотоп Йоду порушує функції щитоподібної залози. Значні концентрації радіонуклідів здатні накопичувати рослини. З рослинною їжею вони згодом потрапляють в організми тварин і людини. Пропоную вам переглянути презентацію на тему «Неорганічні сполуки: вода та солі», щоб коротко повторити матеріал. Cкачати презентацію можна клікнувши на текст "Скачати презентацію" і встановивши Microsoft PowerPoint
Контролюючий блок №2. 1)Назвіть функції мінеральних речовин. 2)Перелічіть основні мінеральні речовини, необхідні для нормального розвитку організму. 3)Які небезпечні мінеральні солі ви знаєте?
Список використаної літератури 1) Урок на тему «Органічні та неорганічні сполуки в клітині» Н.А. Лемеза, вчителя біології, м. Чернівці, сш№2 2) Урок на тему «Функції та властивості води в організмі людини» Ю.Г. Вервес, вчителя біології, м. Київ, сш№3 3) Урок на тему «Мінеральні солі та їх роль в організмі» Москов Ю.К., вчителя біології, м. Кіров, сш№5 4) Руководство по биологии./ Под ред. Л.А. Зенкевича. М.: Наука, 2008г 5) Н.А. Лемеза, Л. В. Камлюк, Н.Д. Лисов "Посібник з біології для вступників до ВНЗ". – М.: МГУ, 2009г
----
Над уроком працювали
Лемеза Н.А.
Москов Ю.К.
Вервес Ю.Г.
Чепець Т.П.
Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.
