Цель урока: изучение аномальных свойств воды.

Задачи урока:

Обучающая:

• формировать у обучающихся понятий аномалий воды: температуры кипения и замерзания, поверхностное натяжение; удельная теплоемкость.

 

Развивающая:

• создать условия для развития у обучающегося ключевых компетенций: информационной, коммуникативной;
• продолжить развитие экспериментальных навыков;
• формировать умение анализировать полученную информацию.

 

Воспитывающая:

• воспитание положительной мотивации учения, правильной самооценки и чувства ответственности; умение работать в коллективе.

Технология критического мышления.

Тип урока: применение знаний по теме.

Форма занятия:

• Групповая и индивидуальная работы, лабораторный опыт и демонстрация.

Оборудование:

• Ноутбук, мультимедийный проектор, экран
• Химические реактивы и оборудование: стакан с водой; стакан с соленой водой; соль; яйцо (сырое); ложка, игла.

 

Схема урока:

I. Стадия «Вызов».

Учитель предлагает отгадать, что содержится в черном ящике.

Лао-Цзы утверждал, что это «самое мягкое и слабое существо в мире, но в преодолении твердого и крепкого она непобедима и нет ей на свете равного в этом». Отгадайте, ребята, что в черном ящике?

(В черном ящике – стакан с водой)

Итак, ребята, я думаю, вы догадались, что сегодня речь пойдет об обыкновенной воде. Учитель достает из «черного ящика» стакан с водой.

Эпиграф урока (записан на слайде):

Вода благоволила литься! Она блистала столь чиста,

что - ни напиться, ни умыться, и это было неспроста.

Ей не хватало ивы, тала и горечи цветущих лоз.

Ей водорослей не хватало и рыбы, жирной от стрекоз.

Ей не хватало быть волнистой, ей не хватало течь везде.

Ей жизни не хватало - чистой, дистиллированной воде!

Леонид МАРТЫНОВ (1946 г.)

Итак, сегодня мы с вами говорим о вечном веществе – воде. Давайте вспомним, что мы знаем об этом веществе. Учитель просит учащихся расчертить таблицу ЗХУ и заполнить 1 колонку «что знаю» (учащиеся перечисляют физические свойства воды: агрегатное состояние, вкус, цвет, запах, температуры кипения и замерзания, некоторые обучающиеся делятся информацией, полученной на уроке биологии о содержании воды в организме человека и различных растениях и др.).

Занятие по теме «Вода благоволила литься…»

что знаю	что хочу узнать	что узнал (а)

 

2 колонку учащиеся заполняют по окончании блеф-игры «Верите ли вы…» Последнюю графу «что узнал» - заполняют после просмотра документального фильма «Тайна воды».

Блеф-игра «Верите ли вы…»

1. Верите ли вы, что в соленой воде не утонет яйцо? (Плотность соленой воды больше, чем пресной, следовательно, выше выталкивающая сила.) ЛО. Одному из учеников предлагается опустить по 1 сырому яйцу в 2 стакана с соленой и пресной водой. Учащиеся на практике могут убедиться в разной плотности соленой и пресной воды.
2. Верите ли вы, что на морозе белье высыхает быстрее. (Нет скорость высыхания зависит от температуры. Лед испаряется, поэтому белье высыхает)
3. Верите ли вы, что сухой воздух легче (На самом деле легче влажный воздух, т.к. масса воды меньше массы воздуха).
4. Верите ли вы, что ржаной хлеб черствеет медленнее, чем белый (В ржаном хлебе больше клейковины и микроэлементов, они активнее связывают и удерживают воду).
5. Верите ли вы, что стальная игла, аккуратно опущенная на поверхность чистой воды, не тонет? (Ее удерживают силы поверхностного натяжения). Демонстрация поверхностного натяжения воды (Приложение 1).
6. Верите ли вы, что существует 8 наименований состояния воды в метеорологии? (Пар, лед, снег, туман, иней, град, облака, тучи).
7. Верите ли вы, что при снегопаде наблюдается потепление? (У льда высокая теплота плавления).
8. Верите ли вы, что слово «гигиена» произошло от имени древнегреческой богини, которую принято обозначать в виде молодой женщины с чашей воды в руке? (Да, это Богиня здоровья Гигея).
9. Как понятие «малая родина» связано с водой? (Структура воды в человеческом организме идентична структуре воды той местности, в которой он родился). /2/.
10. Верно ли, что вода обладает текучестью? (Под действием внешних сил жидкость не сохраняет форму и поэтому принимает форму сосуда, в котором находится. В отличии от пластичных твердых тел, жидкость не имеет предела текучести: достаточно приложить сколь угодно малую внешнюю силу, чтобы жидкость потекла).
11. Верите ли вы, что вода бывает сухой? (Нет, не бывает. То, что называют «сухой водой» на самом деле водой не является. «Сухая вода» - Noves 1230. Формула вещества CF3CF2C(O)CF(CF3)2

Демонстрация видеофрагмента передачи «Галилео» о свойствах «сухой воды» /4/.

Стадия «Осмысление»

Учащимся предлагается чтение информационного текста об аномалиях воды и составление маркированной таблицы («Инсерт»). Вся работа (индивидуальная и групповая) рассчитана на 20 минут.

Работа выполняется индивидуально. Для чего каждый ученик получает текст «Аномалии воды» (Приложение 2) /5/. Количество граф в таблице соответствует значкам маркировки: «V» - уже знал; «+» - новое; «-» - думал иначе; «?» - не понял, есть вопросы.

V	+	-	?

 

Сначала учащиеся самостоятельно заполняют маркировочную таблицу. Затем объединившись в группы, совместно обсуждают заполнение этой таблицы. Спустя означенное время группа представляет свой вариант работы над текстом. При заполнении таблицы учащиеся неоднократно обращаются к тексту, т.е. чтение в этом случае будет внимательным, осмысленным.

Стадия «Рефлексия»

На стадии «Рефлексия» я применяю рисунок, отображающий аномалии воды (Приложение 3) /6/. Задача обучающихся – по рисунку составить синквейн.

Синквейн – это стихотворение, состоящее из пяти строк, в которых человек высказывает свое отношение к проблеме.

Порядок написания синквейна:

Первая строка – одно ключевое слово, определяющее содержание синквейна.

Вторая строка – два прилагательных, характеризующих данное предложение.

Третья строка – три глагола, показывающие действие понятия.

Четвертая строка – отношение автора к проблеме одним предложением.

Пятая строка – одно слово, обычно существительное, через которое человек выражает свои чувства, ассоциации, связанные с понятием /1/.

Возможный вариант синквейна по теме «Вода благоволила литься…»:

Вода,

Обыкновенная, загадочная,

Лечит, таит секреты, замерзая расширяется,

В тебе зародилась жизнь,

Аномалия.

Закончить занятие я предлагаю «научной шуткой», которая доказывает важность знаний химии для обыкновенного человека.

Недавно исследователи открыли факт загрязнения наших водопроводных систем опасным химикатом. Этот химикат бесцветный, безвкусный и не имеет запаха. Он убивает бесчисленное множество людей каждый год. Правительство не предприняло никаких попыток регулирования этого опасного заражения. Данный химикат называется «дигидрогенамонооксид» (Dihydrogenmonoxide).

У этого вещества негативные для человека свойства:

· Длительный контакт с химикатом в его твёрдой форме приводит к серьёзным повреждениям кожи человека;

· Контакт с газообразной формой химиката приводит к сильным ожогам;

· Вдыхание даже небольшого количества химиката грозит смертельным исходом;

· Ни один известный очиститель не способен полностью очистить воду от этого химиката!

Несмотря на эти опасности, химикат активно и безнаказанно используется в индустрии. Многие корпорации ежедневно получают тонны химиката через специально проложенные подземные трубопроводы. Люди, работающие с химикатом, как правило, не получают спецодежды и инструктажа. Отработанный химикат тоннами выливается в реки и моря. Некоторые люди призывают население проявить сознательность и протестовать против дальнейшего использования этого опасного химиката /3/.

Все что я сейчас о дигидрогенемонооксиде сказала, не более чем шутка. Предназначена она для иллюстрации того, каким образом отсутствие научных знаний и предвзятый анализ могут привести к панике. Надеюсь, что вы не будете бояться этого вещества, тем более, как всем известно, «что без воды и не туды, и не сюды».

 

Домашнее задание: просмотр документального фильма «Великая тайна воды» и заполнение 3 колонки таблицы ЗХУ – «что узнал». Для желающих – составление презентации по теме: «Вода – простое, но удивительное вещество».

Литература:

1. Маркина И.В. Современный урок химии. Технологии, приемы, разработки учебных занятий/ Ярославль: Академия развития, 2008. – 288 с.; стр. 40.

2. Вода в нашей жизни. Дополнительные материалы к учебникам О.С. Габриеляна «Химия. 8 класс» и «Химия. 9 класс»: учебно-метод. пособие / О.С. Габриелян, Т.Н. Попкова, Г.А. Сивкова, С.А. Сладков. – М.: Дрофа, 2011. – 224 с.: с. 84.

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%B3%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B0_%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B4. Загадка в начале урока.

4. Телевизионная передача «Галилео» о «сухой воде»: http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=unfbSxDLYi4&NR=1 и http://www.youtube.com/watch?v=bt2X4lRxPy0&feature=related

5. Аномалии воды. http://kfs-centr.com/production/55-kfs-20.html

6. Картинка(для рефлексии) аномалия воды http://схемо.рф/shemy/himija/kovalevskaja-n-b-himija-v-tablicah-i-shemah-2009-g/6123.html#down

 

Дополнительные источники информации (для любознательных учащихся):

 

1. http://www.youtube.com/watch?v=bt2X4lRxPy0&feature=related – вода и низкая частота звука.

2. Виды воды. http://info-voda.ru/?p=111

3. Сколько нужно воды человеку http://ewater.ru/o-vode-i-eyo-znachanii/

4. О феномене "памяти" воды к.х.н. О.В. Мосин http://kfs-gav2raza.ru/pamyat.htm

5. Пацукова Л.В., Семенькова Н.И. Слушается дело об аномалиях воды. // «Химия в школе» №8, 2002 с.82.

6. Золотова Н.А. Известная и неизвестная вода. // «Химия в школе» №8, 2002 с.85.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ.

Приложение 1.

«Поверхностное натяжение воды»

Опыт 1. Осторожно положите на поверхность воды небольшую швейную иголку. Если у вас один конец иглы был под наклоном, она окажется на дне. Выньте ее из воды, протрите сухой тряпкой и повторите опыт.

Опыт 2. Проделайте аналогичные действия, используя воду, в которой предварительно растворили небольшую порцию стирального порошка.

Опыт 3. На поверхность стекла нанесите по одной капле водопроводной и мыльной воды, рассмотрите, различаются ли они по форме.

Учащимся предлагается объяснить наблюдаемые факты.

ПРИЛОЖЕНИЯ.

Приложение 2.

АНОМАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

Аномальные свойства воды были открыты учеными в результате длительных и трудоемких исследований. Эти свойства свидетельствуют о том, что молекулы Н₂О довольно прочно связаны между собой и образуют характерную молекулярную конструкцию, которая сопротивляется любым разрушающим воздействиям, например, тепловым, механическим, электрическим. По этой причине, например, необходимо затратить много тепла, чтобы превратить воду в пар.

В настоящее время известно большое число гипотез и моделей структуры воды. Согласно одной из них - вода представляет собой иерархию правильных объемных структур из 57 ее молекул (квантов), которые взаимодействуют друг с другом за счет свободных водородных связей, формой напоминающую тетраэдр.

Простые тетраэдры могут объединяться между собой вершинами, ребрами или гранями, образуя различные кластеры со сложной структурой, например, в виде додекаэдра.

Кластерная модель воды объясняет её многие аномальные свойства.

Первое аномальное свойство воды – аномалия точек кипения и замерзания. Если бы вода - гидрид кислорода – Н₂О была бы нормальным мономолекулярным соединением, таким, например, как ее аналоги по шестой группе Периодической системы элементов Д.И. Менделеева - гидрид серы Н₂S, гидрид селена Н₂Se, гидрид теллура Н₂Те, то в жидком состоянии вода существовала бы в диапазоне от минус 90°C до минус 70°C. При таких свойствах воды жизни на Земле не существовало бы.

Второе аномальное свойство воды - способность при замерзании увеличивать, а не уменьшать свой объем, т.е. уменьшать плотность. На это особое свойство воды впервые обратил внимание еще Г. Галилей. При переходе любой жидкости (кроме галлия и висмута) в твердое состояние молекулы располагаются теснее, а само вещество, уменьшаясь в объеме, становится плотнее. Вода и здесь представляет собой исключение. При охлаждении вода сначала ведет себя, как и другие жидкости: постепенно уплотняясь, она уменьшает свой объем. Такое явление можно наблюдать до +4°С (точнее до +3,98°С).Именно при температуре +3,98° С вода имеет наибольшую плотность и наименьший объем. Дальнейшее охлаждение воды постепенно приводит уже не к уменьшению, а к увеличению объема. Плавность этого процесса вдруг прерывается и при 0° С происходит резкий скачок увеличения объема почти на 10%! В это мгновение вода превращается в лед. Именно эта особенность воды предохраняет от сплошного промерзания в зимний период все водоемы земли - реки, озера, моря и тем самым спасает жизнь.

В отличие от пресной воды морская вода при охлаждении ведет себя иначе. Замерзает она не при 0°С, а при минус 1,8-2,1°С - в зависимости от концентрации растворенных в ней солей. Имеет максимальную плотность не при + 4°С, а при -3,5°С. Таким образом она превращается в лед, не достигая наибольшей плотности. Процесс обмена между верхними и нижними слоями идет непрерывно, создавая благоприятные условия для развития животных и растительных организмов.

Аномалия теплоёмкости заключается в следующем: при нагревании любого вещества теплоемкость неизменно повышается. Вода - исключение: с повышением температуры изменение теплоемкости воды аномально; от 0 до 37°С она понижается и только от 37 до 100°С теплоемкость все время растет.

В пределах температур, близких к 37°С, теплоемкость воды минимальна. Именно эти температуры - область температур человеческого тела. Физика воды в области температур 35-41°С (пределы возможных, нормально протекающих физиологических процессов в организме человека) констатирует вероятность достижения уникального состояния воды, когда массы квазикристаллической и объемной воды равны друг другу и способность одной структуры переходить в другую - максимальная. Это замечательное свойство воды предопределяет равную вероятность течения обратимых и необратимых биохимических реакций в организме человека и обеспечивает "легкое управление" ими.

Аномалии диэлектрической постоянной воды. Это связано с тем, что ее диэлектрическая проницаемость очень велика и составляет 81, в то время как для других жидкостей она не превышает 10. В соответствии с законом Кулона сила взаимодействия двух заряженных частиц в воде будет в 81 раз меньше, чем, например, в воздухе, где эта характеристика равна единице. В этом случае прочность внутримолекулярных связей уменьшается в 81 раз и под действием теплового движения молекулы диссоциируют с образованием ионов. Необходимо отметить, что из-за исключительной способности растворять другие вещества вода никогда не бывает идеально чистой.

Аномалия пятая - поверхностное натяжение. Из всех известных жидкостей только ртуть имеет более высокое поверхностное натяжение. Это свойство проявляется в том, что вода всегда стремится сократить свою поверхность.

Нескомпенсированные межмолекулярные силы наружного (поверхностного) слоя воды, создают внешнюю упругую пленку. Благодаря пленке многие предметы, будучи тяжелее воды, не погружаются в воду. Если, например, стальную иголку осторожно положить на поверхность воды, то иголка не тонет. А ведь удельный вес стали почти в восемь раз больше удельного веса воды. Всем известна форма капли воды. Высокое поверхностное натяжение позволяет воде иметь шарообразную форму при свободном падении.

Поверхностное натяжение и смачивание являются основой особого свойств воды и водных растворов, названного капиллярностью. Капиллярность имеет огромное значение для жизни растительного, животного мира, формирования структур природных минералов и плодородия земли. В каналах, которые во много раз уже человеческого волоса, вода приобретает удивительные свойства. Она становится более вязкой, уплотняется в 1,5 раза, а замерзает при минус 80-70°С.

 

 

Приложение 3.

 

Методическая разработка

Занятие 11. «Золотистого мёда струя из бутылки текла…»

О. Мандельштам