РОЛЬ ХІМІЇ У СТВОРЕННІ НОВИХ МАТЕРІАЛІВ; ЗЕЛЕНА ХІМІЯ

                                     Дата                                   Урок №                                            Клас 11

ТЕМА: РОЛЬ ХІМІЇ У СТВОРЕННІ НОВИХ МАТЕРІАЛІВ, РОЗВИТКУ НОВИХ

НАПРЯМІВ ТЕХНОЛОГІЙ, РОЗВ’ЯЗАННІ ПРОДОВОЛЬЧОЇ, СИРОВИННОЇ, ЕНЕРГЕТИЧНОЇ, ЕКОЛОГІЧНОЇ ПРОБЛЕМ

Мета: формування предметних компетентностей: з’ясувати роль хімії в житті суспільства;значення у створенні нових матеріалів; проаналізувати позитивний та негативний вплив хімічної промисловості

             формування ключових компетентностей -    саморозвитку й самоосвіти, інформаційної —

вміння робити короткий раціональний запис, робити висновки й узагальнення; продовжувати розвивати логічне мислення, компетенцію продуктивної творчої діяльності.

Тип уроку: комбінований.

Методи навчання: пояснювально-ілюстративні, словесні, частково-пошукові, практичні, інтерактивні.

Міжпредметні зв’язки: хімія, основи здоров’я.

Реалізація НЛ: громадянська відповідальність, екологічна безпека і сталий розвиток, підприємливість і фінансова грамотність, здоров'я і безпека.

Хід уроку

1.  Організаційний етап

Привітання, налаштування на робочий лад.

2.  Актуалізація пізнавальної діяльності та мотивація навчальної діяльності

Оскільки дана тема являється логічним завершенням курсу хімії, то найкращим буде провести мотивацію у вигляді технології «мозкова атака»:

-          Поясніть, що спільного між поняттями «речовина», «матеріал», «тіло» і чим вони відрізняються?

-          Назвіть відомі Вам традиційні матеріали.

-          Де вони застосовуються?

-          Які групи матеріалів найбільше використовуються в промисловості?

-          Який позитивний чи негативний вплив хімізації на навколишнє середовище?

-          Які хімічні речовини є основою виробництва різних матеріалів?

Учителем пропонується класу скласти асоціативне дерево, що буде відображати позитивні та негативні сторони хімізації господарства.

Хімізація господарства

                                          позитивні наслідки                            негативні наслідки

1.      виготовлення мінеральних та органічних добрив 2.      способів захисту рослин 3.      нові матеріали: а) хімічні волокна б) вибухові речовини в) мийні засоби г) пластмаси

1.      забруднення навколишнього середовища: а) гідросфери б) атмосфери в) літосфери 2.      як наслідок: а) смог б) кислотні дощі в) озонові дірки г) парниковий ефект

д) лікарські речовини

е) фарби

є) гума

4.   застосування     хімічних процесів у різних галузях:

а) енергетика

б) будівництво

в) електроніка

г) металургія

д) авіація

е) медицина

є) сільське господарство

ж) легка промисловість

з) побут

3.  Вивчення нового матеріалу

У вивченні теми «Роль хімії в житті суспільства» треба буде з’ясувати значення хімії в практичній діяльності людини, зокрема:

у створенні нових матеріалів; у розв’язанні проблеми сировини для хімічних та інших виробництв, у відкритті нових видів сировини; розв’язання енергетичної проблеми: збереження і раціональне використання нафти, газу, вугілля, ядерного палива, енергії Сонця та води, інших джерел енергії на Землі;

розвитку побутової хімії, як окремої галузі промисловості; розв’язання екологічної проблеми, заощадження чистоти повітря, водойм, ґрунту, здоров’я людини.

Розглядається внесок хімії у створенні матеріалів.

Матеріали – це речовини, що застосовуються для виготовлення різних фізичних тіл.

Вчитель записує на дошці слово «Матеріали», скеровує роботу так, щоб в кінці уроку учні змогли зробити класифікацію матеріалів і привести приклади.

?

Матеріали

                                                                                                      ?                      ?

Створюється спільний проект. Робота в малих групах.

Клас поділяється на 4 групи. Кожна група має завдання: дослідити використання матеріалів у різних галузях господарства:

                                                             електроніка                                 транспорт

                Ігрупа                                   ІІІгрупа     

                                                             будівництво                             сільське господарство

легка промисловістьмедицина

               ІІгрупа                                        ІVгрупа

                                                             металургія                                                   побут

Завдання до груп. Метод «Навчаючи вчуся»:

1.      висловлювати свої думки з приводу застосування матеріалів у різних галузях народного господарства по плану інструктивної картки;

2.      якщо щось незрозуміло, то запитати у вчителя, а також перевірити, чи правильно зрозуміли інформацію;

3.      підготуватися до передачі цієї інформації у доступній формі;

4.      написати рівняння реакцій, що застосовуються в хімії для добування різних речовин, користуючись завданням інструктивної картки;

5.      учасникам груп доповісти, зробити висновки про матеріали, що застосовуються в різних галузях сільського господарства.

Наприкінці роботи кожна група звітує, записує на дошці певні положення, висновки про те, які матеріали застосовуються в певній галузі.

Після заслуховування доповідей всіх груп учні повертаються до слова «Матеріали», яке було написане на дошці на початку уроку. роблять висновок про якість матеріалів.

Опорний конспект

1)      Металічні матеріали 1. Метали: чисті, надчисті.

2.                Сплави: на основі заліза: чавун, сталь; на основі міді: бронза, латунь, мельхіор; на основі алюмінію: дюралюміній, сілуміни.

2)      Неметалічні матеріали:

1.      органічні:

а) синтетичні полімери: поліетилен, поліпропілен,

формальдегіди, смоли, полівілхлорид;

б) синтетичні волокна: капрон, нейлон, нітрон, лавсан;

в) каучуки: бутадієновий, ізопреновий.

2.      неорганічні:

а) скло звичайне;

б) кераміка: глина, фаянс, порцелян, цегла;

в) цемент, бетон, залізобетон.

3)      Композити – речовини, що складаються з пластичної матриці та наповнювача:

а) металокераміка (кермети);

                             б) гумоволокнисті композиційні матеріали;          в) ліки.

                      3.   Закріплення вивченого матеріалу.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

●     1. Поясніть, як ви розумієте поняття «матеріали».

●     2. Охарактеризуйте: а) металічні матеріали та їхні сплави; б) неметалічні матеріали, які широко використовують у промисловому виробництві.

●     3. Обґрунтуйте, у чому переваги технології застосування порошкової металургії.

●     4. Поясніть, що таке композиційні матеріали. Охарактеризуйте склад і застосування керметів, норпластів, пін.

●     5. Для аналізу сплаву заліза на вміст вуглецю спалили зразок сплаву масою 3 г. Унаслідок реакції утворився карбон(IV) оксид об'ємом 11,19 мл (н. у.). Обчисліть масову частку вуглецю в сплаві. Визначте, який це сплав.

●     6. Хром(ІІІ) оксид масою 76 кг відновили методом алюмінотермії. Маса утвореного хрому становила 48 кг. Обчисліть відносний вихід продукту реакції.

●     7. Ферум(ІІІ) оксид масою 64 кг відновили вуглецем. Маса утвореного заліза становила 20 кг. Обчисліть відносний вихід продукту реакції.

Рефлексія.

Що нового ти почув на уроці?

Чи сподобався тобі урок?

Що, на твою думку, є матеріалом ХХІ століття? Чому?

Чи важливим є розвиток порошкової металургії?

Чи знаєш ти ще якісь не згадані на уроці матеріали? Аргументуй свою відповідь.

5. Домашнє завдання

                                     Дата                                   Урок №                                            Клас 11

ТЕМА: «ЗЕЛЕНА» ХІМІЯ: СУЧАСНІ ЗАВДАННЯ ПЕРЕД ХІМІЧНОЮ НАУКОЮ ТА ХІМІЧНОЮ ТЕХНОЛОГІЄЮ

Мета: формування предметних компетентностей: формулювати визначення поняття «зелена» хімія; висловлювти судження щодо значення хімічних знань; про вплив діяльності людини на довкілля й охорону його від забруднень; формування ключових компетентностей - саморозвитку й самоосвіти, інформаційної — вміння робити короткий раціональний запис, робити висновки й узагальнення; продовжувати розвивати логічне мислення, компетенцію продуктивної творчої діяльності.

Тип уроку: комбінований.

Методи навчання: пояснювально-ілюстративні, словесні, частково-пошукові, практичні, інтерактивні.

Міжпредметні зв’язки: хімія, основи здоров’я.

Реалізація НЛ: громадянська відповідальність, екологічна безпека і сталий розвиток, підприємливість і фінансова грамотність, здоров'я і безпека.

Хід уроку

1. Організаційний етап

Привітання, налаштування на робочий лад.

Актуалізація пізнавальної діяльності та мотивація навчальної діяльності Напишіть рівняння перетворень:

1-й варіант: Ca → CaO → CaCO₃ → CaO → CaCl₂ → AgCl

2-й варіант: Ca → Ca(OH)₂ – CaCO₃ → CO₂ – H₂CO₃ → MgCO₃

3-й варіант: Mg → MgCl₂ → Mg(OH)₂ → MgO → MgCO₃ → CO₂ 4-й варіант: S → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → Na₂SO₄ → BaSO₄

Вивчення нового матеріалу

Зважаючи на всі глобальні проблеми людства та України, хімія стала на шлях розвитку нового наукового напряму — «зеленої», або інакше її називають «екологічно раціональної» хімії. Це міждисциплінарна інтегрована течія в хімії, яка поєднує синтетичну органічну хімію з аналітичною та фізичною хімією, токсикологією, мікробіологією, біотехнологією та технічними науками.

«Зелену» хімію розглядають як суспільний рух і науковий напрям, що пропонує розвиток технологій, які використовують більш ефективні хімічні реакції. Вона пов'язана з «відкриттям, розробкою та застосуванням хімічних процесів, що зменшують або вилучають використання й утворення шкідливих речовин». Так трактує поняття «“зелена” хімія» Міжнародна спілка теоретичної та практичної хімії IUPAC.

Упродовж розвитку хімії як науки її основними завданнями були пошук і синтез корисних речовин і матеріалів із заданими властивостями з метою розвитку економіки. Саме це спричинило екологічні проблеми, які й нині турбують людство.

«Зелена» хімія пропонує два напрями розвитку: перший — це переробка, утилізація та знищення екологічно небезпечних побічних і відпрацьованих продуктів хімічної промисловості; другий — перспективніший, що забезпечить розробку нових промислових процесів, які не спричиняють викидів шкідливих для навколишнього середовища продуктів (навіть побічних) або зводять їхнє використання й утворення до мінімуму.

«Зелена хімія» - це майбутнє

«Зелена хімія» стосується всього життєвого циклу хімічної продукції, в тому числі, на стадії проектування, виробництва, використання та кінцевої утилізації. «Зелена хімія» також відома як «стійка хімія».

Визначення поняття «зелена хімія»

Під поняттям «зелена хімія» мають на увазі такий дизайн хімічних продуктів і процесів, в широкому сенсі, завдяки якому зменшують або припиняють використання або утворення небезпечних речовин.

«Зелена хімія»:

●             Запобігає забрудненню на молекулярному рівні.

●             Це філософія, яка застосовується у всіх областях хімії, а не тільки в одній хімічної дисципліні.

●             Застосовуються інноваційні наукові рішення для реальних екологічних проблем. ● Призводить до зниження утворення небезпечних речовин, оскільки перешкоджає утворенню забруднень.

●             Зменшує негативний вплив хімічних продуктів і процесів на здоров'я людини і навколишнє середовище.

●             Зменшує, і навіть в деяких випадках, усуває небезпеку з вже існуючих продуктів і процесів.

●             Дизайн хімічних продуктів і процесів, з метою зменшення притаманних їм загроз для людини і природи.

Американські хіміки П. Анастас і Дж. Уорнер у 1998 р. сформулювали й затвердили 12 принципів «зеленої» хімії. Положення принципів розкривають концепцію, а саме:

●             — запобігання утворенню відходів (дизайн хімічного синтезу, який забезпечує запобігання утворенню відходів, не залишаючи їх для утилізації й поховання);

●             — максимальне збільшення складових частин (проектування синтезу так, щоб кінцевий продукт містив максимальне співвідношення вихідних матеріалів, з найменшою кількістю відходів або без них);

●             — розробка менш небезпечних хімічних синтезів (з використанням і генеруванням речовин з мінімальною токсичністю або нетоксичних для людей чи навколишнього середовища);

●             — дизайн безпечних хімічних речовин і продуктів (дизайн хімічних продуктів, які повною мірою ефективні, але мають малу токсичність або взагалі нетоксичні);

●             — використання безпечних розчинників та умов реакцій (щонайменше використання розчинників або інших допоміжних хімічних речовин, а в разі потреби — найбезпечніших з них);

●             — підвищення енергоефективності (запуск хімічних реакцій за кімнатної температури й тиску, якщо це можливо);

●             — використання відновлювальної сировини (використовувати сировину та відновлювальні вихідні матеріали, а не ті, що виснажуються. Джерелом відновлювальної сировини є сільськогосподарські продукти або відходи; джерелами невідновлюваної — викопне паливо (нафта, природний газ, вугілля) чи гірничі розробки;

●             — уникнення хімічних похідних (за можливості використання блокувальних або захисних груп чи будь-яких тимчасових модифікацій);

●             — використання каталізаторів, але не стехіометричних реагентів (мінімізація відходів за допомогою каталітичних реакцій. Використання ефективних каталізаторів і в малих кількостях, що можуть здійснювати одну реакцію багаторазово. Вони кращі за стехіометричні реагенти, які використовують з надлишком та одноразово);

●             — дизайн хімікатів і продуктів, що погіршуються після використання (дизайн хімічних продуктів має розкладатися до безпечних речовин і не накопичуватися після використання);

●             — аналіз у режимі реального часу, щоб запобігти забрудненню (втручання в процес моніторингу та контролю під час синтезу, щоб мінімізувати або усунути утворення побічних продуктів);

●             — зведення до мінімуму можливості нещасних випадків (дизайн хімічних речовин та їхніх фізичних форм (твердих, рідких чи газоподібних), щоб мінімізувати потенціал для хімічних аварій, включно з вибухами, пожежами й викидами в навколишнє середовище).

4. Закріплення вивченого матеріалу

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

●             1. Сформулюйте визначення поняття «“зелена” хімія».

●             2. Поясніть, у яких напрямах розвивається «зелена» хімія як основа нової філософії хімії.

●             3. Поясніть причини виникнення концепції 12 принципів «зеленої» хімії.

●             4. Висловте власне судження про вплив діяльності людини на довкілля й охорону його від забруднень.

●             5. Охарактеризуйте своє ставлення до природи як найвищої цінності та вашого місця в ній.

●             6. Висловте власне судження щодо впровадження технологій «зеленої» хімії та її ефективності в збереженні природи та здоров'я людини.