Урок " Елементний склад землі"

                                                            Урок 

Тема: Елементний склад Землі

Мета

навчальна: удосконалити знання учнів елементний склад Землі, сформувати поняття «мінералогія», знання про склад ґрунтів та мінералів; ознайомитись з висновками робіт   О. Ферсмана і В.Вернадського

розвивальна: розвивати  уміння розв’язувати розрахункові задачі  ;
виховувати інтерес до пізнання природи Землі, формувати науковий світогляд, розвивати допитливість, творче й логічне мислення, уміння працювати з додатковими джерелами знань, робити висновки й узагальнення, удосконалювати навички самостійної навчально-пізнавальної діяльності, сприяти розвитку інтересу до наук геології, мінералогії;

виховна: виховувати любов до природи та її багатств, почуття взаємовиручки, уміння слухати і аналізувати відповіді товаришів, працювати в групах, парах.

Тип уроку: засвоєння нових знань, умінь, навичок.

                                                                  Хід уроку:

І. Організаційний момент (привітання учнів, налаштування на позитивну роботу)

II. Мотивація навчальної та пізнавальної діяльності

1. Асоціативний кущ

Земля-планета, Земля - ґрунти, земля- шляхи та місця для побудови споруд. Вона в усіх значеннях слова -неоціненне багатство людства

Проблемне питання: Пригадайте та наведіть приклади відновлюваних, невідновлюваних, вичерпних та невичерпних  природних корисних копалин.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

У середині ХІХ століття науковці намагалися встановити елементний склад Землі. Так виникла наука мінералогія.

Учень 1. Короткий екскурс у історію.

Мінералóгія — наука про мінерали, що вивчає їх фізичні властивості, хімічний склад, умови утворення і поширення в природі, а також можливість використання у промисловості. Мінералогія покликана сприяти задоволенню потреб людства у мінеральній сировині та її раціональному використанні.

Я. Берцеліус називав мінералогію «хімією земної кори». У 1813 році І.Деберейнер звернув увагу, що в земній корі переважають елементи з невеликими атомами. Та систематичне дослідження земної кори було розпочато лише  наприкінці ХІХ століття американським вченим Ф. Кларком,  який на основі статистичного аналізу результатів досліджень встановив,що в ній переважає наступні хімічні елементи: Na,K,Ti,Mg,Ca,Al,Mn,Si,O,Fe,H. Вони складають 99% маси земної кори і лише 1% припадає на інші елементи.

Термін «кларк елементу» запропонував О. Ферсман у 1923 році на честь відомого американського геохіміка Франка Кларка.який у 1889 році узагальнив дані за хімічним складом гірських порід,що складають земну кору.з урахуванням їх поширення до глибини 16 км.

Кла́рки елеме́нтів ( англ. percent abundance of elements; — система усереднених вмістів, що характеризують поширеність хімічних елементів у великій геохімічній системі (в земній корі, літосфері, атмосфері, гідросфері, біосфері, на Землі загалом або в космосі). У більш вузькому розумінні — числа, які вказують середній вміст хімічних елементів у даному космічному тілі.

Виражається в масових, об'ємних, атомних відсотках (%), промілле (о/оо), мільйонних частках (г/т) або по відношенню до вмісту одного з елементів, найбільш поширеного, наприклад, кремнію.

Найповніше зведення кларків і оригінальні оцінки середнього вмісту елементів у різних типах гірських порід і земній корі належать Ферсману (1933), О. П. Виноградову (1949, 1956, 1962), З. Р. Тейлору (1964) та ін. У космосі різко переважають найпростіші елементи Н і Не (99,99%), в земній корі (99%) — О, Al, Fe, Ca, Mg, Na, К, Ti, Mn, Н, в гідросфері О і Н. У певній залежності від кларків знаходиться загальний вміст елементів в геохімічних системах, загальні запаси тих або інших металів і руд в земній корі, масштаби родовищ, к-ть мінералів кожного елемента, поведінка елементів у геохімічних процесах.

Через неоднорідність елементного складу Сонячної системи на момент формування планет існує певна диференціація елементного, а отже й мінерального складу планет. Дальні планети збагачені легкими елементами, внутрішні планети — важкими. Найпоширеніші мінерали на планетах земної групи:

-силікати та алюмосилікати магнію, заліза, кальцію, натрію, калію;

-карбонати кальцію та магнію.

Поверхня планет земної групи вкрита гірськими породами, що утворені з польових шпатів, піроксенів, олівінів. Відомо 85 видів мінералів, зібраних на поверхні Місяця та доставлених на Землю американськими та радянськими експедиціями. На поверхні Марса відомі виходи базальтових та андезитових лав, поклади титаномагнетиту, маггеміту, нонтроніту, сульфатів заліза та магнію. У метеоритах, окрім олівінів, піроксенів, плагіоклазів, також дуже поширеними є мінерали заліза, теніт та ферит. Загалом описано 175 мінералів у складі метеоритів. На поверхні дальніх планет гігантів та карликових планет пояса Койпера встановлено існування лише легких твердих фаз кристалічних вуглекисню CO₂, води H₂O, сірки S та метану CH₄.

Завдання .Вкажіть 5 найпоширеніших елементів у земній корі.

Робота у групах.

Завдання : За додатковими джерелами інформації  скласти, намалювати та презентувати  колообіги найпоширеніших елементів у земній корі:

1група -Карбон; 2 група- Фосфор; 3 група- Нітроген; 4 група-Ферум

Ф.Кларк  встановив,що земна кора – це сукупність  різних мінералів.а не простих речовин. Серед них силікати і кварц, усього відомо 432 мінерали,що складають 92 % маси земної кори, а Оксиген входить до складу 1364 мінералів. Усьог людству відомо близько 3 000 мінералів

Учитель. Крім найпоширеніших елементів у земній корі зустрічається майже уся періодична система хімічних елементів. Цей висновок було зроблено В.І. Вернадським. Видатним українським дослідником, який на основі застосування спектрального аналізу довів наявність вкраплень інших атомів у складі мінералів. Пізніше аналітичнаі дослідження підтвердили його висновки.Наприклад,до розсіяних елементів відносяться рубідій.частина рідкоземельних металів.усі благородні гази,радіоактивні  елементи крім Урану і Торію, а також Гафній,Індій та Реній. 

Робота у парах.

Завдання. Розгляньте колекції мінералів, знайдіть мінерали Феруму, Кальцію, Алюмінію, випишіть їх хімічні формули та опишіть їх використання.

Завдання. Обчисліть  масові частки Феруму, Карбону та Оксигену  у мінералі сидериті  FeCO₃

Учитель. Мінерали і руди знаходяться на певній глибині у земній корі. А верхній родючий шар називають ґрунти. Ґрунти відрізняються від гірських порід складом мінеральної маси, значним вмістом специфічних речовин ( гумусом) і мають  важливу відмінність – здатність постачати рослинам необхідні для їх росту поживні речовини, воду і повітря .

В.І.Вернадський писав,що грунти є основою організації біосфери.  Запаси  поживних речовин речовин у грунтах забезпечують ріст і розвиток рослин, які тварини і люди вживають у їжу.  Найважливіші серед них Нітроген, Калій і Фосфор.

 Активний розвиток сільського господарства виснажує родючі грунти. Видаляючи з них поживні елементи. Природа не може  відновити оптимальний вміст макроелементів у  грунті. Тому люди навчились штучно підтримувати баланс  життєво необхідних елементів шляхом внесення спеціально підібраних хімічних сполук- добрив.

Але бездумне і безконтрольне застосування добрив теж веде до  проблем отруєння ґрунтів,зниження їх родючості.

Узагальнення та систематизація знань

Бесіда:

1.Для чого вивчають склад землі?

2. Наведіть позитивні і негативні наслідки вивчення людством складу земної кори

3. Чи можна вважати синонімами терміни « розсіяні елементи» та «рідкоземельні». Чому?

Рефлексія . Доповніть речення на свій вибір

• На сьогоднішньому занятті я зрозумів(-ла)/дізнався(-лась)/розібрався(-лась)...
• Я хочу похвалити себе за те, що на сьогоднішньому занятті ...
• На занятті мені особливо сподобалося ...
• Знання із сьогоднішнього заняття мені знадобляться ...
• На сьогоднішньому уроці мене здивувало ...

Домашнє завдання:

Вивчити параграф 6

Творче завдання: підготувати повідомлення про роботи видатних природодослідників, які вивчали елементний склад  Землі В. Вернадського, О.Ферсмана та ін.