Урок на тему: "КРУГООБІГ ОКСИГЕНУ В ПРИРОДІ. ПРОБЛЕМА ЧИСТОГО ПОВІТРЯ. ЗАСТОСУВАННЯ ТА БІОЛОГІЧНА РОЛЬ КИСНЮ"

 

Кругообіг Оксигену в природі. Проблема чистого повітря. Застосування та біологічна роль кисню

Цілі уроку:

•  освітня: систематизувати й поглибити знання учнів про кисень, з’ясувати взаємозв’язок між властивостями кисню й галузями його застосування, ознайомити з фізіологічною дією кисню, кругообігом Оксигену в природі, розкрити суть процесу саморегуляції вмісту кисню в повітрі;
•  розвивальна: розвивати мовленнєву, ораторську й науково-дослідну компетентність, здатність узагальнювати й аналізувати матеріал, який вивчали протягом теми;
•  виховна: виховувати в учнів допитливість, спостережливість, прагнення брати активну участь у пошуку нового знання.

Тип уроку: систематизації та поглиблення знань.

Основні терміни й поняття: фізіологічна дія кисню, значення і застосування кисню, кругообіг Оксигену, оксигенотерапія.

Обладнання й матеріали: тексти для читання, завдання самостійної роботи на 5 хвилин.

Хід уроку

І. Організаційний етап. Створення позитивного емоційного настрою

ІІ. Аналіз самостійної роботи. Перевірка домашнього завдання

ІІІ. Актуалізація опорних знань

Самостійна робота на 5 хвилин

Варіант І

1. Вставте слова «кисень» або «Оксиген»:

а) формула… — O₂;

б) …підтримує горіння і дихання;

в) …входить до складу простих речовин: O₂ і O₃, а також до складу складних речовин: CO₂, CO, NO, H₂O, H₂SO₄ тощо;

г) …погано розчиняється у воді;

д … — найпоширеніший елемент.

2. Які з наведених властивостей характеризують хімічні властивості кисню?

а) Горить;

б) підтримує горіння простих і складних речовин;

в) погано розчиняється у воді;

г) за дуже низьких температур перетворюється на блакитну рідину.

Варіант ІІ

1. Вставте слова «кисень» або «Оксиген»:

а) молекула… складається з двох атомів Оксигену;

б) порядковий номер… — 8, відносна атомна маса — 16;

в) в… тліюча скіпка спалахує;

г) масова частка… у H₂O = 0,89;

д) у рослинах… 40 %, у тваринах — 20 %, у тілі людини — 65 %.

2. Які з наведених властивостей характеризують фізичні властивості кисню?

а) Газ без запаху, кольору, смаку;

б) підтримує процеси дихання і горіння;

в) важчий за повітря;

г) погано розчиняється у воді.

У ч и т е л ь . Перевіряємо самостійну роботу всі разом, читаючи фрази повністю зі вставленими словами. Спочатку всі перевіряють перший варіант, а потім — другий. За бажанням учителя можлива взаємоперевірка робот учнів І та ІІ варіантів.

IV. Мотивація навчальної діяльності

У ч и т е л ь . Ви хочете дізнатися:

•  Чи завжди кисень був у атмосфері нашої планети?
•  Чому вміст кисню не зменшується в повітрі?
•  Яка біологічна роль кисню?
•  Про новий спосіб лікування — оксигенотерапію?
•  Про галузі застосування кисню?
•  Про проблему чистого повітря?

V. Основна частина уроку

Учитель роздає учням тексти.

Робота в групах

Завдання для І групи (І ряд)

•  Чи завжди кисень був у атмосфері нашої планети?
•  Чому вміст кисню не зменшується в повітрі?

Текст для І групи

А чи знаєте ви, що…

•  Близько 4 млрд років тому кисню в атмосфері Землі не було, а були гази: водень, вуглекислий газ, амоніак, метан, водяні пари? Поява 2,5 млрд років тому у воді океанів синьо-зелених водоростей стала початком появи кисню в атмосфері.

Ці водорості засвоювали Гідроген — із води, Карбон — із розчиненого у воді вуглекислого газу, виділяючи кисень. Через 20 000 років уміст кисню досяг сучасного рівня (21 % за об’ємом), або 1015 тонн. Населенню Землі та тваринам треба дві тисячі років, щоб витратити весь кисень, а рослинам і водоростям достатньо 600 років, щоб відновити масу кисню в атмосфері. Найактивнішими «виробниками» кисню є не рослини, а дрібні водорості, що ростуть у теплих шарах морів і океанів. Підраховано, що рослини на суші щороку виробляють 53 млрд тонн кисню, а водорості — майже в 10 разів більше. Доведено, що турботу про сталість складу атмосфери Землі взяв на себе Світовий океан. Він завжди вчасно трохи додає чи трохи розчиняє в собі один із газів.

•  Якби сталося незвичайне й кількість кисню збільшилася до 30 % за об’ємом, перша блискавка спалила б усе на Землі: навіть сира деревина горіла б як порох, усі процеси в живих організмах прискорилися б, і вони почали швидше старішати.
•  Якщо зменшити вміст кисню в повітрі:

• ƒ до 17 % — згасне масляна лампа шахтаря;
• ƒ до 14 % — згасне свічка;
• ƒ до 13,5 % — згасне сірка, що горить;
• ƒ до 12 % — згасне полум’я ацетилену, дихання стане більш глибоким;
• ƒ до 11 % — згасне полум’я спиртівки;
• ƒ до 10 % — людина почне трохи задихатися;
• ƒ до 6 % — згасне водневе полум’я;
• ƒ до 5 % — людина почне задихатися, настане запаморочення, потім — смерть;
• ƒ до 2 % — втрата свідомості через 1 хвилину і смерть.

•  Живі істоти не звикли дихати чистим киснем? У повітрі кисень розведений інертними щодо організму газами — азотом, аргоном тощо. Через це чистий кисень за досить тривалого вдихання згубно впливає на живий організм. Він різко прискорює окисно-відновні процеси в усіх клітинах. При цьому температура тіла підвищується, організм швидко зношується і старіє.

З іншого боку, вдихання чистого кисню благотворно впливає на організм у разі захворювань легень, серця, а також різних отруєнь. Розроблено кисневу терапію, коли чимало хвороб (гангрену, слоновість, тромбофлебіт, трофічні виразки) лікують уведенням чистого кисню під шкіру, у кишечник тощо.

•  Процеси окиснення в нашому організмі відбуваються завдяки кисню? До всіх органів кисень переносить білок гемоглобін, що міститься у крові. Склад повітря, яке ми вдихаємо: φ (O₂) = 21%, φ (CO₂) = 0,03%, φ (N₂) = 78,97%. Склад повітря, яке ми видихаємо: φ (O₂) =16%, φ (CO₂) = 5,03%, φ (N₂) = 78,97%.
•  Чому артеріальна кров має яскраво-червоний колір, а венозна — вишнево-червоний?

На ранніх етапах еволюції в людському організмі з’явився дихальний пігмент — гемоглобін. Гемоглобін вступає з киснем в оборотну реакцію, перетворюючись на оксигемоглобін яскраво-червоного кольору. Ось чому артеріальна кров, яка насичена киснем, має яскраво-червоний колір, а «відпрацьована» венозна кров — вишнево-червоний колір.

1842 р. німецький лікар Майєр, працюючи на Яві, першим звернув увагу на колір венозної крові мешканців. Майєр своє спостереження пояснює так: у жаркому кліматі організмові треба виробляти менше тепла для підтримання його нормальної температури, тому процеси окиснення в організмі в тропіках менш інтенсивні, ніж на півночі, невитраченого кисню в крові залишається більше. Під час підйому на вершини гір чи висотних польотів організм людини зазнає кисневого голодування, хоча об’ємна частка кисню в повітрі не змінюється. Це відбувається через зниження парціального тиску. Парціальний тиск стає недостатнім через розрідженість атмосфери на великих висотах. Організм людини болісно реагує на раптове зниження парціального тиску кисню. Організм мешканців високогірних районів пристосувався так: серце з більшою силою жене кров у легені, а грудна клітка — повітря; кровотворні органи постачають кров гемоглобіном більш інтенсивно, ніж у мешканців долин.

Бесіда

•  Яка інформація вас зацікавила найбільше?
•  Яка інформація вас вразила?

Завдання для ІІ групи (ІІ ряд)

•  Яка біологічна роль кисню?
•  Які симптоми нестачі кисню?
•  Які цілющі властивості кисню?
•  Що ви дізналися про новий спосіб лікування — оксигенотерапію?
•  Що ви дізналися про кисневу косметику?

Текст для ІІ групи

Біологічна роль кисню

Кисень потрібен клітинам організму «як повітря». Кров переносить кисень від легень до різних органів і тканин. Коли ви дихаєте, кисень проходить через стінки особливих повітряних мішечків (альвеол) у легені й захоплюється спеціальними клітинами крові (еритроцитами). Збагачена киснем кров по малому колу кровообігу потрапляє в серце, яке перекачує її по великому колу кровообігу в інші частини тіла. Потрапивши в різні тканини, кров віддає кисень, що міститься в ній, і забирає замість нього вуглекислий газ. Насичена вуглекислим газом кров повертається в серце, яке знову перекачує її в легені, де вона звільняється від вуглекислого газу й насичується киснем, завершуючи цикл газообміну.

Мозок споживає близько 25 % від усього кисню, що потрапляє в організм. Приміром, легені людини у віці від 20 до 30 років вміщують приблизно 5,6 літра повітря, а у віці 70 років — лише близько 2,8 літра.

Основними симптомами нестачі кисню є:

•  головний біль;
•  втома, загальна слабкість;
•  зниження пам’яті;
•  безсоння;
•  «напади» позіхання;
•  дратівливість, часті зміни настрою;
•  проблеми зі шкірою;
•  часті застуди;
•  проблеми з вагою;
•  запаморочення;
•  задишка;
•  непритомні стани;
•  зниження потенції;
•  відставання в розвитку та зниження успішності в школі (у дітей).

Цілющі властивості кисню:

•  сприятливо впливає на розумову діяльність;
•  посилює сексуальну й фізичну активність;
•  зміцнює імунітет, не дає розвиватися багатьом захворюванням;
•  істотно покращує стан шкіри;
•  покращує концентрацію уваги й пам’ять, підвищує працездатність головного мозку;
•  сприяє нормалізації ваги та спалюванню жирів у організмі;
•  допомагає виведенню з організму шлаків і токсинів;
•  допомагає тривалий час зберегти фізичну активність, ясність розуму, уповільнює процеси старіння; сприяє повноцінному фізичному та розумовому розвитку дітей;
•  киснева терапія очищує організм і підтримує м’язову активність;
•  допомагає зняти похмільний синдром, зменшити шкоду від алкоголю, паління;
•  нормалізує стан нервової системи;
•  сприяє зникненню головного болю, депресії, мігрені, безсоння;
•  забезпечує організм киснем, підтримує здоров’я і красу людини;
•  допомагає в лікуванні та профілактиці багатьох серйозних захворювань.

Оксигенотерапія — новий спосіб лікування

У медицині з’явився новий спосіб лікування — оксигенотерапія (лікування киснем). Гіпербарична оксигенація ґрунтується на різкому насиченні організму киснем. Якщо за звичайного тиску (0,1 МПа) в 100 мл крові міститься 2,3 мл кисню, то за тиску 0,5 МПа — близько 7 мл. У барокамері можна з успіхом робити операції на головному мозку, серці, лікувати захворювання, пов’язані з кисневою недостатністю: інфаркт міокарда, інсульт мозку.

2001 р. в Л ас-Вегасі відкрили перший кисневий бар, у якому можна подихати чистим киснем. Спеціальний «генератор кисню» пропускає повітря, концентруючи чистий кисень, і подає його відвідувачеві. Лікарі рекомендують 10–15 хв дихальної кисневої терапії на день (протипоказань немає). Заряд бадьорості та чіткості мислення гарантований. Зловживання кисневою терапією може призвести до отруєння з такими симптомами: сильна втома, важкість у всьому тілі, слабкість і сонливість. У барах можна скуштувати кисень, випивши кисневий коктейль, що являє собою пишну щільну пінку на основі яєчного білка (або інших піноутворюючих субстанцій). Він допомагає нормалізувати мікрофлору кишечнику, поліпшує виведення токсинів і обмін речовин, поліпшує сон, нормалізує діяльність нервової системи, допомагає позбавитися хронічної втоми, знижує відчуття голоду (за рахунок пінки, що заповнює шлунок), активізує спалювання жиру. Особливо привабливий кисневий коктейль для людей, які мають захворювання шлунково-кишкового тракту й хочуть схуднути. (На думку лікарів, через систему травлення у кров і тканини надходить у 10 разів більше кисню, ніж під час дихання.) Прихильники лікувального голодування можуть спробувати так зване кисневе голодування (замість їжі вживати 5 порцій кисневого коктейлю на день). Деякі дієтологи вважають, що двох днів такої дієти цілком достатньо для повного очищення кишечнику й відновлення мікрофлори. Кисневий коктейль, насичений екстрактами солодцю й шипшини, активно стимулює імунну систему. Особливу увагу на кисневий коктейль треба звернути спортсменам, бо під час тренувань великі об’єми кисню йдуть на забезпечення посиленого скорочення м’язів, і вони відчувають кисневе голодування (гіпоксію). Вживання коктейлів підвищить ефективність тренувань, і втома після занять спортом мине швидше. Кисневі коктейлі не мають протипоказань, їх можна вживати всім охочим.

Киснева косметика

Останнім часом з’явилася киснева косметика, завдяки якій киснем насичуються глибокі шари шкіри. (З віком уміст кисню в клітинах дуже знижується, уповільнюються обмінні процеси на клітинному рівні, зменшується життєва активність клітин, вони слабшають і старіють.) Активні молекули кисню не тільки збагачують клітини шкіри, а й допомагають кращому засвоєнню активних речовин, що входять до складу косметики. Киснева косметика сприяє підвищенню енергійності клітин, активізує їх розподіл і регенерацію покриву шкіри. У разі регулярного застосування цієї косметики більше виробляється колагену й еластину, які відповідають за молодість шкіри, прискорюють загоювання ран, допомагають боротися із запальними процесами й алергійними шкірними реакціями (за рахунок прискорення обмінних процесів). Киснева косметика коштує не дорожче, ніж косметика відомих марок.

Завдання для ІІІ групи (ІІІ ряд)

•  Опишіть значення кисню для живих организмів.
•  Проаналізуйте склад повітря під час вдиху та видиху людини.
•  Що ви дізналися про кругообіг кисню?

Текст для ІІІ групи

Значення кисню. Кругообіг Оксигену. Застосування кисню

Застосування кисню ґрунтується на використанні його властивостей, передусім на здатності кисню підтримувати горіння речовини, зокрема різних видів палива. Енергію, що при цьому вивільняється, широко використовують як теплоту для обігрівання житлових і виробничих приміщень, одержання високих температур у різних виробничих процесах, для побутових потреб.

Кисень широко використовують для інтенсифікації металургійних процесів одержання чавуну і сталі, у хімічній промисловості як окисник під час одержання сульфатної та нітратної кислот. Його застосовують для одержання вибухових речовин, у разі зварювання і різання металів.

Киснем наповнюють балони спеціальних приладів, якими користуються льотчики під час висотних польотів, космонавти, пожежники, що виконують рятувальні роботи, водолази, які працюють під водою, тощо.

Кисень широко застосовують у медицині. Кисневі подушки, кисневі палатки полегшують утруднене дихання. Кисневі коктейлі, пінки з настоїв трав дають значний лікувальний ефект.

Значення кисню

Усім живим організмам кисень необхідний для дихання (окрім деяких мікроорганізмів). Без кисню ми можемо прожити всього кілька хвилин. Кисень використовують клітини та тканини для окиснення органічних речовин зі звільненням енергії, що міститься в них і необхідна для життєдіяльності.

Сучасна людина вдихає повітря, що містить приблизно 21 % кисню і 0,03 % вуглекислого газу. У повітрі, яке ми видихаємо, міститься 16 % кисню і 3,7–4 % вуглекислого газу. Порушення оптимального балансу між киснем і вуглекислим газом безпосередньо впливає на здоров’я і самопочуття людини. У великих містах кількість кисню в повітрі може знижуватися до 18 %, а за несприятливих метеорологічних умов — до 12–15 %. Нестачу кисню людина починає відчувати вже за його зниження в атмосфері до 18 %, а критичними для життя є 7 %. У спокійному стані, лежачи, людина споживає за добу 400–500 літрів кисню (16–21 літрів на годину), роблячи 12–20 вдихів і видихів на хвилину. Для порівняння: частота дихання коня — 12 дихальних рухів на хвилину, пацюка — 60, а канарки — 108.

Кругообіг Оксигену в природі

Щодня від 75 до 85 мільйонів легкових машин викидають із вихлопними газами в атмосферу Землі величезну кількість забруднюючих речовин — приблизно 250 000 тонн вуглекислого газу, 25 000 тонн вуглеводнів, 100 000 тонн сульфур (IV) оксиду. Всі ці речовини є смертельною отрутою.

Зменшення кисню в атмосфері внаслідок окиснення, у тому числі гниття, горіння, дихання, відновлюється виділенням кисню рослинами під час фотосинтезу. Фотосинтез вищих рослин і водоростей — єдине джерело атмосферного кисню O₂. Рослинний покрив Землі щороку виділяє в атмосферу 5·10¹¹ т кисню. Проте цієї кількості достатньо тільки для компенсування його природної витрати. Ось чому так важливо зберігати й поширювати зелені насадження. Завдяки їм у природі постійно відбувається кругообіг Оксигену. До того ж зелені насадження не тільки збагачують повітря киснем, а й сприяють очищенню його від вуглекислого газу та інших забруднювачів, затримують пил, знижують рівень шуму, що особливо важливо для великих міст.

Вплив повітря, що містить підвищену кількість вуглекислого газу, на здоров’я людини. Регенерація повітря на космічних кораблях

У стані спокою людина видихає за годину близько 12 л вуглекислого газу, а під час інтенсивної праці — у 10 разів більше. Підвищений уміст вуглекислого газу в повітрі шкідливо діє на дихальну, серцево-судинну та нервову системи. Особливо чутливий до найменшого підвищення концентрації цього газу головний мозок. За його концентрації 6 % людина втрачає здатність мислити і свідомо керувати своїми рухами. У разі підвищення рівня концентрації люди починають страждати на задишку, голова ніби наливається свинцем, кожний рух викликає труднощі. Виникає апатія, а з часом настає смерть. На космічному кораблі, який пілотував Ю. Гагарін, вміст цього газу не перевищував 1 %, а потім допустима концентрація в кабінах кораблів була зменшена вдвічі.

На космічних кораблях користуються патронами зі спеціальними речовинами (літій гідроксидом, пероксидами й надпероксидами лужних металів), які, поглинаючи CO₂ та H₂O, що містяться в космічних кораблях, виділяють O₂.

У тривалих польотах використовують цеоліти. Вони характеризуються чудовими адсорбційними властивостями й легко регенеруються. Вуглекислий газ можна виділити з цеоліту в умовах космічного вакууму.

Після читання тексту діти обговорюють прочитане. Учні кожної групи відповідають на питання, учні інших рядів ставлять питання, що їх цікавлять. Доповнюють бесіду виступи учнів, які підготували доповіді.

Виступ учня «Кругообіг Оксигену в природі. Проблема чистого повітря». Обговорення виступу, питання до доповідача.

Виступ учня «Застосування та біологічна роль кисню». Обговорення виступу, питання до доповідача.

VІ. Підбиття підсумків уроку, оцінювання учнів

VІІ. Домашнє завдання

Повторити тему «Кисень», підготуватися до контрольної роботи. Виконати самостійну роботу сусіда.