Урок на тему «Вода та її основні фізико-хімічні властивості. Інші неорганічні сполуки»

Тип матеріалу: розробка  уроку                                                                                     

Урок на тему «Вода та її основні фізико-хімічні властивості. Інші неорганічні сполуки»

Предмет : біологія , 9 клас  

Про матеріал : метою даного уроку є ознайомлення учнів                                                                                                                    з неорганічними речовинами, що входять до складу живих організмів та поглибити знання про будову та фізико-хімічні властивості води; розкрити її біологічну роль.

Підготувала : Шевченко С. М., вчитель біології та хімії                                                                                    

   Тема. Вода та її основні фізико-хімічні властивості. Інші неорганічні сполуки.

   Цілі і компоненти уроку:

Знаннєвий компонент- ознайомити з неорганічними речовинами, що входять до складу живих організмів; поглибити знання учнів про будову та фізико-хімічні властивості води; розкрити біологічну роль води та інших неорганічних сполук для організмів;

Діяльнісний компонент - формувати знання про основні джерела неорганічних речовин, значення різних продуктів харчування в раціоні людини; розвивати мислення, увагу, пам’ять, мову, уміння порівнювати, аналізувати, робити логічні висновки;

Ціннісний компонент -  виховувати розуміння цінності всіх живих організмів і природи в цілому, формувати науковий світогляд, інтерес до предмета.       

 Тип уроку: урок засвоєння нових знань з використанням елементів випереджувального навчання..

 Місце уроку в навчальній темі: вступний.

 Міжпредметні зв'язки: природознавство, фізика, хімія, основи здоров’я, екологія.

  Компетентності, які формуються в учнів: уміння вчитися, спілкуватися державною мовою, загальнокультурна, соціальна, комунікативна, здоров’язбережувальна, природничо-наукова, екологічна грамотність.

 Очікувані результати:

 учень/учениця знає:неорганічні речовини, що входять до складу  клітини; характеризує:будову, властивості та біологічну роль води;

пояснює :значення основних неорганічних сполук живих організмів;          вміє : розв,язувати задачі на визначення маси хімічних елементів, які входять до складу організму;

висловлює судження :щодо необхідності різних продуктів харчування у раціоні людини;

може :ефективно працювати в групі;бути відповідальним;швидко приймати рішення;проявляти ініціативність . підприємливість, лідерські якості та екологічне мислення; спілкуватись, висловлювати власну думку та обстоювати її.

  Обладнання і матеріали: таблиці «Хімічні елементи в живих клітинах», «Вода», склянка з водою, ноутбук,  моделі молекул води,підручник, картки, малюнки .

 Базові поняття і терміни: полярні речовини, дифузія, гідрофобні, гідрофільні, осмотичний тиск, аніони, катіони.

                                                                                            Епіграф уроку :

                                           Вода! У тебе немає ні смаку ні кольору, ні       запаху, тебе неможливо описати, тобою насолоджуються, не відаючи, що ти таке. Неможна сказати, що ти необхідна для життя: ти  - саме життя…Ти саме найбільше багатство у світі …

                                                  Антуан де Сент-Екзюпері

                                                          Хід уроку

І. Організаційний етап

Привітання вчителя і учнів. Перевірка готовності до уроку. Перевірка присутніх.

ІІ. Актуалізація опорних знань

Виконання завдань 1-8 с.10 § 2 підручника Л.І.Остапченко

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Про цю речовину А. де Сент-Екзюпері  говорив  ось що: «Не можна сказати, що ти необхідна для Життя, ти саме Життя…Ти найбільше багатство у світі». Яку речовину мав на увазі письменник?   

Академік Вернадський писав: «Вода стоїть окремо в історії нашої планети. Немає природнього тіла , яке б могло зрівнятись з нею за впливом на перебіг основних , найграндіозніших процесів. Немає земної речовини – мінералу, гірської породи, живого тіла, - яке її не містить»

  Вчені довели, що життя виникло і розвинулось у воді. Воду вивчають фізики, біологи, географи, хіміки. З давніх давен люди зрозуміли, що без води не може існувати жоден живий організм. Спробуємо і ми дізнатися про воду під час уроку.

 -Інтерактивна вправа «Асоціація»

На лівій закритій  половині дошки написане слово «вода», учні повідомляють, які асоціації у них викликає це слово. Учитель у вигляді промінчиків записує кожне повідомлення.

-Інтерактивна вправа «Мікрофон»

     А що ви знаєте про воду?

- Повідомлення теми і мети та плану  уроку

ІV. Вивчення нового матеріалу

                План уроку

1.Вода як середовище існування.

2.Вода в клітині.

3. Вміст хімічних  елементів  у клітині.                                                                      4.Будова молекули води.                                                                                                           5. Біологічні властивості та  функції води в життєдіяльності організмів

6.Водний баланс людини.                                                                                               7.Питна вода та вимоги до її якості.

8.Значення води для живої природи.

1.Вода як середовище існування 
Повідомлення учнів з переглядом  презентації

Зміст повідомлення: Більшість людей не знають справжньої ціни воді. Ми, не задумуємося  і сприймаємо воду як   один із природних дарів. Начебто  всі знають, що замінити її чимось іншим неможливо. Але ми не завжди пам’ятаємо: вода – основа життя на землі, Світовий океан – колиска всього живого; на нашій планеті немає ні одного організму, у склад якого не входила би вода. Воду і життя неможливо відділити одне від одного.На сьогодні підрахунок кількості води на Землі виконаний із надзвичайною точністю доступною сучасній науці. Встановлено, що вся наша  гідросфера – океани, моря, ріки, озера, болота, атмосферна волога - вимірюються величиною – 1,385×10⁹ км³ води, або 1,4×10¹⁹ тон. Три четверті поверхні планети  покриті водою. Вода  одна із самих розповсюджених  речовин  на нашій планеті. Якщо розглядати показник кількості даного оксиду у всіх агрегатних станах, то його на планеті близько 75% від загальної маси. При цьому слід враховувати зв'язану воду в органічних сполуках, живих істотах, мінералах та інших елементах.

 Для  багатьох живих організмів  вона  є не тільки  складовою клітин, а  й  середовищем існування. Вода є основним середовищем, у якому відбуваються процеси обміну речовин та перетворення енергії. Вміст води в більшості живих організмів становить 60-70% ( так у ссавців масова частка води 70%, у риб- 83%, а в деяких (наприклад, у медуз) до 98%). Вода утворює основу внутрішнього середовища живих організмів (крові, лімфи, міжклітинної рідини).

Учитель: (підводить підсумок)

Вода не випадковий гість на Землі. Вона  активний  творець нашої планети, один із її основних «будівельних матеріалів» живого і саме середовище життя. Саме у водному середовищі виникло життя на нашій планеті, тому без води неможлива життєдіяльність жодних організмів.

2. Вода  у клітині – найважливіша неорганічна речовина

Повідомлення учнів з переглядом презентації. Самостійне заповнення учнями таблиці.

Зміст повідомлення:  Вода  -  найважливіша  неорганічна речовина у клітині. В клітині  у кількісному відношенні вона займає перше місце серед інших  хімічних сполук. Вода виконує різноманітні функції: зберігає об’єм, забезпечує тургор клітини, бере участь у всіх хімічних реакціях. Всі біохімічні реакції перебігають у водних розчинах. Чим вища інтенсивність обміну речовин в тій чи іншій клітині, тим більше в ній міститься води.

Вода в клітині  знаходиться у двох формах: вільна та  зв’язана.

Значна кількість води  у клітині (95-96%) має назву вільної води. Вільна вода  знаходиться у міжклітинному середовищі, вона не пов’язана з іншими речовинами, що знаходяться у клітині. Вона входить до складу цитоплазми  клітини, вакуолей  та порожнин органів.  Така вода слугує для перенесення речовин із навколишнього середовища у  клітину та навпаки.

Зв’язана вода входить до складу деяких клітинних структур (мембран, волокон,білкових молекул) тому таку воду називають «структурованою». Її  у клітині  4-5%  від загальної кількості води в організмі. Частина її молекул формує водну оболонку  навколо певних молекул  запобігаючи їхній взаємодії. Крім того, вода бере участь у підтриманні  структури молекул, наприклад білків.

3. Вміст хімічних  елементів  у клітині.

- Які ще неорганічні сполуки, крім води, є в організмах? Які їхні функції?

Розповідь вчителя з елементами бесіди. Аналіз таблиці.

Хімічний склад організмів, на відміну від об’єктів неживої природи, відносно сталий. З понад 100 різних типів атомів хімічних елементів та їхніх ізотопів у живих організмах виявлено майже 60. Одні з них є обов’язковими в усіх організмах без винятку. Пригадайте які  це елементи?  Це  «Чудова шістка» - С Н O N Р S.                                                                                                              Уважно розгляньте схему: «Неорганічні речовини у клітині та їх вміст у міжклітинному середовищі». Які важливі функції виконують  неорганічні  молекули та їх іони  в клітині та міжклітинному середовищі?

Робота з таблицею підручника, ст.13, табл.1

Учитель: Однак такий набір елементів аж ніяк не є універсальним. Так, Йод, який не має великого значення для рослин, життєво необхідний для утворення гормонів хребетних. Навпаки, для  Бору не виявлено жодних функцій у тварин, однак рослинам він необхідний. Деякі мікроорганізми мають здатність вловлювати  та осаджувати аурум навіть у низьких концентраціях. Використання цих бактерій для отримання Ауруму з біосфери здається дуже перспективним (один  кубічний кілометр морської води містить 5 кг Ауруму). 

Для підтримання процесів життєдіяльності окремих клітин і організму в цілому важливе значення мають солі неорганічних (мінеральних) сполук. У живих організмах вони розчинені в воді (у вигляді іонів) або перебувають у вигляді твердих сполук. Іони утворені катіонами металів (калію, натрію, кальцію, магнію тощо) і аніонами кислот (хлоридної - СІ^-, сульфатної - НSO₄^-, SO₄^2-, карбонатної - НСО₃^-, фосфатної - Н₂РО₄^-, НРО₄^2- та ін.).

Різна концентрація К⁺ і Na⁺ поза клітинами та всередині них спричинює виникнення різниці електричних потенціалів на плазматичних мембранах клітини. Це забезпечує передачу нервових імпульсів, а також транспорт речовин через мембрани. Регуляторну функцію та активацію багатьох ферментів здійснюють Са²⁺ і Мg²⁺. Сполуки кальцію (СаСО₃) входять до складу черепашок молюсків і найпростіших (радіолярій) внутрішньоклітинний скелет побудований з двооксиду силіцію (SіО₂) або сульфатнокислого стронцію (SrSO₄).

Важливі функції виконують також неорганічні кислоти. Так, хлоридна кислота створює кисле середовище в шлунку хребетних тварин і людини, забезпечуючи цим активність ферментів шлункового соку.

4. Будова молекули води та її  властивості.

Повідомлення учнів з переглядом презентації.

Зміст повідомлення:    Молекула води (Н₂0) складається з двох атомів Гідрогену, які пов'язані міцним ковалентним зв'язком з атомом Оксигену. Молекула води електронейтральна, бо на її різних полюсах розташовані позитивний та негативний електричні заряди. Це визначає і таку властивість молекули води, як полярність. Саме завдяки полярності сусідні молекули води можуть притягуватись одна до одної: сили електричної взаємодії виникають між негативним зарядом на атомі Оксигену однієї молекули та позитивним зарядом на атомі Гідрогену іншої. Такий тип зв'язку називають водневим. Він у 15-20 разів слабший за ковалентний (мал.1- 2). Коли вода перебуває в рідкому стані, її молекули безперервно рухаються і водневі зв’язки  постійно то розриваються, то виникають знову.

Мал.1

Мал.2.

5.Біологічні властивості та  функції води в життєдіяльності організмів

Повідомлення учнів з переглядом  презентації

Зміст повідомлення:  Вода утворює основу внутрішнього середовища живих організмів, у якому відбуваються процеси обміну речовин і перетворення енергії. Вода бере безпосередню участь у реакціях розщеплення органічних сполук.

Вода – джерело кисню, що виділяється при фотосинтезі, і джерело водню, який використовується для відновлення вуглекислого газу.                     

    Водапрактично не стискається, тому визначає фізичні властивості клітин - їхній об'єм і внутрішньоклітинний тиск (тургор).

  Вода основний засіб пересування речовин в організмі (кровообіг, висхідний та низхідний потік розчинів в організмі рослин).

    Вода - універсальний розчинник. Речовини, здатні добре розчинятися у воді, називають гідрофільними (полярними), нерозчинні - гідрофобними (неполярними).  Гідрофільність – «любов до води», та гідрофобність – «страх до води» (грец. «філео» - любити, «фобос» - боятись, «гідро» - вода). Отже речовини які добре розчиняються у воді – це гідрофільні, а речовини які майже не розчиняються у воді – це гідрофоби, наприклад, жири.

Існують ще амфіфільні речовини. Таким речовинам властива гідрофільно – гідрофобна властивість, тобто вони одночасно і розчиняються у воді і проявляють гідрофобні властивості. Наприклад – це і фосфоліпіди, деякі види білків, ліпопротеїди.

      Вода відіграє надзвичайно важливу роль у транспорті різних сполук у живих організмах. Вона бере участь у складних біохімічних реакціях і процесах теплорегуляції організмів.

  Важливе біологічне значення для функціонування організмів має і те, що вода під впливом розчинених у ній речовин може змінювати свої властивості, зокрема температуру замерзання і кипіння. Так, із настанням зими у клітинах морозостійких рослин і холоднокровних тварин підвищується концентрація розчинних вуглеводів та інших сполук (наприклад, гліцерину). Це перешкоджає переходу води в організмах у кристалічний стан і таким чином запобігає їхній загибелі.

    Уявіть собі: серед комах відомі льодовичники (мал. 6.3), здатні зберігати активність на сніговому покриві (вони мешкають і в Україні).

Учитель: (підводить підсумок)

Занотуємо в робочі зошити  властивості води.

-Вода має високу теплопровідність, тобто рівномірний розподіл теплоти між тканинами.

-Воді притаманна велика теплоємність, тобто здатність поглинати тепло.

-Вода має у рідкому стані більшу густину, ніж у твердому. Ця властивість -води важлива для живих організмів під час замерзання.

-Воді притаманний поверхневий натяг. Наприклад, сили поверхневого натягу тягнуть вгору воду із ґрунту.

  Занотуємо в робочі зошити функції води.

-Вода – це універсальний розчинник

-Вода є середовищем для здійснення різних хімічних реакцій

-Вода – це основа внутрішнього середовища організму

-Вода визначає тургор (внутрішній тиск) та об’єм клітини.

-Вода бере участь у гідролізі (розчепленні органічних сполук)

-Вода має транспортну функцію. Всі речовини проникають або виводяться із клітини в розчиненому стані.

-Терморегулятарна функція води (потовиділення у тварин)

-Вода входить до складу слини, жовчі, слизу є компонентом змащувальних рідин.

-Вода в організмі перебуває у вільному та зв’язаному або структурованому  станах. Вільна вода є універсальним розчинником. Структурована – формує оболонку і запобігає взаємодії між ними.

6.  Водний баланс людини

Повідомлення учнів з переглядом  презентації

Зміст повідомлення:      Вміст води в організмі людини становить близько 65 %. Тобто, якщо маса людини становить 60 кг, то з них 39 кг припадає на воду. Слід зазначити, що вміст води залежить і від віку: у новонароджених він становить близько 75-80 %, у період завершення росту -65-70 %, а в людей похилого віку - лише 55-60 %. Між різними органами і тканинами людини вода розподілена нерівномірно: найбільше її в крові та нирках - 82-83 %, головному мозку - до 80 %, печінці - 75 %, м'язах -70-76 %, натомість у жировій тканині - близько 30 %, кістках - близько 20 %.

Оскільки організм людини щоденно витрачає приблизно 2-2,5 л 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. Унаслідок зневоднення уповільнюються процеси травлення та всмоктування поживних речовин, порушуються процеси терморегуляції; гусне кров, порушується її транспорта функція, у судинах можуть виникати згустки – тромби.

Першим сигналом недостатнього вмісту води в організмі є відчуття спраги, яке виникає при збудженні відповідного центру у гіпоталамусі(структура проміжного мозку). Його рецептори збуджуються як унаслідок зростання концентрації солей в рідинах організму, так і в разі підвищення концентрації йонів Натрію. Відчуття спраги виникає, якщо  організм людини втрачає 1% вологи свого тіла (втрата 10% відсотків є сетельною), і зникає після споживання певної кількості води, в середньому 0,25-0,5л.

Учитель: (підводить підсумок)

Отже, водний баланс - це певне співвідношення між надходженням і витрачанням води живою системою, а  основні свої потреби у воді людина задовольняє за рахунок питної води

7.Питна вода та вимоги до її якості.

Повідомлення учнів з переглядом  презентації

Зміст повідомлення:  В Україні вимоги до якості питної води визначені Державним стандартом. Згідно з ним питна вода має бути епідеміологічно безпечною та нешкідливою за хімічним складом. Безпеку води в епідеміологічному відношенні визначають як загальною кількістю мікроорганізмів (не більше 100 в 1 см3 води), так і за кількістю клітин кишкової палички (не більше 3 в 1 дм³ води). Питна вода не повинна містити водні організми, помітні неозброєним оком, та плівку на поверхні.

Для обмеження втрат і збереження якості прісної води потрібні такі заходи:

-    зменшення витрат води для забезпечення роботи промисловості, транспорту та об'єктів сільського господарства;

-    зменшення витрат прісної води для побутових потреб;

 -    охорона малих річок, які відіграють важливу роль у загальному водному балансі планети, зокрема живлять великі річки, від них залежить рівень підземних вод;

-створення умов для самоочищення водойм;

-    проведення лісоохоронних заходів, оскільки внаслідок знищення лісів часто міліють річки та інші водойми;

-    упровадження ефективних методів очищення стічних вод, здійснення постійного контролю за санітарним станом водойм і якістю питної води;
-    створення замкнених систем водопостачання промислових, аграрних та

 енергетичних об'єктів.

-    постійний контроль за станом джерел питної води.

8. Значення води для живої природи.

Поетична хвилинка( проводить учитель)

 Пробудження життя

Рясні дощі на землю впали.

Ми нетерпляче їх чекали.

Була спекота до знемоги,

Земля пекла нам босі ноги,

І сохло, в’януло зело.

Давно такого не було.

Зазеленіла враз травиця,

Води побільшало в криницях,

До сонця листя потяглося,

Поналивалося колосся.

Птахи й тварини звеселіли,

Живлючим краплям всі раділи.

Дощем врятовані були.

Сади полегшено зітхнули.

Невже спекотні дні минули?

Земля сказала спеці – зась,

Коли водички напилась.

Закінчення інтерактивної вправи «Асоціації»

На правій  закритій  половині дошки написане слово «вода», учні повідомляють, які асоціації у них викликає це слово після вивчення матеріалу. Учитель у вигляді промінчиків записує кожне нове повідомлення. Учні порівнюють відповіді на початку і в кінці уроку.

Доповнення учителем варіантів відповідей дітей ( за потреби)

• Вода забезпечує переміщення речовин в клітинах та в цілому організмі, поглинає речовини та виводить продукти метаболізму.
• Вода – активний учасник реакцій обміну речовин.
• Вода бере участь в утворенні слизів, секретів, соків в живих організмах (ці рідини знаходяться в судинах, суглобах, плевральній порожнині, навколосерцевій сумці, виконують захисну, поживну та закріплювальну функцію  при проростанні насіння покритонасінних таких як диня, гарбуз, кабачок)
• Вода входить до складу слизу, що забезпечує рух речовин по кишечнику, створює вологе середовище на слизових оболонках дихальних шляхів. Водну основу мають секрети, що виділяються деякими залозами та органами: слина, сльози, жовч, сперма тощо.
• Вода – основний компонент вакуолярного соку, що забезпечує запас поживних речовин у плодах, листках, стеблі, коренях та коренеплодах рослин.
• Вода забезпечує тепловий баланс в усіх живих організмах шляхом транспірації, випаровування, потовиділення.

V. Осмислення об’єктивних зв’язків і взаємозалежності у вивченому матеріалі.

1.Проведення з учнями гри «Дилема»

Учитель  об’єднує учнів у три групи. Надається картка з дилемою. Для обговорення  заданих  дилеми 2 – 3 хв. Обговорення в середині груп завершується, після чого повідомляються варіанти відповідей груп на поставлену дилему. Групи обмінюються думками, проходить дискусія.

Питаннядля гри «Дилема»:

1 Чому  всі біохімічні процеси проходять у водних розчинах?

2.Про що свідчить той факт, що в організмах живих істот не трапляється хімічних елементів, яких не знайдено в неживій природі?                                                    3. Яке значення в житті рослин має транспірація, а в житті тварин та людини явище потовиділення?

2. Заповнити таблицю.

Розрахуйте масу  води у різних частинах людського організму у різному віці.

Спробуйте пояснити, чому з віком вміст  води в організмі людини зменшується?

VІ. Рефлексія

1. Прокоментуйте епіграф уроку

2.Висловлювання по колу (якщо є час)

Учні стають у коло і по черзі повідомляють, що вони запам’ятали з цього уроку, що нового дізналися, що найбільше зацікавило, які форми роботи були найефективніші і які б хотілося застосувати на наступних уроках?

VІІ. Повідомлення домашнього завдання

• Опрацювати §2 «Вода» підручника «Біологія 9 клас» Автор – Л.І.Остапченко
• Підготуйте рубрику: Проект для дружної компанії «Значення органічних і неорганічних речовин для міцності та гнучкості кістки»
• Розв,яжіть задачу : вміст Сульфуру в організмі людини становить 0, 25% від маси тіла. Яка маса Сульфуру входить до складу вашого організму?
• За бажанням, творче завдання: скласти кросворд про воду