Вода – найцінніший матеріал на Землі.

Інтегрований ( фізика, хімія, біологія), з використанням інтегрованої технології

Тема : Вода – найцінніший матеріал на Землі.

Мета : закріпити знання учнів про значення макро- та мікроелементів у живих організмах; познайомити з фізико-хімічними властивостями води та біологічним значенням найціннішого матеріалу на Землі; поглибити знання учнів про роль води в збереженні здоров’я людини

Обладнання та матеріали: таблиця « Будова молекул води», модель просторової структури молекули води, мікропрепарати шкірки цибулі, мікроскоп; акваріум з рибками; дидактичний матеріал: картка-тест                                « Значення хімічних елементів»; картка-таблиця « Властивості та значення води»; чиста питна тала вода в склянках.

Поняття та терміни: полярність, електронейтральна молекула, водневий зв'язок, структурована та вільна вода, гідрофільні та гідрофобні речовини. Теплоємність, теплопровідність, гідроліз.

Хід уроку

І. Організаційний етап

ІІ. Актуалізація опорних знань

 Учням роздається дидактична картка тестового контролю знань.

 Завдання :На аркушах паперу виписати символи хімічних елементів, які відповідають біологічному значенню, помістивши їх  у відповідну графу ( макро- або мікроелементів). У таблиці символи елементів відсутні.

 Біологічне значення хімічних елементів:

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Слово вчителя.

 Життя кожної живої істоти на Землі пов’язане з водою. Вода – найцінніший матеріал на планеті, який входить до кожної живої клітини. Без води не відбуваються хімічні реакції, завмирає обмін речовин, без води ми просто гинемо, бо вода – саме життя. Ось як писав Антуан де Сент-Екзюпері в «Планеті людей» про воду :

 «Вода дорожче за золото, маленька краплина води викрешує з піску зелену іскру – травинку». Описуючи епізод біля водоспаду, письменник показує, як вразило щедре багатство води людей з пустелі, які звикли берегти кожну дорогоцінну краплину:

 «Те, що виривалося тут із черева гори, - це було життя, це була кров самих людей. За секунду її виливається стільки, що можна було б воскресити цілі каравани, які, сп’янівши від спраги, навіки погрузили в безмежжі солонців та міражів. Тут перед ними постава сам Бог, і вони не могли піти від Нього. Бог розверз безодню, показуючи Свою могутність, і троє маврів нерухомо стояли на місці…»

 Мета нашого уроку – познайомитися з будовою молекули води, її властивостями та значенням цього унікального матеріалу ,- еліксиру життя на планеті. Життя на Землі взагалі стало можливим завдяки дивовижним властивостям води.

- У чому полягає унікальність води ? Як її будова пов’язана з властивостями? У чому полягає біологічне значення води для всіх живих організмів? На ці та інші питання відповімо в процесі вивченні нового матеріалу. У цьому нам допоможуть групи «фізиків», «хіміків» та «біологів», які виконали домашнє завдання і досліджували будову і властивості води.

Першими слово отримують «фізики», від яких ми почуємо розповідь про будову молекули води і її фізичні властивості.

1.Будова і фізичні властивості молекули води.

Виступ групи «фізиків».

Під час розповіді «фізики» спираються на демонстрацію табл.. «Будова молекули води» та моделі просторової структури молекули води.

Діалог «фізиків»:

- Як ти гадаєш, чи можна вважати, що молекула води при такій будові заряджена позитивно або негативно?
 - Ні, молекула води електронейтральна . Позитивний та негативний заряди на кінцях молекули врівноважуються. А чи можна назвати молекулу води полярною молекулою?

- Так, вона полярна, і ми бачимо це на малюнках. Що буде відбуватися з полярними молекулами, які близько розташовані одна біля одної, згоджуєшся?

- Вони будуть притягуватись одна до одної. Але яким чином? Між зарядами яких атомів виникають зв’язки і чи будуть вони міцними?

- Між зарядами Оксисену однієї молекули та Гідрогену іншої виникають легкі водневі зв’язки, зрозуміло? Адже Гідроген утворює водень.

- Таким чином, молекула води електронейтральна, полярна, тому окремі молекули притягаються одна до одної, чим і пояснюється її рідкий агрегатний стан. При нагріванні від 100 ^оС водневі зв’язки рвуться, і вода переходить у пароподібний стан.

2. Хімічні властивості води.

Виступ групи «фізиків».

Вода – найбільш розповсюджений матеріал на землі, але ми можемо стверджувати, що чистої води на планеті н існує. Хіба що дощова вода, але й вона містить домішки, які розчиняє з повітря. Вода – один з найкращих розчинників. Д.І. Менделєєв розробив хімічну теорію розчинів, яка основана на взаємодії полярних молекул води з речовиною. Чиста вода – універсальний розчинник багатьох солей, наприклад, кухонної солі. (демонстрація)

Діалог «хіміків» :

- Властивості розчинів сильно відрізняються від властивостей чистої води. Для розчинів характерно явище осмосу – переміщення розчинника в бік розчину з більшою контрацепцією речовини. Де на практиці ми спостерігаємо явище осмосу ?

- Тобі доводилось пірнати в річковій і в морській воді з відкритими очима? Ти помітив, після якої води очі червоніють?

 - Так, після річкової води виникає неприємне відчуття, очі болять, а в морській я відчуваю себе, як риба у воді. Зрозумів: контрацепція солі в морській воді і клітинах організму приблизно однакова, адже ми родом з океану. Прісна вода річки намагається «розчинити» солі в клітинах ока, розтягує їх, і виникає біль.

 - Те ж саме відбувається на солончаковому грунті, який ніби витягує живу воду з рослини. На солончаках, як відомо, майже немає рослинності, вони безплідні.

 - Без властивості води як універсального розчинника було б неможливе життя на землі. Адже вода є основою клітинних соків, без неї неможливий фотосинтез і живлення рослин.

 - Вода здатна формувати водну оболонку навколо водних сполук, що запобігає їхній взаємодії між собою. Таку воду називають структурованою або зв’язаною. Її частка складає 4- 5 % від загальної кількості в організмі. Чи може структурована вода грати роль розчинника?

 - Ні, тільки вільна вода може бути розчинником. Це вода, не зв’язана з іншими сполуками. Її частка складає 95 – 96 % , і саме вона є універсальним розчинником. Структурована вода оточує сполуки, щоб ізолювати і попередити їх взаємодію, розумієш ? Це дуже цінна вода, і міститься вона переважно в цитоплазмі живих клітин. Тому коли ми п’ємо щойно виготовлений сік, то збагачуємо свій організм структурованою водою.

 - Отже, вода – універсальний розчинник, але сама вона не змінюється під впливом більшості сполук, які розчинює. Вода розчинює тільки полярні речовини. Полярні речовини називаються гідрофільними , бо вони здатні розчинятись  у воді. До них належать більшість солей (кухонна сіль), кислот, амінокислот, білків, глюкоза.

 3. Біологічне значення води.

 Виступ групи «біологів».

 Тільки завдяки властивості води як універсального розчинника можливе проникнення речовини у живу клітину. Завдяки цій властивості здійснюється транспорт речовини по провідним системам рослин, перенос поживних речовин по крові, виділення шкідливих для організму шлаків. Більшість біохімічних  реакцій протікає саме у водному середовищі, тобто вода виконує метаболічну функцію.

 Діалог «біологів» :

- Як ви вважаєте, яке значення для живих організмів має висока теплоємність води, тобто її повільне нагрівання та повільне охолодження, здатність поглинати зайве тепло?

- Завдяки високій теплоємності вода запобігає різним змінам температури в клітинах та організмі при значному коливанні t⁰ в навколишньому середовищі.

 Таким чином, вода забезпечує процеси терморегуляції в організмі. Уяви собі, що вода в клітинах дуже швидко нагрівається. Які наслідки це може мати для клітини ?

- Вода може закипіти на сонці, клітини «зваряться». Ми перетворимось на киплячі чайник або льодяні брили, тобто життя стане неможливим!

 - Здатність речовини проводити тепло називається теплопровідністю. Яке значення для живих організмів має висока теплопровідність води?

 - Завдяки високій теплопровідності вода забезпечує рівномірний розподіл теплоти між тканинами, організму, циркулюючи по порожнинах органів і тіла.

 - Якщо ми помістимо клітини шкірки цибулі в солоний розчин, то побачимо явище осмосу власними очима. Цитоплазма клітини ніби стискується, відходить від оболонки, бо її власна вода виходить, розчин солі витягує її. Це явище плазмолізу.

 (Демонстрація мікропрепарату шкіри цибулини в солоному розчині) У прісній воді відбувається деплазмоліз – зворотній процес.

- Тобі доводилось пірнати в річковій і морській воді з відкритими очима ? Ти помітив, після якої води очі червоніють ?

- Так, після річкової води виникає неприємне почуття, очі болять, а в морській я відчуваю себе, як риба у воді. Зрозумів: контрацепція солі в морській воді і клітинах організму приблизно однакова, адже ми родом з океану. Прісна вода річки намагається «розчинити» солі в клітинах ока, розтягує їх, і виникає біль.

Без води в клітинах завмирає життя ! Антуан де сент Екзюпері так описує обезводнення організму в пустелі :

«Мене кидає в нестерпний дрож. Кров без води стає густіша, вона ледве тече по жилах, мене проймає крижаний холод. Тремчу всім тілом. Гарячково здригаюсь. І кажу собі : «Це не від холоду. Це щось інше. Це кінець». Моє тіло надто обезвожене. Не гадав я, що ми – полонені джерел, прив’язані до колодязів… Ступиш зайвий крок – і помреш.»

-Як ти гадаєш, чому при обезводненні відбувається не тільки спрага, але й крижаний холод мерця?

 - У клітині завмирають всі біохімічні реакції окиснення, а значить, не виділяється тепло. А тепло – це енергія життя… Яке біологічне значення має здатність води змінювати температуру замерзання та кипіння під впливом розчинених у ній речовин? Адже розчини замерзають при значно нижчих температурах!

 - Багато рослин накопичують цукор, що перешкоджає переходу води в кристалічний стан і запобігає їхній загибелі. Розчин води з цукром замерзає при значно нижчій температурі.

 - рН води теж істотно впливає на перебіг хімічних реакцій в клітині.

 - Агрегатний стан води не менш важливий для життя. Ми вже знаємо, що тверда вода легша за рідку, що має дуже важливе значення для мешканців водойм. Завдяки цій особливості води вони взагалі зберігають життя!

 Слово вчителя

 Ми впевнились, що вода – складова частина цитоплазми, в якій відбуваються всі біохімічні реакції. Якщо клітина збезводнюється, - у ній завмирають всі життєві процеси, вона просто вмирає. Вода забезпечує метаболічні процеси, терморегуляцію, рівномірний розподіл тепла, осмотичні явища, транспорт речовин. Вона не тільки підтримує життя, - вона і є саме життя!

 ІV. Закріплення знань

 Робота в групах.

 Вчитель організовує роботу з дидактичним матеріалом.

 Кожна група «фізиків», «хіміків» та «біологів» отримує картку-таблицю «Властивості та значення води для живих організмів». Вчитель пропонує групам обговорити і доповнити картку, виписати в зошит головні тези.

 V. Підведення підсумків уроку

 Заключне слово вчителя

 Ми познайомились з будовою, властивостями та значенням води в живих організмах. Впевнились в тому, що без води життя на Землі було б просто неможливе.

 Віддамо дань вдячності цьому найціннішому мінералу на планеті, який символізує саме життя. І скажемо разом з Антуаном де Сент-Екзюпері :

 «Вода! Ти не маєш ні смаку, ні кольору, ні запаху, тебе не опишеш, тобою насолоджуються, не знаючи тебе. Ти не просто необхідна для життя: ти і є життя. З тобою в нас розливається таке блаженство, яке не пояснити почуттями, ти повертаєш нам усі сили, на які ми вже й не сподівались. Твоя милість відкриває в нас пересохлі джерела серця. Ти найбільше в світі і найменше тривке багатство, ти, така чиста в надрах землі.

VІ. Домашнє завдання

1. Вивчити § 5, знати властивості та функції води;
2. Підготувати тест про воду