Зелена» хімія: сучасні завдання перед хімічною наукою та хімічною технологією

11 клас

Урок № 56

Тема: «Зелена» хімія: сучасні завдання перед хімічною наукою та хімічною технологією.

Мета:

• освітня: ознайомити учнів із поняттям «Зелена» хімія, її метою, завадннями, принципами;
• розвивальна: розвивати мислення у пізнанні новітніх глобальних завдань, які постають у сучасні науці ‒ хімії;
• виховна: виховувати самостійність, допитливість, творчість учнів.

Матеріали та обладнання: робочі зошити, ручки, перекладач (словники), картки, схеми, щоденники.

Очікувані результати: На кінець уроку учні:

• усвідомлюють значення нової філософії у хімії і власної громадянської позиції для реалізації концепції сталого розвитку суспільства; причинно-наслідкові зв’язки у природі та її цінність і цілісність; право на власний вибір і прийняття рішення; відповідальність за збереження довкілля від шкідливих викидів;
• популяризують хімічні знання;
• критично ставляться до хімічної інформації з різних джерел;
• висловлюють судження щодо значення хімічних знань як складника загальної культури людини; про вплив діяльності людини на довкілля та охорону його від забруднень;
• виробляють власні ставлення до природи як найвищої цінності.

Компетентності: спілкування державною мовою (формулювати відповідь на поставлене запитання, робити висновки), математична компетентність (використовувати логічне мислення, зокрема для розуміння нової філософії у хімії), основні компетентності у природничих науках (виконувати творчі завдання, виробляти власні цінності до хімічної науки, її нововведень).

Наскрізні змістові лінії: екологічна безпека і сталий розвиток (обізнаність учнів із екологічними проблемами, пов’язаними із дотриманням чистоти води і повітря; учні цінують природні ресурси, від яких залежить їх здоров’я, добробут, сталий розвиток країни).

Тип уроку: засвоєння навичок і умінь.

ХІД УРОКУ

Організаційний етап уроку

Вчитель вітається з учнями, записує відсутніх до журналу.

І. Актуалізація опорних знань учнів. Мотивація навчальної діяльності учнів

Минуло майже чверть століття з моменту створення цікавого, оригінального та дуже важливого для збереження довкілля й, відповідно, здоров’я людей напряму розвитку хімічних виробництв під назвою «Зелена» хімія». Що ж являє собою це започаткування, наскільки воно є поширеним та які у нього перспективи за умов нинішніх глобальних світових змін?

ІІ. Повідомлення теми, мети уроку

Вчитель записує тему на дошці, називає мету уроку разом з учнями.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Чому ми потребуємо введеня «Зеленої» хімії?

• Відсутність повної інформації про хімічні речовини (продуктах) або про можливі негативні наслідки, спричинені цими хімічними речовинами.
• З тисячами хімічних речовин, які ми використовуємо сьогодні, абсолютно неможливо, та й не потрібно, розбиратися звичайним людям. Для цієї мети повинні існувати підходи, які діють ще до того, як продукти потрапляють до споживачів. Причому, це має стосуватися як звичайних продуктів харчування, так і промислових виробництв.
• Саме «Зелена» хімія є довгостроковим важелем управління охороною навколишнього середовища, сприяє збереженню здоров'я людей і допомагає зберегти навколишнє середовище для майбутніх поколінь.

«Зелена» хімія (Green Chemistry) — новий науковий напрямок, що виник у 90-і роки XX ст. Термін означає, щонайперше, свого роду філософію хімічних досліджень та інженерії, що закликає до створення продуктів і процесів, які дають змогу мінімізувати використання та виробництво шкідливих речовин. За цією філософією нові схеми хімічних реакцій і процесів, які розробляються в багатьох лабораторіях світу, покликані кардинально скоротити шкідливий вплив великотоннажних хімічних виробництв на довкілля.

Мета «Зеленої» хімії

Метою «Зеленої» хімії є зменшення та запобігання забрудненню довкілля вже на початку розроблення хімічних технологій, тобто, унеможливлення появи негативних екологічних наслідків після її запуску у виробництво. З огляду на це, «зелена» хімія як хімічна філософія, стосується різних галузей хімічної науки.

Завдання «Зеленої» хімії

До завдань «Зеленої» хімії належать не лише зменшення шкідливого впливу хімічних виробництв на природу, а й пошук шляхів збільшення ефективності кожного з хіміко-технологічних процесів. «Зелена» хімія стосується всього життєвого циклу хімічної продукції: проектування, виробництва, використання та кінцевої утилізації. За «Зеленою» хімією майбутній добробут нашої планети.

ІV. Первинне застосування придбаних знань

Вправа «Продуктивний переклад»

(учням пропонується перекласти словосполучення, роздруковані на дошці, після того спробувати утворити ключове слово)

Принципи «Зеленої» хімії:

P– prevent wastes (попередити витрати)

R– renewable materials (поновлювані матеріали та сировина)

O– omit derivatization steps (виключити побічні реакції)

D– degradable chemical products (хімічні продукти, що розкладаються у

природі)

U– use sae synthetic methods (використовувати безпечні синтетичні методи)

C– catalytic reagents (використання каталізаторів)

T– temperature, pressure ambient (використання нормальних температури та

тиску)

I– in process monitoring (моніторінг процесу)

V– very few auxiliary substances (мінімальна кількість допоміжних речовин

та розчинників)

E– E-actor, maximize feed in product (максимальний вихід продукту)

L– low toxicity of chemical products (низька токсичність хімічних продуктів)

Y- yes, it is safe (так, процес безпечний)

Поглиблене пояснення принципів

1. Запобігання утворення відходів:

Такий дизайн хімічного синтезу, який забезпечує запобігання утворення відходів. Не залишати ніяких відходів для утилізації й поховання.

2. Максимальне укрупнення складових частин:

Проектування синтезу так, щоб кінцевий продукт містив максимальне співвідношення вихідних матеріалів. З мінімальною кількістю відходів або без них.

3. Розробка менш небезпечних хімічних синтезів:

З використанням і генеруванням речовин з мінімальною токсичністю або нетоксичними для людей або навколишнього середовища.

4. Дизайн безпечних хімічних речовин і продуктів:

Дизайн хімічних продуктів, які повною мірою ефективні, але мають малу токсичність або взагалі не токсичні.

5. Використовуйте безпечні розчинники та умови реакції:

Не використовуйте розчинники або інші допоміжні хімічні речовини. Якщо ви повинні використовувати ці хімічні речовини, використовуйте найбільш безпечні з них.

6. Підвищення енергоефективності:

Запустіть хімічні реакції при кімнатній температурі і тиску, коли це можливо.

7. Використовуйте відновлювальну сировину:

Використовуйте такі вихідні матеріали або сировину, які є поновлюваними, а не ті, що виснажуються. Джерелом відновлюваної сировини часто є сільськогосподарські продукти або відходи інших процесів; джерела невідновлюваної сировини - частіше це джерела викопного палива (нафта, природний газ, вугілля) чи гірничих розробок.

8. Уникайте хімічних похідних:

Уникайте використання блокуючих або захисних груп або яких-небудь тимчасових модифікацій, якщо це можливо. Похідні використовують додаткові реагенти і утворюють відходи.

9. Використовуйте каталізатори, але не стехіометричні реагенти:

 Мінімізуйте відходи за допомогою каталітичних реакцій. Каталізатори ефективні в малих кількостях і можуть здійснювати одну реакцію безліч разів. Вони краще стехіометричних реагентів, які використовуються з надлишком, і здійснюють реакцію тільки один раз.

10. Дизайн хімікатів и продуктів погіршується після використання:

Дизайн хімічних продуктів повинен бути таким, щоб вони руйнувалися до нешкідливих речовин після використання, і не накопичувалися в навколишньому середовищі.

11. Аналіз в режимі реального часу, щоб запобігти забрудненню:

 Включити в процес моніторинг у реальному часі і контроль під час синтезу, щоб мінімізувати або усунути утворення побічних продуктів.

 12. Зведення до мінімуму можливості нещасних випадків:

Такий дизайн хімічних речовин і їх фізичних форм (твердих, рідких або газу), щоб мінімізувати потенціал для хімічних аварій, включаючи вибухи, пожежі і викиди в навколишнє середовище.

V. Застосування учнями знань і дій у стандартних умовах з метою засвоєння навичок. Творчий перенос знань і навичок у нові або змінені умови з метою формування вмінь

Індивідуальна робота у робочих зошитах

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.

VI. Підсумки уроку

• «Зелена» хімія — це відкриття, розробка і застосування хімічних продуктів і процесів, що зменшують або виключають використання і утворення шкідливих речовин.

VIІ. Повідомлення домашнього завдання

Підготувати навчальний проєкт за темою: «Вирішення проблеми утилізації різних видів електричних ламп».