Слайд 1Тема Углерод

Интегрированный урок химии и английского языка.
Тема Углерод
Цели урока:
1. Рассмотреть строение атома и аллотропию углерода;
2. ознакомить учащихся с явлением адсорбции;
3. изучить химические свойства углерода;
4. рассмотреть круговорот углерода в природе;
5. развивать умение читать узкоспециальные тексты.
Оборудование. Модели кристаллических решеток алмаза и графита,
древесный уголь, активированный уголь, раствор перманганата калия,
разбавленные соки фруктов и овощей, штатив, вата, песок, воронка,
стеклянная посуда, диск «Виртуальная лаборатория».
Ход урока.
Слайд 2
Любое препятствие преодолевается настойчивостью.
Леонардо да Винчи
I. Вводное слово учителя.
Учитель химии.
-"Что может быть общего между пестрым букетом цветов и куском
каменного угля? Что общего между разнообразным содержимым склянок,
аккуратно расставленных на полках аптечных шкафов, и нефтью?
Общего, конечно, мало! И долго пришлось бы искать такого чудака,
который своей возлюбленной вместо духов решился бы преподнести... кусок
каменного угля. Не нашлось, бы, пожалуй, и врача, рекомендовавшего своим
пациентам вместо лекарств натуральную нефть.
Однако и черный, невзрачный, тускло поблескивающий в солнечных
лучах кусок каменного угля, и пестрый букет цветов, и нефть - все они
содержат углерод, без которого невозможно существование ни
медикаментов, ни большинства взрывчатых веществ, ни огромного
множества так называемых органических соединений, из которых в свою
очередь состоят организмы человека, животных и растений.
Учитель английского языка.
Carbon is the basis for organic chemistry, as it is in all living organisms. Carbon is
an important biological component for our bodies, systems, organs, cells. Carbon
is a nonmetal that can bond with itself and many other chemical elements,
forming nearly ten million compounds. Elemental carbon can take the form of
one of the hardest substances (diamond) or one of the softest (graphite).Carbon
is made in the interiors of stars. Pure carbon exists free in nature and has been
known since prehistoric time. The origin of the name 'carbon' comes from the
Latin word carbo, for charcoal.
Слайд 3 (объявление темы и целей урока)
II. Повторение пройденного материала. Актуализация знаний
учащихся.
Давайте вспомним, какие химические элементы мы уже изучили?
What chemical elements are these? (ПОКАЗАТЬ НА ТАБЛИЦЕ)
It is the seventh chemical element of the periodic table. It is in the cell between
carbon and oxygen.( Nitrogen)
It is the first element in the group of halogen gases.( fluorine)
It is one of those elements that you will never find free in nature. It is very
reactive. (Phosphorus)
It is the eighth element of the periodic table and in the second period. ( Oxygen)
III. Изучение нового материала.
1. Строение атома углерода.
На сегодняшнем уроке речь пойдет об углероде.
У элемента номер шесть
Достоинств очень много есть.
"Людям я совсем как брат.
Много тысяч лет назад
Я уже пылал в костре,
Освещая интерьер
Первобытных их пещер.
Если мягким быть решу, То в тетради я пишу.
Такова, друзья, природа
Элемента углерода!"
What do we know about this element? (Zvereva)
CARBON (lat. Carboneum), this chemical element is of the IV group of 2 period
of the periodic table, its atomic number is 6, atomic mass is 12,011. Its ion has two
energetic levels. At external energetic level carbon contains 4 electrons.
And what is the ELECTRONIC formula of atom?
blackboard? (Lera)
Who can write it on the
Углерод отдавая все внешние электроны более электроотрицательным
элементам, окисляется, переходя в углерод С+4. Принимая 4 электрона на
свой внешний электронный уровень от более сильных восстановителей, он
восстанавливается до С-4.
2. Для углерода характерно явление аллотропии.
Слайд 4 Аллотропия. Если структурные единицы вещества способны
соединяться друг с другом в более чем в одной кристаллической форме, это
явление называется аллотропией. Давайте вспомним, какие из ранее
изученных элементов обладают явлением аллотропии? (кислород, фосфор)
Allotropy. The ability of structural units of a substance to unite with one another in
more than one crystalline form is called allotropy. Carbon is found free in nature
in three allotropic forms: amorphous or fullerenes, graphite, and diamond
У углерода несколько аллотропных модификаций – алмаз, графит ,
фуллерен и аморфный углерод. (Запись в тетради)
Восславим вечный углерод!
Первооснову жизни бренной.
О нем мой стих—души полет
И отголосок всей Вселенной!
Кирпичик малый мирозданья,
Ключ к пониманию бытья,
Частица нашего сознанья.
Едины мы—и он, и я!
Взгляните—вот алмаз прозрачный,
Он чище утренней росы,
Совсем казалось бы не мрачный
Сынишка звездной полосы.
А вот—графит—язык науки.
Искусств служитель, знаний жрец.
Ведь не испачкавши им руки,
Не скажешь ты, что ты—мудрец.
3. Работа с текстами в группах.
Углерод – один из немногочисленных элементов «без роду, без
племени». История общения человека с этим веществом уходит во
времена доисторические. Имя первооткрывателя углерода неизвестно,
неизвестно и то, какая из форм элементарного углерода – алмаз или
графит – была открыта раньше. И то и другое случилось слишком
давно. Определенно утверждать можно лишь одно: до алмаза и до
графита было открыто вещество, которое еще несколько десятилетий
назад считали третьей, аморфной формой элементарного углерода –
уголь. Но в действительности уголь, даже древесный, это не чистый
углерод. В нем есть и водород, и кислород, и следы других элементов.
Правда, их можно удалить, но и тогда углерод угля не станет
самостоятельной модификацией элементарного углерода. Это было
установлено лишь во второй четверти нашего века.
1 группа. Алмаз
Алмаз - это кристаллическая модификация чистого углерода, образованная в
глубоких недрах Земли, в верхней мантии на глубинах более 80-100
километров, при исключительно высоких давлении и температуре. Это
самый драгоценный камень, самый твердый и износостойкий минерал, самый
блестящий и неподверженный времени самоцвет. Бриллиант, алмаз,
которому посредством обработки придана специальная форма, максимально
раскрывающая оптические свойства камня. Алмаз состоит из повторяющихся
соединений атомов углерода, соединенных с 4 другими атомами углерода.
Структурное соединение алмаза состоит из 8 атомов, образующих куб. Эта
решетка очень прочная, поэтому алмазы такие тяжелые и имеют высокую
температуру плавления. Алмаз используют в промышленности. Ограненный
алмаз, бриллиант, является лучшим и самым дорогим драгоценным камнем.
A diamond is crystalline modification of pure carbon. The word 'diamond' is from
Greek, it means 'hardest steel' or 'hardest substance'. Everyone knows diamonds
are hard and beautiful, it is a brilliant precious stone, but did you know a diamond
could be the oldest material you might own? While the rock in which diamonds
are found may be 50 to 1,600 million years old, the diamonds themselves are
approximately 3.3 billion years old. Diamonds also may be formed under the high
pressures and temperatures at the site of meteorite impacts. Diamond is made
up of repeating units of carbon atoms joined to four other carbon atoms. The
structural unit of diamond consists of 8 atoms, fundamentally arranged in a cube.
This network is very stable, that is why diamonds are so very hard and have a high
melting point. They are used in industry, they are the best and the most
expensive jewelry.
2 группа. Графит.
С давних пор в качестве пишущего инструмента наряду с мелом
использовались кусочки мягкого минерала графита – одной из
разновидностей углерода. Графит имеет слоистое, чешуйчатое строение. При
трении о какой-либо предмет чешуйки этого материала отслаиваются и
оставляют след на предмете. Слово графит произошло от греч. графо – пишу.
Со временем из кусков графита стали изготавливать палочки, а для того,
чтобы не пачкались руки, они обертывались различными материалами
(тканью, бумагой и т.д.). Эволюция графитового пишущего инструмента в
конце концов привела к созданию деревянного карандаша, известного
каждому человеку.
Graphite is the second allotropian modification of a carbon. It is soft, black
substance. Since early times people used pieces of soft mineral, graphite, as a
writing instrument. Graphite has a stratified, scaly structure. During the friction
graphite looses its layers and leaves them on objects. The origin of the word
“graphite” comes from Greek ‘grafo” which means “write”. Later people began to
make sticks out of graphite. To protect hands from graphite they started to cover
sticks with different materials. The evolution of graphite writing instrument
brought to the creation of a pencil which we still use. Graphite is used as a crucible
for melting metals, in pencils, for rust protection, for lubrication, and as a
moderator for slowing neutrons for atomic fission.
3 группа. Фуллерены.
ФУЛЛЕРЕНЫ, группа специфических молекул, состоящих только из атомов
углерода, которые образуют каркас из 12 пятиугольников и нескольких
шестиугольников. Своим названием эти соединения обязаны инженеру и
дизайнеру Р.Бакминстеру Фуллеру.
Наиболее полно изученный
представитель семейства фуллеренов – фуллерен-60 (C60).
Сейчас их интенсивно изучают в лабораториях разных стран, пытаясь
установить условия их образования, структуру, свойства и возможные сферы
применения. Фуллерены обладают необычными химическими и
физическими свойствами. Так, при высоком давлении С60 становится
твердым, как алмаз. Благодаря этому свойству C60 можно использовать в
качестве твердой смазки. Фуллерены обладают также магнитными и
сверхпроводящими свойствами.
FULLERENES, a group of specific molecules, consisting only of atoms of carbon,
which form a framework from 12 pentagons and a few hexagons. Fullerenes - are a
family of carbon allotropes, molecules composed entirely of carbon, in the form
of a hollow sphere, ellipsoid, tube, or plane. These combinations got their name
after engineer and designer R.Backminster Fuller. The fullerene was discovered in
1985 at the University of Sussex and Rice University, who named it after Richard
Buckminster Fuller. As the discovery of the fullerene family came after
buckminsterfullerene, the shortened name 'fullerene' was used to refer to the
family of fullerenes. Fullerene have unusual chemical and physical properties. So,
at high pressure C60 becomes hard, as a diamond. Due to this property of C60 it is
possible to use it as a hard greasing substance.
Слайд 5
В основе строения аморфного углерода лежит разупорядоченная структура
монокристаллического (всегда содержит примеси) графита. Это кокс, бурые
и каменные угли, техуглерод, сажа, активный уголь.
Демонстрация изображений кристаллических решеток алмаза, графита и
фуллерена. Работа по вопросам к текстам.
4. Химические свойства .
Зная строение атома данного элемента мы можем предположить химические
свойства углерода.
-Как вы думаете какие химические свойства будет проявлять атом углерода?
-Будет ли углерод являться сильным окислителем , либо восстановителем и
почему?
В нормальных условиях углерод химически малоактивен, однако при
высокой температуре он реагирует со многими веществами. Самой активной
формой является аморфный углерод, менее активен графит, самый инертный
- алмаз.
При нагревании углерод соединяется с кислородом, образуя оксид углерода
(IV), или углекислый газ:
С + O2 = CO2
При недостатке кислорода образуется оксид углерода (II), или угарный газ:
2С + О2 = 2СО
С водородом углерод соединяется только при высоких температурах и в
присутствии катализаторов. В зависимости от температуры образуются
различные углеводороды, например, метан:
С + 2H2 = CH4
Углерод взаимодействует при нагревании с серой и фтором:
С + 2S = CS2
С + 2F2 = CF4
Интересная особенность- с другими галогенами углерод не взаимодействует.
Углерод восстанавливает многие металлы из их оксидов:
2Fe2O3 + 3С = 4Fe + 3CO2
С металлами или их оксидами углерод образует карбиды:
CaO + 3C = CaC2 + СО
Экскурсия в Виртуальную лабораторию (5 мин)
5. Адсорбция.
Отрывок из сказки «Мороз Иванович»:
«Между тем Рукодельница воротится, воду процедит, в кувшины нальёт, да
ещё какая затейница: коли вода нечиста, так свернет лист бумаги, наложит в
неё угольков да песку крупного насыплет, вставит ту бумагу в кувшин да
нальёт в неё воды, а вода-то знай проходит сквозь песок да сквозь уголья и
капает в кувшин чистая, словно хрустальная». О каком явлении
рассказывается в сказке?
Адсорбция (от лат. ad — на, при и sorbeo — поглощаю), поглощение к.-л.
вещества из газообразной среды или раствора поверхностным слоем
жидкости или твёрдого тела.
Древесный уголь, получаемый при нагревании древесины без доступа
воздуха, является одной из разновидностей так называемого аморфного
углерода. Исследованиями последнего времени установлено, что "аморфный"
углерод часто представляет собой мелкокристаллический графит.
Замечательной особенностью этого угля является способность осаждать и
удерживать на своей поверхности (адсорбировать) различные вещества .
Явление адсорбции было открыто в 1785 г. русским академиком Торием
Егоровичем Ловицем (портрет). Он же указал и на возможность
использования этих свойств угля для практических целей, например для
очистки затхлой воды на кораблях, уксуса и т. п.
The phenomenon of adsorption was found by Toriy Egorovich Lovits in 1785. It
was used in England to clean the air in the Houses of Parliament and the water of
the river Thames which is very dirty.
Слайд
(Оригинальное применение явление адсорбции нашло в Англии, где с
помощью угля очищался воздух, подаваемый в здание парламента. Оно
расположено на реке Темзе, сильно загрязненной гниющими остатками,
которые и отравляют зловонием воздух. )
В первую мировую войну явление адсорбции нашло исключительно большое
применение в борьбе с боевыми отравляющими веществами - ядовитыми
газами или парами (0В).
Профессор, а впоследствии академик Н. Д. Зелинский,(портрет)
выдающийся химик и ученый, изобрел, провел испытания и в июле 1915 г.
предложил противогаз, действующий на основе явления адсорбции.
Вдыхание отравленного воздуха через угольный противогаз целиком
освобождало воздух от ядовитых примесей и предохраняло солдат,
защищенных противогазом, от действия газообразных отравляющих веществ.
Где еще в настоящее время широко используется явление адсорбции?
(Медицина)
Демонстрационный опыт.
6. Круговорот углерода в природе. Природные соединения углерода.
Содержание углерода в земной коре 0,1 % по массе. Свободный
углерод находится в природе в виде алмаза и графита. Основная масса
углерода в виде природных карбонатов (известняки и доломиты),
горючих ископаемых — антрацит (94—97 % С), бурые угли (64—80 %
С), каменные угли (76—95 % С), горючие сланцы (56—78 % С), нефть
(82—87 % С), горючих природных газов (до 99 % метана), торф (53—
56 % С), а также битумы и др. В атмосфере и гидросфере находится в
виде диоксида углерода СО2, в воздухе 0,046 % СО2 по массе, в водах
рек, морей и океанов в ~60 раз больше. Углерод входит в состав
растений
и
животных
(~18 %).
В организм человека углерод поступает с пищей (в норме около 300 г в
сутки). Общее содержание углерода в организме человека достигает
около 21 % (15 кг на 70 кг массы тела). Углерод составляет 2/3 массы
мышц и 1/3 массы костной ткани. Выводится из организма
преимущественно с выдыхаемым воздухом (углекислый газ) и мочой
(мочевина
В природе углерод встречается как в свободном виде (алмаз, графит), так и в
связанном. В связанном состоянии углерод входит в состав карбонатов.
Слайд 7
СаСО3 –мрамор, известняк, мел;
MgСО3- магнезит;
СаСО3 MgСО3- доломит.
Работа со схемой учебника, стр. 170, рис 100.
В атмосфере содержится оксид углерода (IV) углекислый газ. Из атмосферы
и природных вод углекислый газ поглощается зелеными растениями(
фотосинтез),а образующийся в результате дыхания, брожения , гниения СО2
снова поступает в атмосферу и воды морей и океанов. (карточки)
Слайд 8
IV.
Закрепление пройденного материала.
1. Работа по вопросам.
 Назовите основные аллотропные модификации углерода.
 Чем вызваны различные свойства алмаза , графита и фуллерена?
 Что такое адсорбция?
 Чем объясняется не высокая химическая активность углерода?
 Какая из модификаций углерода наиболее химически активна?
Слайд 9
2. Кроссвород.
1
s i
7
l i
c o n
2
c a l c i u m
3
h y d r
o g e n
4
b a r i u m
5
c o p p e r
6
i r o n
1. This element has atomic number of 14. (silicon)
2. This element is of 4 period 2 group A (calcium)
3. It has 1 proton. (hydrogen)
4. This element has atomic mass of 137,34. (barium)
5. This element’s symbol is Cu. (copper)
6. This element is 4 period 8 group B. (iron)
7. What is the seventh element? (carbon)
V. Домашнее задание.
§29, упр.5, 8
VI. Рефлексия.