Типичные природные (фоновые) концентрации паров ртути в приземном слое в атмосферном воздухе обычно составляют 10-15 нг/м3 при колебаниях от 0,5-1 до 20-25 нг/м3. Видимо, именно такие содержания практически безопасны для живых организмов. В зонах загрязнения концентрации возрастают в десятки и сотни раз, а в производственных или загрязненных ртутью помещениях могут достигать экстремально высоких значений (до 1-5 мг/м3). Главной формой ртути в атмосфере являются пары металла (Нg0), меньшее значение имеют ионная форма, органические и неорганические (хлориды, йодиды) соединения. Она также связывается с аэрозолями. В зонах загрязнения концентрации ртути в дождевой воде достигают 0,3-0,5 мкг/л и даже более (при фоне обычно не больше 0,1 мкг/л). В городах наблюдается увеличение количества ртути, переносимой с аэрозолями и атмосферной пылью.
Фоновые уровни ртути в природных почвах зависят от их типа, но в большинстве случаев находятся в пределах 0,01-0,1 мг/кг. Нижние пределы характерны для песчаных почв, верхние - для почв, богатых органическим веществом. Содержания, превышающие эти величины, связаны с влиянием загрязнения. В зонах загрязнения уровни ртути, особенно в верхних горизонтах почв, увеличиваются в десятки-сотни раз, иногда даже в тысячи раз. В почвах ртуть активно аккумулируется гумусом, глинистыми частицами, может мигрировать вниз по почвенному профилю и поступать в грунтовые воды, поглощаться растительностью, в том числе сельскохозяйственной, а также выделяться в виде паров и в составе пыли в атмосферу. При сильном загрязнении почв концентрации ртути в воздухе могут достигать опасных для человека величин.
В поверхностных водах ртуть мигрирует в двух основных фазовых состояниях - в растворе вод (растворенные формы) и в составе взвеси (взвешенные формы). В свою очередь, в растворе вод она может находиться в виде двухвалентного иона, гидроксида ртути, комплексных соединений (с хлором, органическим веществом и др.). Среди соединений Нg (II), мы уже знаем об этом, по своему экологическому и токсикологическому значению особая роль принадлежит ртутьорганическим соединениям. Важнейшими аккумуляторами ртути, особенно в условиях загрязнения, являются взвесь и донные отложения водных объектов. Наиболее высокими концентрациями ртути характеризуются техногенные илы, активно накапливающиеся в реках и водоемах, куда поступают сточные воды промышленности. Уровни содержания ртути в них достигают 100-300 мг/кг и больше (при фоне до 0,1 мг/кг). Известны случаи, когда количество ртути, поступившей со сточными водами и накопившееся в таких илах, составляло десятки и сотни тонн. Нормальное функционирование таких рек и водоемов, их практическое использование возможно только при удалении загрязненных отложений. Использование загрязненных ртутью вод для орошения сельскохозяйственных угодий приводило кее накоплению в сельхозпродукции до уровней, превышающих ПДК.
Типичные фоновые уровни валовой ртути (растворенные формы) в природных пресных водах составляют 0,03-0,07 мкг/л; в донных отложениях рек и пресноводных озер - 0,05-0,1 мг/кг; в пресноводных растениях -0,04-0,06 мг/кг сухой массы. Обычно там, где нет указаний на загрязнение ртутью, ее уровни в питьевых водах редко превышают 0,1 мкг/л. Ртуть, прежде всего метилртуть, относится к веществам, которые накапливаются в пищевой цепи, простым образцом которой может быть, например, следующий ряд: личинка - пескарь - окунь -щука - кошка. Это значит, что в каждом последующем организме содержание метилртути обычно многократно выше, нежели в предыдущем. Пищевые продукты, выращенные и полученные при соблюдении необходимых условий, обычно характеризуются допустимым содержанием ртути [17].
Глава III. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «ЭЛЕМЕНТЫ II ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И.Менделеева»
Эксперимент начался со знакомства с ученическим коллективом. При этом для получения представления об успеваемости класса по химии была изучена статистика четвертных оценок по химии и проведен констатирующий контрольный срез знаний по этой дисциплине. (Результаты констатирующего контрольного среза знаний по химии в 9 «Б» классе гимназии №14 приведены ниже в конце главы в виде диаграммы). Затем был проведен ряд уроков по разработанным план-конспектам.
3.1 Урок по теме «Металлы Главной Подгруппы II Группы»
Комплексная дидактическая цель: ознакомить со свойствами металлов главной подгруппы II группы, их получением, нахождением в природе и применением.
В результате изучения модуля учащиеся должны уметь: давать характеристику строения атомов металлов на основе положения элементов в Периодической системе; записывать уравнения химических реакций, характерных для данных металлов: применить знания, полученные на уроках профессионального цикла; работать с дополнительной литературой, таблицами, опорными схемами; решать расчётные и экспериментальные задачи.
Данный модуль включает восемь учебных элементов (УЭ) (здесь приведены 6).
УЭ-0
Цель: проработав материал учебников, опорных схем, конспектов, а также дополнительный материал к модулю, используя знания, полученные на практике и при изучении специальных предметов, вы должны узнать о строении атомов металлов главной подгруппы II группы, свойствах и применении образованных ими простых веществ и важнейших соединений, научиться применять эти знания при изучении металлов других групп, а также темы «Стали. Марки сталей».
Освоение данного модуля расширит ваши знания о металлах и их соединениях, будет способствовать повышению вашего интеллектуального уровня и профессионального мастерства.
Руководство по организации учебного процесса. Задумайтесь о значении данной темы в вашей практической и профессиональной деятельности.
УЭ-1 (10 мин)
Целы определить исходный уровень знаний учащихся об общих свойствах металлов и их соединений.
Руководство по организации учебного процесса. Выполните тестовое задание по теме «Щелочные металлы». Выберите один или несколько правильных ответов. Работайте самостоятельно.
Входной контроль
1. Для щелочных металлов характерны физические свойства
а) высокая температура плавления
б) мягкость
в) твёрдость
г) теплопроводность
2. тонут в воде и плавятся в ней щелочные металлы
а) Na и К в) Li и Fr
б) Rb и Cs г) К и Li
3. К синтезированным элементам относится
a) Cs б) Rb в) Fr г) К
4. Наиболее слабым электролитом является
a) LiOH б) CsOH в) FrOH г) NaOH
Почему?
5. Молярная масса (г/моль) фосфата натрия равна
а) 158 6) 146 в) 164 г) 170
6. В фотоэлементах используют
a) Li б) Na в) Rb г) Cs Почему?
7. Силицидами называют соединения металлов с
а) углеродом в) серой
б) азотом г) кремнием
8. МАССА (Г) 0,3 МОЛЬ СУЛЬФАТА КАЛИЯ РАВНА
а) 40,5 б) 152,2 в) 52,2 г) 450
9. ОДНОВРЕМЕННО могут НАХОДИТЬСЯ В РАСТВОРЕ ИОНЫ
а) K+, Ва2+, SO42, NO3 б) Li+, Са2+, Cl, NO3
в) Zn2+, Ва2+, ОН, S2 r) Na+, Са2+,СO32, OH
10. ЦЕПОЧКЕ ПРЕВРАЩЕНИЙ
хлорид натрия натрий пероксид натрия
гидроксид натрия нерастворимое основание
СООТВЕТСТВУЮТ СХЕМЫ РЕАКЦИЙ:
a) Na + Cl2 ; Na + H2O
б) Na + Br2 ; Na + H2
в) Na + О2 ; NaOH + FeCl3
г) Na + S ; NaOH + BaCl2
Составьте соответствующие уравнения реакций.
Руководство по организации учебного процесса. Выполнив работу, обменяйтесь тетрадями и определите уровень знаний вашего товарища.
Ключ к тесту (выдает преподаватель).
1. б. г. | 2. б. | 3. в. | 4. а. У лития самый малый радиус атома | 5. в. | |
6. г. У него большая способность к отдаче электронов. | 7. г. | 8. в. | 9. б. | 10. а, в. |
УЭ-2 (5-7 мин)
Цель: закрепить знания о строении и свойствах атомов металлов главной подгруппыII группы.
Руководство по организации учебного процесса. Запишите в тетрадях дату и тему урока.
1. Прочитайте внимательно материал...(здесь и далее указаны страницы в учебниках и дополнительной литературе) и составьте схемы строения атомов бериллия, магния, кальция.
2. Устно ответьте на вопросы.
? Как изменяется радиус атомов с возрастанием порядкового номера элемента?
? Как изменяется химическая активность металлов главной подгруппы II группы в зависимости от радиуса атома?
? Какой из этих трёх металлов наиболее активен?
3. Составьте график изменения радиусов атомов металлов главной подгруппы II группы.
Работать индивидуально. Самостоятельно оцените свои знания.
УЭ-3 (10-15 мин)
Цель изучить физические и химические свойства бериллия, магния и щёлочноземельных металлов.
Руководство по организации учебного процесса. Прочитайте внимательно материал... Работайте в парах. Все выводы и уравнения реакций записывайте в тетрадях. Проконтролируйте друг друга. Один из пары будет отчитываться о проделанной работе.
1. Устно ответьте на вопросы.
? В чём черты сходства и различия простых веществ магния и кальция?
? Почему кальций -- лёгкий и прочный металл -- не применяют в самолётостроении?
? Сравните свойства кальция со свойствами щелочных металлов. Сделайте вывод.
2. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить превращения: Mg MgO MgCl2 MgSО4.
3. Соблюдая правила безопасности, проделайте экспериментально реакции, соответствующие следующим схемам: Mg + HCl ; Са + НСl .
Составьте уравнения реакций, объясните разную химическую активность металлов.
УЭ-4 (10 мин)
Цель: познакомиться с соединениями магния, кальция, бериллия, их свойствами и областями применения.
Руководство по организации учебного процесса. Просмотрите презентацию «Щёлочноземельные металлы», рассмотрите коллекцию «Важнейшие природные соединения кальция и магния» (в парах). Прочитайте внимательно... Выпишите в тетрадь формулы основных соединений кальция, магния, бериллия и укажите области их применения (работайте индивидуально).
УЭ-5 (15-20 мин)
Учащиеся были разделены на три группы.
Для группы 1
Цель: изучить применение бериллия и его сшивов в промышленности.
Руководство по организации учебного процесса. Используйте дополнительный материал к модулю и...
Выпишите важнейшие области применения бериллия и сплавов на его основе.
Приготовьте сообщения и творческие отчёты об использовании бериллия как легирующей добавки. Покажите связь этого учебного материала с учебным материалом по технологии металлов, электротехнике, электроматериаловедению, физике. Творческие отчёты сдайте преподавателю.
Для группы 2
Цель: изучить значение магния для жизнедеятельности человека, применение магния и его сплавов, их использование в сварочном и формовочном производствах.
Руководство по организации учебного процесса. Используйте дополнительный материал к модулю и...
Ответьте на вопрос: «Какое значение имеет магний для человеческого организма?»
Проведите мини-исследование о применении магния в сварочном и формовочном деле. Обратите внимание на состав магниевого термита и его применение.
Допишите уравнение реакции сгорания магниевого термита, расставьте коэффициенты, укажите тип реакции: Mg + Fe3O4 .
По окончании работы проведите взаимопроверку.
Для группы 3
Цель: изучить применение кальция и его соединений, их значение для живых организмов, использование в будущей профессиональной деятельности.
Руководство по организации учебного процесса. Используйте дополнительный материал к модулю и...
Выпишите основные цифры, характеризующие содержание кальция в организме человека (выполняйте индивидуально).
Выполните упражнение... (работайте индивидуально).
Соблюдая правила безопасности, осуществите экспериментально превращения: Са Са(ОН)2 СаСО3.
Напишите уравнения реакций. Работайте в парах.
Используя дополнительную литературу и знания, полученные на уроках по другим предметам, заполните таблицу. Работайте в парах.
Область применения | Формула вещества | Используемые свойства | |
При заполнении таблицы найдите ответы на следующие вопросы.
? Благодаря каким свойствам кальций используется в сварочном деле?
? Зачем кальций добавляют в расплавы металлов?
? Почему кальций используют для получения редких металлов?
Дополнительный материал
В промышленности магний используется в виде сплавов с алюминием, марганцем, цинком и другими элементами. Все магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием, имеют сравнительно высокую прочность. Сплав магния с алюминием высокопластичен, в горячем состоянии хорошо сваривается и имеет более высокую коррозийную стойкость по сравнению с другими магниевыми сплавами. Для улучшения механических свойств магниевых сплавов их нагревают до 400 С и охлаждают на воздухе. От коррозии их защищают оксидированием, пропиткой маслами, лаками.
Сплавы бериллия находят применение в самолётостроении, электротехнике. Из бериллия изготовляют окошечки рентгеновских трубок, используя его проницаемость для рентгеновских лучей. В смеси с препаратами радия бериллий служит источником нейтронов.
Магниевый термит для сварки составляют из порошка магния и железной окалины. Продукты сгорания магниевого термита образуются в виде пористой спёкшейся массы оксида магния, которая впитывает в себя расплавленное железо. Магниевый термит применяют в основном для сварки стальных телеграфных и телефонных проводов воздушных линий связи, но он может использоваться и для сварки стыков стальных труб небольших диаметров.
Мрамор диэлектрик. Он гигроскопичен и поэтому используется в качестве электроизоляционного материала. Его шлифуют и пропитывают органическими веществами -- парафином и лаками. Мрамор негорючий материал. Из него изготовляют распределительные доски и основания для рубильников и щитков с предохранителями в установках, рассчитанных на напряжение до 500 В.
По окончании работы каждая группа отчитывается о выполнении заданий [18, 19].
3.2 Урок по теме «Бериллий, магний и щелочноземельные металлы»
Задачи урока:
Обучающие.
Рассмотреть химические свойства элементов главной подгруппы II группы. Вспомнить двойственный (амфотерный) характер оксида и гидроксида бериллия. Познакомить учащихся со способами получения и с историей открытия этих элементов. Повторить окислительно-восстановительные реакции (ОВР) и алгоритм расстановки коэффициентов в уравнениях таких реакций методом электронного баланса. Продолжить планомерную подготовку учащихся к единому государственному экзамену (выполнение заданий тестового типа, ОВР).
Развивающие:
Развивать мышление учащихся, в том числе умение анализировать, смекалку, эрудицию, познавательный интерес с помощью химического эксперимента.
Воспитательные.
Воспитывать в учащихся такие личностные качества, как целеустремленность, наблюдательность, умение работать в коллективе, ответственность.
Методические приемы объяснения нового материала. Рассказ, беседа, демонстрация опытов, самостоятельная работа учащихся.
Оборудование и реактивы. На столе учителя: магнитофон с кассетой, тигельные щипцы, спиртовка, спички, две чашки Петри, кристаллизатор; фенолфталеин, вода, образцы металлов главной подгруппы II группы: магний и кальций.
На столах учащихся: тестовые задания, справочный материал, опорный конспект «Получение металлов», спички, небольшие чашечки с тампонами из ваты, смоченной солями кальция, стронция и бария.
ХОД УРОКА
Оргмомент. Введение в урок. Актуализация опорных знаний
Здравствуйте, ребята! На сегодняшнем уроке мы продолжим наше увлекательное путешествие в страну «Металлию» и посетим хорошо известный город «Щелочноземельск». Жителями этого города являются элементы IIа группы периодической системы, начиная с кальция. А в пригороде живут остальные элементы этой подгруппы. Давайте перечислим все эти элементы.
Ученик. Это бериллий Ве, магний Mg, кальций Са, стронций Sr, барий Ва и радий Ra.
