Цели урока :

1. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ d-ЭЛЕМЕНТОВ И ВЛИЯНИЕ ИХ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ, И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА. Цели урока: 1. Обобщить знания учащихся о периодическом законе, строении атомов, состоянии в атомах электронов. 2. Закрепить умение составлять электронную схему, формулы, ячеистые структуры, сравнивать химические элементы по химической активности. 3. На основании положения элементов- металлов в периодической системе ознакомить учащихся с некоторыми закономерностями, обусловливающими распространённость металлов в природе, их токсичность, долю участии в метаболизме живых организмов. 4. Раскрыть причины загрязнения окружающей среды d-элементами, указать основные источники загрязнения. 5. Научить школьников прогнозировать и анализировать последствия загрязнения природной среды металлами. 6. Ознакомить учащихся с основными направлениями по предупреждению загрязнения окружающей среды металлов, способствовать формированию экологической культуры. Оборудование:ПК, таблицы, муляжи, планшеты с тестовыми заданиями, магнитная доска, магниты.

2. План семинара. 1) Положение d-элементов в периодической системе. 2) Особенности строения атомовd-элементов, их свойства. 3) d-элементы и живой организм. 4) Биологическая роль и токсическое действие d-элементов. 5) Проблемы загрязнения окружающей среды металлами и пути её решения. 6) Нахождение d-элементов в природе. Полезные ископаемые, содержащие d-элементы, в Воронежской области.

3. Актуализация знаний А) Индивидуальный опрос. • Работа по карточкам. • Какие элементы называются d-элементами. • Дать характеристику положения d-элементов в периодической системе. • Особенности строения атомов d-элементов: заполнение электронамиэнергетических уровней и подуровней, «провал электрона». Б) Фронтальный опрос. • Дать современную формулировку периодического закона. • В чём физический смысл порядкового номера элемента, номера группы и периода? • Какие квантовые числа описывают состояние электронов в атоме? • Какие правила лежат в основе составления графической схемы строения атома? • Составить графические схемы и написать электронные формулы строения атомов следующих химических элементов: скандия, железа, ниобия (провал электрона)

4. Изучение биологической роли и токсического действия d-элементов Особенность строения атомов d-элементов обусловлена наличием в них избытка валентных орбиталей и недостатком электронов d-элементы-металлы, а все металлы имеют небольшое количество электронов на внешнем энергетическом уровне, легко их теряют, проявляя восстановительные свойства. Металлы способны вступить во взаимодействие с белками организма и образовать с ними металлоорганические соединения. Ионы металлов – непременные участники биологических процессов: они стимулируют, нормализуют обмен веществ в организме, оказывают положительное действие на рост и размножение, на иммунобиологическую активность организма и продолжительность жизни; участвуют в кроветворении, в окислительно-восстановительных процессах, стабилизируют и активируют ферменты(образуют их активные центры). Ионы металлов создают разность потенциалов вблизи поверхности мембран, чем обеспечивают протекание жизненных процессов в клетке. Токсичность материалов тесно связанна с их физико- химическими характеристиками(электронной конфигурацией, электроотрицательностью, энергией ионизации, величиной окислительно-восстановительного потенциала, способностью к образованию более или менее прочных соединений с рядом функциональных групп на поверхности или внутри клеток, белков и т.д.), а также со строением иона металла, с функциональной и структурной организацией биологического объекта. Электроотрицательность влияет на взаимодействие металла с цитоплазмой. Например, высокая электроотрицательность ртути даёт ей возможность в первую очередь взаимодействовать с активными центрами ферментов, снижая этим их активность, а у растений-подавляя фотосинтез в хлоропластах. При установлении вредного воздействия загрязняющего вещества на организм (природный объект) необходимо учитывать три фактора: 1) Токсичность вещества зависит от его состояния(нерастворимые в воде соединения практически подвергаются превращениям в организме; 2) В природных условиях относительно безвредное вещество может перейти на высокотоксичное соединение; 3) В природной среде токсичное вещество может постепенно накапливаться в цепи питания, его концентрация в высших звеньях этой цепи может в тысячи раз превышать концентрацию данного вещества в окружающей среде в целом(фактор биологического накопления). Изменение концентрации Ме в окружающей среде может происходить как естественным путём (перераспределение между поверхностью суши, водой, атмосферой), так и искусственно(аккумуляция в почве, возникновение геохимических аномалий с последующим распределением и усвоением металлов растениями, животными и микроорганизмами). В процессе эволюции организмы выработали систему защиты от повреждающего действия металлов, как на уровне генома, так и на уровне тканевых регуляторных механизмов. Система защиты представлена специфическими белками, вырабатываемыми организмом, которые действуют на регуляторные участки ДНК и РНК; синтез таких белков приводит к появлению устойчивых(толерантных) к токсическому действию металлов популяций. Белки обладают несколькими центрами связывания, что даёт возможность нейтрализовать одновременно большое количество поступающих в организм металлов.

5. Металлы - биогены МакроэлементыМикроэлементыУльтрамикроэлемент С=10% С=10 -10% С<10% К,Са, Mg, Fe, NaMn, Zn, Cr, Ni, Co, Cu, V и др. Hg, Au, Ag, Ra, Pb и т.д. Организм и среда взаимосвязаны. Отмечена определённая зависимость между биологической ролью элементов и их местом в периодической системе Д.И.Менделеева. Органический мир построен главным образом из лёгких элементов. Поэтому только 4 металла: натрий, калий, кальций, магний содержатся в организмах в сравнительно больших количествах. Большинство же биологически активных металлов расположены в средней части первого большого периода и относятся к переходным элементам, которые содержатся в организмах в очень малых количествах. В подавляющем большинстве случаев при переходе от лёгких элементов к тяжёлым в пределах одной группы их токсичность возрастает и параллельно этому убывает их содержание в биомассе(Zn, Cd, Hg). D-элементы обладают двойной биологической ролью: важным биологическим значением и токсическим действием на живой организм. Целесообразно выделить 3 направления: а) Антропогенные источники поступления Ме в окружающую среду; б) Биологическая роль металлов; в) Токсическое действие металлов.

6. Проблема загрязнения окружающей среды и пути её решения Загрязнение окружающей среды металлами наиболее опасно для биологических объектов. Завышенное или заниженное содержание Ме в организмах вызывает различные болезни. Особенно опасно загрязнение среды тяжёлыми металлами, поскольку они включаются в природный круговорот веществ. В последнее время всё чаще выявляют очаги аномально высоких концентраций тяжёлых металлов. Например, в некоторых промышленных районах содержание в почве свинца превышает его фоновое значение в 22 р., кобальта- в 10, цинка- в 28, меди- в 100. Из почвы металлы попадают в растения. Так, в помидорах, выращенных на расстоянии 500-5000 м. от предприятия цветной металлургии, свинца содержится в 5-10 раз больше, а в клубнях картофеля- в 10-170 раз больше, чем на более удалённых участках. Накапливать металлы способны также грибы, мхи, водоросли, моллюски, рыбы. В карпах, выращенных в прудах возле автомагистралей, концентрация свинца превышает ПДК в 3 раза. Недостаток тяжёлых металлов в природной среде также небезопасен для живых организмов. Полагают, что нехватка в организме цинка, меди, кобальта или никеля вызывают потерю аппетита, развитие близорукости. Какие отрасли промышленности вызывают наибольшее загрязнение d-элементами окружающей среды? В наибольшей степени подвергаются загрязнению металлами районы, в которых добывают руду, обогащают её и производят металл. 70-75% всех производственных отходов приходится на горную промышленность. Существует чёткая закономерность: чем меньше объём производства металлов и его концентрация в рудах, тем больше отходов образуется при получении её из руды. На 1т. готового металла количество отходов составляет: для Pb-30т.,Ni-100т., Cu-200-300т., Sn-500-1000т., W и Мо-2000т. пустой породы. В отвалах теряется более 15% меди, 50% цинка, 13-14% благородных металлов. Всем эти данные свидетельствуют об огромной техногенной нагрузке на природную среду. К путям снижения или предотвращения этой нагрузки следует отнести: 1) Комплексное использование руд; 2) Улавливание и использование газообразных выбросов; 3) Переработка твёрдых отходов(снижение их токсичности и появление нового источника сырья); 4) Повторное вовлечение в технологический процесс очищенных стоков; 5) Разработка и внедрение малоотходных технологий.

7. В земное недро ты, Химия, Проникни взора остротой, И что содержит в нём Россия, Драги сокровища открой. М.В.Ломоносов. Нахождение d-элементов в природе воронежской области. После распада СССР Россия оказалась лишённой многих ценных металлов: хрома, урана, марганца и др. Остались лишь 2крупных региона по добыче и переработке цветных металлов: Карело-Кольский и Норильский. Однако, экологическая обстановка в этих регионах неблагоприятная. Попав в Норильске под дождь, можно остаться без плаща. Ежесуточно в атмосферу выбрасывается 54т. газов. Возникла необходимость поиска альтернативных регионов, богатых металлами, но более экологически чистых. По запасам металлов III место после Карело-Кольского и Норильского районов занимает Воронежская область. Кристаллический фундамент, на котором стоит Воронеж, содержит железо, никель, замечены проявления хрома, титана. Среднегодовая прибыль от разработки воронежских месторождений составила бы 3млн. рублей. В Лисках есть следы урана, радоновой воды, в 2 раза более богатые радоном, чем воды Цхалтубо. В нашей области 32 металлоносных места и 5 месторождений. Наиболее ценными являются Верхне-Мамонское и Елань-Коленовское. Запасы по металлам в Елань-Колено составляют 1млн. тонн, в то время как месторождения международного значения в ЮАР и Канаде имеют запасы всего 25 тысяч тонн металлов. Теперь стоит задача рационального использования природных богатств. В Елань-Колено огромные запасы меди и никеля, есть платина и золото, а Россия 10% титана завозит из Швеции, руда на Кольский полуостров поступает из ЮАР. ФРГ работает на минералах, содержащих 24% железа, а мы отправляем в отвал всё, что содержит менее 40% железа. В Павловском гранитном карьере в отвал ушло металлов на сумму 28млн.долларов. Нетрудно подсчитать прибыль которую может дать этот карьер, если цена 1т.-70долларов, а добывается 450 тысяч тонн с извлечением 80%. Осмия берут 8%, а 92% идёт в отвал, платины извлекают 24%, остальное- в отвал. Стрелецкий песчаный карьер может давать 15кг. золота ежегодно, прибыль от этого составит 28млн. долларов. А, ведь, золото и платина- валютные металлы. Некоторые соединения имеют огромное значение для развития медицины и экологии. Так соединения Pt(NH3)2Cl2-прекрасный антираковый препарат. Платина и палладий являются катализаторами, направляющими процесс очистки выхлопных газов на фильтрах автомобиля на образование экологически чистых продуктов. O2 CO+NxOyCO2+N2 Токсичные газы22Pt+I2Pdсоставные частицы воздуха Платиниды используются для изготовления костюмов космонавтов. В настоящее время разработана безотходная экологически чистая экология извлечения, транспортировки и переработки металлов, но она ещё не внедрена. Задача молодого поколения осуществить внедрение этой и ей подобных технологий и рационально использовать природные богатства.

8. Выводы. • Строение d-элементов, их нахождение в ПС обусловливают их свойства. • d-элементы играют двойную роль: имеют важное биологическое значение и оказывают токсическое воздействие на организм. • Необходимо вести разработку и внедрение экологически чистых технологий и использования d-элементов. • Россия богата ископаемыми, содержащими d-элементы. Дело молодых – уметь выгодно, рационально ими воспользоваться, не нарушив экологию окружающей среды.

9. Решение задач (проверка через кодоскоп) 1. Один из предсказанных Д.И.Менделеевым элементов IV периода образует оксид, содержащий 34,8% кислорода. Назвать этот элемент. R2O3, RO2138-48=90 48г – 34,8% Х=138 Ar(R)=90:2=45 Sc Х г – 100% 2. При взаимодействии 0,10 г некоторого Ме с водой образуется 0,005г водорода. Назвать этот элемент, если он обладает постоянной валентностью. 0,1г 0,005г Me H2Х=40 г Ca X г 2ч