Урок «буквоеда» - Сценарии уроков на основе проблемных заданий

Цели урока. Формировать у учащихся культуру использования химических терминов в повседневной жизни, научить их содействовать распространению этой культуры в обществе и умению критически воспринимать информацию, предлагаемую масс-медиа.

Оборудование. Этикетки, пустые упаковки от различных продуктов питания, одежды, вырезки (или ксерокопии) статей из газет и журналов, содержащие информацию, связанную с химией.

Методические рекомендации по проведению урока

При разработке урока использовались положения концепции практического медиа-образования, разработанной Л. С. Зазнобиной¹.

Примерный текст введения к уроку

Эпиграфом к этому уроку может служить анекдот: «На больничной койке лежит молодой человек, весь в бинтах. Сосед по палате спрашивает:

— Что, автомобильная авария?

— Нет, опечатка в справочнике по химии».

Действительно, в химии, а особенно в химической технологии, нередко даже небольшая неточность может привести к тяжелым последствиям, и даже если обойдется без травм, то материальный ущерб может быть очень большим. Поэтому одна из главных заповедей химика: с первых дней изучения этого предмета соблюдать строжайшую точность во всем, в том числе и в употреблении терминов, названий соединений. «Буквоед» в общении — личность малопривлекательная, но настоящий химик просто обязан быть «буквоедом», так как от этого зависит не только успех его профессиональной деятельности, но нередко здоровье и жизнь.

К сожалению, несмотря на широкое использование в повседневной жизни современного человека различных химических соединений, химической грамотности в обществе не прибавляется. В телепрограммах, на страницах газет и журналов, и даже в книгах для школьников нередко появляется безграмотная с точки зрения химии информация. Человек, изучающий химию, должен уметь ее обнаружить и предложить своим друзьям и знакомым правильный вариант изложения этой информации.

Задания

14.1. В детской энциклопедии А. Леокума «Скажи мне, почему...?» (авторизованный перевод Я. и А. Андреевых. — М.: Джулия, 1992) в статье «Что такое жесткая вода?» так объяснены причины жесткости воды: «Углекислота растворяет в воде углекислую известь и окисляет магниевую соль, делая воду жесткой. В жесткой воде сложно намылить руки. Если ее вскипятить, она оставляет в кастрюле известковый налет». И далее: «В воде кроме газов присутствуют и солевые растворы. А на поверхности речной воды нередко плавают и различные органические вещества...» Согласны ли вы, что ученикам начальных классов можно так объяснять жесткость воды? А как бы вы это сделали?

14.2. В книге Л. Я. Скляревского «Целебные свойства пищевых растений» (М.: Россельхозиздат, 1972) приведена такая информация о химическом составе злаков:

«В зернах пшеницы содержится 13% белка, около 66% углеводов, 1,5% жира, 3% клетчатки, минеральные соли (фосфор, калий, магний и др.), ферменты, витамины B₁, В₆, Е».

«Рисовая крупа содержит примерно 75% углеводов, 7,7% белков, 0,4% жиров, 2,2% клетчатки, 0,5% золы и 14% воды».

«В пшене содержится 81% крахмала, 12% белков, 3,5% жира, 1% клетчатки, минеральные вещества, витамин B₁».

Можно ли на основании приведенной информации определить, в какой из трех зерновых культур содержится больше всего углеводов?

14.3. В одном из сюжетов программы телеканала ОРТ «Доброе утро» ведущий, рассказывая о проблемах качества питьевой воды, так сформулировал свою мысль: «Кипячение не убивает хлор в воде». Удалось ли вам понять, что именно он хотел сказать, и если да, то какими бы словами вы изложили эту же информацию?

14.4. Авторы рекламы бытового фильтра для воды «Гейзер», опубликованной в одном из номеров газеты «Труд-Москва», включили в текст такую фразу: «Химический анализ российской воды содержит такие параметры, которых и в помине нет в развитых странах». Прокомментируйте этот текст с точки зрения: 1) учителя химии; 2) учителя русского языка. Предложите свой вариант изложения этой информации.

14.5. В одной из передач радиостанции «Свобода» (5 сентября 1999 г.) было рассказано о тяжелой экологической обстановке в г. Тольятти, вызванной работой объединения «Куйбышевазот». В частности, сообщалось о повышенном содержании в воздухе оксидов азота, механизм воздействия которых на организм человека журналисты объяснили так: «Окислы азота, смешиваясь с водяной пылью, образуют азотную кислоту, которая, попадая при дыхании в организм, смешивается с соляной кислотой, содержащейся в желудочном соке, образуя гремучую смесь, которая называется «царской водкой». Журналисты утверждают также, что «окислы азота легко увидеть, так как они представляют собой бурый газ». Насколько эта информация грамотна с точки зрения химии?

14.6. Популярный журнал мод «Burda moden» так рекламирует оттеночную пену для волос «Wella Color»: «Даже при частом применении оттеночная пена «Wella Color» не наносит ни малейшего вреда волосам, так как она не содержит ни аммиака, ни других окисляющих веществ». Что вы можете сказать по поводу этой информации?

14.7. В рекламе одного из дезодорантов для женщин авторы так объясняют его специфическое действие: «Женский уровень pH при потоотделении обычно отличается от мужского. Дезодорант «Секрет» взаимодействует с женским уровнем pH, надежно устраняя запах пота». Насколько грамотно изложена эта информация с точки зрения химии? Предложите свой вариант.

14.8. В газете «МК» от 17.09.98 г. в статье «Сыроед мясоеду не товарищ» приведена такая информация о составе колбасы: «Расходы россиян на покупку колбасы в два раза выше, чем на покупку мяса. И это при том, что в колбасе лишь 10—15% белка, зато много мышечной ткани и более 30% жира. А в говядине жира в 4 раза меньше, белка в 1,5—2 раза больше. Да и микроэлементы, полученные из мяса, будут ценнее колбасных».

Есть там и такая фраза: «Человеческий организм, как известно, разбивает получаемые питательные вещества на отдельные аминокислоты и формирует их в белок».

Информация о качестве белков пищи приведена в такой редакции: «В некоторых продуктах питания, например в яйцах, молоке, содержатся так называемые «укомплектованные белки» — те, которые включают сразу все необходимые аминокислоты. Растения же не содержат «укомплектованных белков». Поэтому, если рацион состоит из одних овощей и фруктов, их нужно употреблять во всем многообразии и в больших количествах. Только тогда организм сможет «склеивать» полноценный белок. Если же с пищей поступает неполный комплект аминокислот, организм начинает забирать «строительный материал» у самого себя. Идет интенсивный распад белка, и мышечный слой неумолимо утончается».

Что в этом материале является спорным или вообще неверным с точки зрения химии?

14.9. В одной из программ телеканала ТВЦ, в сюжете о развитии промышленности в одном из регионов России была дана информация о производстве рапсового масла, «столь ценимого на Западе за низкий процент жирности». Какие особенности рапсового масла имели в виду авторы текста и как можно их описать корректно с точки зрения химии?

14.10. На этикетке крема для рук Санкт-Петербургской фабрики «ИнтерГРИМ» приведена такая информация: «Богатый натуральными питательными компонентами крем для рук смягчает, восстанавливает и оживляет сухую разрушенную кожу. Состав: стеарин косметический, спирты высших жирных кислот, воск эмульсионный, моноглицериды, масло парфюмерное, триэтаноламин, лимонная кислота, натуральный экстракт ромашки, пищевой краситель, консерванты (метиловый эфир, пропиловый эфир), отдушка, вода». Что вы можете сказать о составе этого крема (обратите особое внимание на названия компонентов)?

14.11. На этикетках многих предметов одежды — женских блузок, мужских рубашек, а также синтетических тканей нередко в информации о составе волокна можно прочитать: «100%-ный полиэстер», или даже «полиэстр». Если этикетка написана на английском языке, можно увидеть обозначение «Polyester 100%». По-вашему, из какого волокна изготовлены эти изделия, почему авторы русскоязычной информации так его назвали и как бы вы рекомендовали называть такие волокна?

14.12. Многие предметы, необходимые для стирки, — ведра, бачки, корыта, тазы изготовлены из металла, покрытого тонким слоем цинка. Обычно говорят, что эти предметы изготовлены из оцинкованного железа или из оцинкованной жести. В обыденной жизни эти названия равнозначны. Но равнозначны ли они с точки зрения химии?

14.13. Об открытии йода рассказывают такую историю. В тот день французский ученый Бернар Куртуа, как обычно, завтракал за рабочим столом своего небольшого химического кабинета. У него на плече восседал любимый кот. На столе, рядом с пищей, стояли две бутыли, в одной из которых был настой морских водорослей в спирте, а в другой — смесь концентрированной серной кислоты с железными опилками. Коту надоело сидеть на плече, и он спрыгнул, но неловко: бутыли упали на пол и разбились. Хранившиеся в них жидкости смешались, и в результате химической реакции в воздух поднялись фиолетовые клубы газа. Когда они осели, Куртуа заметил на лабораторном оборудовании фиолетовый кристаллический налет. Так при помощи кота было сделано крупное открытие. Но при этом Куртуа нарушил сразу несколько правил безопасной работы в химических лабораториях. Какие именно?

Попытайтесь ответить и на другие вопросы.

1. Какое вещество, содержащееся в водорослях, могло образовать при взаимодействии с серной кислотой свободный иод? Попробуйте написать уравнение реакции образования йода.

2. Можно ли отнести эту реакцию к окислительно-восстановительным?

3. Как называют процесс, в результате которого из паров йода образовались кристаллы?

4. Как лучше всего можно было очистить от образовавшегося налета оборудование в лаборатории?

14.14. В книге И. А. Леенсона «Занимательная химия» описана история открытия сахарина. В 1878 г. в лаборатории американского химика А. Ремсена работал молодой эмигрант из России К. Фальберг. Он занимался синтезом производных толуол сульфамида. Однажды молодой ученый сел обедать, не вымыв как следует руки, и почувствовал во время еды сладкий вкус во рту. Вернувшись в лабораторию, он начал пробовать на вкус все реагенты, с которыми работал. Один из промежуточных продуктов синтеза оказался очень сладким. Вещество назвали сахарином. Но К. Фальберг рисковал жизнью, так как грубо нарушил правила безопасности при работе в химических лабораториях. Какие именно?

Ответы и решения

14.1. Начнем с явных ошибок.

Первая ошибка — термин «углекислота» некорректен, химикам известна угольная кислота Н₂СО₃. Не следует говорить и «углекислая известь», так как известью принято называть оксид кальция СаО (негашеная известь) или гидроксид кальция Са(ОН)₂ (гашеная известь). Возможно, автор имел в виду известняк СаСО₃? Действительно, при взаимодействии СаСО₃ с СО₂нерастворимый известняк, который присутствует в воде в виде суспензии и может быть удален фильтрованием, переходит в раствор.

Вторая ошибка — угольная кислота не может окислить магниевую соль, а может только вступить с ней в реакцию обмена.

Третья ошибка — нельзя говорить, что в воде «присутствуют солевые растворы», так как природная вода и есть раствор солей. Следует сказать: «В воде присутствуют растворенные соли».

Можно заключить, что приведенное автором объяснение не только слишком сложно для детей, но и содержит много ошибок.

Детям можно предложить такое объяснение жесткости воды: вода всех природных источников — озер, рек, колодцев — бывает жесткой потому, что содержит много растворенных солей, обычно карбонатов (солей угольной кислоты) кальция и магния. Эти соли попадают в воду из горных пород, почвенных слоев, через которые протекает вода. При кипячении жесткой воды они выпадают в осадок, и вода становится более мягкой.

14.2. Приведенная информация изложена некорректно с точки зрения химии. В составе пшеницы и риса отдельно указано содержание углеводов и клетчатки, которая также относится к углеводам. Поэтому непонятно, входит клетчатка в общее содержание углеводов или нет. Правильно представлена информация о составе пшена, в котором содержание крахмала и клетчатки указано отдельно. Приведенная информация не позволяет сравнить содержание углеводов в трех продуктах. В описании состава риса есть еще одна неточность: указано содержание золы, в то время как следовало указать содержание зольных элементов, т. е. минеральных веществ, которые переходят в золу при сжигании риса. В самом рисе золы быть не может.

14.3. Действительно, для обработки питьевой воды применяют свободный хлор, следы которого остаются в воде в растворенном виде, и мы нередко замечаем их по запаху. Свободный (химически не связанный) хлор улетучивается даже при отстаивании воды, а тем более при кипячении. Но хлор еще вступает во взаимодействие с органическими соединениями, которые присутствуют в природной воде. При этом происходит разрушение крупных молекул на более мелкие фрагменты и их хлорирование (образование связей С—Сl). Эти соединения очень прочные и зачастую более вредны для организма, чем те органические загрязнения, которые присутствовали в воде. При кипячении воды они не разрушаются. Очевидно, именно это имел в виду телеведущий. Можно предложить такой вариант изложения этой же информации: «Хлорирование воды приводит к образованию вредных для организма хлорорганических соединений, которые не разрушаются при кипячении». Конечно, недопустимо выражение «убивает» применительно к химическим соединениям. Так можно сказать о болезнетворных бактериях, а химические соединения не убивают, их разрушают.

14.4. Параметр (от греч. parametron— отмеривающий) — величина, характеризующая какое-либо основное свойство процесса, явления или системы, машины, прибора (например, электрическое сопротивление, теплоемкость, быстродействие и т. д.). Параметрами качества воды могут служить, например, ее жесткость, содержание органических соединений, ионов тяжелых металлов и т. д. Поэтому приведенная фраза неграмотна прежде всего с точки зрения грамматики русского языка.

Выразить мысль автора правильно с точки зрения естественных наук и с точки зрения грамматики русского языка непросто, так как не совсем понятно, что он имел в виду. Возможно, он хотел сказать, что по всем параметрам качество российской воды значительно хуже, чем в развитых странах. А возможно — что в российской воде можно обнаружить такие примеси, наличие которых недопустимо в развитых странах.

Можно выразить мысль автора, например, так: «Химический анализ российской воды показывает, что в ней нередко содержатся такие примеси, которых и в помине нет в питьевой воде в развитых странах». Или: «Химический анализ российской воды показывает, что по всем параметрам ее качество значительно хуже, чем в развитых странах».

14.5. Из оксидов азота при взаимодействии с водяными парами действительно может образоваться азотная кислота по реакции, уравнение которой

но все, что сказано дальше, — из области фантастики. «Царской водкой» называют смесь концентрированных азотной и соляной кислот в объемном соотношении 1:3. Эта смесь растворяет даже золото и платину и применяется в аналитической химии.

Содержание хлороводорода в желудочном соке не превышает 0,5%, образующаяся в воздухе азотная кислота также не является концентрированной, поэтому образование «царской водки» в желудке абсолютно невозможно. Надо учесть и то, что в желудок азотная кислота при вдыхании загрязненного воздуха вряд ли попадет, скорее она осядет в органах дыхания.

Некорректно и выражение «гремучая смесь» — в химии так принято называть смесь водорода и кислорода в объемном соотношении 2:1.

Но авторы сообщения безусловно правы, что содержание оксидов азота в воздухе очень опасно для здоровья людей. При попадании их в дыхательные пути Образующаяся азотная кислота вызывает раздражение слизистых оболочек ротовой полости, горла, трахеи, бронхов и легких. Поэтому в больших городах всегда очень много людей, страдающих хроническими воспалительными заболеваниями горла и органов дыхания.

Из оксидов азота бурым газом является только оксид азота (IV) NO₂.

14.6. Аммиак (точнее, гидрат аммиака, который обычно входит в состав красителей для волос) не является окислителем.

14.7. Нет, неграмотно. Авторы рекламного текста правы только в том, что уровень pH женского пота отличается от мужского, потому что в состав пота входят и половые гормоны, соответственно, мужские или женские. Показатель pH можно использовать только применительно к растворам (в данном случае к поту), а не к физиологическим процессам (потоотделение). Правильнее сказать: значение (можно уровень) pH женского пота обычно отличается от мужского.

Абсолютно неверно выражение «дезодорант взаимодействует с женским уровнем pH». pH — это не вещество и не реагент, а показатель концентрации ионов водорода в растворе и вступать в химическое взаимодействие не может по определению. Дезодорант может вступать во взаимодействие не с pH, а с компонентами пота, которые определяют уровень pH.

Можно предложить такой вариант рекламы: «Значение pH женского пота обычно отличается от мужского, и мы учли это при разработке состава дезодоранта «Секрет». «Секрет» рассчитан именно на этот уровень pH, поэтому он особенно эффективно устраняет запах женского пота».

14.8. Начнем с состава колбасы. Если в ней, по мнению автора, много мышечной ткани, то в ней много и животного белка, кстати, самого ценного — мышечного, так как белки соединительной ткани (хрящей, жил) менее ценны для человека (например, в них очень мало цистина и почти полностью отсутствует незаменимая аминокислота триптофан). Это первая неточность.

Приведенные данные о составе мяса и колбасы гоже неточны. Состав мяса может изменяться в широких пределах, особенно содержание в нем жира. То же самое можно сказать и о составе колбасы — он зависит от сорта, и в немалой степени от добросовестности изготовителей.

Сомнительно утверждение о большей ценности микроэлементов, полученных из мяса. Микроэлементный состав мяса в основном сохраняется при ого переработке в колбасу (по закону сохранения массы веществ), хотя при варке некоторое их количество теряется. Но поскольку и мясо мы едим только после тепловой обработки, то, скорее всего, микроэлементы в мясных блюдах и в колбасе содержатся в виде одних и тех же химических соединений, значит, и ценность их одинакова.

Некорректен и термин «укомплектованные белки». Принятые термины — «сбалансированные по аминокислотному составу» или «полноценные белки». Кроме того, организм не «разбивает», а расщепляет белки пищи и не «склеивает», а синтезирует белки собственных тканей.

14.9. Процент жирности, т. е. содержание триглицеридов высших жирных кислот, в любом масле близок к 100%, но состав жира различен у различных видов растительных масел. Основное различие заключается в соотношении триглицеридов насыщенных и ненасыщенных кислот, а также моно- и полиненасыщенных кислот. Рапсовое масло содержит только 3—6% остатков насыщенных кислот (сравните: оливковое — 9—20%, льняное — 9—11%). Очевидно, именно это и имели в виду авторы телесюжета.

14.10. В этом тексте много некорректных, с точки зрения химии, терминов. Первый — «спирты высших жирных кислот». Химикам известны высшие жирные спирты — это общепринятое техническое название одноатомных спиртов, содержащих от 6 до 20 атомов углерода, и высшие жирные кислоты — этим термином иногда обозначают одноосновные карбоновые кислоты алифатического ряда с таким же количеством атомов углерода. Скорее всего, имеются в виду все-таки высшие жирные спирты, которые очень широко применяются в косметической промышленности. «Моноглицериды» в общем термин правильный, но не точный. Глицеридами называют сложные эфиры глицерина и высокомолекулярных карбоновых кислот, термин «моноглицериды» означает, что в молекуле эфира только один кислотный остаток, но каких именно кислот — не указано. То же самое можно сказать и о терминах «метиловый эфир», «пропиловый эфир». О каких эфирах идет речь — простых или сложных? Если о простых, то это могут быть диметиловый эфир, дипропиловый эфир или метилэтиловый эфир, пропилэтиловый эфир и т. д. Если о сложных, то с остатком какой кислоты? В целом с точки зрения химии достоверной информации о составе этого крема на этикетке нет. К этой рекламе могут быть претензии и со стороны учителя русского языка: «разрушенная кожа» не самый удачный термин, лучше было бы сказать «поврежденная кожа». Хотя не исключено, что авторы имели в виду именно частичное разрушение химических связей в молекулах кератина поверхностного слоя кожи, восстановить который поможет крем. К сожалению, химически грамотному покупателю остается только догадываться.

14.11. В переводе с английского polyester — это полиэфир. Все волокна, о которых шла речь, относятся к полиэфирным (пример такого волокна — лавсан). Откуда появились термины «полиэстер» и «полиэстр»? Скорее всего, работники торговли паяли русскую транскрипцию слова «polyester», не потрудившись заглянуть в словарь.

14.12. Нет, не равнозначны. «Оцинкованное железо» с позиции химии — бессмысленное понятие, гак как железо — название химического элемента, а все, что называют железом в быту, представляет собой не чистое железо, а его сплавы. Все предметы, о которых шла речь, изготовлены из оцинкованной жести — тонкого стального проката. Поэтому человеку, изучающему химию, следует употреблять термин «оцинкованная жесть».

14.13. Куртуа нарушил следующие правила.

1. В химических лабораториях запрещается хранить, а тем более употреблять пищевые продукты.

2. Запрещается нахождение животных.

3. Нельзя хранить концентрированные кислоты на лабораторном столе, их надо хранить под вытяжкой.

4. Нельзя держать рядом вещества с окислительными и восстановительными свойствами.

Морские водоросли содержат много йода в виде иона I^-. При взаимодействии раствора, содержащего эти ионы, с серной кислотой произошло окисление I^- с образованием молекулярного йода:

Это окислительно-восстановительная реакция.

Процесс образования кристаллов из паров называется кристаллизацией, а обратный процесс — возгонкой. Налет йода можно легко удалить с помощью органических растворителей.

14.14. Молодой ученый не вымыл тщательно руки после работы с химическими реактивами и пробовал на вкус неизвестные вещества.

Не советуем вам следовать примеру К. Фальберга. Вероятность совершить крупное химическое открытие практически равна нулю, но очень высока вероятность причинить вред своему организму, как минимум — навсегда испортите зубы.

---

¹ Зазнобина Л. С. Стандарт медиа-образования, интегрированного с различными школьными дисциплинами // Стандарты и мониторинг в образовании. 1998. № 3. С. 26—34.