Химиядан 11-класта дисперсті ж‰йені оќыту барысында оќушы бойында ізденімпаздыќты ќалыптастыру
химия пәнін ЭЛЕКТИВТІ КУРС сабақтарда
жүктеу/скачать 0,52 Mb.
|
ДЖ Жүніс Ербол
| 2 химия пәнін ЭЛЕКТИВТІ КУРС сабақтарда
экологиямен тығыз байланыстыра оқыту 2.1 IV-VI топ (биогенді элементтер) элементтерінің табиғатта таралуы және рөлі Жаңа ғасырда дүниежүзілік бірлестік алдында тұрған басты мәселелердің бірі – адам тіршілік ететін ортаның ластануы. Бұл мәселе дүние жүзін қамтып отыр. ХХ ғасырдың соңғы жылдарындағы басты экологиялық мәселелер, озон қабатының жұқаруы, қышқылды жаңбыр, жер ғаламшарындағы климаттың жылына бастауы жер биосферасындағы тіршілікке тікелей қауіп төндіруде. Өнеркәсіптің өркендеуіне байланысты пайдалы қазбаларды өндіру кезінде жылына 100 млрд. тонна тау жыныстары қопарылды. Осы жер қойнауынан алынатын шикізаттың 10% ғана бөлігі дайын заттар жасауға жұмсалды да, қалған 90%-ы жарамсыз қалдықтарға айналды. ХХ ғасырдың соңғы 30 жыл ішінде түрлі қажеттіктер үшін жағылған отын түрлерінен ғаламшардағы атмосфера құрамындағы көмірқышқыл газының мөлшері 25% артқан. Жер шарындағы осындай отындарды жаққан кезде атмосферадағы 20 млрд. тонна көміртегі (IV) оксиді бөлінген. Мұның бәрі де ауаның ластануына әсер етеді. Бұларға қоса көліктерден, өндіріс орындарынан бөлінетін улы заттар мен газдардың мөлшері де жылдан-жылға арта түсуде. Сонамен қатар озон қабатындағы ойықтар ұлғая түсуде. Ойықтардың пайда болуына өнеркәсіптерден бөлтінетін N, Cu, Fe, Mn, Cl, F оксидері әсер етеді. Озон қабатының бұзылуы жер бетіндегі тіршілікке зиянды әсер етеді. Адамдардың зиянды әрекеттерінен, минералды тыңайтқыштарды, пестицидтерді, гербицидтерді қолданудан су қорлары ластанып, тартыла түсуде. Сондықтан оқушылады мектеп табалдырығынан бастап қоршаған ортаны қорғауға тәрбиелеу керек. Адамзаттың бұл басты мәселесін – экологиялық жағдайды жақсартуда химия пәнін экологияландыру басты роль атқарады. Мектептегі химия пәнін факультатив сабақтарда экологиямен тығыз байланыстыра оқыту керек. Күнделікті тұрмыста әрбір адам организміне зиянды әсер тигізетін заттарды жиі пайдаланады. Мысалы, дәрі-дәрмектер, бояғыш заттар, әр түрлі отындар, тыңайтқыштар, т.б. Бірақ барлық тұтынушылар олардың зиянды әсерін біле бердейді. Сондықтан ХХI ғасырдың оқушылары әрбір химиялық заттың пайдалы, зиянды жақтарын, әсіресе, қоршаған ортаға тигізетін әсерін білу керек. Бұл материалды химия пәнін оқытқанда игерту керек. Атмосфералық жаңбырдың қышқылдығының артуы немесе осы қышқылды жаңбырдың пайда болу көзі негізінде жатқан химиялық реакциялармен таныстырған жөн [62-64]. Қышқылды жаңбырға түсінік беру үшін ерітінді ортасының қышқылдық немесе негіздік болатынын, оны сутек ионының немесе гидроксид ионының мольдік концентрациясы арқылы белгілейтіні түсіндіріледі. Сутектік көрсеткіш рН шкаласын пайдалана отырып, табиғи суқойма мен 33
Оқушылардың назарын әсіресе мынадай негізгі аспектілерге аудару керек: 1.Фотосинтез үрдісі кезінде продуценттер көміртегі (VI) оксидін органикалық заттарға айналдырады, ал редуценттер көміртегі (VI) оксидін (СО2) атмосфераға қайтадан қайтарады. 2.Құрлық және биомассасы әлі де болса артық мөлшердегі көміртегі (VI) оксидін (СО2) сіңіре алады. 3.Табиғатты қазіргідей пайдалана берсек, табиғи байлықтардың мөлшері жылдан-жылға кеми береді. Барлық органикалық заттар жанғанда көміртегі (VI) оксиді түзілетінін көрсететін экологиялық мазмұнды есептер шығаруға болады. Мысалы, мына берілген газдардың (қ.ж.) 1 литрі жанғанда бөлінетін жылуды анықтаңыз. Қай газды отын ретінде қолдану тиімді? Метан мен ацетиленнің жануының термохимиялық теңдеулері: СН4 + О2 → СО2 + 2H2O + 880 кДж 2СН + 5 О2 → 4СО2 + 2H2O + 2610 кДж Осы типтес есептерді шығару оқушылардың шикізатты экономикалық та, экологиялық жағынан да тиімділігін анықтауға үйретеді. Химиялық өндірістерді қарастырғанда экологиялық мазмұнды есептерді өнім шығымының теориялық мүмкіндігімен салыстыра отырып шығартуға болады. Мысалы, аммиак өндіру зауытында жоспарланған аммиак өндіру – 17% құрайды. Әр түрлі кемшіліктерге байланысты 1% аммиак ысырап болады. Егер 60 кг сутек реакцияға пайдаланылса, ысырап болған аммиактың массасын анықтаңыз. Аммиак ауаға таралып, қандай зиянды әсер туғызады? Су қоймасын, көлді ластаса ше? Осы типтес есептерді оқушылар күнделікті ақпарат құралдарын пайдаланып, өздері құрастыра алады. Химиялық эксперимент – химияны оқытудың негізгі тірегі. Химия сабақтарында экологиялық зерттеулер мүмкіндігін де пайдалану керек. Тағам өнімдеріндегі, әсіресе көкөністердің құрамындағы нитраттарды анықтау немесе судың құрамын, атмосфералық ауаның құрамын анықтап, қорытынды шығарту оқушылардың химиялық білік-дағдысын, икемділігін шыңдаумен қатар, химияның тұрмыстағы пайда-зиянын ажырата білуге баулиды. Химиялық экспериментті екі бағытта жүргізу керек: аналитикалық әдістерді пайдаланып, қоршаған ортаны зерттеу, химиялық реакциялар кезінде түзілетін қалдықтарды өңдеу (заттарды залалсыздандыру). Осы мүмкіндіктерді пайдаланып, тірі және «өлі» табиғаттың арасындағы байланыс, қоршаған ортадағы адамдардың әрекеттері, тіршілік ортасын химиялық ластанудан қорғау әдістері таныстырылады. 34 Химиялық эксперимент арқылы табиғи құбылыс және үрдістердің тірі организмдерге және экожүйеге әсерін көрсетіп, экологиялық тиімді әдістер үйретілді.Химиялық экспериментті факультативтік сабақта пайдалану теориялық материалдарды толық меңгеруге мүмкіндік беріп, оқушыларды химияға қызықтырады. Адам қоғамының қазіргі кездегі жедел дамуы оның алдына көптеген күрделі мәселелер қойып отыр. Олардың негізгілері - дүниежүзілік деңгейде биосферадағы табиғи заңдылықтарға үйлесімді технологиялық өндірісті дамыту, энергия көздерін және табиғат байлықтарын ұқыпты пайдалану. Ауаның, судың және топырақтың тазалығын сақтау қазіргі күннің өзекті мәселесінің бірі деп саналады. Мұның өзі адамның денсаулығын сақтаумен өте тығыз байланысты, әрі өнеркәсіп орындарына қалдықсыз технологиялық әдістерді енгізу, тұйық жүйе бойынша жұмыс істеуге көшуді талап етеді. Жанармайлардың ауаны ластамайтын түрлерін пайдалану, атап айтқанда, күн энергиясын, жел, теңіз толқындарын пайдалану. Экологиялық бақылауды күшейту қоршаған атмосфералық ауаның ластануын азайтып, қоршаған ортаны сауықтыруға мүмкіндік береді. Сондықтан орта мектепте химия пәнінде, факультатив сабақтарда әрбір тақырыпты экологиямен тығыз байланыстыра оқыту болашақ қоғам иелерінің экологиялық сауатты болуына септігін тигізеді. Жер бетінде химиялық элементтердің таралуы әр түрлі. Жердің массасының шамамен 50%-ын оттек, 25%-дан астамын кремний құрайды. Он сегіз элемент – оттек, кремний, алюминий, темір, кальций, калий, натрий, магний, сутек, титан, көміртек, хлор, фосфор, күкірт, азот, марганец, фтор, барий – жер массасының 99,8%-ын құрайды. Ал қалған 0,2%-ы барлық басқа элементтердің үлесіне тиесілі. Биомолекулалардың органикалық бөлімімен ковалентті байланысқан элементтердің ядро заряды өскен сайын төмендеп отырады. Мысалы, (О)> (S)>(Se)>(Te). Ағзада ион түрінде болатын элементтердің (ІА-ІІА топтарының s-элементтері, VII тобының р-элменттері) мөлшері – топтағы элементтің атом ядросының заряды өскен оптималды ионды радиусы бар элементке дейін жоғарылайды, одан кейін төмендейді. Мысалы, ІІА тобында берилийден кальцийге дейін элементтің ағзадағы мөлшері жоғарылайды, ал әрі қарай барийден радийге қарай төмендейді. Дәл осылайша, VIIA тобында фтордың хлорға дейін ағзадағы элементтің мөлшері жоғарылайды да одан кейін төмендейді. Бейорганикалық заттардан биоорганикалық заттарға эволюция үрдісінде химиялық элементтердің биожүйелер жасалуына қолданылу негізі - табиғи таңдау. Элементтердің ағза мен қоршаған ортада әркелкі таралуы олардың сіңірілуіне, табиғи қосылыстардың судағы ерігіштігіне байланысты. Кремнийдің SiO₂, алюминийдің Al₂O3 табиғи қосылыстары суда ерімейді, сондықтан олар тірі ағзаларға сіңірілмейді. Бұған қарама-қарсы көміртек, ол жер бетінде аз мөлшерде кездеседі. (0,35%), ал тірі ағзадағы мөлшері бойынша 2-орынға ие (21%). Элементтің қоршаған ортамен салыстырғанда ағзадағы мөлшерінің жоғарылауын элементтің биологиялық концентрленуі деп атайды. 35 Табиғи таңдау нәтижесінде тірі жүйелер негізін тек алты элемент құрайды. Олар – көміртек, сутек, оттек, азот, фосфор, күкірт. Бұларды органогендер деп атайды. Бұл элементтер ағзаның 97,4%-ын құрайды. Негізгі органоген – көміртек. Ол мықты ковалентті байланыс түзе алады. Оттек пен сутегі көміртектің органикалық қосылыстарының тотығу және тотықсыздану қасиеттерін алып жүруші ретінде қарастыруға болады. Қалған үш органоген – азот, фосфор, күкірт және де ферменттердің белсенді ортасын құрайтын кейбір басқа элементтер – темір, магний. Өте құбылмалы органогендерге суда еритін қосылыстардың түзілуі тән, ол осы элементтердің тірі ағзаларда концентрленуіне жағдай туғызады [65-66]. Элементтерді тірі ағзалардағы орташа мөлшеріне қарай үш топқа бөледі: 1.Макроэлементтер. Олардың ағзадағы мөлшері 10-²%-дан жоғары. Олар – оттек, көмітек, сутек, азот, фосфор, күкірт, кальций, магний, натрий және хлор. 2.Микроэлементтер. Олардың ағзадағы мөлшері 10-³% бен 10-5% аралығында. Оларға йод, мыс, мышьяк, фтор, бром, стронций, барий, кобальт жатады. 3.Ультрамикроэлемент. Олардың ағзадағы мөлшері 105 %-дан төмен. Оларға сынап, алтын, уран, торий, радий және т. б. жатады. Тіршілік үшін маңыздылығына қарай химиялық элементтерді үш түрге бөлуге болады: 1. Тіршілікке қажетті (ауыстырылмайтын) элементтер. Олар адам ағзасында үнемі болады, ферменттер, гормондар, және витаминдер құрамына кіреді: H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V. Олардың жетіспеушілігі адамның қалыпты өмір сүруін бұзады. 2. Қосымша элементтер. Бұл элементтер жануар мен адам ағзасында үнемі болады. Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, Sn, Cs, Al, Ba, Gl, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, V, Se. Олардың биологиялық маңызы толық зерттелмеген немесе белгісіз. 3. Өте аз элементтер. (Se, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb және т.б.). Адам және жануар ағзаларында табылған, мөлшері және биологиялық маңызы белгісіз. Әр түрлі жасушалар мен ағзалардың түзілуі мен өмір сүруі үшін қажетті элементтерді биогенді элементтер деп атайды. Адамның ағзалары химиялық элементтерді әр түрлі концентрлейді, яғни микро және макроэлементтер мүшелер мен ұлпаларда әркелкі таралады. Микроэлементтердің көпшілігі бауырда, сүйек және бұлшықет ұлпаларында жиналады. Бұл ұлпалар-көптеген микроэлементтердің негізгі қоры. Элементтер кейбір мүшелерге тән болып табылады және онда концентрациясы жоғары болады. Мысалы, мырыш – қарын асты безінде, йод – қалқанша безінде, фтор – тіс кіреукесінде, алюминий, мышьяк, ванадий – шашта, кадмий, сынап, молибден – бүйректе, қалайы – ішек ұлпаларында, стронций – қуық безінде, сүйек ұлпасында, барий – көздің пигментті қабатында, бром, марганец, хром – гипофизде және т.б. жиналады. Ағзада микроэлементтер байланысқан және бос ионды түрінде де 36 кездеседі. Кремний, алюминий, мыс және титан бас миы ұлпаларында нәруыздармен комплекс түрінде, ал марганец ион түрінде кездеседі. Сутек және оттек – макроэлементтер, осы екі элемент судың құрамына кіреді. Су ересек адам ағзасының шамамен 65%-ын құрайды. Су – адамның мүшелерінде, ұлпаларында және биологиялық сұйықтарда әркелкі таралған, ол асқазан сұйығының, сілекейдің, қан плазмасының, лимфаның 99,5%-ға дейінгі аралығын құрайды. Су несептің, бас миының ақ затының, бауырдың, терінің, жұлынның, бұлшықеттердің, өкпенің, жүректің – 70-80%-ын, сүйектің 40%-ын құрайды. Макроэлементтер – көміртек, сутек, оттек, азот, күкірт, фосфор – нәруыздың, нуклеин қышқылдарының және ағзаның басқа да биологиялық белсенді қосылыстарының құрамына кіреді. Нәруыздардың құрамында көміртек 51-55%, оттек 22-24%, азот 15-20%, сутек 6,5-7%, күкірт 0,3-2,5%, фосфор шамамен 0,5%-ды құрайды. Көміртек, сутек және оттек көмірсуларының және липидтердің (майлар) де құрамына кіреді. Және де фосфор, фосфолипидтердің құрамына фосфатты топтар түріне кіреді. Көп мөлшерде липидтербас миында (12%), бауырда (5%), сүтте (2-3%) және қан сұйықтығында (0,6%) концентрленеді. Фосфордың негізгі бөлімі сүйек ұлпасында -600 г. Ол адам ағзасындағы барлық фосфордың 85%-ын құрайды. Фосфор тістің қатты ұлпаларында концентрленеді және кальциймен, хлормен, фтормен, гидроксил, хлор, фторопатиттер (жалпы формуласы Ca5(PO4)3X, мұндағы Х = OH, Cl, F) түрінде кездеседі. Кальций негізінен сүйек және тіс ұлпаларында концентрленеді. Натрий және хлор жасушааралық, ал калий және магний жасушаішілік сұйықтықтарда кездеседі. Натрий және калий фторид түрінде сүйек және тіс ұлпаларында болады. Магний фосфат түрінде Mg3(PO4)3 тістің қатты ұлпаларында кездеседі. Тірі ағзаға қажетті он металл тіршілік металдары деп аталады. Шамамен салмағы 70 кг адам ағзасында тіршілік металдарының мөлшері төмендегідей болады: кальций – 1700 г, калий – 250 г, натрий – 250 г, магний – 42 г, темір – 5 г, мырыш – 3 г, мыс – 0,2 г, марганец, молибден, кобальт – барлығы шамамен 0,1 г. Ересек адамның денесінде 3 кг-ға дейін минералды тұздар бар, бұл мөлшердің 5/6 бөлігі (2,5 кг) сүйек ұлпаларына тиесілі. Кейбір макроэлементтер (магний, кальций) және көптеген микроэлементтер ағзада биолиганд-аминқышқылдармен, нәруаздармен, нуклеин қышқылдарымен, гормондармен, витаминдермен және т.б. – мен комплекс түрінде кездеседі. Мысалы, Fe²+ ионы комплекс түзуші ретінде гемоглобин, Co²+ - В12 витаминінің, Mg²+ - хлорфилл құрамына кіреді. Ағзада үлкен биологиялық маңызға ие басқа да элементтердің (Cu, Zn, Mo және т.б.) көптеген биокомплекстері белгілі. Химиялық элементтердің ағзадағы мөлшерінің өзгеруіне әр түрлі аурулар әсер етеді. Мысалы, рахитпен ауырған фосфорлы-кальцийлі алмасу бұзылады да ағзадағы кальцийдің мөлшері төмендейді. Нефритпен ауырғанд электролитті алмасудың бұзылуының әсерінен ағзадағы кальцийдің, натрийдің, хлордың мөлшері азаяды да магний мен калий көбейеді. Ағзадағы макро және микроэлементтердің мөлшерін гормондар реттеп отырады.Химиялық элементтердің адам ағзасындағы биологиялық рөлі әр 37 түрлі болып келеді. Макроэлементтертің басты функциясы – ұлпаның құрылысын, осмос қысымының тұрақтылығын, иондық және қышқыл-негіздік құрамын реттеп отыру. Микроэлементтер ферменттер, гормондар, витаминдер, биологиялық белсенді заттар құрамына комплекс түзушілер немесе активаторлар түрінде кіреді де зат алмасу, көбею, ұлпаның тыныс алуы, улы затарды залалсыздандыру үрдістеріне қатысады. Микроэлементтер қан жасалу, тотығу-тотықсыздану, тамырлар мен ұлпалардың өткізгіштігіне белсенді әсер етеді. Макро және микроэлементтер – кальций, фосфор, фтор, йод, алюминий, кремний, сүйек және тіс ұлпаларының түзілуін реттейді. Кейбір элементтердің мөлшері адам ағзасында жасы ұлғайған сайын өзгеріпотырады. Мысалы, кадмийдің бүйректегі және молибденнің бауырдағы мөлшері қартайғанда жоғарылайды. Мырыш жыныстық жетілу кезінде жоғары мөлшерге жетеді де жас ұлғайған сайын төмендейді. Жас ұлғайған сайын басқа да микроэлементтердің мөлшері кемиді, мысалы ванадий және хром. Әр түрлі микроэлементтердің жетіспеушілігіне немесе артуына байланысты көптеген аураулар белгілі. Фтордың жетіспеушілігінен тіс жегісі, йодтың жетіпеушіліінен эндемиялық зоб, молибденнің артық мөлшерінен эндемиялық подагра пайда болады. Бұл заңдылық – адам ағзасындағы биогенді элементтердің оптимальды концентрацияларының балансын химиялық-гомеостаз реттеп тұрады. Бұл баланс элементтің жетіспеушілігіне немесе артық болуына байланысты бұзылады және ә түрлі аурулар тудыруы мүмкін. Алты негізгі макроэлементтер – органогендер – көміртек, сутек, азот, оттек, күкірт және фосфор – көмірсулар, майлар, нәруыздар және нуклеин қышқылдарының құрамында болады. Бірақ адамның және жануарлардың дұрыс тамақтануы үшін бейорганикалық макроэлементтер – кальций, хлор, магний, калий, натрий және микроэлементтер – мыс, фтор, йод, темір, молибден, мырыш қажет. Микроэлементтердің адам ағзасындағы мөлшері және қатынасы сот-медициналық сараптама қолданылады. Мысалы, этил спиртінің қатынасында алкоголді улану жағдайында бауырда кальцийдің мөлшері көбейіп, натрий мен калий азаяды. Тағам құрамында темір, мыс, мырыш, йод, кальций, фосфор, магний және т.б элементтер жетіспесе, адам денсаулығына үлкен зардап келуі мүмкін. Бірақ ағзаға органогенді элементтердің тек қана жетіспеушілігі емес артық мөлшері де зиян, өйткені бұл кезде химиялық гомеостаз бұзылады. Мысалы, (Mn мен Cu синергизмі), ал бүйректе азаяды (антогонизм). Тағам құрамында молибденнің мөлшері көбейсе, бауырда мыстың мөлшері көбейеді. Тағамда мырыш көбейсе, темірі бар ферменттердің белсенділігі төмендейді. (Zn және Fe антагонизмі). Өте аз мөлшерде тіршілікке маңызды болып табылатын минералды компоненттердің концентрациясы сәл ғана көбейсе, улы болып табылады. Көптеген элементтер (күміс, сынап, қорғасын, кадмий, және т.б.) улы болып табылады, олар ағзаға аз мөлшерде түскенің өзінде ауыр патологиялық әсер қалдырады. Биогенді элементтер ауыл шаруашылығында кеңінен қолданылады [67-68]. Бор, мыс, марганец, мырыш, кобальт, молибден сияқты 38 микроэлементтерді топыраққа аз мөлшерде енгізгеннің өзінде көптеген өсімдіктердің өнімділігін арттырады. Микроэлементтер өсімдіктердегі ферменттердің белсенділігін арттырып, нәруыздар, витаминдер, нуклеин қышқылдары, қант және крахмалдың синтезделуіне жағдай жасайды. Кейбір химиялық элементтер фотосинтезге оң әсер етіп, өсімдіктердің өсуі және дамуын, тұқымның жетілуін жылдамдатады. Жануарлардың өнімділігін арттыру үшін тағамның құрамына микроэлементтерді қосады. Көптеген элементтер және олардың қосылыстары дәрілік заттар ретінде кеңінен қолданылады. Осылайша, химиялық элементтердің биологиялық рөлін зерттеу, осы элементтердің алмасуының ара-қатынасын және басқа да биологиялық белсенді заттар – ферменттерді, гормондарды, витаминдерді анықтау арқылы жаңа дәрілік препараттарды жасауға және оларды реттеудің оптималды режимін табуға мүмкіндік береді. жүктеу/скачать 0,52 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|