Презентация к уроку биологии в 10 классе на тему: "Биологические свойства воды". Свойства воды 10 класс
Билогические свойства воды - Биология
МБОУ «Школа-гимназия №25»
Республика Крым
г. Симферополь
Разработка урока по теме: «Биологические свойства воды» учителя биологии Кадыровой Любови Ивановны.
Тема урока: «Биологические свойства воды»
Цель урока: Расширить представление о воде как универсальном веществе на Земле.
Тип урока: Обобщить полученные знания по теме: «Биологические свойства
воды».
Оборудование урока: тесты, тетрадные листы,ручки,презентация, компьютер, интерактивная доска, кристаллизатор с водой и льдом.
Вид урока: Деловая игра (пресс-конференция).
Задачи урока:
1) Обобщить знания о биологических свойствах воды.
2) Выяснить значение воды в природе и в жизни живых организмов.
3) Выяснить аномальные свойства воды (слайд 1).
План урока.
1. Организационный момент (1 минута).
2. Вступительное слово учителя (2 минуты).
3. Работа исследовательских групп:
А) Группа «Биохимики» ( 7 минут +5 минут тесты).
Б) Группа «Биофизики» ( 7 минут + 5 минут на выбор соответствия).
В) Представители СЭС (4 минуты+ 8 минут на решение задачи).
4. Рефлексия (2 минуты).
5. Подведение итогов урока(1 минута).
6.Домашнее задание (1 минута)(слайд 2)
Ход урока.
1 этап урока.
Учитель. Огромная роль воды в природе и в жизни человека, послужила причиной того, что она была одним из первых соединений, привлекших внимание ученых, исследовавших ее различные свойства. Сегодня на пресс -конференции присутствуют две исследовательские группы «Биохимики» и «Биофизики», которые из теоретических источников выяснили много интересного о воде и готовы поделиться с нами своими знаниями. Итак, слово биохимикам.
(Каждый устный ответ оценивается в 3 балла).
2 этап урока.
Выступает группа «Биохимики».
Ученик 1. Во всех процессах связанных с жизнью, размножением и передачей информации огромную роль играет структура воды и постоянство ее в организме. Жизнь обусловлена биохимическими и генетическими процессами с водой и с помощью воды в организме. Вода входит как основной компонент во все клетки, ткани и органы живых организмов. Например, медуза состоит на 99% из воды, организм человека в зависимости от возраста состоит на 60-80 % из воды.
Ученик 2. Без пищи человек может прожить около 50 дней, если во время голодовки он будет пить пресную воду. Без воды он не проживет и недели – смерть наступит через 5 дней. По результатам медицинских экспериментов при потере влаги 5-8 % от веса тела – человек впадает в полуобморочное состояние, при потере 10% - начинаются галлюцинации, при потере 12 % - человек не сможет восстановиться без специальной медицинской помощи, а при потери 20% наступает неизбежная смерть.
Ученик 3. Вода является одним из важнейших компонентов организма, обеспечивающим связь внешней и внутренней среды. О важнейших биологических функциях воды в природе, в живых организмах мы вам сейчас расскажем.
Ученик 4. Биологическая функция воды в природе состоит в том, что она:
1. Обеспечивает поддержание структуры организмов.
2. Служит растворителем и средой для диффузии.
3. Участвует в реакциях гидролиза.
4. Среда для оплодотворения.
5. Обеспечивает распространение семян, гамет, личиночных стадий водных животных.
Ученик 5. Главными биологическими функциями воды для растительных организмов являются следующие:
1. Поддержание осмотического и тургорного давления.
2. Участвует в процессе фотосинтеза.
3. Обеспечивает транспирацию.
4. Обеспечивает прорастание семян.
Ученик 6. Не менее важны биологические функции воды для животных и человека. Наиболее значимые из них такие:
1. Обеспечивают транспорт веществ.
2. Способствуют охлаждению тела.
3. Обеспечивают осморегуляцию.
4. Выполняет защитную функцию (слезы).
5. Способствует миграции (морские течения).
Учитель. Благодарю вас. Так как наша пресс-конференция проходит в режиме «онлайн», то на электронную почту школы пришли первые письма от зрителей по такому вопросу как «Вода – универсальный растворитель». У вас есть 5 минут, чтобы ответить. (слайд 3) правильный ответ оценивается в 0,5 балла.
Тесты с выбором одного или нескольких правильных ответов из трех предложенных:
1. Воды больше в клетках организма:
а) мужского;
б) женского;
в) одинаковое количество.
2. В образовании молекулы воды участвуют связи:
а) ковалентные и водородные;
б) только ковалентные;
в) только водородные.
3. Живые организмы не могут долго существовать без воды, так как:
а) организм обезвоживается;
б) нарушается обмен веществ;
в) нарушается гомеостаз.
4. В молекулах воды могут растворятся молекулы:
а) полярные;
б) полярные и неполярные;
в) неполярные.
5. К гидрофильным веществам относятся:
а) фруктоза;
б) инулин;
в) камедь.
6. К гидрофобным веществам относятся:
а) триглицериды;
б) тетрозы;
в) гексозы.
7. Для воды характерны агрегатные состояния:
а) твердое, жидкое, газообразное;
б) твердое, жидкое, коллоидное;
в) твердое, коллоидное, жидкое, газообразное.
8. Молекулы воды взаимодействуют с химическими веществами, элементы в которых имеют связи:
а) электростатические;
б) дисульфидные;
в) гидрофобные.
2 этап урока.
Учитель. А мы продолжаем пресс- конференцию. В 1783 коду выдающиеся экспериментаторы Генри Кавендиш и Антуан Лавуазье установили, что вода состоит из двух газов: водорода и кислорода, соотношение которых выражается формулой Н2О (слайд 4).
Исследуя воду и ее водные растворы, ученые убеждались в том, что вода обладает «ненормальными» или аномальными свойствами. Слово предоставляется команде «Биофизики».
Команда «Биофизики».
Ученик 1. Наиболее интересно то, что жизнь существует благодаря аномальным свойствам воды, которые долгое время не удавалось ученым объяснить с точки зрения законов физики и химии. Впоследствии было выяснено, что аномальные свойства воды связаны с тем, между молекулами воды существуют водородные связи, благодаря которым вода в жидком состоянии образует динамически изменяющуюся сеть кластеров (слайд 5), поведение которых влияет на структуру и свойства воды.
Ученик 2. Продолжая дальше, надо сказать, что вода, состоящая из множества кластеров различных типов, образуют иерархическую пространственную жидкокристаллическую структуру, которая может воспринимать и хранить огромные объемы информации. Мы знаем, что генами определяется вся жизнь человека. Но гены – это микроуровень. А на наноуровне сами гены состоят на 75% из воды. Возможно в ней заложена память предыдущих поколений и, которая передается по наследству.
Ученик 3. Уникальным свойством воды является то, что вода имеет непостоянную плотность при определенных температурных режимах (слайд 6):
1. При охлаждении от + 100оС до – 4оС вода сжимается увеличивая свою плотность.
2. При температуре + 4оС – она имеет найбольшую плотность. Но при охлаждении вода вновь начинает расширяться, а ее плотность уменьшается.
3. При 0 оС вода переходит в твердое агрегатное состояние.
Момент перехода сопровождается увеличением объема и уменьшением плотности (показывает эксикатор с водой и льдом на ее поверхности). Это явление, имеет важное значение для зимующих под водой животных: при замерзании лед плавает на поверхности воды, что позволяет рыбам зимовать в водоемах, т. к. подо льдом сохраняется плюсовая температура.
Ученик 4. Удивительные свойства приобретает вода в нанотрубках, диаметр которых 1х10-9м: резко увеличивается ее вязкость и вода не замерзает при температурах близких к абсолютному нулю. Молекулы воды в нанотрубках при температуре -23 оС и давлении 40 тысяч атмосфер самостоятельно выстраивает спиральные лесенки, в том числе и двойные спирали, которые напоминают структуру ДНК (слайд 7).
Ученик 5. Еще одно свойство воды, которое относят к аномальным – это то, что горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Это парадоксальное явление называется эффектом Мемба. На сегодня наука не дала ему еще объяснения. Удивительно ведет себя вода при температуре - 120 оС : она становится вязкой как патока, а при температуре -135 оС превращается в стеклянную воду – твердое вещество у которого отсутствует кристаллическая структура.
Ученик 6. Многие свойства живых организмов до сих пор досконально не изучены. Оказывается, что молекулы воды чрезвычайно чувствительны к электромагнитным и акустическим полям. По мнению ученых, она является своеобразным органом чувств у некоторых животных. Также существует мнение о том, что кристаллы воды реагируют на звуки музыки (слайд 8).
Учитель. Спасибо за информацию. У на электронной почте школы я вижу входящие письма. Видимо тема вашего выступления вызвала живой интерес у пользователей и, естественно, ряд вопросов, требующих объяснения. У вас 5 минут, чтобы ответить (слайд 9).
Задание «Выбрать соответствие»: выбрать термины к определениям (1 правильный ответ-0,5 балла):
| Термины и понятия | Определения | ||
| 1 | Осмос | А | С ее участием происходит разложение огромных молекул |
| 2 | Поверхностное натяжение | Б | В биологических растворах выравнивает концентрацию ее структурных частиц |
| 3 | Теплоемкость | В | Перемещение растворителя через полунепроницаемую мембрану |
| 4 | Теплопроводность | Г | Молекулы растворителя меньше по размеру молекул растворенного вещества |
| 5 | Диффузия | Д | Передача тепла от одной части тела к другой, предупреждая перегревание наиболее активно функционирующего органа |
| 6 | Истинный ратвор | Е | Благодаря ей биохимические биохимические реакции в клетках проходят в постоянном диапазоне температур. |
| 7 | Коллоидный раствор | Ж | Благодаря этому свойству по поверхности водоемов могут передвигаться некоторые животные |
| 8 | Гидролиз | З | Молекулы растворителя по размеру совпадают с молекулами растворенного вещества |
3 этап.
Учитель. На нашей пресс- конференции присутствуют представители СЭС. Они расскажут нам об опасности, которую таит в себе вещество №1 – вода и о правилах «здорового потребления питьевой воды». Пожалуйста, вам слово.
1 представитель СЭС (слайд 10). « Живительная» влага может быть опасной. Например, в воде, которая поступает в кран, может содержаться до 700 вредных веществ и не только:
1. Болезнетворные бактерии (холерный вибрион, кишечная и дизентирийная палочка, сальмонелла и др.).
2 Вирусы (например, вирус гепатита).
3. Нитраты (уменьшают содержание кислорода в крови, вызывая кислородное голодание, а также приводящее к раку желудочно – кишечного тракта).
4.Хлор ( приводит к образованию опухолей прямой кишки, простаты, мочевого пузыря)
5.Соли тяжелых металлов ( вызывают мутации и зашлаковывание организма).
6. Избыток алюминия (способствует развитию болезни Альцгеймера).
7. Свинец (замедляет физическое и психическое развитие у детей, у взрослых повышает давление крови, вызывает проблемы с почками).
8 Повышенное содержание солей кальция и магния, разные формы железа – неблагоприятно воздействуют на сердечно – сосудистую систему.
2 представитель СЭС. Я познакомлю вас с правилами «здорового потребления воды» (слайд 12):
1. Выпивайте в день, как минимум, 8 стаканов воды.
2. Равномерно распределите потребление питьевой воды в течении дня.
3. Питьевую воду не заменять чай, кофе или безалкогольные напитки.
4. Питьевую воду пкйте перед, во время и после тяжелой работы.
5. Стаканом воды начинайте и заканчивайте свой день.
Учитель благодарит выступающих.
4 этап.
Учитель. На электронную почту опять поступили письма. Пользователи хотят знать, как рассчитать суточную потребность организма в воде и другие вопросы. Вам отводится 8 минут на решение вопросов (слайд 13).
(Правильно решенная задача оценивается в 4 балла).
Задача.
Общее количество воды в организме человека составляет от 44% до 70% массы человека.
Посчитайте:
а) сколько литров воды содержится в вашем теле;
б) суточную потребность вашего организма в воде;
в) сколько воды из выше посчитанного количества поступает вместе с пищей;
г) сколько воды вы должны выпивать еще ( кроме воды, поступающей с пищей), чтобы удовлетворить суточную потребность в воде?
Учитель собирает листы с ответами, для проверки после урока.
5 этап. Рефлексия.
Вопросы:
1. Вам понравился урок?
2. Что нового для себя вы узнали?
3. Каков ваш личный вклад на уроке?
6 этап. Учитель благодарит учащихся за урок и сообщает ,когда будут известны результаты.
7 этап. Домашнее задание.
Примечание.
Таблица результатов:
| Ф.И. | Устное выступление | Тесты | Выбрать соответствие | Задача | Количество набранных баллов | Оценка за урок |
| 3 б | 4б | 4б | 4б | 15б | 5 | |
Таблица приведения количества набранных баллов к оценке за урок
| Количество набранных баллов | Оценка за урок |
| 15-13 баллов | 5 |
| 12-10 баллов | 4 |
| 9-7 баллов | 3 |
| 6-4 балла | 2 |
| 3-1 балла | 1 |
Вода и её роль в жизнедеятельности клетки. Видеоурок. Биология 10 Класс
Вы рассмотрите самое важное минеральное вещество на Земле, вещество, которое в наибольшем количестве содержится во всех живых организмах, но, тем не менее, за него идет самая жесткая конкуренция, вещество это – среда обитания большинства живых организмов и колыбель жизни. Конечно, все это сказано о воде. Вы рассмотрите структуру молекулы воды и ее роль в жизнедеятельности любой клетки. Выясните физические и химические свойства воды, благодаря которым возможно существование жизни на Земле.
Тема: Основы цитологии
Урок: Вода и её роль в жизнедеятельности клетки
Цель урока – ознакомление со структурой молекулы воды, и её ролью в жизнедеятельности клетки.
Вода является одним из самых распространенных веществ на нашей планете. Для многих живых организмов вода важна вдвойне, т.к. она не только входит в состав их клеток, но и является средой обитания (рис. 1).
Рис. 1. Вода, как среда обитания. Часть кораллового рифа
В клетке в количественном отношении, вода занимает первое место среди всех химических соединений.
Вода в организме бывает свободной и связанной.
Свободная вода входит в состав цитоплазмы клетки, вакуоли; заполняет межклеточное пространство, сосуды, пространство между органами, - она нужна для транспорта и переноса веществ.
Связанная вода входит в состав клеточных структур (белков, мембран) и поддерживает их структуру.
Вода имеет ряд свойств, исключительно важных для живых организмов. Уникальные свойства воды определяются структурой её молекулы.
Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода.
Атом кислорода как более электроотрицательный, чем атомы водорода, оттягивает электронную плотность на себя. В результате она смещается в его сторону, и на атомах водорода возникает частично положительный заряд, а на атоме кислорода частично отрицательный заряд.
Так как атомы в молекуле воды образуют угол (рис. 2), один конец молекулы воды несет положительный заряд, а другой – отрицательный. Такую молекулу называют диполем (рис. 2), или полярной молекулой.
Рис. 2. Распределение заряда в молекуле воды
Частичный положительный заряд атома водорода одной молекулы взаимодействует с частичным отрицательным зарядом атома кислорода другой молекулы. Между ними возникает электростатическое взаимодействие, и образуются водородные связи. Водородные связи слабые, но в воде их достаточно много, поэтому уникальные свойства воды как раз и определяется наличием водородных связей в воде.
Рис. 3. Схема образования водородной связи между разноименно заряженными атомами в двух молекулах воды
Учитывая данную способность воды, рассмотрим те свойств воды, которые важны с биологической точки зрения.
Вода - универсальный растворитель. Она превосходный растворитель для полярных соединений. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, у которых заряженные частицы, ионы, диссоциируют, то есть отделяются друг от друга в воде, когда вещество растворяется.
Рис. 4. Растворение полярного вещества в овде. Образование ионов с гидратной оболочкой
А также соединения, например, сахара и простые спирты, в молекулах которых присутствуют заряженные группы, то есть эти вещества имеют функциональные группы для взаимодействия с водой (рис. 4).
Рис. 5. Гидролиз сахарозы в воде
В растворе молекулы или ионы вещества начинают быстрее двигаться, и реакционная способность этого вещества возрастает. Все биохимические процессы проходят в водных растворах.
Полярные вещества «липиды» не смешиваются с водой, и поэтому могут разделять водные растворы на отдельные компартменты. Неполярные части молекул отталкиваются водой, и в ее присутствии притягиваются друг к другу.
Неполярные молекулы взаимодействуют с водой по-другому – они собираются в капли, образуют пленки. Такие вещества называют гидрофобными.
Рис. 6. Масло - вещество, которое не растворяется в воде – на поверхности воды оно образует пленки (слева) или собирается в капли (справа)
Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в обеспечении стабильности молекул субклеточных структур, а также белков и нуклеиновых кислот.
Вода обладает большой теплоёмкостью. То есть поглощает большое количество тепловой энергии при минимальном повышении собственной температуры.
Это достигается за счёт того, что большое количество энергии тратится на разрыв водородных связей. Большая теплоёмкость воды защищает организмы от перегрева. И кроме этого создает постоянные условия для протекания биохимических процессов в организме.
Вода обладает большой теплопроводностью, что обеспечит равномерное распределение тепла по всему организму. За счёт этого, биохимические процессы и все процессы жизнедеятельности проходят в относительно постоянных условиях.
У воды относительно большая теплота испарения. Испарение воды сопровождается охлаждение организма, потому что большое количество энергии тратится на разрыв водородных связей, и эта энергия черпается из окружающей среды.
Вода практически не сжимается, создавая тем самым тургорное давление, определяя объем и упругость клеток и тканей. Например, благодаря этому наша кожа упруга, а у круглых червей и медуз имеется гидростатический скелет.
Вода характеризуется большим поверхностным натяжением, что связано с образованием водородных связей между молекулами воды и другими соединениями.
Рис. 7. Использование поверхностного натяжения живыми организмами. Водомерка бежит по воде (слева). Кровь движется по капилляру (справа)
Благодаря силе поверхностного натяжения воды происходит капиллярный кровоток в нашем организме, восходящий и нисходящий токи воды в теле растений. Многие мелкие организмы извлекают для себя пользу из этого поверхностного натяжения, оно позволяет им удерживаться на воде или скользить по её поверхности.
Рис. 8. Основные биологически важные свойства воды
Таким образом, мы рассмотрели структуру и свойства воды.
Значение потоотделения
Потоотделение – это выделение жидкого секрета на поверхность кожи. Вместе с потом выделяются такие вещества, как аминокислоты, мыла, жирные кислоты, аммиак, холестерин – вещества, которые являются продуктами жизнедеятельности живых организмов. Также с потом могут выделяться ионы тяжелых металлов, которые случайно попали в организм
Состав пота на разных участках человеческого тела не одинаков, и зависит от разных факторов: от состояния организма, от типа питания, от действия других факторов (например, влажности среды, температуры среды), а также от физических нагрузок.
Различают термическое и психогенное потоотделение.
Рис. 9. Виды потоотделения
Термическое потоотделение, зависит от температуры окружающей среды, является одним из механизмов терморегуляции, то есть спасает наш организм от перегрева. Термическое потоотделение развивается в течении нескольких минут.
Психогенное потоотделение зависит от эмоционального состояния.
Психогенное потоотделение может развиваться на разных участках тела человека, это могут быть даже подошвы ног, подушки пальцев; и развивается в течении нескольких секунд.
Плотность воды и поведение её вблизи точки замерзания
Плотность воды максимально при +4оС. Она уменьшается от +4 до 0, то есть лёд менее плотный (а значит более легкий), чем вода.
Рис. 10. Лед, плавающий по поверхности воды (слева), и организмы, живущие подо льдом (справа)
Это имеет большое значение для живых организмов, обитающих в воде, потому что водоемы замерзают сверху, и многие организмы сохраняют в них жизнеспособность подо льдом.
Если бы водоемы замерзали бы снизу, от дна, тогда бы все эти живые организмы погибли бы зимой.
Домашнее задание
1. Каково значение воды для живых организмов?
2. Охарактеризуйте воду, как среду обитания?
3. Почему живые организмы в основном состоят из воды?
4. Какие свойства воды наиболее важны для живых организмов? Перечислите их, приведите примеры, когда и как они проявляются.
5. В чем особенность строения молекулы воды? Какие свойства воды связаны со строением её молекулы?
6. Что такое потоотделение? Каково его значение в жизни человека и животных?
7. Какое свойство воды спасает в холодных широтах водных животных от зимнего вымерзания?
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
1. Википедия (Источник).
2. Сайт о химии (Источник).
3. Google (Источник).
Литература
1. А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник Общая биология 10-11 класс Дрофа. - 2005.
2. И. Н. Пономарева, О. А. Корнилова, Т. Е. Лощилина, П. В. Ижевский Биология. 10 класс. Общая биология. Базовый уровень Вентана-Граф 2010 год, 2-е издание, переработанное. 224 стр.
3. Д. К. Беляев Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень Просвещение 2012 год 11-е издание, стереотипное. 304 стр.
4. В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин, Е. Т. Захарова Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень Дрофа 2010 год 5-е издание, стереотипное 388 стр.
5. В. И. Сивоглазов, И. Б. Агафонова, Е. Т. Захарова Биология 10-11 класс.. Общая биология. Базовый уровень Дрофа 2010 год 6-е издание, дополненное. 384 стр.
interneturok.ru
Презентация к уроку биологии в 10 классе на тему: "Биологические свойства воды"
Биологические
функции
воды
Урок биологии в 10А классе
Работа по карточкам
Письменно ответьте на вопросы
ВАРИАНТ1 . Как влияет недостаток какого либо
из необходимых элементов ( органогенного, макроэлемента,
микроэлемента)
на жизнедеятельность клетки, организма?
В чем это может проявиться? Приведите примеры.
ВАРИАНТ 2. Какой вывод можно сделать из того,
что клетки имеют сходный элементный и
химический ( молекулярный) состав?
ВАРИАНТ 3. Какое научное значение имеют данные
о сходстве и различиях элементного состава
( качественного и количественного)
живой и неживой природы?
Говорят , что из восьмидесяти процентов воды
состоит человек
Из воды, добавлю, родных его рек,
Из воды, добавлю, дождей, что его напоили,
Из воды, добавлю, из древней воды, родников
Из которых его деды и прадеды пили....
Михаил Дудник
Вода благоволила литься!
Она блистала столь чиста,
Что- ни напиться, ни умыться,
И это было неспроста.
Ей не хватало ила тала
И горечи цветущих лоз.
Ей водорослей не хватало
И рыбы жирной от стрекоз.
Ей не хватало быть волнистой,
Ей не хватало течь везде.
Ей жизни не хватало- чистой,
дистиллированной воде!
ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ, ЧТО:
- Через твои почки за сутки прогоняется до 100 кг жидкости?
Там происходит очистка твоей собственной гидросферы
от ненужных веществ, и оттуда вода начинает свой путь наружу.
-Через твое сердце за сутки прогоняется около 5000 кг крови,
т.е. в 150 раз больше массы твоего тела?
-В среднем за свою жизнь при ее продолжительности
в 70 лет человек потребляет и выделяет около 80 000 кг воды?
-При потере воды в количестве всего 6 % от массы тела
у человека повышается температура тела, краснеет кожа,
учащается сердцебиение и дыхание, появляются слабость и головокружение?
- При потере воды в количестве 20-25% от массы тела человек погибает?
- Все живущие сегодня на Земле люди забрали
из окружающей среды более10 00000000000 млрд.т.
воды в состав своих тел.
Живая вода
Вода, у тебя нет ни цвета , ни вкуса, ни запаха.
Тебя невозможно описать, тобой наслаждаться, не ведая, что ты такое.
Нельзя сказать. что ты необходима для жизни, ты сама жизнь.
Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснишь нашими чувствами.
С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились.
По твоей милости в нас вновь начинают бурлить высохшие родники нашего сердца.
Ты самое большое богатство на свете.
Антуан де Сент- Экзюпери.
Свойства воды Биологические функции воды
1.Способность растворять в
себе вещества.
2.Вода как реагент
3.Большая теплота испарения
4.Плотность и поведение воды вблизи
точки замерзания.
5.Большое поверхностное натяжение
когезия и адгезия
Свойства воды и биологические функции воды
Свойства воды : Биологические функции воды
---------------------------------------------------------------------------
1 . Способность растворять а. биохимические реакции протекают
в себе другие вещества. в водных растворах.
б.среда для транспорта различных
веществ
в. обеспечение осмоса ,тургора
2.Вода как реагент а. вступает в реакции гидролиза
б. источник водорода и кислорода
в процессе фотосинтеза
Домашнее задание:
прочитать текст учебника,
оформить записи
multiurok.ru
Интегрированный урок-лекция "О водородных связях, тепловых свойствах воды, или Почему лед не тонет?" 10-й класс
Разделы: Физика, Химия, Биология
Интегрированный урок-лекция №1 (биология, химия, физика) для учащихся 10 профильного класса по теме
“О водородных связях, о тепловых свойствах воды или почему лёд не тонет?”
из цикла “Молекулярно-кинетическая теория”
Цель урока: вырабатывание единой естественнонаучной картины мира; научиться анализировать явления; увеличить области познания учеников.
Ход урока
Учитель химии: Почему плавает лёд? Как будто бы детский вопрос, а ответить на него не так просто. Можно сказать, что плотность льда меньше, чем воды. Но почему? Выясним, как расположены молекулы воды и льда. В химическом строении воды обратим внимание на то, что связи Н-О в молекуле воды поляризованы и что угол между ними около 105° (рисунок 1 “а” и “б”), так что молекулы воды можно представить виде треугольника.
Вследствие того, что электронные облака атомов водорода в молекуле воды оттянуты к атому кислорода, ядра атомов водорода способны взаимодействовать с неподелёнными парами электронов атомов кислорода соседних молекул воды – между молекулами воды образуются водородные связи. Каждая молекула воды имеет два атома водорода и две неподелённые пары электронов, значит. она может образовывать с четырьмя соседними молекулами воды. Именно такая структура воды в состоянии льда (рисунок 2 “а”). Из-за относительной длины связей Н-О структура льда не плотная, в ней имеются пустоты, соизмеримые с размерами молекул воды. При плавании льда, его кристаллическая решетка разрушается не до отдельных молекул, образуются их ассоциаты. Это явление состоит в том, что молекулы воды соединяются в удвоенные, утроенные и т.д. ассоциированные молекулы. При этом, конечно, могут быть и отдельные молекулы. Они заполняют пустоты, которые имелись в кристаллической структуре льда (рисунок 2 “б”),
поэтому плотность воды при повышении температуры от 0° до 4 °С увеличивается. Дальнейшее увеличение температуры приведёт к увеличению расстояния между молекулами и ассоциатами, а также размеров молекул вследствие увеличения интенсивности колебаний атомов в молекулах – плотность воды уменьшается.
В жидком состоянии вода состоит из отдельных молекул и ассоциатов типа (Н2О)·Х. При повышении температуры водородные связи в них разрываются, на что затрачивается значительная энергия. Поэтому вода среди самых распространённых в природе жидкостей имеет наибольшую удельную теплоёмкость. Это свойство и обуславливает её большую роль в природе. Так, благодаря большой теплоемкости Мирового океана, сглаживает резкость температурных переходов от зимы к лету и наоборот, что позволяет живым организмам постепенно приспосабливаться к новым сезонным условиям. Вода стоит на первом месте среди веществ. Которые входят в состав клетки (80% массы клетки), что способствует поддержанию стабильности температуры тела организма. Все слышали, как о ком-то говорят: “Да он же золотой человек!”. А если человек на самом деле был бы из “ золота”, в частности, если бы удельная теплоёмкость его тела такой же как у золота? Такое даже вообразить страшно: от стакана горячего чая его температура повысилась бы на 8-10°С, а ведь мы чувствуем себя больными при повышении температуры нашего тела даже на доли градусов.
Учитель биологии: Особенности строений молекул воды, их способностью образовывать водородные связи объясняются и другие удивительные свойства воды, которые делают её жидкостью, незаменимой в живой природе. Например, в живой природе большое значение имеет тот факт, что вода обладает большой удельной теплотой парообразования (обуславливается это тем, что перед переходом воды из жидкого в газообразное необходимо разрушать водородные связи в ассоциациях воды, на что затрачивается гораздо большая энергия, чем на разрыв межмолекулярных связей, например, эфира или спирта). Благодаря испарению воды с поверхности организма регулируется его температура. Даже в жару листья растений кажутся прохладными, так как них всё время испаряется вода, а как мы знаем при испарении воды масса 1 грамм, тело теряет 2430 Дж энергии. Например, одно растение кукурузы или подсолнечника испаряет за время своего существования около 200 кг воды.
Учитель физики: Представьте теперь. Что у воды такая же удельная теплота парообразования, как у эфира (для воды она = 2,26 · 1016 Дж/кг). “Эфироподобной” воды испарялось бы почти в 6 раз больше. Что за туман бы стоял над кукурузным полем или в берёзовой роще!
Учитель биологии: Даже на размерах живых организмов отразилось бы изменение этого свойства воды. Известно, что за целый день тяжёлой физической работы(например при колке дров) человек теряет до 10 литров пота. Удельная теплота парообразования пота несколько больше, чем воды (2,436 · 1016 Дж/кг). Если бы пот во время работы не выделялся и не испарялся, то тело не охлаждалось бы, и человек мог бы перегреться. Не сложные расчёты показывают, что за день такой работы человек нагрелся бы до 100°С, так как основой пота является вода, именно она обуславливает большую удельную теплоту парообразования пота.
А если бы основой пота была бы “эфироподобная” вода? В таком случае при тяжелой работе в организме человека должно было бы выделиться в раз больше пота, человеку пришлось бы во столько же раз больше выпить жидкости. А так как вода в каждую клетку приносится кровью, то сердцу за это же время пришлось бы перекачать в 6 раз больше крови. Представьте, как должны были бы измениться размеры сердца человека, да и не только сердца, а и всех органов.
Учитель химии: Изменись хотя бы одна характеристика воды, и окружающий мир станет другим. Скажем, если бы удельная теплота плавления льда стала бы такой же, как, например, удельная теплота плавления свинца. Тогда затрачивалось бы в несколько раз меньше количества теплоты, чтобы расплавить снег и лёд, быстрое таяние снегов и льдов вызывало бы большие наводнения, талая вода сбегала бы с полей, лугов не успев напоить молодые растения, вёсны стали бы совершенно другими…
Учитель биологии: Можно долго фантазировать на эту тему , но вода – самая удивительная жидкость на Земле – по своим свойствам превосходит всякую фантазию. Благодаря им, вода является основой крови, лимфы, слюны, желчи, желудочного сока, растительных соков…
В каждой капле воды – множество жизней. Здесь обитают представители всех типов низших растений, большинства типов беспозвоночных животных и почти всех классов позвоночных животных. В воде животные и растения прошли долгий путь развития, а уже потом, когда появились высокоорганизованные формы, некоторые из них вышли на сушу. Мелкие микроскопические организмы, находящиеся во взвешенном состоянии в толще воды, составляют планктон – основной “трансформатор” солнечной энергии в водной среде. В этом смысле вода – живая. “Вода! Ты не просто необходима для жизни, ты сама жизнь!..” - писал Антуан де Сент-Экзюпери. Чтобы на Земле продолжалась жизнь, необходимо беречь природные водоёмы. Ведь их обитатели очень чувствительны ко всему чужеродному. Например, караси ощущают растворимые в воде вещества в концентрации г/см?
Если в воду попадут инородные, отравляющие вещества, то экологическая система, которая слагалась и поддерживалась на протяжении тысячелетий, будет нарушена. Бездушность или бездумность людей за короткое время может уничтожить то, что создавалось в природе веками. Каждый из живых на Земле дожжен беречь жизнь рек и озёр. Ведь это и твоя жизнь, и жизнь тех, кто будет после тебя.
Интегрированный урок-лекция №2 (биология, химия, физика) для учащихся 10 профильного класса по теме:
“О гидрофильных и гидрофобных связях”
из цикла “Молекулярно-кинетическая теория”
Цель урока: вырабатывание единой естественнонаучной картины мира; научиться анализировать явления; увеличить области познания учеников.
Ход урока
Учитель биологии: Выражение “Воздушный замок” не настолько фантастично, как мы думаем. Паук-серебрянка способен построить себе дом, который по праву можно назвать “воздушным замком”. Это настоящий воздушный колокол. В нём паук спокойно может провести зиму: кислород, который всегда есть в воде, вследствие диффузии будет проникать через плёнку колокола, и таким же путём будет выходить углекислый газ. Чтобы построить дом паук-серебрянка более двух часов трудился над тем, чтобы сплести паутину, натянуть её между стеблями травы. Потом много раз поднимался на поверхность, нырял под воду с пузырьками воздуха между волосков на теле и под паутиной снимал их с себя. Вот они собрались под паутиной в один большой пузырь, благодаря выталкивающей силе паутина прогнулась, поэтому форма дома получилась в виде купола. Наверное, дом показался пауку тесным, и он снова поднялся на поверхность за новой порцией воздуха. И снова нырнув под воду, паук оказался окруженным как бы целлофановым блестящим мешочком.
А что, если бы ему действительно приходилось воздух “упаковывать”? Из какого вещества он мог бы образовать плёнку? Об этом стоит подумать.
Учитель химии: Представьте растекающуюся по поверхности воды камфару или олеиновую кислоту. Эти вещества принадлежат к поверхностно-активным веществам (ПАВ), Они способны образовывать плёнки на поверхности воды. Молекулы таких веществ состоят из двух частей: неполярной (например, состоящей из углеводородных радикалов - СН2,- СН3) и полярной (например, состоящей из групп – ОН, -СООН и др.). “Отношения” полярных и не полярных с молекулами воды складываются по-разному, что обусловлено строением воды.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (рис. “а”), вследствие чего молекула воды представляет собой систему двух одинаковых по значению и различных по знаку электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, - диполь (рис. “б”)
Поэтому молекулы воды охотно вступают во взаимодействия с полярными молекулами или полярными группами молекул. Вещества, в которых они преобладают, гидрофильные - “любят воду”. С неполярными молекулами или неполярными группами молекул молекулы воды контактируют не охотно: молекулы воды сильнее притягиваются друг к другу, чем к неполярным молекулам или группам молекул. Последние как бы отталкиваются от молекул воды –“ боятся её”. Эти вещества, состоящие из неполярных молекул или молекул, в которых преобладают неполярные группы, гидрофобные, вода плохо смачивает их и слабо растворяет.
У ПАВ молекулы состоят из двух частей – гидрофильной и гидрофобной. Гидрофильная часть этих молекул обусловливает распределение веществ по поверхности воды – полярные части молекул вступают в электростатические взаимодействия с молекулами воды, они как бы “купаются” в воде. Гидрофильная часть молекул “отталкиваются” от молекул воды. Выносит вещество на поверхность – эти части молекул “торчат” под водой (рисунок “а”; R-группа).
Между частями молекул ПАВ должно быть определённое соотношение, т.е. гидрофобно-гидрофильный баланс. Если гидрофильная часть слабее гидрофобной, то молекулы вещества не будут образовывать на поверхности воды плёнки, а соберутся в капли подобные каплям жира на поверхности бульона.
Гидрофильность; гидрофобность.
Если же гидрофильная часть молекулы гораздо сильнее гидрофобной, то вещество будет растворяться в воде, не будет выталкиваться водой на поверхность, т.е. не будет обладать поверхностной активностью.
Учитель биологии: Многие обитатели озёр к гидрофобности или гидрофильности вещества. Утка, сколько бы ни ныряла за кормом, остаётся сухой т.к. она регулярно смазывает перья гидрофобными веществами – жиром. Шустрые водомерки и береговые пауки обуты в гидрофобные “башмачки”, их ноги не прокалывают воду, а прогибают её.
Как привольно обитателям озера летом! А что будет с ними зимой, когда вместо цветочной пыльцы над озером будут летать снежинки? Многие из них спрячутся на дне и впадут в зимнюю спячку. Хорошо ещё, что озеро покроется льдом. А если бы вода, как большинство тел, при охлаждении сжималась, и лёд не плавал?
Из цикла “Молекулярно-кинетическая теория”
Задачи и вопросы для закрепления темы: “О водородных связях, о тепловых свойствах воды или почему лёд не тонет?”. “О гидрофильных и гидрофобных связях”
1. Прочитайте отрывок из стихотворения П. Дудника:
Говорят, что на восемьдесят процентов Из воды состоит человек. Из воды – добавляю – родных его рек. Из воды – добавляю – дождей, что его напоили. Из воды – добавляю – из древней воды родников, Из которых его и деды, и прадеды пили…
Как вы понимаете этот текст с точки зрения своих знаний о составе живого вещества и о роли воды в живой природе?
2. Почему Альпийские растения низкорослые? Почему во всех частях этих растений сахар накапливается больше, чем у таких же растений, находящихся не в Альпийской зоне?
Ответ: Колебания t° воздуха проявляются над землей в меньшей степени. Густой клеточный сок, в котором много сахара, замерзает при более низкой температуре, чем вода. Вследствие этого растения легче переносят внезапные заморозки.
3. В низовьях Днестра и Дуная живет умбара или рыбка евдошка. Дышит она не так, как другие рыбы. Плавательный пузырь у нее связан с глоткой широким протоком. Высунувшись из воды, рыба набирает воздух в пузырь, который густо оплетен кровеносными сосудами. Из пузыря кислород проникает в кровь. Воздух, насыщенный углекислым газом, рыба выталкивает через рот. Чем объяснить такие изменения в органах дыхания этой рыбы.
Ответ: В воде пойменных рек, озер мало кислорода, поэтому рыба приспособилась получать кислород из воздуха.
4. В теле взрослого человека имеется до 160 млрд. капилляров. Благодаря этому, каждая клетка, через тканевую жидкость снабжается необходимыми питательными веществами и кислородом. Смачивает ли кровь стенки капилляров?
Ответ: Смачивания кровью стенок капилляров не происходит, так как их поверхность достаточно гладкая и упругая.
5. Какие физические процессы играют роль при приживании привоя к дикому дереву?
Ответ: Диффузия.
6. Почему перед заморозками рассаду помидоров, огурцов следует обильно поливать?
Ответ: Температура над влажной почвой меняется медленней.
7. Большой сосуд с водой, помещенный в погреб, предохраняет овощи от замерзания. Почему?
Ответ: Вследствие большой удельной теплоемкости и удельной теплоты плавления вода – хороший аккумулятор энергии. При большом понижении температуры воздуха вне погреба, внутри него температура значительно не снижается, так как сосуд с водой становится нагревателем.
8. Какая почва прогревается солнцем быстрее: влажная или сухая?
Ответ: Сухая почва нагревается сильнее, чем влажная, так как значительная часть тепла пойдет на нагрев влаги в почве.
9. Почему в лиственных лесах прохладно даже в жару?
Ответ: Вода, испаряясь с листа, охлаждает его.
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
