Химические элементы в природе и их биологическая роль в организме человека

Тема: « Химические элементы в природе и их биологическая роль в организме человека»
Цель данного урока: 
Обучающая. Повторение, углубление и обобщение сведений о познаваемости природы химических элементов Периодической системы
Развивающая. Развитие “химического” мышления, умения обобщать и систематизировать полученное знание по курсу неорганической химии.
Воспитывающая. Формирование интереса к предмету, создание положительной психологической атмосферы, воспитание чувства взаимного уважения между собой, максимально раскрыться и показать способностей на уроке.
Форма урока: Беседа с элементами исследовательской и самостоятельной работы обучающихся, работа у доски, индивидуальная, групповая работа.
Наглядность: Периодическая таблица Д.И.Менделеева, Компьютер, Интерактивная доска
Девиз урока: “Повторение – мать учения”.
ХОД УРОКА
Организационный момент. Подразделяется класс на 3 микрогруппы.
Итак, ребята, мы закончили курс неорганической химии, т.е. подробно разбирали химические элементы металлы и неметаллы, изучали их свойства и в составе неорганических соединений различных классов.
На доске написана тема: « Химические элементы в природе и их биологическая роль в организме человека»
Учитель. Целью сегодняшнего урока является повторение и обобщение знаний по этой теме в занимательной форме.

Стратегия «Мозговой штурм».
Вопрос №1.
А) Назовите химический элемент, наиболее распространенный в земной коре. (О2, Н2, N2,Р, С,S)
В) В состав каких соединений входит этот элемент?
С) Каково его содержание в природе?
Ответ: Самый распространённый элемент в земной коре — кислород. Всего по массе кислорода - В атмосфере - 21 % кислорода ( по объему).
Почти все минералы в земной коре встречаются в виде оксидов и солей.
Например:
— песок, х.яз.называется оксид кремния и т..д. уч-ся далее должны назвать эти вещества
— вода,
— железная руда,
_ мрамор, известняк
KMnO4– соль
NaHCO3 – пищевая сода
Задача № 2 Вычислите массу и количество вещества кислорода, прореагировавшего с цинком, если образовалось 16 г оксида цинка (II).Вопрос № 2
Как получают кислород в лаборатории и в промышленности?
Напишите уравнения соответствующих реакций.
Чем отличаются эти способы друг от друга?
Ответы: В лаборатории кислород получают из сложных веществ. К таким веществам относяться перманганат калия KMnO4 и бертолетова соль KClO3
KMnO4 =t K2MnO4 + MnO2 + O2 ;
KClO3 =tMnO KCl + O2
В промышленности O2 получают перегонкой жидкого воздуха.
Также есть ещё наиболее распространённый химический элемент и наиболее распространённое вещество в нашей природе . Это - … . Уч-ся рассказывает про химический элемент Водород."Водород широко распространён в природе, его содержание в земной коре (литосфера и гидросфера) составляет по массе 1%, а по числу атомов 16%. Водород входит в состав самого распространённого вещества на Земле - воды (11,19% водорода по массе), в состав соединений, слагающих угли, нефть, природные газы, глины, а также организмы животных и растений (т. е. в состав белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов и др.). В свободном состоянии водород встречается крайне редко, в небольших количествах он содержится в вулканических и других природных газах. Ничтожные количества свободного водорода (0,0001% по числу атомов) присутствуют в атмосфере. В околоземном пространстве водород в виде потока протонов образует внутренний ("протонный") радиационный пояс Земли. В космосе является самым распространённым элементом. В виде плазмы он составляет около половины массы Солнца и большинства звёзд, основную часть газов межзвёздной среды и газовых туманностей. Водород присутствует в атмосфере ряда планет и в кометах в виде свободного H2, метана CH4, аммиака NH3, воды H2O, радикалов типа CH, NH, OH, SiH, PH и т. д. В виде потока протонов водород входит в состав корпускулярного излучения Солнца и космических лучей" - БСЭ
В организме человека находятся 81 химический элемент из 92 встречающихся в природе. Человеческий организм – сложная химическая лаборатория. Трудно себе представить, что ежедневно наше самочувствие, настроение и даже аппетит могут зависеть от минеральных веществ. Без них бесполезными оказываются витамины, невозможны синтез и распад белков, жиров и углеводов.
На столах у учеников – таблицы “Биологическая роль химических элементов”
Провожу вместе с учащимися анализ таблицы Основу жизни составляют шесть элементов первых трех периодов (H, C, N, О, Р, S), на долю которых приходится 98% массы живого вещества (остальные элементы периодической системы составляют не более 2%).
Таблица 1. Суточное поступление химических элементов в организм человека
Химический элемент Суточное поступление, мг
взрослые дети
K 2000-5500 530
Na110-3300 260
Ca800-1200 420
Mg300-400 60
Zn15 5
Fe10-15 7,0
Mn2,0-5,0 1,3
Cu1,5-3,0 1,0
Mo0,075-0,250 0,06
Cr0,05-0,2 0,04
CoОколо 0,2 (витамин В12) 0,001
Cl3200 470
PO43- 800-1200 210
SO42- 10 -
I 0,15 0,07
Se0,05-0,07 -
F 1,5-4,0 0,6
Жизненно необходимые элементы
Таблица 2. Характерные симптомы дефицита химических элементов в организме человека
Дефицит элемента Типичный симптом
CaЗамедление роста скелета
MgМускульные судороги
FeАнемия, нарушение иммунной системы
ZnПовреждение кожи, замедление роста, замедление полового созревания
CuСлабость артерий, нарушение деятельности печени, вторичная анемия
MnБесплодие, ухудшение роста скелета
MoЗамедление клеточного роста, склонность к кариесу
CoЗлокачественная анемия
NiУчащение депрессий, дерматиты
CrСимптомы диабета
SiНарушение роста скелета
F Кариес зубов
I Нарушение работы щитовидной железы, замедление метаболизма
SeМускульная (в частности, сердечная) слабость

Пищевые источники макроэлементов
Кальций1000 мг-2500 мг
Молоко и молочные продукты
Калий2000 мг-5000 мг
Сухофрукты, бобовые, картофель, дрожжи
Натрий
550 мг-2300 мг
Пищевая соль
Магний
300-350 мг
Продукты из муки грубого помола, орехи, бобовые, зеленые овощи
Фосфор
700 мг-4000 мг
Молоко, молочные продукты, мясо, рыба
Железо
10 мг
15 мг
45 мг
Бобовые, мясо, грибы, продукты из муки грубого помола
7. Ученикам раздаются тексты (см. Приложение 3). Задание: внимательно прочитать текст; выделить элементы, необходимые для жизни, и элементы, опасные для живых организмов и объяснить их роль.
- Элементы-аналоги в природной среде вступают в конкуренцию и могут взаимозаменяться в живых организмах, отрицательно на них влияя. Замена натрия и калия в организмах животных и человека на литий вызывает расстройства нервной системы, так как в этом случае клетки не проводят нервный импульс. Подобные нарушения приводят к шизофрении. Таллий, биологический конкурент калия, заменяет его в стенках клеток, поражает центральную и периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки. Селен может заменить серу в составе белков. Это единственный элемент, который при высоком содержании в растениях может вызвать внезапную смерть животных и человека, употребивших их в пищу. Кальций при его недостатке в почве заменяется в организме на стронций, который постепенно нарушает нормальную структуру скелета. Особенно опасна замена кальция на стронций-90, который в огромных количествах накапливается в местах ядерных взрывов (при испытании ядерного оружия) или при авариях на АЭС. Этот радионуклид разрушает костный мозг. Кадмий конкурирует с цинком. Этот элемент снижает активность пищеварительных ферментов, нарушает процесс образования гликогена в печени, вызывает деформацию скелета, угнетает рост костей, а также вызывает тяжелые боли в пояснице и в мышцах ног, хрупкость костей (например, перелом ребер при кашле). Другие негативные последствия – рак легких и прямой кишки, нарушение функции поджелудочной железы. Поражение почек, снижение содержания в крови железа, кальция, фосфора. Этот элемент тормозит процессы самоочищения в водных и наземных растениях (отмечается, например, 20-30-кратное увеличение кадмия в листьях табака). Галогены могут очень легко взаимозаменяться в организме. Избыток фтора в окружающей среде (фторированная вода, загрязнение почвы соединениями фтора вокруг предприятия по производству алюминия и другие причины) препятствует поступлению в организм человека йода. В связи с этим возникают заболевания щитовидной железы, эндокринной системы в целом.
Имеется большое число химических элементов, особенно среди тяжелых, являющихся ядами для живых организмов. Они оказывают неблагоприятное биологическое воздействие. В табл. 3 приведены эти элементы в соответствии с Периодической системой Д.И. Менделеева.
Таблица 3.
Период Группа
VIII I II III IV V VI
2 - - Be- - - -
4 Ni- - - - AsSe5 PdAgCd- - SbTe6  
Pt 
AuBa
HgСообщения учащихся, подготовленные заранее. “Биологическая роль химических элементов”
1-й учащийся:
ЗОЛОТО и ГЕРМАНИЙ
Средневековые алхимики считали золото совершенством, а остальные металлы – ошибкой в акте творения и, как известно, прикладывали большие усилия к ликвидации этой ошибки. Идею введения золота в медицинскую практику приписывают Парацельсу, который провозгласил, что целью химии должно быть не превращение всех металлов в золото, а приготовление лекарств. Лекарственные препараты из золота и его соединений пытались применять при многих заболеваниях. Им лечили проказу, волчанку, туберкулез. У людей, чувствительных к золоту, оно могло вызвать нарушение состава крови, реакцию со стороны почек, печени, влиять на настроение, рост зубов, волос. Золото обеспечивает работу нервной системы. Оно содержится в кукурузе. А крепость кровеносных сосудов зависит от германия. Единственный продукт питания, содержащий германий, – чеснок.
2-й учащийся:
МЕДЬ
В человеческом организме наибольшее количество меди содержится в мозге и печени, и одно это обстоятельство указывает на ее важность в жизнедеятельности. Обнаружено, что при болях повышается концентрация меди в крови и спинномозговой жидкости. В Сирии и Египте новорожденным для профилактики рахита и эпилепсии надевают медные браслеты.
3-й учащийся:
АЛЮМИНИЙ
Алюминиевую посуду называют посудой бедняков, так как этот металл способствует развитию старческого атеросклероза. При приготовлении пищи в такой посуде алюминий частично переходит в организм, где и накапливается.
4-й учащийся:
Какой элемент содержится в яблоках? (Железо.)
Какова его биологическая роль? (В организме содержится 3 г железа, из них 2 г – в крови. Железо входит в состав гемоглобина. Недостаточное содержание железа приводит к головной боли, быстрой утомляемости.)Закрепление
І. Составьте кластер «Химические элементы» (Что мы знаем о химических элементах?)
Занимательный тест «Улыбка».
Рисунок, мордашки забавного человечка. Вместо рта у него 15 точек, расположенных в 3 ряда.
(5 вопросов в тесте и 3 варианта ответа)
ІІ. Задание
1) Из предложенного перечня выберите оксид:
а) Na2 О; б) Na(OH); в) H3PO4
2) Вещества, состоящие из атомов Н и кислотных остатков называются:
а) основание; б) кислота; в) соль.
3) В растворах щелочей фенолфталеин имеет цвет:
а) бесцветный; б) синий; в) малиновый.
4) Из предложенного перечня выберите щелочь:
а) гидроксид железа (II); б) гидроксид натрия; в) гидроксид цинка (II).
5) Вещества, состоящие из атомов металлов и кислотных остатков называются:
а) соли; б) кислоты; в) основания.
ІІІ. Задание
1) Из предложенного перечня выберите оксид:
а) СО2 ; б) Са(ОH)2; в) K2 SО4.
2) Из предложенного перечня выберите щелочь:
а) гидроксид железа(III); б) гидроксид бария; в) гидроксид меди (II).
3) В растворах щелочей лакмус имеет цвет:
а) бесцветный; б) красный; в) синий.
4) Вещества, состоящие из атомов Н и кислотных остатков называются:
а) основания; б) кислоты; в) соли.
5) Вещества, состоящие из атомов металлов и кислотных остатков называются:
а) соли; б) кислоты; в) основания.

IV. Рефлексия. У каждого из вас на столе лежит оценочный лист. Быстро подпишите их.
Закончите предложения:
Сегодня на уроке я повторил ___________________________________Сегодня на уроке я узнал ______________________________________Сегодня на уроке я научился ___________________________________
V. Домашнее задание. Повторить параграфы: …Определить, о каком простом веществе идет речь:
а) Иду на мелкую монету, В колокола люблю звенеть, Мне ставят памятник за этоИ знают имя моё - …………(медь)
б) Предупреждаю я заранее,Что не пригоден для дыхания!А все как будто бы не слышатИ постоянно мною дышат.Я главный в воздухе, так вотЛегко назвать меня?..................(азот)
в) Я- светоносный элементЯ спичку вам зажгу в момент,Сгореть смогу и под водой,Оксид в ней станет кислотой. (фосфор)
г) Корабли меня обходятЗнает лоцман наизустьЕсли Л на Д заменятТо металлом окажусь. (мель-медь)
д) У меня дурная славаЯ известная отрава,Даже имя говорит,Что я страшно ядовит! (бром)