Химический эксперимент экологической направленности

1) определение состояния природного окружения с использованием аналитических методов;

2) переработку отходов, образующихся в результате химических реакций (уничтожение веществ, их обезвреживание с последующим помещением во внешнюю среду или повторное использование в учебном процессе).

При разработке химического эксперимента можно использовать различные подходы.

1-й подход. Химическое содержание эксперимента сохраняется, но обязательным элементом становится экологическая чистота проведения опыта, которая достигается либо хорошей герметизацией лабораторного оборудования, либо нейтрализацией или обезвреживанием продуктов реакций, либо заменой опасных для здоровья реактивов на безопасные. Например, при демонстрации опыта, в котором образуются токсичные продукты, используют поглотители на выходе из реакционного сосуда.

Демонстрационный опыт 1. Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медью.

Опыт небезопасен из-за продукта реакции – оксида азота(IV) – токсичного вещества, поражающего альвеолярную ткань легких, вызывающего расширение сосудов, снижение кровяного давления, повреждение эритроцитов крови, химические некрозы зубной эмали.

Опыт демонстрируют с использованием традиционного лабораторного оборудования, дополненного поглотительной склянкой для обезвреживания оксида азота(IV). Склянку заполняют либо раствором щелочи, либо гидрокарбонатом натрия. В качестве поглотителя используют также водный раствор аммиака и карбонат аммония. В этом случае образуется нитрит аммония – нестойкое соединение, которое разлагается с выделением воды и элементарного азота – экологически безвредных веществ.

2-й подход. Химическое содержание эксперимента сохраняется, но становится ориентированным на экологическую проблему.

Демонстрационный опыт 2. Действие кислот на карбонаты.

В опыте используют скорлупу куриного яйца, на которую действуют раствором соляной кислоты. С помощью известковой или баритовой воды доказывается выделение углекислого газа. Опыт иллюстрирует факт снижения численности птиц в районах выпадения кислотных дождей.

3-й подход. Химическое содержание заменяется на экологическое при сохранении смысловой нагрузки эксперимента или тематического раздела курса.

Все опыты должны быть безвредны и безопасны для учащихся, при необходимости для их постановки используют полумикрометод.

Демонстрационный опыт 3. Разложение пероксида водорода каталазой крови.

Опыт демонстрирует одну из биологических функций железа (каталаза – геминовый фермент, содержащий железо). Обсуждаются причины появления большого числа заболеваний крови, связанных с загрязнением окружающей среды.

Демонстрационный опыт 4. Действие на белок минеральных кислот, щелочей, фенола и солей тяжелых металлов.

В указанных случаях происходит осаждение белков. Природные белки теряют присущие им специфические свойства, становятся нерастворимыми, денатурируют. Опыты по осаждению белков свидетельствуют о том, что загрязнение природной среды кислотами, щелочами, фенолами, ионами тяжелых металлов имеет отрицательные последствия для живых организмов.

Экологизация химического эксперимента невозможна без включения в него исследовательской компоненты, поскольку только в этом случае у учащихся формируется широкий спектр практических умений: постановка проблемы, планирование эксперимента, проведение наблюдений, сбор данных, овладение разнообразными методами и методиками исследования, обработки, анализа и обсуждения результатов, оценки реальной экологической ситуации и прогнозирования последствий проведения природозащитных мероприятий.

Исследовательская компонента может быть реализована через систему нетрадиционного химического эксперимента, основу которого составляют:

1) моделирование экологических ситуаций, адекватных реально существующим;

2) имитация некоторых природных процессов и явлений;

3) определение биогенных элементов в биологическом материале;

4) оценка качества сельскохозяйственной продукции и продуктов питания.

Химический эксперимент является неотъемлемой частью проектной деятельности. Проекты могут быть определены на уроке в ходе обсуждения какой-либо экологической проблемы, выполнены во внеурочное время, а результаты представлены либо снова на уроке, либо на ученической конференции. Объектами проектов являются: помещения и территория школы, воздух, вода (атмосферные осадки, ливневые и талые воды, питьевая вода, вода водоемов), почва, растительность, продукты питания.

Проблема экологического содержания химического эксперимента еще не решена.

В настоящее время экологизация химического эксперимента идет в двух направлениях: использование аналитических методов для определения состояния природного окружения; переработка отходов, образующихся в результате химических реакций (уничтожение веществ, их обезвреживание с последующим помещением во внешнюю среду или утилизация - повторное использования в учебном процессе).

Существуют, по крайней мере, еще три направления в этой области, разработка которых позволила бы учителю в доступной и наглядной форме раскрыть единство живой и "неживой" природы, характер деятельности человека в окружающей его среде, принципы рационального природопользования, двойственную роль веществ в природе, способы защиты среды обитания от химического загрязнения. К этим направлениям относятся: использование химического эксперимента для объяснения природных явлений и процессов; изучение воздействия веществ на живые организмы и экосистемы, разработка экологически безопасного эксперимента.

Эти направления учитываются при разработке практикумов для школьного экологизированного курса химии. Цель практикумов - формирование у учащихся практических умений по изучению природных процессов и анализу различных экологических ситуаций.

Практикумы состоят из тематических разделов, соответствующих основной программе курса химии. В зависимости от дидактических функций опыты разделены на демонстрационные и лабораторные.

Все опыты безвредны и безопасны для учащихся, так как для их постановки при необходимости используют полумикрометод.

Экологизация школьного химического эксперимента позволит сделать восприятие теоретического материала более активным, эмоциональным, творческим, будет способствовать формированию у учащихся интереса к химии и экологии.

Рассмотрим некоторые опыты и демонстрации к экологизированному школьному курсу химии, которые были проведены мною во время прохождения педагогической практики.