Вход в Личный кабинет

Подписка

  • Цветной журнал с электронными приложениями;
  • Бумажные и электронные версии;
  • Скидки постоянным подписчикам.

Вы можете ознакомиться с номером журнала.

Оформить подписку

Интегрированный урок "Химия" и "Литература" по теме: "Металлы и неметаллы и их использование в военном деле"

Разделы: Преподавание химии, Преподавание литературы


Сценарий

Студент:

Кто б ни был ты, прекрасный гений,
Твои творения окажутся пустыми,
Когда ты будешь сух и нелюдим.
И знай, тебе скажу без наставлений,
Будь ты биолог, физик или химик –
Ты должен быть искусством вдохновим.
Не станешь ты творцом открытий разных,
Не сможешь воплотить свои мечты,
Когда к литературе безучастен,
Поэзию не понимаешь ты.

Преподаватель литературы: Думаю, многие из вас догадались, о чем пойдет речь на нашем занятии. Да, как это ни странно, сегодня мы попробуем объять необъятное – совместить три таких предмета, как: химию, литературу и историю. Обратите внимание, ребята, на эпиграф нашего урока: “Не могу представить себе химика, незнакомого с высотами поэзии, с картинами живописи, с хорошей музыкой. Вряд ли он создаст что-либо значительное в своей области”. Это слова писателя А. Е. Арбузова. Поэтому сегодня в гости к нам пришли ученые – химики и литературоведы, которые и помогут нам провести сегодняшний урок. На ваших столах лежат технологические карты урока, в них записаны вопросы, которые мы будем сегодня рассматривать. Вы должны все внимательно слушать, а в конце урока мы к ним вернемся.

Преподаватель химии: А тема сегодняшнего урока – “Металлы и неметаллы и их использование в военном деле.” Вы знаете, что наряду с современной классификацией химических элементов, основанной на строении атомов и представлениях периодической системы, существует историческое, традиционное их разделение на металлы и неметаллы. Такое разделение – исторически первая классификация химических элементов. Давайте же подробнее послушаем, что такое металлы.

Выступление студента (доклад): Металлами называют вещества с определенным набором физических и химических свойств. Понятия “металл” и “неметалл” применяют к двум разным объектам: к химическому веществу и химическому элементу. Химическое разделение на металлы и неметаллы опирается на свойства простых веществ. А вещества можно разделить на металлы и неметаллы.

Металлы образуют в растворе катионы, а неметаллы – анионы.

Первая, вторая и третья группы периодической системы Менделеева целиком состоят из металлов (кроме водорода и бора), а также побочные подгруппы остальных групп заняты металлами. Металлы во внешнем электронном слое имеют 1-3 электрона и легко отдают их, проявляя при этом восстановительные свойства. Чистые металлы в твердом состоянии – это кристаллы, в которых частицы вещества расположены в определенном геометрическом порядке, образуя кристаллическую решетку, в углах которой находятся положительно заряженные ионы, а между ними перемещаются свободные электроны. Существование свободных электронов в металлах подтверждается следующими фактами:

  • металлы обладают большой электрической проводимостью;
  • при нагревании все металлы испускают поток свободных электронов.

Кристаллические решетки большинства металлов имеют геометрическую форму куба или шестигранной призмы. Расположение атомов в кристаллической решетке оказывает большое влияние на свойства металлов: физические, механические, химические.

Наиболее важными физическими свойствами металлов являются тепло- и электропроводимость. Характерной особенностью металлов является металлический блеск, что связано с их способностью отражать свет. Все металлы, кроме ртути, при обычной температуре твердые вещества.

Характерные свойства металлов – ковкость и тягучесть. Наибольшей ковкостью обладают золото, серебро, медь, а наименьшей – марганец.

По температуре плавления металлы сильно отличаются друг от друга: температура плавления ртути – 39о С, температура плавления вольфрама – 3370о С.

В парообразном состоянии металлы одноатомны. В технике металлы делят на следующие группы: черные, цветные, редкие и драгоценные. Характерной особенностью металлов является проявление ими сильных восстановительных свойств, т.е. в химических реакциях они способны полностью отдавать электроны, переходя в положительно заряженные ионы. При электролизе растворов или расплавленных солей ионы металлов являются катионами и как положительно заряженные движутся к катоду. Металлы как восстановители взаимодействуют с неметаллами, кислотами, солями, щелочами.

В свободном состоянии в природе встречаются только некоторые металлы: золото, платина, палладий, родий. Большинство металлов встречаются в природе в виде соединений: оксидов, сульфидов, хлоридов, сульфатов и т.д. Производство, занимающееся получением металлов из руд, называется металлургическим и является важнейшей отраслью народного хозяйства страны. В качестве восстановителей металлов из их оксидов используют водород, оксид углерода. Процесс восстановления металлов из их оксидов металлом называется металлотермией. Металлотермией получают марганец, хром, титан, молибден, вольфрам.

Гидрометаллургия включает в себя способы получения металлов из растворов их солей. Гидрометаллургическим методом получают золото, серебро, цинк, кадмий. При получении металлов особой чистоты используются методы: зонная плавка, термическое разложение летучих соединений металлов на нагретой поверхности, переплавка металлов в вакууме.

Преподаватель литературы: Да, для всех нас металлы ассоциируются с прочностью. И этой ассоциацией пользуются писатели и поэты. Например, о человеке с жесткой речью говорят: “С металлом в голосе”, о стойком характере – железный характер. Так давайте поговорим о железе.

Преподаватель химии: Железо занимает 5 место по распространенности в земной коре. На его долю приходится 1,5 % от общего числа атомов земной коры. Железо присутствует всегда в растениях и животных организмах. Одной из важнейших функций железа в организме человека является связывание молекулярного кислорода и перенос его в ткани. Химически чистое железо получают из оксида железа водородом или электролизом водных растворов солей железа.

Железо представляет собой блестящий белый металл с синеватым отливом. Железо хорошо намагничивается и размагничивается.

Преподаватель литературы: В таблице Менделеева трудно найти какой-либо иной элемент, с которым так неразрывно связалась бы жизнь всего человечества. Нет другого элемента, при участии которого проливалось бы так много крови, терялось бы столько жизней, происходило бы столько несчастий. Как сказал А. Блок:

Век девятнадцатый железный,
Воистину железный век,
Тобою в мрак ночной, беззвездный
Беспечный брошен человек.

Студент: “Железные рудники доставляют человеку превосходнейшее и зловреднейшее орудие. Ибо этим орудием вспахиваем мы землю, сажаем кустарники, обрабатываем дикие лозы с виноградом, понуждаем их каждый год молодеть. Этим орудием выстраиваем дома, разбиваем камни и употребляем железо на все подобные подробности.

Но тем же самым железом производим битвы и грабежи и употребляем его не только вблизи, но и посылаем окрыленное вдаль, то из бойниц, то из мощных рук, то в виде оперенных стрел. Самое порочное ухищрение ума человеческого, ибо, чтобы смерть поскорее настигла человека, сделали ее крылатою и железу придали перья. Того ради да будет вина приписана человеку, а не природе.” А ведь героя произведения испугало совсем уж безобидное, на наш взгляд, оружие – мечи, копья, стрелы. Чтобы он сказал, если бы увидел современные пушки и пулеметы, танки и крейсеры.

Студентка: Но дело не в металлах, дело в том, что металлы используют люди. И как они их используют. Я хочу прочитать стихотворение Юрия Верховского.

Клинок уральский – восхищенье глаз:
В лазурном поле мчится конь крылатый,
Почтен неоценимою оплатой
Строй красоты, не знающий прикрас.
Таков же, мастер, твой волшебный сказ –
Связуя вязью, тонкой и богатой,
Торжественно тревожный век двадцатый
И быль веков, - обворожая нас.
Да будет это творческое слово,
Грядущему являя мир былого,
Оружьем столь же мощным на века,
Как эта сталь и как душа народа,
Как с ней одноименная свобода –
Крылатый конь уральского клинка.

Преподаватель химии: Да, железо – прочный металл, но еще крепче сплав железа с углеродом, который называется сталью.

Студент: Мы расскажем вам о секрете булатных мечей. Много столетий назад в Индии процветало искусство изготовления из стали мечей и кинжалов особой твердости с необычным узором, острых и тонких, как бритва, и гибких, как ветка ивы. С течением времени рецепты изготовления такой булатной стали были забыты.

Разгадать секрет производства булатов, объяснить чудесные свойства старинных дамасских клинков пыталось ни одно поколение ученых 18-19 веков. Безуспешно занимался этой проблемой физик М. Фарадей.

П. А. Аносову первому удалось открыть тайну булата. В течение 10 лет он осуществил тысячи экспериментов, используя влияние на качество стали кремния, марганца, хрома, углерода, алюминия, титана, алмаза, платины, золота. Эти опыты увенчались успехом, и Аносов получил сталь, не уступающую по качеству прославленной дамасской, сочетающую изумительную твердость и невиданную упругость. На клинках из этой стали были необыкновенные узоры.

Студент:

Мне приснилась иная печаль
Про седую дамасскую сталь.
Я увидел, как сталь закалялась,
Как из юных рабов одного
Выбирали, кормили его,
Чтобы плоть его сил набиралась.
Выжидали положенный срок,
А потом раскаленный клинок
В мускулистую плоть погружали,
Вынимали готовый клинок.
Крепче стали не видел Восток,
Крепче стали и горше печали.

(Юрий Кузнецов)

Студент: Железо являлось основным металлом, из которого изготовляли многочисленные и разнообразные орудия для истребления людей. Недаром копье и щит, характерные принадлежности бога войны Марса, древние мудрецы сделали символом, обозначающим железо. Оно действительно верно и безотказно служило Марсу.

Преподаватель истории: С изобретением огнестрельного оружия на изготовление пуль для ружей, пистолетов и картечи для артиллерии стали расходовать много свинца.

Студент: Свинец - синевато-серый металл, тяжелый, мягкий, ковкий. На воздухе покрывается оксидной пленкой, стойкой к химическим воздействиям. Используют для изготовления пластин для аккумуляторов, оболочек электрических кабелей, защиты от гамма-излучения, как компонент типографских и антифрикционных сплавов, полу проводных материалов.

Преподаватель истории: Давайте, посмотрим небольшой фрагмент фильма.

(показывается фрагмент учебного фильма “Великая Отечественная война”, часть “Курская дуга”.)

Студент:

Труба и ракета сказали: “Отбой”.
Замолкли орудия. Кончился бой.
Три друга склонились над другом своим,
Который на камне лежал недвижим.
Был первый моложе и тише других,
И первый тревожно взглянул на двоих.
И голосом сломанным, из темноты:
“Я тоже погибну, товарищ, как ты”.
И звезды рассыпались над головой,
И голову поднял товарищ второй:
“За нами Россия – родимая мать,
Без слова готов за нее умирать”.
Но третий спокойно сказал: “Не тужить,
Надо уметь побеждать и жить”.

Преподаватель химии: На службу войне, ребята, были поставлены и другие металлы. В первой половине XIX века никель добывался в небольших количествах и стоил очень дорого. Он считался поэтому ювелирным металлом. Позднее никель стали добавлять в стальную броню. Долгие годы это было его основное применение. Однако позже он стал неотъемлемой составляющей бронированных орудий и танков. Вот что пишет С.Гагарин в произведении “Три лица Януса” о роли никеля в Отечественной войне.

Студент: На подводной лодке “Валькирия”, исчезнувшей при загадочных обстоятельствах для германского командования, находилось 160 тонн никеля в слитках и монетах США и Канады.

Никель – серебристо-белый металл, значащийся в периодической системе Менделеева под №28, тугоплавкий, твердый, не изменяющийся на воздухе, - был такой же сложной проблемой для Германии, как горючее, а может, и сложней. Ведь горючее из нефти можно хоть чем-то заменить. Никель же незаменим. Без никеля нет брони. Без брони нет танков. Без танков нет победы на военных дорогах второй мировой войны.

Природа обделила Германию никелем. Незначительные запасы его есть в Рейнской долине. Основную часть никеля Германия получала из Канады. Началась война, и канадский никель был потерян для Рейха. Гитлер захватил Грецию, а вместе с ней и никелевые рудники. Вассальная Финляндия открыла для немцев рудники на севере в районе Петсамо. Там работали заключенные и военнопленные . Целый эсэсовский корпус обеспечивал охрану рудников и гарантировал бесперебойную добычу красного колчедана и отправку его в Германию на металлургические заводы.

Когда советские танки Т-34 появились на полях сражений, немецкие специалисты были поражены неуязвимостью их брони. По приказу из Берлина первый же захваченный Т-34 был доставлен в Германию. Здесь за него взялись химики. Они установили: русская броня содержит большой процент никеля, что делает ее сверхпрочной. Недостаток никеля в стали привел к тому, что к 1944г. имперские военные заводы вынуждены были изготовлять танковую броню повышенной толщины, и “тигры”, и “пантеры”, и “фердинанды”, одетые в нее, оказывались тяжелее и слабее советских танков и самоходок”.

Преподаватель истории: В декабре 1944 года на окраине небольшого польского городка органами советской контрразведки была задержана подозрительная женщина, которая “теряла” у колонны машин с боеприпасами “автоматические ручки”. При проверке было установлено, что это диверсионное зажигательное средство со сложным воспламенителем, с корпусом из сплава, имеющего в основе алюминий. Из этого сплава изготавливали и корпуса зажигательных бомб. Алюминиевые соли органических кислот составляют основу “напалма”, применявшегося американскими войсками в войне с Южным Вьетнамом, португальскими колонизаторами в Анголе. Так алюминий был поставлен на службу войне.

Студент: Алюминий – серебристо-белый металл, легкий, пластичный, с высокой электропроводимостью. Химически активен (на воздухе покрывается защитной пленкой). По распространенности в природе занимает 3-е место среди элементов и 1-е среди металлов.

Преподаватель литературы: в книге А. Валентинова “Металла огненный поток” есть такой занимательный рассказ. “В один из морозных зимних дней царила паника. Складской сторож, отставной солдат, доживающий свой век “при должности”, обалдело привалился к штабелю ящиков и тупо глядел перед собой пустыми глазами. Даже его холеные бакенбарды и те обвисли, вытянулись грустными сосульками и сильно смахивали на банную мочалку, небрежно приклеенную к помертвевшему лицу.

Неподалеку пять или шесть чиновников военного ведомства столпились вокруг открытых ящиков и, забыв про респектабельность, возбужденно размахивали руками. Да и было от чего прийти в волнение: на складе пропали…пуговицы. Да, да, блестящие оловянные солдатские пуговицы таинственным образом исчезли из ящиков. Мало того, что государству нанесен убыток, поскольку олово стоит немало, но сам факт случившегося внушал тревогу: сегодня злоумышленник похитил пуговицы, а завтра, глядишь, и оружие заберет.

А этот злоумышленник оказался очень уж нахальным. Мало того, что выгреб все пуговицы, он еще, словно в насмешку, насыпал в ящики какой-то серый порошок. Нет, это был явно опасный тип. А олух-сторож имеет наглость уверять, что караулил исправно и не допускал к дверям склада никого из посторонних. И как теперь докладывать генералу, начальнику департамента, который потребует немедленно изловить похитителя?

История не донесла до нас, как вышли чиновники из этого положения и какое наказание понес сторож. Случай с пуговицами наделал много шума, но постепенно о нем забыли. И вспомнили только почти через сто лет, когда весь мир был потрясен трагической гибелью экспедиции англичанина Роберта Скотта. Когда причины гибели экспедиции Скотта стали известны, вспомнили и историю с пуговицами”.

Дело в том, что при низкой температуре атомы олова перестраивают свою кристаллическую решетку и металл разрушается, “заболевает”. Название этой болезни – оловянная чума. Солдатские пуговицы нельзя хранить на морозе.

Преподаватель химии: Металлы олово и медь образуют сплав – бронзу. Из бронзы во всем мире изготовляют памятники воинам. В Трептов-парке в Берлине у памятника воинам Советской Армии, павшим при штурме столицы фашистской Германии, отлиты пять огромных (до пяти метров в диаметре) бронзовых венков, лежащих на братских могилах.

Студент: Олово – серебристо-белый металл, мягкий, пластичный. При определенной плотности на воздухе тускнеет, покрывается пленкой оксида, стойкой к химическим реагентам. Олово – компонент многих сплавов. Идет на покрытие металлов для защиты их от коррозии, на изготовление белой жести для консервных банок.

Студент: Медь – металл красного (в изломе розового) цвета, ковкий и мягкий, хороший проводник тепла и электричества. Медь химически малоактивна, в атмосфере, содержащей углекислый газ, пары воды и др. покрывается патиной – зеленоватой пленкой. Главное применение – производство проводов. Изготавливают также теплообменники, вакуум-аппараты, трубопроводы. Более 30 % меди идет на сплавы.

Преподаватель истории: Там же, в Трептов – парке, в мемориальном зале Мавзолея воинам Советской Армии на постаменте из черного лабрадора в золотом ларце хранится книга с именами героев, павших смертью храбрых при героическом штурме столицы Германии.

Студент: Я хочу прочитать стихотворение Михаила Дудина “Благословенный полдень”.

Благословенный полдень ликованья,
Весь мир в цвету. Они прошли вперед.
Я видел лица, блеск военной стали,
На гимнастерках звонкие медали,
На темных касках пуль тяжелый след,
Литого солнца золотую россыпь,
И этот шаг – торжественную поступь.
Воистину, им равных в мире нет.

Преподаватель химии: Для ведения войн были необходимы не только железо, никель, алюминий, но и золото, много золота.

Студент: Золото – благородный металл желтого цвета, ковкий, химически весьма инертен, на воздухе и при нагревании не изменяется. Первый из открытых человеком металлов. В природе встречается главным образом самородное золото. Золото обычно используется в виде сплавов с другими металлами. При сохранении основных свойств золото в сплавах обладает большой твердостью и прочностью, и позволяет его экономить. Из сплавов золота с платиной делают химически стойкую аппаратуру. Золото и его сплавы используют также для золочения и изготовления ювелирных изделий. Содержание золота в ювелирных изделиях, монетах, медалях выражают пробой.

Студент:

На шумной площади, взобравшись на скамью,
Какой-то шарлатан румянокожий
Взывает к публике прохожей:
Я средство ото всех болезней продаю!
Вот порошок неслыханного свойства:
Он придает ума глупцу,
Честь – подлецу,
Трусливому – геройство…
Его влиянью нет придела и границ,
Всего поможет вам достичь он,
Пред ним все клонится, все упадает ниц…
Он в полном смысле энциклопедичен!
Я подошел и заглянул в бутыль –
Простая золотая пыль.

Преподаватель литературы: В 1918 году Германия должна была уплатить победителям с каждой “немецкой души” 3000 долларов золотом.

Преподаватель истории: Войско Александра Великого, более известного под именем Македонского, двигалось боями по странам Азии. Как только войска вступили на территорию Индии, среди воинов начались тяжелые желудочно-кишечные заболевания.

После ряда кровопролитных сражений и пышно отпразднованных побед весной 326 г. Александр вышел к берегам Инда. Однако победить главного своего врага – болезнь – “непобедимое” войско Александра не могло. Воины, истощенные и обессиленные, отказались идти вперед к берегам Ганга, куда влекла Македонского жажда завоеваний. Осенью 326г. войска начали отступление.

Сохранившиеся описания истории походов Македонского показывают, что рядовые воины болели чаще, чем военачальники. Через 2250 лет причина заболеваемости воинов была найдена. Она заключалась в разности снаряжения: рядовому воину полагался оловянный бокал, а военачальнику – серебряный. Серебро, растворяясь в воде, убивает бактерии. Это свойство серебра использовали еще раньше жители Египта для лечения открытых ран: на раны накладывали серебряные пластинки.

Преподаватель химии: Итак, ребята, вы убедились, что металлы имели и имеют большое значение для человека. Но наряду с металлами немаловажную роль в жизни человека играют и неметаллы.

Студент: Неметаллы – химические элементы, которые образуют простые тела, не обладающие свойствами, характерными для металлов. К неметаллам обычно относят 22 элемента: газы – водород, азот, кислород, фтор, хлор и инертные газы, жидкость – бром, твердые тела – бор, углерод, кремний, фосфор, мышьяк, сера, селен, теллур, йод, астат.

Студент: Хлор относится к галогенам, это газ желто-зеленого цвета с резким запахом. При обычной температуре легко сжижается. Химически очень активен, токсичен. Применяется в производстве хлорсодержащих органических соединений, неорганических веществ, для отбелки целлюлозы и тканей, для санитарных нужд и обеззараживания воды.

Преподаватель химии: В первую мировую войну 22 апреля 1915 года хлор применили как оружие массового уничтожения на западном фронте недалеко от бельгийского города Ипра против англо-французских войск.

Вскоре для той же цели был применен другой удушающий газ – фосген – соединение хлора с оксидом углерода. В1917 году массовое применение нашел иприт, который тоже содержал хлор. К концу войны было разработано более 50 различных боевых отравляющих веществ, 95 % которых были производными хлора.

Преподаватель истории: Чтобы судить о действии отравляющих веществ на организм человека, достаточно указать, что в одной только английской армии, занимающей среди воюющих государств пятое место по численности, они вывели из строя с июля 1917г. по ноябрь 1918г. более 160 000 человек.

Преподаватель литературы: Послушайте отрывок из романа М.Шолохова “Тихий Дон”. “На рассвете 3 октября немцы, употребив удушливые газы, отравили три батальона 256-го полка и заняли первую линию наших окопов…

Валет, клацнув зубами, отпрыгнул, и на то место, где секунду назад стояли его ноги, спиленным деревом упал стоявший под сосной человек. Они перевернули его лицом вверх и тут только догадались, что под сосной нашел себе последний приют этот отравленный газами, бежавший от смерти, которую нес в своих легких, солдат одного из трех батальонов 256-го пехотного полка. Рослый, широкоплечий парень, он лежал, вольно откинув голову с лицом, измазанным при падении клейко