Межпредметные связи химии с гуманитарными дисциплинами

Естественные науки, и в частности химия, содержат в себе огромный гуманитарный потенциал, включая мировоззренческие, нравственные, гражданские и эстетические составляющие. В связи с этим гуманитаризация школьной науки химии как одно из средств гуманизации образования в целом становиться актуальной в общеобразовательной школе.[c. 42, Аршанский Е.Я., Чернобельская Г.М. Химия для гуманитариев: как подготовить и провести урок // Химия в школе. – 2001. – №3. – с. 42-46. ]

В первую очередь необходимо обращаться на уроках химии к литературным произведениям, органически увязывая их с материалом темы. Фрагменты из художественных произведений могут нести обучающую нагрузку. С большим интересом учащиеся воспринимают химические сюжеты или упоминания о веществах и химических превращениях, встречающихся в произведениях Ж. Верна, А. П. Казанцева, Г. Б. Адамова, А.Р. Беляева, И.А. Ефремова, А.Н. Толстого, Г. Уэлса и других.

Для учащихся, занимающихся углубленным изучением языков, очень важно установление межпредметных связей химии с лексикой русского языка, поэтому нужно знакомить их с метафорическим употреблением химических терминов, с синонимическими рядами названий, используемыми не только в учебной и научной литературе, но и в бытовой лексике, разговорной речи. Приведем примеры метафорических названий, используемых в химии: водяная баня, «оловянная чума», «веселящий газ», лисий хвост и т. д.

Кроме того, химический эксперимент, выступая в роли источника приобретения эмпирических знаний, служит надежным средством превращения эмпирических знаний в убеждения, а следовательно, источником формирования мировоззрения. Химический эксперимент должен моделировать процессы происходящие в природе (выделение кислорода при фотосинтезе), или имитировать возможные последствия катастроф (сжигание серы – кислотный дождь). Важно показывать учащимся-гуманитариям практическую значимость отдельных веществ, их химические и физические свойства (испытание рН растворов сока лимона, яблока, слюны), а также воспроизводить исторический химический эксперимент (горение фосфора в закрытой колбе, К.В. Шееле,1777 г.). [Аршанский Е.Я. Обучение химии в разнопрофильных классах. – М.: Центрхимпресс,2004]

В инструкции по проведению опытов, включая гуманитарный компонент, нужно помнить, что он не должен перегружать описание опыта, а придавать ему историческую, экологическую и практическую направленность.[c. 61. Аршанский Е.Я. Организация практических работ в гуманитарных классах // Химия в школе. – 2002. – №3. – с. 61-66.] 

Приведем примеры некоторых культурологических экскурсов при проведении некоторых химических опытов.

Межпредметный химико-гуманитарный эксперимент

1.Получение иода

Реактивы и оборудование: пробирка, натрий иод, концентрированная серная кислота.

Иод был открыт в 1811 г. французским химиком-технологом Бернаром Куртуа. Друзья Куртуа рассказывали любопытные подробности открытия иода. У химика был любимый кот, ко­торый во время обеда обычно сидел на плече своего хозяина. Куртуа часто обедал в лаборатории, и однажды кот, чего-то ис­пугавшись, спрыгнул на пол, как раз на склянки, стоявшие око­ло лабораторного стола. В одной из них Куртуа приготовил для опыта суспензию золы водорослей в воде, а в другой находи­лась концентрированная серная кислота. Склянки разбились, жидкости смешались. Образовались густые клубы фиолетового пара, которые оседали на окружающих предметах в виде мель­чайших темно-серых кристалликов с металлическим блеском.

Куртуа опубликовал свои наблюдения, но природу фиоле­тового пара не установил. Только через два года другой фран­цузский химик Жозеф  Гей-Люссак доказал, что «вещество Кур­туа» принадлежит к группе галогенов, и дал ему название «иод», что в переводе с греческого означает «фиолетовый».

Первый в России завод по получению иода был пущен в 1915 г. в Екатеринбурге. На нем из золы черноморской водо­росли филлофоры, которая способна извлекать иод из мор­ской воды и концентрировать его в своих тканях, было полу­чено 200 кг иода. В 1917 г. в Архангельске построили еще один завод по получению иода из водоросли ламинарии, или мор­ской капусты.

Проведение опыта: будем получать иод так, как это случайно сделал Б. Куртуа. Правда, для этого нет необходимости брать в качестве исходного вещества вытяжку из морской капусты. Известно, что зола некоторых водорослей содержит иодид натрия, который и взаимодействует с концентрированной серной кислотой с образованием иода:

2NaI + 2H₂SO₄ = I₂ + SO₂↑ + Na₂SO₄ + 2H₂O

Аршанский Е.Я. Методика обучения химии в классах гуманитарного профиля. – М: Вентана-Граф,2002.

2.Получение и свойства кислорода

Впервые кислород был выделен в 1770 г. знаменитым шведским химиком Карлом Шееле. Он получил кислород несколькими способами. Один из них — разложение перманганата калия при нагревании. Немного позже, в 1774 г. кислород выделил англича­нин Джозеф Пристли.

Французский ученый Антуан Лоран Лавуазье исследовал свойства кислорода и соз­дал кислородную теорию горения, поэтому он по праву разделяет с Джозефом При­стли и Карлом Шееле честь открытия важнейшего химического элемента.

Сегодня вам предоставляется уникальная возможность повторить открытие Карла Шееле. Вы сможете сами получить кислород и исследовать его свойст­ва. Руководствуйтесь при этом следующим планом.

Проведение опыта: в пробирку поместите перманганат калия (1 г), вложите около ее отверстия рыхлый комочек ваты и закрой­те пробкой с газоотводной трубкой. Проверьте прибор на герметичность. Зажмите пробирку в ладони (рис 10), опустите конец трубки в воду: появление пузырьков воздуха свидетельствует о герметичности при­бора. Закрепите собранный прибор в лабораторном шта­тиве в горизонтальном положении. Опустите конец газо­отводной трубки в   пустую пробирку. Нагрейте пробирку с перманганатом калия, соблю­дая правила нагревания. Соберите кислород в пробирку способом вытесне­ния воздуха (рис.11). Проверьте его наличие с помощью тлеющей лучинки и накройте пробирку стеклом. С помощью тигельных щипцов раскалите в пламени уголек и внесите в стакан с кислородом, что  наблюдаете?

Рис. 10                                                                       Рис.11

3. Получение оксида углерода(4) и изучение его свойств

В XVI в. в Голландии жил известный естествоиспытатель, врач и алхи­мик Иоганн Баптист Ван Гельмонт. Его любимым занятием было измере­ние массы и объема продуктов химических реакций. Однажды ученый сжег 62 фунта (около 20 кг) древесного угля и получил примерно 1 фунт золы. Ван Гельмонт сделал вывод, что остальная масса угля (61 фунт) пре­вратилась в «лесной дух».

Как вы уже догадались, «лесным духом» был образовавшийся в резуль­тате горения угля углекислый газ. Ван Гельмонт настойчиво пытался по­лучить «лесной дух» при протекании других реакций, но сделать этого не смог.

Сегодня вам предстоит разгадать загадку Ван Гельмонта. Вы сможете, не сжи­гая угля, получить углекислый газ и даже исследовать его свойства.

          Наверняка у вас возник вопрос: не является ли работа с углекислым газом  опасной для вашего здоровья? Действительно, большое количество оксида углерода(IV) угнетаю­ще действует на человеческий организм, вызывая головную боль, повышение кровяно­го давления, учащение сердцебиения. Однако небольшая концентрация углекислого газа во вдыхаемом воздухе (менее 0,1 %), наоборот, стимулирует сердечную деятельность, а также возбуждает дыхательные центры мозга. Поэтому вы  можете не опасаясь присту­пать к работе, для успешного выполнения которой следует строго выполнять инструк­ции.

ИНСТРУКЦИЯ № 1

1. Соберите и зарядите прибор для получения газов по плану:

а)   закрепите в лапке лабораторного штатива прибор для получения газов;

б)  выньте из пробирки с отростком пробку с воронкой;

в)  поместите в насадку на отростке воронки 2-3 кусочка мрамора величиной не более половины горошины;

г)   вставьте вновь пробку с воронкой в пробирку и откройте зажим;

д)  прилейте в воронку (осторожно!) соляную кислоту так, чтобы она слегка покрыла мрамор. Что наблюдаете?

2. Откройте зажим и наполните углекислым газом химический стакан.

3.Проверьте, полностью ли заполнен стакан углекислым газом. Как это сделать?

4.Закройте стакан картонным кружком.

5.Закройте зажим.

Белорусский писатель B.C. Короткевич в романе «Черный замок Ольшанский» пи­шет: «Вы слышали об эффекте «собачьей пещеры» в Италии... Из вулканической трещи­ны [в пещере] выделяется углекислый газ... Человек войдет [в пещеру] и ходит, а собака или кролик погибают через несколько минут...»

          Основываясь на результатах следующего опыта, вы сможете объяснить загадку «собачьей пещеры».

ИНСТРУКЦИЯ № 2

1.      Возьмите второй химический стакан и поместите на его дно свечу. Зажгите свечу горящей лучиной.

2.      «Перелейте» газ из первого стакана во второй. Объясните наблюдения.

В начале XIX в. в Англии знаменитому химику и философу Джозефу Пристли был выдан патент на изготовление содовой воды. Содовая вода - это насыщенный раствор оксида углерода(4).

Сейчас вы сами сможете получить содовую воду и, не пробуя, определить ее вкус. Вам необходимо также объяснить причи­ны появления такого вкуса.

                     ИНСТРУКЦИЯ № 3

1.Налейте в пробирку воду на 1/5 часть ее вместимости.

2.Подкрасьте воду несколькими каплями метилоранжа.

3. Пропускайте в подкрашенную воду углекислый газ. Что наблюдаете?

  В земной коре в разных частях света есть бездон­ные пещеры — своеобразные черные дыры, происхо­ждение которых овеяно легендами и преданиями. Ре­шающую роль в появлении этих пещер играет угле­кислый газ, который извлекается из воздуха дождевой водой. Потоки дождевой воды попадают на пласты известняка — карбоната кальция — и превращают его в растворимый гидрокарбонат кальция, который уно­сится подземными водами. Внутри подземных из­вестковых пластов образуются огромные полости — карстовые пещеры. В недрах Земли грунтовые воды (раствор гидрокарбоната кальция) могут подвергаться нагреванию. Стекая со стен пещеры, раствор гидрокарбоната кальция начинает испаряться, а сама соль разлагаться с образованием кристаллов нерастворимого карбоната кальция. Так природа создает ста­лактиты и сталагмиты, похожие на колонны сказочных дворцов.

Аршанский Е. Я. Организация практических работ в гуманитарных классах //Химия в школе. – 2002. -- № 3. – С. 63-67.