Для современного человека зубная паста является неотъемлемым атрибутом личной гигиены. Каждый из нас пользуется ею не менее одного-двух раз в день, не задаваясь при этом вопросом, какие вещества в ней находятся и как они влияют на наш организм.
Большинство зубных паст содержат в своем составе фторид натрия. Средства массовой информации наперебой твердят, что он просто необходим для здоровья зубов. Так ли это на самом деле и может ли зубная паста с фторидом натрия причинить вред?
Фтор – это ионизированное вещество, которое входит в состав земной коры. В природе он редко выступает как самостоятельный элемент, чаще всего его можно встретить в соединениях.
Наиболее известные из них — фтористый кальций (CaF) и фтористый натрий (NaF). В небольших количествах они содержатся в воде, растениях и тканях животных. Изучив свойства этих соединений, человек научился синтезировать их путем различных химических реакций и использовать в различных отраслях своей жизнедеятельности.
Фторид натрия – это вещество, которое получается в ходе распада плавиковой (фтористоводородной) кислоты. Оно обладает антибактериальными свойствами, поэтому широко используется не только в зубных пастах. Это неотъемлемый элемент производства стекла, моющих средств и различных ядов — пестицидов, инсектицидов и акарицидов.
Помимо антисептических и антибактериальных свойств, соединения фтора выступают неотъемлемыми структурными элементами многих живых существ, в том числе и человека. Они задействованы в ряде биологических процессов ежедневно происходящих в нашем теле, но главная их задача – поддержание правильного минерального обмена в организме.
Основные функции фтора в организме:
- защищает скелет от переломов и остеопороза, активно укрепляет костную ткань, делает ее более твердой и прочной;
- отвечает за внутреннее и внешнее здоровье волос и ногтей;
- способствует сохранению целостности зубного ряда, является структурным элементом зубной эмали, предохраняет ее от налипания микроорганизмов, препятствуя тем самым образованию зубного налета и камня;
- поддерживает иммунитет, участвуя в процессе кроветворения, в том числе в образовании лейкоцитов;
- предотвращает возникновение железодефицитной анемии, помогая организму качественно усвоить данный элемент;
- участвует в процессах выведения из организма радиоактивных веществ и солей тяжелых металлов, угнетает жизнеспособность кислотообразующих бактерий.
Для производства зубных паст не используют фтор в чистом виде или его агрессивные соединения.
Чтобы укрепить зубную эмаль из вне и предотвратить размножение вредных бактерий на зубах и деснах в состав данного гигиенического средства входят безопасные фториды — соли фтороводорода (HF), модифицированный фторид натрия (NaF), аминофториды, фторид алюминия и олова.
Во рту под действием тепла и слюны они начинают распадаться на активные ионы фтора, которые способны проникать в зубную эмаль и запечатывать появившиеся в ней микротрещины.
Для продолжительного сохранения здоровья очень важно соблюдать баланс потребления витаминов и микроэлементов. С водой, продуктами питания или пищевыми добавками они должны поступать в организм именно в том количестве, которое необходимо – не больше и не меньше.
Это касается и фторидов. Их суточная норма зависит от возраста и места проживания человека.
Дневная норма фтора:
- для детей до года – 0,01-0,5мг;
- для дошкольников – 0,7-1мг;
- для детей школьного возраста – 2 мг;
- детям старше 14 лет и взрослым – от 3 до 4мг.
Фториды поступают в организм с продуктами питания и водой. Содержание их в питьевой воде не велико – всего 0,7-1 мг/л. Исключением лишь являются некоторые засушливые области на нашей планете. В них концентрация фтора может достигать 4мг/л.
Чрезмерное накопление этого вещества в тканях и костях может привести к серьезным нарушениям работы органов и систем. Замедляется обмен веществ, существенно тормозится формирование новой костной ткани, структура уже существующих костей становится пористой и хрупкой, нарушается работа нервной системы, снижается мозговая активность.
Зубы разрушаются и безболезненно крошатся прямо на глазах – это следствие хронического флюорозного поражения эмали. В большинстве случаев флюороз развивается через 10-20 лет регулярного употребления питьевой воды, в которой концентрация фтора значительно превышала допустимую норму. Повернуть вспять этот процесс почти невозможно.
Основная группа риска перенасыщения фтором – дети и подростки. В этот период костная ткань находится в процессе формирования, поэтому любое его нарушение может привести к серьезным, порой необратимым, последствиям.
Фтор в средствах гигиены
Ежедневное использование средств гигиены ротовой полости, содержащих в своем составе соединения фтора – наиболее доступный способ для профилактики кариеса. Он снижает вероятность возникновения данного заболевания на 30-40%. Концентрация компонентов фтора в зубной пасте находится в приделах 0,05-0,15 %.
Этого вполне достаточно, чтобы защитить здоровье и внешний вид зубов,сделать эмаль крепче и устойчивей к воздействию кислот и бактерий.
При чистке зубов фтор воздействует исключительно на их поверхность и не способен проникнуть в кровь. Это возможно лишь в случаи случайного и регулярного проглатывания зубной пасты. Чаще всего такое случается у детей младше 6 лет. Поэтому им данный продукт использовать не рекомендуется.
Людям, проживающим в районах, где содержание фторсоединений в питьевой воде превышает показатель 1,0 мг/литр, также стоит воздержаться от использования зубных паст содержащих этот компонент.
Мнение о вероятности возникновении флюороза при регулярном полоскании и очищении зубного ряда фторсодержащими средствами ошибочно. Данная патология эмали возникает в период зарождения зуба, и к моменту его прорезывания уже существует. Видимое изменение внешнего вида эмали не является следствием воздействия фтора. Его уровень в пораженной флюорозом поверхности после появления зуба уже не изменяется.
Источники фтора
Вода подземных источников, океанов и морей содержит в своем составе биологический фторид натрия. Поэтому большая часть морепродуктов уже включает фториды. Маленькие дети получают их через грудное молоко матери или специализированное детское питание. Взрослые восполняют запас данного элемента, включая в ежедневный рацион питания следующие продукты:
- чёрный и зелёный чай;
- орехи;
- крупы;
- молочные продукты;
- мясо и субпродукты;
- яйца;
- зеленый лук;
- печеный картофель;
- зелёные листовые овощи;
- грейпфрут;
- яблоки.
Но продукты не содержат фтор в таком количестве, чтобы полностью покрыть необходимую организму суточную дозу. Это под силу лишь обычной питьевой воде. До 70% фторидов в тело поступает именно с ней.
Многие специалисты рекомендуют фторирование питьевой воды. Вариант искусственного насыщения водопроводной воды фтором рассматривается только в том случае, когда природное содержание этого элемента в ней ниже 50% оптимального уровня.
Эта процедура будет целесообразной и эффективной в регионах, где средняя частота кариеса молочных зубов у детей, поселяющих дошкольные учреждения, высокая или чрезмерно превышающая все допустимые нормы. Инициировать и обосновать фторирование должен лишь ведущий врач-стоматолог.
Избыточное накопление фтора в организме может произойти в при следующих обстоятельствах:
- повышенное содержание фтора в окружающей среде (засушливые регионы, работа или проживание около химических предприятий, использующих в процессе производства фторсоедениния);
- дополнительное употребление фторида натрия в форме таблеток и проведение любых других процедур фторпрофилактики кариеса, в том числе использование фторсодержащих средств гигиены ротовой полости, при достаточном искусственном насыщении данным элементом питьевой воды.
При медицинском предписании диеты основанной на пищевых продуктах, а так же препаратах, содержащих фтор, надлежит ежегодно проводить анализы мочи. Это поможет удержать уровень данного элемента в приделах нормы.
Фторид натрия, наряду с такими веществами как мышьяк, ртуть и свинец, входит в категорию тяжелых металлов. Эти опасные соединения попадают в человеческий организм с пищевыми продуктами, водой, путем вдыхания загрязненного воздуха или паров, исходящих от различных химических и чистящих средств.
Человеческое тело поглощает ежегодно около 2 кг токсинов. Некоторые из них успешно нейтрализуются и выводятся организмом, но некоторые имеют способность накапливаться во внутренних органах. Это может повлечь за собой развитие ряда заболеваний, постоянные боли и аллергии.
Отравления, вызванные фтористыми соединениями, не относятся к числу заболеваний, часто встречающихся в медицинской практике. Однако учитывая последствия, их не стоит списывать со счетов.
В этом случае происходит сбой в работе центральной нервной системы. Он проявляется: беспричинным беспокойством, судорогами, параличом мышц и сосудодвигательного центра, расстройствами со стороны дыхания (одышка), усиленной перистальтикой кишечника.
Симптомы со стороны желудочно-кишечного тракта: мучительные, спазматические боли, обильное слюнотечение, приступы тошноты, небольшая рвота и жидкий стул.
При вдыхании воздуха с большой концентрацией фтористых соединений может произойти токсический отек легких. Но повреждаются не только верхние дыхательные пути, но и глаза. Они быстро краснеют, начинается обильное слезотечение. Не прекращающийся кашель, частые бронхиты и пневмония, могут также быть сигналами регулярного и не заметного отравления фтором.
Лечение отравлений тяжелыми металлами, в том числе и фтористыми соединениями должно проводится исключительно в специализированном медучереждении.
Такие состояния проявляются при регулярном поступлении фтора и его соединений в организм человека. А также во время единичного незащищенного контакта с веществами, в состав которых входит это элемент.
Чтобы предотвратить накопление в организме фторида натрия и тяжелых металлов необходимо:
- Поддерживать достаточный уровень йода. Он играет важную роль в метаболизме клеток, является элементом, необходимым для нормального функционирования щитовидной железы, которая, кроме всего прочего, вырабатывает гормон, способствующий правильному образованию и обновлению костной ткани.
- Употреблять продукты с повышенным содержанием бора. Он помогает в выведении лишнего фтора из организма. Это элемент находится в орехах, сливах, брокколи, бананах, авокадо и меде.
- Кальций и магний сдерживают поглощение фторида клетками. Их можно принимать в виде аптечных препаратов так и в естественной форме. Они находятся в орехах, темно-зеленых овощах, рыбе, бобах, авокадо, молочных продуктах, сушеных фруктах и темном шоколаде.
- Раз в год проверять водопроводную воду на содержание в ней соединений фтора.
- Регулярно посещать стоматолога. Особенно это касается детей дошкольного возраста. При малейших признаках флюороза сменить средства гигиены полости рта, на такие, которые не содержат в своем составе фтор.
Если учесть все нюансы, средства гигиены с фторидом натрия могут стать отличными помощниками в борьбе за красоту и здоровье ваших зубов. Опасаетесь последствий, тогда выбирайте альтернативные продукты.
Распространение в природе
Среднее содержание фтора в земной коре 6,25 * 10 -2 % по массе; в кислых изверженных породах (гранитах) оно составляет 8 * 10 -2 %, в основных - 3,7 * 10 -2 %, в ультраосновных - 10 -2 %. Фтор присутствует в вулканических газах и термальных водах. Важнейшие соединения фтора - флюорит, криолит и топаз. Всего известно 86 фторсодержащих минералов. Соединения фтора находятся также в апатитах, фосфоритах и других. Фтор - важный биогенный элемент. В истории Земли источником поступления фтора в биосферу были продукты извержения вулканов (газы и др.).
Физические и химические свойства
Газообразный фтор имеет плотность 1,693 г/л (0 С и 0,1 Мн/м 2 , или 1 кгс/см 2), жидкий - 1,5127 г/см 3 (при температуре кипения); t пл -219,61 °С; t кип -188,13 °С. Молекула фтора состоит из двух атомов (F 2); при 1000 °С 50% молекул диссоциирует, энергия диссоциации около 155±4 кдж/моль (37±1 ккал/моль). Фтор плохо растворим в жидком фтористом водороде; растворимость 2,5 * 10 -3 г в 100 г НF при -70 °С и 0,4 * 10 -3 г при -20 °С; в жидком виде неограниченно растворим в жидком кислороде и озоне. Конфигурация внешних электронов атома фтора 2s 2 2р 5 . В соединениях проявляет степень окисления -1. Ковалентный радиус атома 0,72А, ионный радиус 1,33А. Сродство к электрону 3,62 эв, энергия ионизации (F F+) 17,418 эв. Высокими значениями сродства к электрону и энергии ионизации объясняется сильная электроотрицательность атома фтора, наибольшая среди всех других элементов. Высокая реакционная способность фтора обусловливает экзотермичность фторирования, которая, в свою очередь, определяется аномально малой величиной энергии диссоциации молекулы фтора и большими величинами энергии связей атома фтора с другими атомами. Прямое фторирование имеет цепной механизм и легко может перейти в горение и взрыв. Фтор реагирует се всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. С кислородом взаимодействует в тлеющем разряде, образуя при низких температурах фториды кислорода О 2 Р 3 , О 3 F 2 и др. Реакции фтора с другими галогенами экзотермичны, в результате образуются межгалогенные соединения. Хлор взаимодействует с фтором при нагревании до 200-250 С, давая монофтористый хлор СlF и трехфтористый хлор СlF 3 . Известен также СlF 3 , получаемый фторированием СlF 3 при высокой температуре и давлении 25 Мн/м 2 (250 кгс/см 2). Бром и иод воспламеняются в атмосфере фтора при обычной темпере, при этом могут быть получены BrF 3 , BrF 5 , IF 5 , IF 7 . Фтор непосредственно реалирует с криптоном, ксеноном и радоном, образуя соответствующие фториды (например, ХeF 4 , ХеF 6 , КrF 2). Известны также оксифторид и ксенона.
Взаимодействие фтора с серой сопровождается выделением тепла и приводит к образованию многочисленных фторидов серы Селен и теллур образуют высшие фториды SеF 6 и ТеF 6 . Фтор с водородом реагируют с воспламенением; при этом образуется фтористый водород. Фтор с азотом реагирует лишь в электрическом разряде. Древесный уголь при взаимодействии с фтором воспламеняется при обычной температуре; графит реагирует с ним при сильном нагревании, при этом возможно образование твердого фтористого графита или газообразных перфторуглеродов CF 4 и C 2 F 6 . С бромом, кремнием, фосфором, мышьяком фтор взаимодействует на холоду, образуя соответствующие фториды.
Фтор энергично соединяется с большинством металлов; щелочные и щелочно-земельные металлы воспламеняются в атмосфере фтора на холоду, Bi, Sn, Ti, Мо, W - при незначительном нагревании. Hg, Pb, U, V реагируют с фтором при комнатной температуре, Pt - при температуре тёмно-красного каления. При взаимодействии металлов с фтором образуются, как правило, высшие фториды, например UF 6 , MoF 6 , HgF 2 . Некоторые металлы (Fe, Сu, Al, Ni, Mg, Zn) реагируют с фтором с образованием защитной плёнки фторидов, препятствующей дальнейшей реакции.
При взаимодействии фтора с окислами металлов на холоде образуются фториды металлов и кислород; возможно также образование оксифторидов металлов (например, MoO 2 F 2). Окислы неметаллов либо присоединяют фтор, например SO 2 + F 2 = SO 2 F 2 , либо кислород в них замещается на фтор, например SiO 2 + 2F 2 = SiF 4 + О 2 . Стекло очень медленно реагирует с фтором; в присутствии воды реакция идёт быстро. Вода взаимодействует с фтором: 2Н 2 О + 2F 2 = 4HF + О 2 ; при этом образуется также OF 2 и перекись водорода Н 2 О 2 . Окислы азота NO и NО 2 легко присоединяют фтор с образованием соответственно фтористого нит-розила FNO и фтористого нитрила FNО 2 . Окись углерода присоединяет фтор при нагревании с образованием фтористого карбонила: СО + F 2 = COF 2 .
Гидроокиси металлов реагируют с фтором, образуя фторид металла и кислород, например 2Ва(ОН) 2 + 2F 2 = 2ВаF 2 + 2Н 2 О + О 2 . Водные растворы NaOH и КОН реагируют с фтором при О °С с образованием OF 2 .
Галогениды металлов или неметаллов взаимодействуют с фтором на холоду, причем фтор замешает все галогены.
Легко фторируются сульфиды, нитриды и карбиды. Гидриды металлов образуют с фтором на холоду фторид металла и HF; аммиак (в парах) - N 2 и HF. Фтор замещает водород в кислотах или металлы в их солях, например НNО 3 (или NaNO 3) + F 2 FNO 3 + HF (или NaF); в более жестких условиях фтор вытесняет кислород из этих соединений, образуя сульфурилфторид. Карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов реагируют с фтором при обычной температуре; при этом получаются соответствующий фторид, СО 2 и О 2 .
Слайд 2
ТЕМА УРОКА:
Слайд 3
Слайд 4
ВЕЛЕС-бог дикой природы и животных ПЕРУН- творец земных урожаев, податель пищи, установитель и покровитель земледелия.
Слайд 5
Водяной Леший
Слайд 6
Ограниченная численность живущих на планете людей позволяла удовлетворять свои потребности не прибегая к существенным изменениям в природе.
Слайд 7
Слайд 8
В 20 веке отношения с природой существенно обострились.
Слайд 9
Благодаря огромному количеству лекарств, все меньше болезней относят к разряду неизлечимых. Одновременно появились новые заболевания, связанные с последствиями использования лекарств, например аллергия.
Слайд 10
гмо
Генномодифицированные продукты приносят огромную экономическую выгоду, НО наносят экологический вред, сказываясь на сортообразовании и, возможно, на здоровье людей. 10
Слайд 11
Мирный атом?
Использование атомных станций приносит экономическую пользу и экологический вред.
Слайд 12
А теперь ребята, попробуйте сформулировать проблему, которой мы будем заниматься на уроке.
ФТОР И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ
Слайд 13
Итак, тема нашего урока: «СОЕДИНЕНИЯ ФТОРА. ПОЛЬЗА И ВРЕД».
Слайд 14
Обсуждение проблемы использования соединений фтора, предлагаю провести в виде суда.
СУДЬЯ Секретарь Присяжные Обращаться к судье можно со словами: «Ваша Честь». В ходе процесса судья может дать слово команде или лишить его. На все возникающие вопросы может ответить Секретарь Суда. Присяжные обязаны выбрать Старшину, внимательно следить за ходом процесса и в конце заседания вынести свой вердикт. адвокаты обвинители
Слайд 15
Для ознакомления с делом Суд предоставляет материалы на пронумерованных листах и инструкции. Номер листа соответствует номеру жетона, который вы вытащили при входе в класс. Время для ознакомления с делом и подготовки к выступлению 10 минут. К каждому делу прилагается инструкция.
Слайд 16
Правила судебного заседания
Суд будет рассматривать только научно доказанные факты. Каждое выступление нужно. начинать со слов: Моя позиция… Обоснование… Пример… Следовательно… В ходе процесса судья может дать вам слово или лишить его. Присяжные обязаны внимательно следить за ходом процесса и вынести своё мнение по данному вопросу.
Слайд 17
инструкции
Разобрать листы с предложенным материалом о свойствах Фтора в соответствии с номером жетона. Выбрать лидера группы. Совместно обсудить полученное задание. Определить тему. Из предложенных фактов выбрать наиболее значимые, для использования их в качестве аргументов для защиты своей точки зрения. Распределить обязанности(изготовить постер, написать лозунг). Отметить факты, которые не войдут в выступление, но вызывают интерес. Определить порядок выступлений Каждое выступление нужно начинать со слов: Моя Позиция…. Обоснование- (довод)… Пример - (факты, иллюстрирующие довод); Следовательно (вывод) Обращаться к Судье можно со словами: «Ваша честь» Судья может дать слово команде или лишить его.
Слайд 18
Например:
Ваша Честь, (Позиция) я выступаю за использование соединений Фтора (Обоснование) потому, что Фтор является жизненно необходимым элементом для организма. (Пример) при недостаточном (менее 0,5мг/л питьевой воды) потреблении Фтора в организме могут развиться различные заболевания зубов. (Следовательно) Я считаю, что соединения Фтора приносят пользу. ИЛИ: (Позиция) Ваша Честь, я выступаю за запрещение использования Фтора, (Обоснование) потому, что Фтор является нейротропным ядом (Пример) избыточные кол-ва Фтора нарушают обменные процессы в организме, угнетают тканевое дыхание (Следовательно) Соединения Фтора не должны использоваться в промышленности.
Слайд 19
Защита позиций проходит в виде «Живой линии»
По диагоналям класса проведены линии, на которых через одинаковое расстояние нанесены метки. Каждый из учащихся выступая со своей точкой зрения, в случае одобрения Судьи, продвигается вперёд на одну метку. На полу в центре класса изображён круг, до которого и должен дойти представитель каждой из групп.
Слайд 20
«живая линия»
Слайд 21
Создание постера
К материалам каждого дела приложены рисунки, соответствующие рассматриваемым фактам Для изготовления постера необходимо из предложенных рисунков выбрать тот, который соответствует выбранному для озвучивания факту Вырезать рисунок и наклеить его на лист формата А3 Написать лозунг (идею, основную мысль) Поместить постер на классную доску.
Слайд 22
Подведение итогов.
Далее идёт обсуждение. Секретарь: Ваша Честь, получилось так, что количество аргументов за использование Фтора, равно количеству аргументов против его использования, а постеры, изготовленные группами прекрасно отражают точку зрения команды. Судья: предлагаю заслушать мнение Присяжных. Выступает Старшина Присяжных… Судья: Лидеры групп, согласны ли вы с таким решением Присяжных? Ответ Лидеров групп… Судья: теперь давайте выслушаем наших уважаемых Присяжных:…
Слайд 23
Анализ работы групп:
Учитель: Ребята, сегодня мы провели необычный урок. Что в нём было необычного? Ответы… Учитель: Появилась ли у вас какая-то позиция в отношении использования достижений науки, в частности, использования соединений Фтора? Ответы… Учитель: тогда давайте оценим свою работу используя «Линейки оценки», которые лежат у вас на столах. А теперь покажите, что у вас получилось. Молодцы! Всем спасибо! Было очень приятно с вами работать.
Посмотреть все слайды
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Данный урок является примером работы с одарёнными детьми. Я использовала несколько прогрессивных методик:
- «Попеременное обучение» – (на уроке учащиеся 4-х и 9-х классов) даёт возможность:
- учащимся разных возрастов находить себе равных в академическом отношении;
- возможность доступа к избранным предметам;
- получить социальные навыки.
- «ПОПС-формула» – позволяет сформулировать чётко обоснованное, краткое мнение. Выступление состоит из 4-6 предложений.
- П – позиция;
- О – обоснование;
- П – пример;
- С – следовательно.
- «Живая линия» – стоящие вдоль диагоналей линий высказывают аргумент в защиту своей точки зрения. Создаётся возможность переноса приобретённых знаний и опыта из учебной ситуации в реальную;
- «Обмен знаниями» – предполагает кооперативно-групповую форму учебной деятельности. Выделяются несколько равнозначных проблем в рамках темы одного урока. Ученики каждой группы изучают свой вопрос и знакомят всех с результатами своей работы.
- Для выставления оценки работы группы используется «Линейка оценки»
- Участие ученика в совместной деятельности группы следует оценивать по критерию «Коммуникация в учебном диалоге»:
- «3» – способен воспринять либо эмоционально поддержать чужую позицию;
- «4» – способен сформулировать свою позицию;
- «5» – способен сформулировать свою позицию и активно её отстаивать и развивать.
Цели:
- создать условия для самостоятельного решения поставленной проблемы, используя предложенный материал, личные, научные и бытовые знания;
- научить работать с ПОПС-формулой, как новым методом получения и переработки знаний;
- развивать умения работать в группах;
- защищать своё мнение, используя метод «Живая линия»;
- оценивать свою работу на уроке;
- подводить итог работы;
- формировать навык работы со специальным и справочным материалом.
Оборудование и материалы: таблица Менделеева, телевизор, DVD-плеер, диск с записанным материалом о Фторе, 2 коробки с вырезанными жетонами разных размеров и цветов, подготовленные учащимися плакаты по теме: «Фтор и его соединения», ножницы, клей, маркеры, «Линейки оценки».
На столах:
- 5 листов формата А4, с заранее подобранными и пронумерованными фактами использования фтора;
- бумага формата А3;
- листы с напечатанными рисунками о применении соединений Фтора.
План урока:
- Подготовительный этап.
- Формирование групп.
- Вступительное слово учителя.
- Инструктаж учащихся.
- Защита своих позиций.
- Заключительный этап.
- Решение Суда
- Подведение итогов урока.
Ход урока
I. Подготовительный этап.
a) Формирование групп.
Рис. 1. Жетоны
На перемене, когда учащиеся заходят в класс, им предлагается достать из коробки жетон. Учащиеся 4-х классов достают из маленькойкоробки жетоны зелёного, красного, синего и чёрного цветов небольшого размера. (Рисунок 1) Учащиеся 9-х классов достают из коробки зелёного цвета жетоны таких же цветов, но большего размера. Рабочее место каждая из групп определяет по цвету приклеенного к парте круга (цвет вытащенного жетона соответствует цвету круга на рабочем месте). В каждой из групп по пять человек (по два учащихся четвёртого класса и по три учащихся 9-го класса). На перемене DVD-плеер воспроизводит видеоматериалы об открытии Фтора и использовании его соединений.
b) Вступительное слово учителя.
Ребята, сегодня мы поговорим об использовании достижений науки в нашей с вами жизни. Вы внимательно посмотрите слайды и послушаете меня, после чего сформулируете тему нашего урока.
Итак, люди древности не отделяли себя от окружающей природы, считая себя её неотъемлемой частью, поклонялись богам и духам природы. Бог Святобор - бог лесов и лесных угодий. Он предопределял участь, жизнь и судьбу всех обитателей леса, обеспечивая гармонию и согласие в природе. Водяные следили за порядком водной среды, а лешие наказывали злых людей в лесах. В начале 20-го века взаимоотношения людей с природой обострились. Поистине наша планета никогда ранее не подвергалась таким физическим перегрузкам, какие она начинает испытывать на рубеже XX–XXI веков. Человек никогда ранее не взимал с природы столько дани и не оказывался столь уязвимым перед мощью, которую сам же и создал. Новейшие технологии в фармацевтическом производстве позволили создать целый ряд синтетических препаратов для лечения традиционных заболеваний, таких как грипп, простуда и т.д., вытесняя народные методы лечения травами. В прошлое ушли многие ранее неизлечимые заболевания, но появились другие, не менее опасные заболевания, связанные с употреблением химических веществ в лекарствах. Методы селекции привели к урожаям, о которых сто лет назад даже не приходилось мечтать. Генная инженерия создала новые организмы устойчивые к заболеваниям и вредителям. Технологии генной модификации широко применяются в сельском хозяйстве. Результаты исследования, проведенного ОАГБ совместно с Институтом проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН в период 2008-2010 годов, свидетельствуют о значительном негативном влиянии кормов, содержащих ГМО, на репродуктивные функции и здоровье лабораторных животных. Атомная энергетика сделала электроэнергию дешёвой, но за 20-25 лет, когда атомная энергетика активно развивалась, многие процессы на Земле совсем сбились со своего устоявшегося ритма, и Природа была просто вынуждена после этого жестоко реагировать на неразумное вмешательство. Катастрофических последствий такого реагирования в последние годы становится все больше: страшные лесные пожары, небывалые в прошлом наводнения, резкие подъемы температуры, уносящие десятки тысяч жизней, ураганы, стирающие с лица земли города. Обратите внимание на последний слайд и сформулируйте, тему урока.
Ответы учащихся.
Учитель: правильно ребята. Мы должны выяснить, существует ли «Золотая середина» в использовании соединений Фтора, а тема урока «Соединения Фтора в быту и промышленности. Польза и вред».
с) Инструктаж учащихся
Рис. 2. Дело о фторе
Обсуждение этой проблемы предлагаю провести в виде суда, в процессе которого вы, ребята, будете приводить доводы «за» и «против» использования соединений Фтора. И, конечно как в любом суде, у нас будут адвокаты и обвинители.
Адвокатами будут те, у кого в руках зелёные и синие жетоны, а обвинителями те, у кого красные и жёлтые жетоны.
Те ребята, которые не участвуют в заседании суда выступят в качестве присяжных. Присяжные будут очень внимательно следить за ходом процесса и в конце заседания вынесут свой вердикт.
В качестве судьи сегодня выступлю я (Ф И О), секретарём суда будет учитель химии (Ф И О) к судье можно обращаться «Ваша Честь».
Предупреждаю вас о том, что рассматриваться будут только научно доказанные факты.
Каждое выступление нужно начинать со слов:
Моя П
озиция…(в чём заключается ваша точка зрения)
О
боснование – довод в поддержку вашей позиции
П
ример – факты иллюстрирующие ваш довод
С
ледовательно – (вывод).
Рис. 3. Знакомимся с делом
В ходе процесса Судья может дать вам право голоса или запретить выступление.
Решение Судья не обсуждается
Для ознакомления с делом Суд предоставляет вам материалы на пронумерованных листах. Номер листа соответствует номеру вашего жетона.
Рис. 4. Готовимся к защите позиций
Время для ознакомления с делом, обсуждения в группах – 10 минут.
За это время вы должны будете обсудить доказательства между собой, изготовить постеры.
К каждому делу прилагается инструкция, в соответствии с которой будет строиться ваше выступление.
Защита своих позиций проходит в виде «Живой линии»
(Инструкции прилагаются)
II. Защита своих позиций.
Секретарь: Ваша Честь, рассматривается «Дело о Фторе». По диагоналям класса проведены линии, на которых через одинаковое расстояние нанесены метки. Представители каждой группы становятся в начале каждой линии на позиции №1. Каждый из учащихся, выступая со своей точкой зрения, в случае одобрения судьи, продвигается вперёд, на одну метку. На полу, в центре класса, изображён круг, возле которого и должны встретиться представители групп.
Секретарь: Ваша честь, получилось так, что количество веских аргументов в защиту использования соединений Фтора равно количеству аргументов против использования этих соединений. Постеры, которые ребята изготовили, прекрасно иллюстрируют противоречивые факты использования соединений Фтора.
Рис. 6. Постеры
III. Заключительный этап. Подведение итогов.
а) Решение Суда.
Судья: прошу представителя присяжных озвучить своё решение.
Представитель присяжных: Ваша Честь, мы посовещались и пришли к выводу о необходимости разумного использования соединений Фтора. Люди должны научиться использовать полезные свойства Фтора, при этом не нарушать экологического равновесия.
Судья: ребята, поднимите руки, кто согласен с данным решением присяжных. Итак, Суд выносит решение: «Необходимо разумно использовать соединения Фтора, так, чтобы не загрязнять окружающую среду, и не нарушать экологическое равновесие в природе».
b) Подведение итогов урока.
Ответы учащихся.
Ребята, что необычного было в нашем уроке сегодня?
Ответы учащихся.
Учитель: появилась ли у вас позиция в отношении использования достижений науки, в частности использования соединений Фтора?
Ответы учащихся...
Учитель: Тогда давайте оценим свою работу, используя ЛИНЕЙКИ ОЦЕНКИ, которые лежат у вас на столах. Справились? МОЛОДЦЫ!
Рис. 7. Линейки оценки
А теперь покажите, что у вас получилось. Молодцы. Всем спасибо.
Было очень приятно с вами работать.
Галогены в периодической таблице расположены слева от благородных газов. Эти пять токсических неметаллических элементов входят в 7 группу периодической таблицы. К ним относятся фтор, хлор, бром, йод и астат. Хотя астат радиоактивен и имеет только короткоживущие изотопы, он ведет себя, как йод, и его часто причисляют к галогенам. Поскольку галогенные элементы имеют семь валентных электронов, им необходим лишь один дополнительный электрон для образования полного октета. Эта характеристика делает их более активными, чем другие группы неметаллов.
Общая характеристика
Галогены образуют двухатомные молекулы (вида Х 2 , где Х обозначает атом галогена) - устойчивую форму существования галогенов в виде свободных элементов. Связи этих двухатомных молекул являются неполярными, ковалентными и одинарными. позволяют им легко вступать в соединение с большинством элементов, поэтому они никогда не встречаются в несвязанном виде в природе. Фтор - наиболее активный галоген, а астат - наименее.
Все галогены образуют соли I группы с похожими свойствами. В этих соединениях галогены присутствуют в виде галоидных анионов с зарядом -1 (например, Cl - , Br -). Окончание -ид указывает на наличие галогенид-анионов; например Cl - называется «хлорид».
Кроме того, химические свойства галогенов позволяют им действовать в качестве окислителей - окислять металлы. Большинство химических реакций, в которых участвуют галогены - окислительно-восстановительные в водном растворе. Галогены образуют одинарные связи с углеродом или азотом в где степень их окисления (СО) равна -1. Когда атом галогена замещён ковалентно-связанным атомом водорода в органическом соединении, префикс гало- может быть использован в общем смысле, или префиксы фтор-, хлор-, бром- , йод- - для конкретных галогенов. Галогенные элементы могут иметь перекрёстную связь с образованием двухатомных молекул с полярными ковалентными одинарными связями.
Хлор (Cl 2) стал первым галогеном, открытым в 1774 г., затем были открыты йод (I 2), бром (Br 2), фтор (F 2) и астат (At, обнаружен последним, в 1940 г.). Название «галоген» происходит от греческих корней hal- («соль») и -gen («образовывать»). Вместе эти слова означают «солеобразующий», подчёркивая тот факт, что галогены, вступая в реакцию с металлами, образуют соли. Галит - это название каменной соли, природного минерала, состоящего из хлорида натрия (NaCl). И, наконец, галогены используются в быту - фторид содержится в зубной пасте, хлор обеззараживает питьевую воду, а йод содействует выработке гормонов щитовидной железы.
Химические элементы
Фтор - элемент с атомным номером 9, обозначается символом F. Элементарный фтор впервые был обнаружен в 1886 г. путем выделения его из плавиковой кислоты. В свободном состоянии фтор существует в виде двухатомной молекулы (F 2) и является наиболее распространенным галогеном в земной коре. Фтор - наиболее электроотрицательный элемент в периодической таблице. При комнатной температуре является бледно-жёлтым газом. Фтор также имеет относительно небольшой атомный радиус. Его СО - -1, за исключением элементарного двухатомного состояния, в котором его степень окисления равна нулю. Фтор чрезвычайно химически активен и непосредственно взаимодействует со всеми элементами, кроме гелия (He), неона (Ne) и аргона (Ar). В растворе H 2 O, плавиковой кислоты (HF) является слабой кислотой. Хотя фтор сильно электроотрицателен, его электроотрицательность не определяет кислотность; HF является слабой кислотой в связи с тем, что ион фтора основной (рН> 7). Кроме того, фтор производит очень мощные окислители. Например, фтор может вступать в реакцию с инертным газом ксеноном и образует сильный окислитель дифторид ксенона (XeF 2). У фтора множество применений.
Хлор - элемент с атомным номером 17 и химическим символом Cl. Обнаружен в 1774 г. путём выделения его из соляной кислоты. В своём элементарном состоянии он образует двухатомную молекулу Cl 2 . Хлор имеет несколько СО: -1, +1, 3, 5 и 7. При комнатной температуре он является светло-зеленым газом. Так как связь, которая образуется между двумя атомами хлора, является слабой, молекула Cl 2 обладает очень высокой способностью вступать в соединения. Хлор реагирует с металлами с образованием солей, которые называются хлориды. Ионы хлора являются наиболее распространенными ионами, они содержатся в морской воде. Хлор также имеет два изотопа: 35 Cl и 37 Cl. Хлорид натрия является наиболее распространенным соединением из всех хлоридов.
Бром - химический элемент с атомным номером 35 и символом Br. Впервые был обнаружен в 1826 г. В элементарной форме бром является двухатомной молекулой Br 2 . При комнатной температуре представляет собой красновато-коричневую жидкость. Его СО - -1, + 1, 3, 4 и 5. Бром более активен, чем йод, но менее активен, чем хлор. Кроме того, бром имеет два изотопа: 79 Вг и 81 Вг. Бром встречается в бромида, растворённых в морской воде. За последние годы производство бромида в мире значительно увеличилось благодаря его доступности и продолжительному времени жизни. Как и другие галогены, бром является окислителем и очень токсичен.
Йод - химический элемент с атомным номером 53 и символом I. Йод имеет степени окисления: -1, +1, +5 и +7. Существует в виде двухатомной молекулы, I 2 . При комнатной температуре является твёрдым веществом фиолетового цвета. Йод имеет один стабильный изотоп - 127 I. Впервые обнаружен в 1811 г. с помощью морских водорослей и серной кислоты. В настоящее время ионы йода, могут быть выделены в морской воде. Несмотря на то что йод не очень хорошо растворим в воде, его растворимость может возрасти при использовании отдельных йодидов. Йод играет важную роль в организме, участвуя в выработке гормонов щитовидной железы.
Астат - радиоактивный элемент с атомным номером 85 и символом At. Его возможные степени окисления: -1, +1, 3, 5 и 7. Единственный галоген, не являющийся двухатомной молекулой. В нормальных условиях является металлическим твёрдым веществом чёрного цвета. Астат является очень редким элементом, поэтому о нём известно немного. Кроме того, астат имеет очень короткий период полураспада, не дольше нескольких часов. Получен в 1940 г. в результате синтеза. Полагают, что астат похож на йод. Отличается
В таблице ниже показано строение атомов галогенов, структура внешнего слоя электронов.
Подобное строение внешнего слоя электронов обусловливает то, что физические и химические свойства галогенов похожи. Вместе с тем при сопоставлении этих элементов наблюдаются и различия.
Периодические свойства в группе галогенов
Физические свойства простых веществ галогенов изменяются с повышением порядкового номера элемента. Для лучшего усвоения и большей наглядности мы предлагаем вам несколько таблиц.
Точки плавления и кипения в группе возрастают по мере роста размера молекулы (F Таблица 1. Галогены. Физические свойства: точки плавления и кипения Галоген
Т плавления (˚C)
Т кипения (˚C)
Размер ядра увеличивается (F < Cl < Br < I < At), так как увеличивается число протонов и нейтронов. Кроме того, с каждым периодом добавляется всё больше уровней энергии. Это приводит к большей орбитали, и, следовательно, к увеличению радиуса атома. Таблица 2. Галогены. Физические свойства: атомные радиусы Ковалентный радиус (пм) Ионный (X -) радиус (пм) Если внешние валентные электроны не находятся вблизи ядра, то для их удаления от него не потребуется много энергии. Таким образом, энергия, необходимая для выталкивания внешнего электрона не столь высока в нижней части группы элементов, так как здесь больше энергетических уровней. Кроме того, высокая энергия ионизации заставляет элемент проявлять неметаллические качества. Йод и дисплей астат проявляют металлические свойства, потому что энергия ионизации снижается (At < I < Br < Cl < F). Таблица 3. Галогены. Физические свойства: энергия ионизации Число валентных электронов в атоме возрастает с увеличением уровней энергии при прогрессивно более низких уровнях. Электроны прогрессивно дальше от ядра; Таким образом, ядро и электроны не как притягиваются друг к другу. Увеличение экранирования наблюдается. Поэтому Электроотрицательность уменьшается с ростом периода (At < I < Br < Cl < F). Таблица 4. Галогены. Физические свойства: электроотрицательность Так как размер атома увеличивается с увеличением периода, сродство к электрону, как правило, уменьшается (В < I < Br < F < Cl). Исключение - фтор, сродство которого меньше, чем у хлора. Это можно объяснить меньшим размером фтора по сравнению с хлором. Таблица 5. Сродство галогенов к электрону Реакционная способность галогенов падает с ростом периода (At Галогенид образуется, когда галоген реагирует с другим, менее электроотрицательным элементом с образованием бинарного соединения. Водород реагирует с галогенами, образуя галогениды вида НХ: Галогениды водорода легко растворяются в воде с образованием галогенводородной (плавиковой, соляной, бромистоводородной, иодистоводородной) кислоты. Свойства этих кислот приведены ниже. Кислоты образуются следующей реакцией: HX (aq) + H 2 O (l) → Х - (aq) + H 3 O + (aq). Все галоидоводороды образуют сильные кислоты, за исключением HF. Кислотность галогеноводородных кислот увеличивается: HF Плавиковая кислота способна гравировать стекло и некоторые неорганические фториды длительное время. Может показаться нелогичным, что HF является самой слабой галогенводородной кислотой, так как фтор обладает самой высокой электроотрицательностью. Тем не менее связь Н-F очень сильна, в результате чего кислота очень слабая. Сильная связь определяется короткой длиной связи и большой энергией диссоциации. Из всех галогенидов водорода HF имеет самую короткую длину связи и самую большую энергию диссоциации связи. Галогенные оксокислоты представляют собой кислоты с атомами водорода, кислорода и галогена. Их кислотность может быть определена с помощью анализа структуры. Галогенные оксокислоты приведены ниже: В каждой из этих кислот протон связан с атомом кислорода, поэтому сравнение длин связей протонов здесь бесполезно. Доминирующую роль здесь играет электроотрицательность. Активность кислотны возрастает с увеличением числа атомов кислорода, связанный с центральным атомом. Основные физические свойства галогенов кратко можно выразить в следующей таблице. Состояние вещества (при комнатной температуре)
Галоген
Внешний вид
фиолетовый красно-коричневый газообразное бледно-жёлто-коричневый бледно-зелёный Цвет галогенов является результатом поглощения видимого света молекулами, что вызывает возбуждение электронов. Фтор поглощает фиолетовый свет, и, следовательно, выглядит светло-жёлтым. Йод, наоборот, поглощает жёлтый свет и выглядит фиолетовым (жёлтый и фиолетовый - дополняющие цвета). Цвет галогенов становится темнее с ростом периода. В закрытых ёмкостях жидкий бром и твёрдый йод находятся в равновесии со своими парами, которые можно наблюдать в виде цветного газа. Хотя цвет астата неизвестен, предполагается, что он должен быть темнее йода (т. е. черным) в соответствии с наблюдаемой закономерностью. Теперь, если вас попросят: «Охарактеризуйте физические свойства галогенов», вам будет что сказать. Степень окисления часто используется вместо понятия "валентность галогенов". Как правило, степень окисления равна -1. Но если галоген связан с кислородом или другим галогеном, он может принимать другие состояния: СО кислорода -2 имеет приоритет. В случае двух различных атомов галогена, соединенных вместе, более электроотрицательный атом превалирует и принимает СО -1. Например, в хлориде йода (ICl) хлор имеет СО -1, и йод +1. Хлор является более электроотрицательным, чем йод, поэтому его СО равна -1. В бромной кислоте (HBrO 4) кислород обладает СО -8 (-2 х 4 атома = -8). Водород имеет общую степень окисления +1. Сложение этих значений даёт СО -7. Так как конечное СО соединения должно быть нулевым, то СО брома равна +7. Третьим исключением из правила является степень окисления галогена в элементарной форме (X 2), где его СО равна нулю. Галоген
СО в соединениях
1, +1, +3, +5, +7 1, +1, +3, +4, +5 1, +1, +3, +5, +7 Электроотрицательность увеличивается с ростом периода. Поэтому фтор имеет самую высокую электроотрицательность из всех элементов, что подтверждается его положением в периодической таблице. Его электронная конфигурация 1s 2 2s 2 2p 5 . Если фтор получает еще один электрон, крайние р-орбитали полностью заполнены и составляют полный октет. Поскольку фтор имеет высокую электроотрицательность, он может легко отобрать электрон у соседнего атома. Фтор в этом случае изоэлектронен инертному газу (с восемью валентными электронами), все его внешние орбитали заполнены. В таком состоянии фтор гораздо более стабилен. В природе галогены находятся в состоянии анионов, поэтому свободные галогены получают методом окисления путём электролиза или с помощью окислителей. Например, хлор вырабатывается гидролизом раствора поваренной соли. Применение галогенов и их соединений многообразно.
Водород + галогены
Галогенные оксокислоты
Внешний вид и состояние вещества
Объяснение внешнего вида
Степень окисления галогенов в соединениях
Почему СО фтора всегда -1?
Получение и применение галогенов
