Межпредметный семинар “Биогенные элементы в периодической системе Д.И. Менделеева”.
Периодическая система / Межпредметные связи в курсе школьного предмета химии на предмете углерода и его соединений / Приложение 3 / Межпредметный семинар “Биогенные элементы в периодической системе Д.И. Менделеева”.
Страница 2

Учитель, подчеркивает, что основной скелет органических соединений, входящих в состав живых организмов, образуется из атомов углерода. Перед учащимися ставится проблемный вопрос: почему именно элемент углерод, а не кремний является основным элементом жизни, хотя эти элементы в таблице находятся в одной группе и имеют сходное строение атом?

Учащиеся по заранее подготовленной таблице “Углерод и кремний“ сравнивают строение атомов, химические свойства элементов. Учитель подчеркивает, что углерод имеет строение атома, промежуточное между металлами и неметаллами, поэтому он легко вступает в реакцию со многими элементами, в том числе и с водородом, кислородом, азотом, образуя разнообразные органические вещества. Главной особенностью атомов углерода является их способность к образованию простых элементных связей друг с другом. Это ведет к созданию длинных углеродных цепей (-C-C-C-), прямых, разветвленных, в виде колец, спиралей (демонстрируются таблицы сложных органических веществ), что приводит к огромному многообразию соединений. В большинстве источников – 5-6 млн органических веществ, по сведениям иностранных журналов – 12 млн. Вследствие большой металличности, меньшей электроотрицательности кремния по сравнению с углеродом атомы кремния не образуют длинных цепей.

Сравнение связей -C-C- и -Si-Si- показывает, что расстояние между атомами углерода значительно меньше, чем между атомами кремния. Это обеспечивает устойчивость углеродных связей и наличие в них большего запаса энергии, что важно для биоэнергетического обмена, для жизнедеятельности организма. Запасы энергии в органических соединениях увеличиваются благодаря способности атомов углерода создавать устойчивые при обычных условиях длинные цепи.

Совместно с учащимися делается вывод о необходимости для жизни организмов макромолекул органических веществ с большим числом химических связей, с большим запасом внутренней энергии. Такие макромолекулы образует углерод. Учитель обобщает результаты коллективного обсуждения вопроса: мир углерода – это живая природа, мир кремния – неживая природа.

Рассмотрим это на примере фотосинтеза.

Мы утверждаем, что мир углерода – это живая природа. Наиболее яркое и знакомое из курса биологии 6-7 класса учащимся такое явление как фотосинтез. Изобразив схему фотосинтеза, нетрудными вопросами вспоминаем: 1) Из каких веществ образуется сахар в зеленых листьях растений? 2) Какой опыт показывает, что наземные растения на свету поглощают CO2 и выделяют кислород? (рис. 1)

Используя знания физики-9 о втором законе термодинамики повторяем, что любые виды энергии в конечном счете превращаются в тепловую форму и рассеиваются. Реакция же фотосинтеза сопровождается накоплением энергии в органическом веществе за счет преобразования энергии фотонов в энергию химических связей.

Энергетический смысл фотосинтеза заключается в расщеплении светом некоторого донора водорода DH2 и переносе водорода на акцептор A с выделением свободного окислителя D:

DH2 + A ®свет AH2 + D

В качестве акцептора выступает углекислый газ, а роль донора водорода могут играть некоторые органические соединения, сероводород и вода.

Наибольшее распространение получил процесс с участием воды, идущий в зеленых растениях:

6 CO2 + 6 H2O + 673 ккал хлорофилл® (СH2O)6 + 6 O 2­

При этом источником кислорода является вода, а не углекислый газ. В некоторых случаях синтез органического вещества может осуществляться некоторыми бактериями без выделения кислорода. Источником углерода для них служит углекислый газ, а водород берется из сероводорода (или какого-либо органического соединения):

6 CO2 + 12 H2S ® (CH2O)6 + 12 S + 6 H2O

Фотосинтез – это сложная многостадийная реакция:

1 стадия – световая – молекулы хлорофилла возбуждаются фотонами света с длиной волны 670-680 нм и ускоряют фотолиз воды, то есть разложение воды на кислород, который поступает в атмосферу, протоны и электроны:

H2O ® 2 H+ + 2 e- + 1/2 O2

Энергия, образующихся электронов используется в последующих реакциях с участием пигментных фотосистем растений.

2 стадия – темновая, так как протекает без участия солнечного света, во время которой происходит поглощение CO2 и синтез на его основе органических веществ – сахаров, глицерина и аминокислот.

Страницы: 1 2 3

Смотрите также

Качественный анализ
...

Методы получения этилового спирта
Методы получения этилового спирта. Для прямой гидратации этилена в паровой фазе запишите основную и побочные реакции, укажите катализатор процесса, приведите механизм, запишите уравнение ск ...

Изотермы адсорбции паров летучих органических веществ на пористых углеродных материалах
Антропогенные изменения окружающей среды становятся все более значимыми по мере усиления хозяйственной деятельности человека. Научно – технический прогресс ведет к заметным, иногда непредск ...