Урок химии в 9 классе по теме Железо "Рожденный на небе"
методическая разработка по химии (9 класс) по теме

Родившийся на небе.

Цель урока: на основании положения в периодической системе химических элементов, строение атома железа составить представление о физических и химических свойствах железа.

Оборудование: металлическое железо, растворы серной и соляной кислот, концентрированные серная и азотная кислоты, магнит.

I. Актуализация знаний учащихся.

Ребята! Сегодня мы с вами отправимся в виртуальное  путешествие, чтобы познакомиться с Пришельцем из космоса. А какой металл считается Пришельцем? Почему его так назвали? Во время путешествия нам предстоит сделать несколько остановок по требованию.

Древние египтяне называли его «вааепере», что означает «родившийся на небе», шумеры называли его «небесной медью», а древние копты — «небесным камнем». Его название  происходит от санскритского слова "жалжа", что означало "металл, руда".  Научное название элемента произошло от латинского слова "феррум".

Сегодня мы познакомимся с небесным металлом – железом.

Громоподобные раскаты

 И в небе раскаленный след:

 На землю новый камень падал

 И ужасался человек

 Но редким был подарок неба

 Им лишь счастливец обладал:

 Топор был выкован железный,

 Сверкает лезвием кинжал.

 Вот длинный ряд тысячелетний

 Приходит в поисках, в борьбе,

 И наступает век железный

 Кровавый беспокойный век.

II. Остановка “Космическая»

Знакомство человека с железом произошло в давние времена. Есть основания полагать, что образцы железа, которые держали в руках первобытные люди, были неземного происхождения. Входя в состав некоторых метеоритов - вечных странников океана Вселенной, случайно нашедших приют на нашей планете,- метеоритное железо было тем материалом, из которого человек изготовил впервые железные изделия. Прошли многие сотни и тысячи лет, прежде чем человек научился добывать железо из руды. С того момента началась эпоха железа, которая длится и до настоящего времени.

При падении (18 октября 1916 г. вблизи с. Богуславки, Дальневосточного края) метеорит разбился. Два осколка, найденные специальной экспедицией, весят 256 кг. Однако в метеоритах железо не является абсолютно чистым. В большинстве случаев в них содержатся никель, кобальт и некоторые другие элементы. Метеоритное железо, в отличие от земного, хорошо куется только в холодном состоянии.  Согласно легенде, оружейники, которые не знали этого секрета и не сумели отковать из «небесного камня» меч для бухарского эмира, были безжалостно казнены. Только много столетий спустя загадка «металла с неба» была разгадана. В 17 веке оружие из никелистого железа появилось и у индийского раджи. Метеоритное железо отличается от чистого земного, весьма редко встречающегося в некоторых базальтовых породах, внутренним строением. При действии кислоты на полированную поверхность железного метеорита появляется характерный узор, несколько напоминающий ледяной рисунок на оконных стеклах.  

Знаменитое "Палласово железо", названное так по имени нашедшего его путешественника и естествоиспытателя П. С. Палласа, представляет один из крупнейших в мире железокаменных метеоритов. По своему строению он напоминает железную губку, поры которой заполнены стекловидным минералом - оливином.

 Самым крупным из железных метеоритов, падения которого в историческое время не наблюдали, является найденный в 1920 г. в Юго-Западной Африке метеорит "Гоба" весом около 60 т. Несколько меньший по весу железный метеорит был обнаружен в 1896 г. во льдах Гренландии известным американским полярным путешественником Робертом Пири. Этот метеорит весил 33 т. С величайшим трудом он был доставлен в Нью-Йорк, где и хранится до сих пор.

Ежегодно на поверхность Земли из глубины мирового пространства выпадает до 3000 т метеоритного вещества, железо которого пополняет Землю этим элементом. Так, например, в 1891 г. в Аризонской пустыне была обнаружена огромная воронка неизвестного происхождения. Поперечник ее был равен 1200 м, глубина - около 175 м. Изучение воронки показало, что она образована исполинским железным метеоритом, когда-то упавшим здесь. Аризонский метеорит, по расчетам ученых, весил несколько десятков тысяч тонн. Он упал в доисторическое время 49 тысяч лет назад.

III. Остановка «Историческая»

В таблице элементов Менделеева трудно найти какой-либо другой элемент, с которым так неразрывно связывалась бы жизнь человечества.

В самой глубокой древности железо ценилось дороже золота, и по описанию Страбона, у африканских племён за 1 фунт железа давали 10 фунтов золота. В те времена железо использовалось как ювелирный металл, из него делали троны и другие регалии царской власти. У древних египтян железо ценилось так же высоко, как и золото, - недаром железные лезвия, кинжалы и бусы находили в гробницах фараонов вместе с золотыми украшениями. В гробнице Тутанхамона (около 1350 года до н. э.) был найден кинжалы из железа и золота — возможно, подаренные хеттами. Но хетты не стремились к широкому распространению железа. Хетты старались использовать свои знания для достижения военных преимуществ, и не давали другим возможности сравняться с ними. Видимо, поэтому железные изделия получили широкое распространение только после Троянской войны и падения державы хеттов, когда благодаря торговой активности греков технология железа стала известной многим, и были открыты новые месторождения железа и рудники. Так на смену «Бронзовому» веку настал век «Железный».

Известно, что у древнеримского императора Нумы Помпилия был железный щит, изготовленный из «камня, упавшего с неба», мечи Тимура (Тамерлана) и жившего на тысячелетие раньше предводителя гуннов Атиллы имеют «небесное» происхождение.  Сабли из уникального металла были у латиноамериканского героя – Симона Боливара и у российского царя Александра I.

По описаниям Гомера, хотя во время Троянской войны (примерно 1250 год до н. э.) оружие было в основном из меди и бронзы, но железо уже было хорошо известно и пользовалось большим спросом, хотя больше как драгоценный металл. Например, в 23-й песне «Илиады» Гомер рассказывает, что Ахилл наградил диском из железной крицы победителя в соревновании по метанию диска.

Загадка древней колонны

В Дели стоит знаменитая Кутубская колонна весом около 6,5 т, ее высота 7,5 м, диаметр 42 см у основания и до 30 см у верха. Изготовлена она почти из чистого железа (99,72%), чем и объясняется ее долголетие. До сих пор на ней не обнаружено ржавчины. Колонна была воздвигнута в 415 г. в честь царя Чандрагупты II. По народному поверью, у того, кто прислонится к колонне спиной и сведет за ней руки, исполнится заветное желание.

Как же смогли древние металлурги изготовить эту чудную колонну, перед которой бессильно время? Древняя Индия издавна славилась искусством своих металлургов. О выплавке железа в Индии говорится в Ригведах — священных книгах, относящихся примерно к XIII-XII вв. до н. э. Таким образом, ко времени создания колонны металлургия Индии имела, по крайней мере, полуторатысячелетнюю историю, и железо уже стало применяться для изготовления плугов. По вопросу о способе изготовления замечательной колонны до сих пор нет единого мнения.

 IV. Остановка «Геологическая»   

 Железо - важнейший строительный материал мироздания. Железо есть всюду. Астрономы при помощи спектрального анализа находят железо в раскаленных атмосферах бесчисленных далеких и близких звезд. Геофизики утверждают, что ядро земного шара состоит из железа с примесью похожих на него металлов - никеля и кобальта; земная же кора не больше как легкая окалина, которая, как подсчитали геохимики, на 4,5 % состоит из железа. На поверхности Земли железо распространено повсеместно. Оно находится почти во всех глинах, песках, горных породах. В некоторых местностях оно образует мощное скопление руд, из которых, например, на Урале, состоят целые горы - Бакан, Высокая, Магнитная и др. Агрономы повсеместно находят железо в почвах. Биохимики раскрывают огромную роль железа в жизни растений, животных и человека.

«Земное железо» - практически всегда связанное в виде соединений, минералов магнетита  Fe3O4  (магнитного железняка), гематита Fe2O3 (красного железняка), лимонита Fe2O3 • n H2O (бурого железняка), пирита FeS2  (железного колчедана), сидерита FeCO3   (железного шпата) и других.

Редчайший каприз природы – самородное железо земного происхождения (теллурическое). Такое железо получается в уникальных геологических условиях – там, где потоки расплавленной лавы, богатой оксидом железа, на пути своего извержения из земных глубин пересекали пласты каменного угля. И уголь восстанавливал железо до очень чистого металла так же, как это происходит в доменной печи.

V. Остановка «Химический элемент»

Учитель: Работая с Периодической таблицей химических элементов, составьте визитную карточку для железа по алгоритму:

Порядковый номер: 26

Период: 4

Группа: VIII

Подгруппа: побочная

Электронная формула: 1s22s22p63s23p64s23d6

Степень окисления:

VI. Остановка «Физические свойства»

Химически чистое железо - серебристо-серый, блестящий, пластичный, по внешнему виду очень похожий на платину металл. Оно устойчиво против коррозии и хорошо сопротивляется действию кислот. Однако ничтожные примеси лишают железо этих драгоценных свойств, и на земном шаре ежегодно теряется такое количество железа, которое равняется почти четверти его годовой добычи. Плотность железа 7,87 г/см3. При температуре 1539°С железо плавится, а при 2740° С - кипит. Чистое железо легко намагничивается и размагничивается.

VII. Остановка «Химическая»

Железо – металл довольно активный.

VIII. Остановка «Биологическая»

     Входя в состав гемоглобина, железо обусловливает красный цвет этого вещества, от которого, в свою очередь, зависит цвет крови. В организме взрослого человека содержится 3 г железа, из них 75 % входят в состав гемоглобина, благодаря которому осуществляется важнейший биологический процесс - дыхание. В организмах животных и человека железо распространено "повсеместно": даже в тканях глазного хрусталика и роговицы, совершенно лишенных кровеносных сосудов, содержится железо. Наиболее богаты железом печень и селезенка.

          Железо необходимо и для растений. Оно участвует в окислительных процессах протоплазмы, при дыхании растений и в построении хлорофилла, хотя само и не входит в его состав.

     Растения, искусственно лишенные железа, имеют бесцветные листья, при добавлении незначительного количества железной соли к воде, питающей растения, листья вскоре становятся зелеными.

     Издавна железо применяется в медицине при лечении малокровия, при истощении, упадке сил.

IX. Остановка «Практическая»

     Железо - металл созидания,  основа всей металлургии, машиностроения, железнодорожного транспорта, судостроения, грандиозных инженерных сооружений - от башни Эйфеля до ажура железнодорожных мостов.

     Все, все - начиная от швейной иглы, гвоздя, топора и кончая паутиной железных дорог, плавающими крепостями - авианосцами и линкорами - и огнедышащими домнами, где рождается само железо,- состоит из железа.

XI. Закрепление (кроссворд)

1. К каким металлам относится железо по своей плотности? (Тяжелые)
2. Так железо называли древние египтяне? (Вааепере)
3. Как называется самородное железо земного происхождения. (Теллурическое)
4. В состав чего входило железо с которым впервые познакомились древние люди? (Метеорит)
5. В какой пустыне находится самый крупный метеоритный кратер? (Аризона)
6. Белок крови, в состав которого входит железо. (Гемоглобин)

XII. Домашнее задание. § 14 с. 76-78