Интегрированный урок по биологии, химии и литературе для 8 класса

Тема: «Вода и нанотехнологии»

Цель урока: развить знания учащихся о строении и свойствах воды на основе статьи «Вода и нанотехнологии»

Задачи:

показать ученикам значимость воды в природе; рассмотреть строение молекулы воды; сравнить строение воды в нанотрубке с молекулой ДНК, найти  сходства и отличия; закрепить умение определять стили речи и литературные приёмы, использованные в тексте.

Ход урока:

Орг. момент

О чём речь?
1. Поверхность Земли занята этим веществом на 3/4, что в 2,5 раза больше поверхности суши.
2. В организме взрослого человека этого вещества содержится около 75%, оно хорошо растворяет почти все пищевые продукты, поэтому процесс пищеварения в желудочно-кишечном тракте протекает только в среде этого вещества.
3. Это вещество обладает необычайно сильной растворяющей способностью, поэтому его называют «универсальный растворитель».

Безбрежная ширь океана
  И тихая заводь пруда,
  Струя водопада и брызги фонтана –
  Всё это – только ………!

Конечно, сегодня на занятии речь пойдёт именно о воде. Перед вами находится текст «Вода и нанотехнологии».

Задание:

    Прочитайте текст «Вода и нанотехнологии» 2. Какой стиль речи использовал автор? 3. Какие литературные приёмы были использованы автором для описания воды? 4. Опишите строение молекулы воды. Какие свойства обусловлены подобным строением? 5. «Квантовая вода» миф или реальность??? 6. Сделайте вывод

«Вода и нанотехнологии»

Много тайн и загадок хранит самая аномальная субстанция на планете Земля – вода. Но самое удивительное в её структуре заключается в том, что ассоциаты молекул воды при сверхнизких отрицательных температурах и сверхвысоких давлениях внутри углеродных нанотрубок могут кристаллизоваться в форме двойной спирали, напоминающую основы жизни – молекулу дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК).

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Учёные ожидали увидеть, что вода во всех случаях образует тонкую трубчатую структуру. Однако, модель показала, что при диаметре трубки в 1,35 нм и давлении в 40000 атмосфер водородные связи искривились, приведя к образованию спирали с двойной стенкой. Внутренняя стенка этой структуры является скрученной в четверо спиралью, а внешняя состоит из четырёх двойных спиралей, похожих на структуру молекулы ДНК. При иных условиях лёд в нанотрубках представляет собой просто внутренние трубки безо всяких спиралей.

Вода в нанотрубке

Вода – это чудо. При всем пафосе подобного утверждения, его нельзя назвать столь уж большим преувеличением. Вода – ключевой элемент жизни на Земле. Свойства ее удивительны на фоне большинства аналогичных соединений. Достаточно вспомнить такую мелочь, что в твердой форме льда она имеет меньшую плотность, чем в жидкой. Это, кстати, позволяет водоемам замерзать с поверхности, оставляя сложным организмам возможность выжить всю зиму под ледяной коркой. Большинство необычных свойств воды связаны со способностью ее молекул образовывать водородные связи, соединяя молекулы в жидкости слабыми, но многочисленными взаимодействиями.

Ну а на днях обнаружилось, что вода – еще более странное соединение, чем можно было подумать. Джордж Рейтер (George Reiter) и его команда показали, что в особых случаях она может переходить в удивительную форму «квантовой воды».

Чтобы разобраться с тем, что это за форма, напомним, что водородная связь образуется между кислородом одной молекулы воды и водородами двух соседних. Электроны, «оттянутые» кислородом у своих атомов водорода, частично притягиваются и водородами соседних молекул. Они могут с некоторой свободой перемещаться между участниками такого взаимодействия. А если найти способ выстроить длинные цепочки связанных водородной связью молекул воды, электроны смогут даже перемещаться по ним на заметные расстояния. Какие же свойства приобретет такая вода?

Пытаясь выяснить это, Рейтер с коллегами заполнили водой крохотное полое пространство внутри углеродной нанотрубки и исследовали ее характеристики, бомбардируя интенсивным пучком нейтронов. Параметры отраженных частиц позволили ученым охарактеризовать поведение протонов в молекулах воды внутри нанотрубок. Оказалось, что даже при той же комнатной температуре поведение это разительно отличается от привычного для воды. «Различия так велики, - говорят авторы работы, - что мы вправе говорить о том, что заключенная в нанотрубках вода переходит в качественно иное “квантовое” состояние», - пишут авторы. Они намерены продолжить исследование свойств воды в этой форме.

Случай с заполненными водой нанотрубками не столь оторван от реальности, как может показаться. На самом деле, они служат отличной моделью того, как все обстоит в ряде живых систем – например, в ионных каналах клеточных мембран. Уже давно показано, что поток, проходящий сквозь эти каналы, на несколько порядков больше, чем позволяет теория – возможно, виной тому именно необычное состояние воды, до сих пор неизвестное.

Рейтер поясняет, что такое состояние должно появляться только в том случае, когда воду окружают нейтральные, не несущие зарядов молекулы – такие, как углерод нанотрубок. Именно то, что большинство экспериментальных установок, в которых ранее проводились подобные измерения, имеют стенки из заряженных молекул, до сих пор «квантовое» состояние воды ни разу не обнаруживалось.

Ответы на вопросы:

Подведение итогов