«Случайные» открытия. ОПЫТЫ ДЖОЗЕФА ПРИСТЛИ.

Занятие проведено в 6Г классе. Количество человек – 24, класс был поделен на группы по 4 человека. На занятие отведено 80 минут (5 и 6 урок). Оборудование к уроку: спиртовки, спички, колбы с разными частями растений. Одна группа учащихся до занятия получала и изучала свойства кислорода и углекислого газа в кабинете химии. Этой же группой были заложены опыты. Занятию предшествовал урок биологии, на котором рассматривались особенности обмена веществ у растений и значение растений.Шаг1: Неуловимые вещества.

Учитель:Хотелось бы вам стать знаменитым ученым и совершать великие

открытия? Какие качества необходимы человеку, чтобы стать настоящим ученым? Удивительная все же закономерность: великие открытия могут быть сделаны совершенно случайно. Рвение, настойчивость, целеустремленность – все эти похвальные качества, несомненно, способствуют получению выдающихся научных результатов, но никак их не гарантируют. Нужно еще, как говорится, родиться в рубашке, под счастливой звездой. Грустный факт, но научные изыскания подобны охоте: опытный стрелок, прекрасно знающий лес и повадки зверей, часто после томительного блуждания возвращается с пустыми руками. А случайный прохожий неожиданно приносит крупную дичь. Нечто подобное произошло и с английским химиком Джозефом Пристли. Предлагаю познакомиться с биографией этого ученого (чтение текста 1)

ТЕКСТ 1

Джозеф Пристли (1733 г. – 1804 г.), английский химик и философ. Сын ткача, в семь лет лишился матери, воспитывался у богомольной тетки. Слабый, болезненный, заикающийся, он обнаружил непреодолимую склонность к наукам. Еще в школе самостоятельно изучал философию, логику, математику. В юности Д. Пристли изучал теологию, знал 9 языков (греческий, латинский, французский, итальянский, немецкий, древнееврейский, арабский, ассирийский, халдейский) и читал проповеди в протестантской общине. В 1761 г. был обвинён в свободомыслии и стал преподавателем языков в университете. Здесь Пристли прослушал курс химии и настолько увлёкся ею, что оставил прежние занятия и приступил к изучению естествознания и проведению химических экспериментов.

В науке время от времени открытия совершаются как бы случайно. Однако главное в том, что исследователь обратил внимание на что-то случайное, неожиданное в своих опытах или экспериментах. А ведь мог бы и не заметить, пропустить.

Так случилось и с Джозефом Пристли. Среди множества специально организованных, продуманных исследований, он сделал «случайное» открытие. Тем самым, Пристли положил начало огромному разделу современной науки о растениях.

Благодаря этому естествоиспытателю человечество узнало о важнейшей роли растений на земле.

Что вы знаете о растениях и их роли? (анализируем материалы урока биологии)

Ребята отмечают, что в работе Кристины отмечена роль растений как источника кислорода. Но она делает ошибки – кислород выделяется, а не является источником питания. Питание у растений – минеральное и воздушное, а не человеческое и природное.

Учитель:А о каких веществах мы вспоминаем, когда говорим про обмен веществ

у живых организмов? Назовите два «неуловимых участника» химических превращений.

Организмы ? ?

Поглощают Выделяют Поглощают Выделяют

Животные

Растения

Ребята быстро вспоминают, что неуловимые участники – это углекислый газ и кислород. Неясно, что написать в строке с вопросами. Наверное, здесь надо написать о процессе? Фотосинтез? Еще в каком

процессе участвуют эти газы? А, в дыхании. Еще некоторые ячейки останутся незаполненные – у животных нет фотосинтеза.

Учитель: несколько учеников нашего класса побывали на экскурсии в кабинете химии и познакомились с углекислым газом и кислородом.

Ребята рассказывают, что получали кислород из марганцовки, этот газ бесцветный и не пахнет. Его не видно. Можно обнаружить тлеющей лучинкой. Когда ее вносишь в колбу с кислородом, наблюдается яркая вспышка.

Углекислый газ получали в ходе горения лучинки. Этот газ тоже бесцветный и без запаха. Можно его обнаружить с помощью известковой воды. Лучинка в углекислом газе тухнет. Если через известковую воду продувать воздух, то тоже видно помутнение. Значит, при дыхании выделяется углекислый газ.

Шаг 2: Опыты Пристли.Учитель: В то время, когда жил Джозеф Пристли, химия только

начинала складываться как наука. Сам Джозеф Пристли интересовался природой воздуха, а также различных газов. В ходе своих опытов он научился получать углекислый газ и сделал самую первую в мире «газированную воду без сиропа». В то время углекислый газ понимался как один из видов воздуха. А про воздух, которым мы дышим, говорили, что он может быть «хорошим» и «плохим».

«Плохого воздуха» было в избытке. Отсутствие электричества, свечное освещение, плохая проветриваемость домов этому способствовали. Нам это тоже известно, когда мы говорим: «Дышать нечем, нужно проветрить помещение».

То, что «плохой воздух» вреден для здоровья, Пристли доказал экспериментально. Вот как это выглядело. (демонстрация презентации)

Пристли поместил свечу под герметичный колпак – свеча погасла. «Теперь попробуем поместить туда какое-нибудь животное, например, мышь,» - подумал Пристли. Мышь немедленно задохнулась. «Вероятно, воздух испорчен горением свечи! Вот почему так трудно дышится в комнате, где свечей много».

На этом фоне уместно задать вопрос: «А откуда берётся «свежий воздух». Ведь он постоянно «употребляется» и «портится»? А можно ли исправить «плохой воздух»? Как превратить «плохой» воздух в «хороший», пригодный для дыхания и который поддерживал бы горение?

В XVIII веке на этот вопрос ответа не было. (читаем текст 2)

ТЕКСТ 2

Итак, Пристли искал способ очистки воздуха, испорченного горением и дыханием людей или животных. Его мучил такой вопрос: каким образом могло случиться, что атмосферный воздух, который постоянно портится , в течение несметных веков не утратил своей способности поддерживать жизнь

и горение? Пристли приходит к заключению, что на поверхности нашей планеты должен существовать какой-то регулятор, процесс, улучшающий воздух.

Пристли пробовал по-разному воздействовать на «плохой воздух» – он его освещал, охлаждал, нагревал – увы, воздух оставался «плохим». Согласитесь, сложно что-то пытаться исправить, если не знаешь, как это, «оно» устроено. А как устроен, из чего состоит «плохой воздух» в те времена было неизвестно.

«Мне посчастливилось случайно напасть на метод исправления воздуха, который был испорчен горением свечи, и открыть, по крайней мере, один из исправителей, которым Природа пользуется для этой цели. Это растительность. Можно было бы себе представить, что поскольку обычный воздух необходим для жизни как растений, так и животных, то растения и животные действуют на него одинаково. Признаюсь, что и я так же предполагал, когда поместил пучок мяты в стеклянный кувшин, опрокинутый в сосуд с водой, но когда она продолжала расти там несколько месяцев, я убедился, что этот воздух не тушит свечи и не вредит мыши, которую я туда поместил...»

Учитель: Как вы полагаете, что Пристли в итоге обнаружил? Какие выводы он сделал?

Ребята говорят, что Пристли сначала думал, что все живое «портит» воздух. Должны были портить воздух и растения. А растения, наоборот, очищали воздух. Поэтому мышка могла дышать. Пристли нашел способ очищать воздух с помощью растений.

Учитель: Пристли доказал, что растения выделяют кислород («исправляют воздух»). Да, по существу Пристли открыл кислород, с тем, чтобы два года спустя уже сознательно совсем в иных опытах открыть его вторично.

Опыты Пристли произвели сильное впечатление на его современников. Президент Королевского общества (Англия), вручая Пристли Большую золотую медаль, взволнованно говорил: «Отныне мы знаем, что от дуба в лесу до былинки в поле все растения вносят свою долю в поддержание необходимой для всего животного мира чистоты воздуха!»

Скажите, есть ли в вашем классе, в вашей школе зелёные уголки, в которых растут растения, «исправляющие плохой воздух на хороший»? Что вы знаете о том, как нужно ухаживать за растениями? Каким растениям нужно больше солнца, каким – меньше и почему? Как вы полагаете, могут ли «исправлять» воздух кактусы?

Ребята называют любимые растения, которые выращивают дома: многие выращивают орхидеи, имеют фикусы, фиалки, у бабушек есть герань. Герань любит солнечные места, но не прямое солнце. Наверное, одни растения родом из жарких стран – им необходимо солнце. Из какой страны растение, такие и условия надо создавать. У нас в классе есть

флорариум. Растения там закрыты – кислород нам не дают. Красиво, но воздух не очищают. Кактусы тоже растения, значит тоже исправляют воздух.

Шаг 3: Ошибка в эксперименте?Учитель: Пристли стал знаменит. Парижская Академия наук избрала

его своим почетным членом, о нем заговорили в лондонских гостиных. Одна очень богатая дама решила испытать на себе действие только что открытого очистителя воздуха. Она велела дворецкому поставить к себе в спальню на ночь пять больших кадок с тропическими растениями...

Как вы думаете, что почувствовала дама?Задохнулась? Растения очищают воздух – все должно было быть

нормально, почувствовать ничего не могла. Ночью нет фотосинтеза – нет кислорода. Может, растения тоже дышали?

Учитель: ...Утром, проснувшись с мучительной головной болью, она послала за

доктором и публично объявила, что Пристли – плут и обманщик. Неизвестно, стал ли бы Пристли полемизировать с этой дамой. Но серьезно отнестись к замечанию шведского исследователя Карла Шееле он был просто обязан.

Этот скромный аптекарь знал одну лишь страсть – химические опыты. Им он посвящал свой досуг. Работа в аптеке оставляла для экспериментов лишь вечера и ночи. Долгие напряженные поиски при свечах среди колб и реторт. Наука без дневного света!

Весть о поразительных опытах Пристли докатилась и до Швеции. Шееле решил повторить и проверить их. И мнение об экспериментах своего английского коллеги полностью совпало с мнением уже известной нам богатой дамы. «Растения не улучшают воздух, - писал Шееле, а наоборот, делают его непригодным для дыхания».

http://him.1september.ru/2008/14/22-1.jpg

Шаг 4: делаем опыты сами.

Объясните, какой опыт изображён на рисунке? Попробуйте провести в классе подобный опыт. Выясните, при каких условиях он выполняется. Запишите

выводы.

Лучинка горит в сосуде, в котором находится кислород. Как только весь кислород сгорит, лучинка выделит углекислый газ, потом потухнет. На втором рисунке растения выделяют кислород на свету. В темноте лучинка потухнет, потому, что растения не будет осуществлять фотосинтез.

Учитель: давайте попробуем провести похожие опыты. Ребята, побывавшие в кабинете химии, заложили опыты.

Мы взяли колбы, заполнили кислородом, положили в две – семена и немного воды. В две – кусочки морковки, в две – веточки традесканции. Три колбы с семенами, морковкой и веточками оставили на свету, а три колбы поставили в темноту.

. Каждая группа ребят получает колбу с вариантом опыта, спиртовку,

лучинку. Нужно определить, есть ли в колбе кислород?Получается, что кислород есть только в колбе с веточкой

традесканции, стоявшей на свету. Странно, что не любая часть растения исправляет воздух – корень, семя использует кислород, дышит. Лист в темноте дышит. На свету исправляет воздух. Пристли повезло, что пришло в голову использовать веточку, а не другую часть мяты.

Учитель: Чем же закончился спор Пристли и Шееле?Шееле был прав, и одновременно он ошибался. Он прикоснулся к

великой загадке фотосинтеза. Но тут дал промах. Обвинил Пристли и больше к этим опытам не возвращался: слишком далеки от фотосинтеза были его химические интересы.

А Пристли действительно посчастливилось, что он работал в саду при ярком солнечном свете. Он, конечно, огорчился, прочитав сообщение Шееле, и, естественно, решил повторить свои опыты. Эксперимент то подтверждал догадки Пристли, то опровергал. Вопрос оставался открытым. В конце концов, обескураженный Пристли вместо прежних категорических утверждений был вынужден написать: «В целом я считаю вероятным, что заросли здоровых растений, живущих в естественных для них условиях, оказывают оздоровляющее действие на воздух».