ПОНЕДЕЛЬНИК, 04.04.22 г. 403, 405, 308
ИНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ТЕХ, КТО НЕ МОЖЕТ НАЙТИ СВОЮ ГРУППУ:
СПРАВА ЕСТЬ АРХИВ. В АРХИВЕ ПО-ПОРЯДКУ РАСПОЛОЖЕНЫ ДНИ НЕДЕЛИ. ТАМ ЖЕ ВИДНЫ ДАТЫ И НОМЕРА ГРУПП. ВЫБИРАЕТЕ ДЕНЬ СО СВОЕЙ ГРУППОЙ, И ОН ОТКРОЕТСЯ. УРОКИ ВЫЛОЖЕНЫ ПО РАСПИСАНИЮ. НА ОДНОЙ СТРАНИЦЕ ВЫЛОЖЕН ОДИН ДЕНЬ .
ВНИМАНИЕ!!! На выполнение задания отводится 1 неделя.
Моя почта : rimma.lu@gmail.com Жду ваши фотоотчеты!
Критерии оценивания: Для получения отличной оценки обучающийся должен:- соблюдать отведенное время;- разборчиво и правильно выполнить работу. Если работа будет прислана после указанного срока , оценка будет снижаться.
ГРУППА 403 ХИМИЯ 56,57
ТЕМА:.Химические свойства металлов.
Взаимодействие железа с кислотами. Получение гидроксида железа(II) и взаимодействие его с кислотами. Получение гидроксида железа(III) и взаимодействие его с кислотами. Получение гидроксида хрома (III) и исследование его свойств.
Химические свойства металлов.
Взаимодействие железа с кислотами. Получение гидроксида железа(II) и взаимодействие его с кислотами. Получение гидроксида железа(III) и взаимодействие его с кислотами. Получение гидроксида хрома (III) и исследование его свойств.
В химических реакциях металлы выступают в роли восстановителей и повышают степень окисления, превращаясь из простых веществ в катионы.
Химические свойства металлов различаются в зависимости от химической активности металла. По активности в водных растворах металлы расположены в ряд напряжений.
В этот ряд, составленный русским химиком Н.Н. Бекетовым, включен также неметалл водород. Активность металлов убывает слева направо:
Запомнить! Металлы, стоящие в ЭХ ряду после водорода, называют неактивными металлами.
Металлы, расположенные в ЭХ ряду до алюминия называют сильноактивными или активными металлами.
Общие химические свойства металлов
1) Многие металлы вступают в реакцию с типичными неметаллами – галогенами, кислородом, серой. При этом образуются соответственно хлориды, оксиды, сульфиды и другие бинарные соединения:
- с азотом некоторые металлы образуют нитриды, реакция практически всегда протекает при нагревании;
- с серой металлы образуют сульфиды – соли сероводородной кислоты;
- с водородом самые активные металлы образуют ионные гидриды (бинарные соединения, в которых водород имеет степень окисления -1);
- с кислородом большинство металлов образует оксиды – амфотерные и основные. Основной продукт горения натрия - пероксид
; а калий и цезий горят с образованием надпероксидов .
2) Следует обратить внимание на особенности взаимодействие металлов с водой:
- Активные металлы, находящиеся в ряду активности металлов до Mg (включительно), реагируют с водой с образованием щелочей и водорода:
- Активные металлы (например, натрий и литий), взаимодействуют с водой со взрывом.
- Металлы средней активности окисляются водой при нагревании до оксида:
- Неактивные металлы (Au, Ag, Pt) - не реагируют с водой.
Более подробно взаимодействие металлов с водой рассмотрено в темах, посвященных химии отдельных групп.
3) С разбавленными кислотами реагируют металлы, стоящие в ЭХР до водорода: происходит реакция замещения с образованием соли и газообразного водорода. При этом кислота проявляет окислительные свойства за счет наличия катиона водорода:
4) Взаимодействие азотной кислоты (любой концентрации) и концентрированной серной кислоты протекает с образованием других продуктов: кроме соли в этих реакциях образуется продукт восстановления серной (или азотной) кислоты. Подробнее см.тему "Взаимодействие азотной кислоты с металлами и неметаллами.
Запомнить! Все металлы, стоящие в ряду левее водорода, вытесняют его из разбавленных кислот, а металлы, расположенные справа от водорода, с растворами кислот не реагируют (азотная кислота – исключение).
5) Активность металлов также влияет на возможность протекания простого вещества металла с оксидом или солью другого металла. Металл вытесняет из солей менее активные металлы, стоящие правее его в ряду напряжений.
Запомнить! Для протекания реакции между металлом и солью другого требуется, чтобы соли, как вступающие в реакцию, так и образующиеся в ходе нее, были растворимы в воде. Металл вытесняет из соли только более слабый металл.
Например, для вытеснения меди из водного раствора сульфата меди подходит железо,
но не подходят свинец – так как он образует нерастворимый сульфат. Если опустить кусочек свинца в раствор сульфата меди, то с поверхности металла покроется тонким слоем сульфата, и реакция прекратится
Другой пример: цинк легко вытесняет серебро из раствора нитрата серебра, однако реакция цинка со взвесью сульфида серебра, нерастворимого в воде, практически не протекает.
Общие химические свойства металлов обобщены в таблице:
| Уравнение реакции | Продукты реакции | Примечания |
|---|---|---|
| с простыми веществами - неметаллами | ||
| с кислородом | ||
| оксиды | ||
| пероксиды | только натрий | |
| надпероксиды | надпероксиды при горении образуют K, Rb, Cs | |
| с водородом | ||
| гидриды | щелочные металлы 0 при комнатной температуре; остальные металлы - при нагревании | |
| с галогенами | ||
хлориды и др. | при взаимодействии с хлором и бромом (сильные окислители) железо и хром образуют хлориды в степени окисления +3 | |
| с серой | ||
| сульфиды | при взаимодействии с серой и иодом железо приобретает степень окисления +2 | |
| с азотом и фосфором | ||
| нитриды | * при комнатной температуре с азотом реагируют только литий и магний | |
| фосфиды | ||
| с углеродом | ||
| карбиды | ||
| с водой | ||
| Основание + | щелочные металлы | |
| Оксид + | среднеактивные металлы, при нагревании | |
| не реагируют | неактивные металлы (после Н) | |
| с окисдами менее активных металлов | ||
| др оксид + др.металл | ||
| с солями менее активных металлов | ||
| Др. соль + др. металл |
| |
| | ||
| с кислотами | ||
| Др. соль +водород | Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до H реагируют с разбавленными кислотами (кроме | |
ТЕМА:Электрохимический ряд напряжений металлов. Металлотермия.
В таблице Д. И. Менделеева Металлы располагаются ниже диагонали бор-астат.
Рис. 2 Положение металлов в периодической системе Д.И.Менделеева.
Объединены эти элементы в группу металлов по нескольким сходным признакам: относительно большие радиусы атомов, во внешнем слое малое количество электронов (1-3). Например, для атомов калия и железа:
При сближении атомов, валентные орбитали соседних атомом перекрываются, образуется металлическая связь.
Рис.3 Металлическая связь
Вещества с металлической связью реализуют металлические кристаллические решетки, в которых узлы представлены атомами или катионами, а обобществлённые электроны электростатически притягиваются катионами, обеспечивая стабильность и прочность. Такое строение объясняет физические и химические свойства металлов.
Кроме сходного строения атомов у металлов можно выделить группу общих физических свойств: электро- и теплопроводность, пластичность, ковкость, металлический блеск. Эти свойства позволяют человеку широко применять металлы в жизни.
Атомы металлов имеют небольшие значения электроотрицательности:
Все металлы имеют исключительно восстановительные свойства, т.е. способны только отдавать электроны.
Силу восстановительных свойств можно отобразить в электрохимическом ряду напряжения металлов. Используя эти данные, можно записать уравнения взаимодействия металлов с водой. 
Например:
Ba + 2H2O → Ba(OH)2 + H2↑
3Fe+ 4H2O = Fe3O4 + 4H2
Электрохимический ряд напряжения металлов можно использовать для прогнозирования взаимодействия и получения металлов: Металл способен вытеснять (восстанавливать) из солей те металлы, которые стоят правее него, а также вытеснять водород из разбавленных кислот.
Например:
CuSO4 + Fe –> FeSO4 + Cu
NiSO4 + Zn –> Ni + ZnSO4
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Основные способы получения металлов: пирометаллургия, гидрометаллургия, электрометаллургия.
Пирометаллургия — восстановление металлов из руд при высоких температурах с помощью углерода, оксида углерода (II), водорода, металлов — алюминия, магния.
Например, медь восстанавливают из куприта Cu2O прокаливанием с углем (коксом):
SnО2+ 2С = Sn + 2СО↑; Cu2O + С = 2Cu+ СО ↑.
Алюминотермия и магниетермия способы получения металлов, основанные на восстановлении металлов из их соединений (оксидов, галогенидов и др.) более активными металлами (Al и Mg). Например:
tо
2Al + 3BaO → 3Ba + Al2O3
TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2
Металлотермические опыты получения металлов впервые осуществил русский ученый Н. Н. Бекетов в XIX в.
Восстановительные свойства металлов проявляются при взаимодействии с неметаллами. Например:
H2O
2Al + 3I2 → 2AlI3 (инициатором реакции является вода)
to
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (реакция горения)
2Na + S → Na2S (реакция идет самопроизвольно при смешивании серы и натрия)
Основными восстановителями для получения металлов являются С, СО, Н2.
Например:
Кроме восстановителей для получения металлов ещё используют электрохимический способ – электролиз.
Электролиз получил широкое распространение в металлургии цветных металлов и в ряде химических производств. Такие металлы, как алюминий, цинк, магний, получают главным образом путём электролиза.
Сущность электролиза заключается в выделении из электролита частиц вещества при протекании через электролитическую ванну постоянного тока и осаждении их на погруженных в ванну электродах. Цель процесса - получение возможно более чистых незагрязнённых примесями металлов.
Рис. 6. Процессы, протекающие при электролизе.
Схема электролизной ванны: 1 - ванна, 2 - электролит, 3 - анод, 4 - катод, 5 - источник питания
ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЯ ЗАДАНИЙ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ
Задания необходимо решать с использование ряда напряжения металлов:
Задание 1: Составьте уравнение реакций взаимодействия металлов с кислотами, расставьте коэффициенты и найдите их сумму.
Al + Н2SО4 →
Fe + Н2SО4 →
Алюминий и железо стоят левее водорода в ряду напряжения металлов, поэтому могут вытеснить водород из разбавленных кислот. При прохождении реакции наблюдаем выделение водорода в виде мелких пузырьков.
Коэффициенты расставляем, уравнивая количество атомов одного элемента до и после стрелки.
Сумма коэффициентов в уравнении с алюминием : 9 (2+3+1+3).
В уравнении с железом: 4 (1+1+1+1).
Задание 2: Составьте уравнение реакций взаимодействия металлов с солями, расставьте коэффициенты и найдите их сумму.
PbSO4 + Fe →
Zn+CuCl2 →
Свинец стоит в ряду напряжения металлов правее железа, поэтому будет вытеснен из соли более активным металлом (Fe):
PbSO4 + Fe = FeSO4 + Pb,
Аналогичные рассуждения можно применить в следующей реакции:
Zn+CuCl2 = ZnCl2 + Cu (цинк более активный, чем медь).
Так медь, которая в ряду активностей металлов стоит после водорода, не будет реагировать с хлоридом цинка, поэтому реакция замещения не будет проходить.
ZnCl2 + Cu →
Коэффициенты расставляем, уравнивая количество атомов одного элемента до и после стрелки.
Сумма коэффициентов в уравнении с цинком: 4 (1+1+1+1).
В уравнении с железом: 4 (1+1+1+1).
ГРУППА 405 ХИМИЯ 34
|
ТЕМА: Кислоты и их свойства.Испытание растворов кислот индикаторами. Взаимодействие металлов с кислотами. Взаимодействие кислот с оксидами металлов. Взаимодействие кислот с основаниями. Взаимодействие кислот с солями. Кислоты обладают целым рядом общих химических свойств. 1. Действие кислот на индикаторы. Водные растворы кислот изменяют окраску индикаторов. В кислой среде фиолетовый лакмус, метилоранж и универсальный индикатор становятся красными. 2. Взаимодействие кислот с металлами. Кислоты взаимодействуют с металлами, стоящими в ряду активности металлов левее водорода. В результате реакции образуется соль и выделяется водород. Можно сказать, что металлы, расположенные в ряду активности левее, вытесняют водород из кислот. Например, при взаимодействии магния с соляной кислотой образуется хлорид магния и выделяется водород: Эта реакция относится к реакциям замещения. Необходимо отметить, что азотная кислота и концентрированная серная кислота с металлами взаимодействуют иначе (соль образуется, но водород при этом не выделяется). 3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами. Кислоты реагируют с основными и амфотерными оксидами. В результате реакции обмена образуются соль и вода. Например, при взаимодействии основного оксида калия с азотной кислотой образуется соль нитрат калия, а при взаимодействии амфотерного оксида алюминия с соляной кислотой образуется соль хлорид алюминия: 4. Взаимодействие кислот с основаниями и с амфотерными гидроксидами. Кислоты реагируют с основаниями и с амфотерными гидроксидами, образуя соль и воду. Так же, как в предыдущем примере, при взаимодействии гидроксида калия и гидроксида алюминия с кислотами образуются соответствующие соли: Реакции обмена между кислотами и основаниями называют реакциями нейтрализации. 5. Взаимодействие кислот с солями. Реакции обмена между кислотами и солями возможны, если в результате образуется практически нерастворимое в воде вещество (выпадает осадок), образуется летучее вещество (газ) или слабый электролит. А) Кислоты реагируют с растворами солей, если в результате реакции один из продуктов выпадает в осадок. Например, при взаимодействии раствора серной кислоты с раствором хлорида бария в осадок выпадает сульфат бария, а при взаимодействии раствора силиката натрия с раствором азотной кислоты в осадок выпадает кремниевая кислота: Б) Продукт реакции при обычных условиях, либо при нагревании, улетучивается. Например, при действии концентрированной серной кислоты на кристаллический хлорид натрия образуется газообразный хлороводород, а при действии соляной кислоты на сульфид железа( Примечание. Сокращение (тв.) означает «твёрдое вещество», а (конц.) — «концентрированный раствор». В) Если кислота, которая вступает в реакцию, является сильным электролитом, то кислота, которая образуется — слабым. Например, соляная кислота может вытеснить угольную из её соли: Для того чтобы вынести суждение о возможности протекания реакции, можно воспользоваться вытеснительным рядом кислот: В этом ряду кислота, находящаяся левее, может вытеснить из соли кислоту, находящуюся правее. 6. Разложение кислородсодержащих кислот. При разложении кислот образуются кислотный оксид и вода. Угольная кислота разлагается при обычных условиях, а сернистая и кремниевая кислота — при небольшом нагревании: Обобщив вышесказанное, можно сделать вывод, что кислоты:
Посмотри обучающее видео по химическим свойствам кислот: |
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
- Какие доказательства свидетельствуют об эволюции живых организмов?
- В чём причины сходства ранних стадий эмбрионального развития животных?
- Как объяснить факты сходства и различия животного и растительного мира материков?
- О чём свидетельствует:
а) сходная организация молекулярных процессов у всех организмов на Земле?
б) наличие промежуточных форм и рудиментарных органов?
Глоссарий по теме:
Эволюция (от лат. evolutio — развёртывание) – это естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.
Эмбриология (от греч. embryon – «зародыш», logos – «учение») - наука о закономерностях развития зародышей.
Морфология - изучает как внешнее строение (форму, структуру, цвет, образцы) организма, таксона или его составных частей, так и внутреннее строение живого организма.
Гомологичные органы - это органы, имеющие, общее происхождение и сходный план строения, выполняющие как сходные, так и различные функции и развивающиеся из сходных зачатков.
Рудименты (от лат. rudimentum — «зачаток», «первооснова») — органы, утратившие своё основное значение в процессе эволюционного развития организма.
Палеонтология – наука об организмах, существовавших в прошлые геологические периоды и сохранившихся в виде ископаемых останков, а также следов их жизнедеятельности.
Биогеография - изучает закономерности географического распространения и распределения животных, растений и микроорганизмов.
Мутации (лат. mutatio – «изменение») - это стойкое изменение генотипа, происходящее под влиянием внешней или внутренней среды.
Основная и дополнительная литература по теме урока:
Биология. Общая биология 10–11 класс: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / под редакцией академика Д.К. Беляева и профессора Г.М. Дымшица / авт.-сост. Г.М. Дымшиц и О.В. Саблина.– М.: Просвещение, 2018.: с 142 – 148.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Все доказательства эволюции можно сгруппировать по направлениям:
Эмбриологические доказательства эволюции.
Согласно закону зародышевого сходства (К. Бэр) на начальных этапах эмбрионального развития зародыши животных разных видов сходны по своему строению. Особенное сходство стадий эмбрионального развития наблюдается в пределах отдельных типов или классов.
В процессе онтогенеза повторяются многие черты строения предковых форм: на ранних стадиях – более отдалённых предков, на поздних стадиях – близких предков. Подобное сходство эмбриональных стадий объясняется единством происхождения всех живых организмов.
Биогенетический закон (Э. Геккель, Ф. Мюллер) описывает онтогенез (индивидуальное развитие) как краткое и сжатое повторение филогенеза (исторического развития вида). В начале XX века было установлено (А.Н. Северцов), что в эмбриогенезе повторяются признаки зародышей, а не взрослых особей.
Морфологические (сравнительно-анатомические) доказательства эволюции основываются на присутствии у многих живых организмов гомологичных, рудиментарных и атавистических органов. Изучение анатомии конечностей млекопитающих позволило установить их сходный план строения и формирования.
Рудименты и атавизмы, проявляющиеся у многих видов растений и животных, свидетельствует об определенной степени родства между представителями разных систематических единиц в пределах одного царства. Эволюционные изменения всегда происходят в сторону их усложнения, вследствие чего живые организмы имеют возможность лучше приспособиться к тем или иным условиям обитания.
Палеонтологические доказательства эволюции.
Палеонтология указывает на причины эволюционных преобразований. Нахождение и изучение ископаемых переходных форм позволяет составить палеонтологические эволюционные ряды организмов.
Находки и описание ископаемых переходных форм позволяют восстанавливать филогенез отдельных групп животных.
Палеонтологические ряды – это ряды ископаемых форм, связанные друг с другом в процессе эволюции и отражающие ход филогенеза.
Все морфологические изменения связаны с изменениями условий жизни, с геологическими преобразованиями и функциональными изменениями.
Биогеографические доказательства эволюции.
Распространение животных и растений по поверхности планеты, сравнение флоры и фауны различных материков, островов, выявление реликтовых (ныне живущих видов с комплексом признаков, характерных для давно вымерших групп) растений и животных разных природных зон указывает на связь с преобразованием земной коры и с эволюционными изменениями видов.
Молекулярно-биологические доказательства эволюции.
Анализ ДНК, молекулярных данных дают возможность найти сходство и различия между давно вымершими и современными организмами, ведут к реконструкции истории жизни и позволяют построить единое филогенетическое древо.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:
1. Выберите один ответ.
Органами, имеющими общее анатомо-морфологическое происхождение, являются:
1) жабры краба и лёгкие слона; 3) крыло бабочки и крыло голубя;
2) ласты моржа и ноги человека; 4) хвост рака и хвост волка.
Ответ: 2) ласты моржа и ноги человека;
Пояснение: ласты моржа и ноги человека это гомологичные органы, так как имеют сходный план строения, выполняют как сходные, так и различные функции и развиваются из сходных зачатков.
2. Подчеркните верные утверждения.
1. Палеонтология – это наука о современных организмах.
2. Археоптерикс имеет черты, характерные для птиц: тяжелый скелет, мощные зубы, длинный хвост.
3. Ископаемыми останками являются окаменевшие раковины моллюсков, зубы и чешуя рыб, скелеты и т.д.
4. Зародыши различных классов и видов позвоночных животных в пределах типа на ранних стадиях развития очень сходны между собой.
5. Гомологичные органы – это органы, различные по общему плану строения, но имеющие сходную форму, величину и приспособленность к функциональному выполнению.
6. Атавизмы – появление у отдельных организмов данного вида признаков, которые существовали у отдалённых предков, но были утрачены в процессе эволюции.
Ответ: 3. Ископаемыми останками являются окаменевшие раковины моллюсков, зубы и чешуя рыб, скелеты и т.д.;
4. Зародыши различных классов и видов позвоночных животных в пределах типа на ранних стадиях развития очень сходны между собой;
6. Атавизмы – появление у отдельных организмов данного вида признаков, которые существовали у отдалённых предков, но были утрачены в процессе эволюции.
Пояснение: Палеонтология – это наука об организмах, существовавших в прошлые геологические периоды и сохранившихся в виде ископаемых останков; Археоптерикс имеет черты, характерные для рептилий: тяжелый скелет, мощные зубы, длинный хвост. Гомологичные органы – это органы, сходные по общему плану строения, но имеющие как сходные, так и различные форму, величину и приспособленность к функциональному выполнению.
ТЕМА: Вид. Критерии вида. Популяция. |
Большой вклад в дальнейшую разработку понятия «вид» внес шведский ученый Карл Линней (1707—1778г.г.). Согласно его представлениям, виды — объективно существующие в природе образования, и между видами имеются различия. Так, например, явно различаются между собой по внешним признакам медведь и волк. Но волк, шакал, гиена, лисица внешне более сходны, так как принадлежат к одному семейству — волчьих. Еще в большей степени сходна внешность у видов одного рода, например волк и собака.
Вид — исторически сложившаяся совокупность популяций, особи которых обладают наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, могут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство, приспособлены к определенным условиям жизни и занимают определенную область — ареал. (записать определение в тетрадь)
Особи, принадлежащие к одному виду, не скрещиваются с особями другого вида, характеризуются генетической общностью, единством происхождения. Вид существует во времени: он возникает, распространяется, может сохраняться неопределенно долгое время в устойчивом, почти неизменном состоянии (реликтовые виды) или непрерывно изменяться. Одни виды со временем исчезают, не оставляя новых ветвей. Другие дают начало новым видам.
Учитель: Признаки, по которым один вид можно отличить от другого, называют критериями вида. (Ученики записывают в тетрадь названия критериев вида)
Критерии вида:
1. Это был первый и долгое время единственный критерий, используемый для описания видов. Морфологический критерий самый удобный и заметный, поэтому и сейчас широко используется в систематике растений и животных.
В основе морфологического критерия лежит сходство внешнего и внутреннего строения особей одного вида. Морфологический критерий предполагает описание внешних признаков особей, входящих в состав определенного вида. По внешнему виду, размерам и окраске оперения можно, например, легко отличить большого пестрого дятла от зеленого, малого пестрого дятла от желны, большую синицу от хохлатой, длиннохвостой голубой и от гаички. По внешнему виду побегов и соцветий, размерам и расположению листьев легко различают виды клевера: луговой, ползучий, люпиновый, горный.
Однако особи в пределах вида иногда так сильно различаются, что только по морфологическому критерию не всегда удается определить, к какому виду они относятся. Вместе с тем существуют виды морфологически сходные, но особи этих видов не скрещиваются между собой. Это — виды-двойники, которые исследователи открывают во многих систематических группах.
Так, под названием «крыса черная» различают два вида-двойника, имеющих в кариотипах по 38 хромосом и живущих на всей территории Европы, Африки, Америки, Австралии, Новой Зеландии, Азии к западу от Индии, и крыс, имеющих 42 хромосомы, распространение которых связано с монголоидными оседлыми цивилизациями, населяющими Азию к востоку от Бирмы. Установлено также, что под названием «малярийный комар» существует до 15 внешне неразличимых видов, ранее считавшихся одним видом. Около 5% всех видов насекомых, птиц, рыб, земноводных, червей составляют виды-двойники.
2. В основу физиологического критерия положено сходство всех процессов жизнедеятельности у особей одного вида, прежде всего сходство размножения. Особи разных видов, как правило, не скрещиваются, или потомство их бесплодно. Например, у многих видов мухи дрозофилы сперма особей чужого вида вызывает иммунную реакцию, что приводит к гибели сперматозоидов в половых путях самки. В то же время в природе есть виды, особи которых скрещиваются и дают плодовитое потомство (некоторые виды канареек, зябликов, тополей, ив).
3. Географический критерий основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию, называемую ареалом. Он может быть большим или меньшим, прерывистым или сплошным. Однако огромное число видов имеет накладывающиеся или перекрывающиеся ареалы.
Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения, а также существуют виды-космополиты. Космополитами являются некоторые обитатели внутренних водоемов — рек и пресноводных озер (виды рдестов, ряски, тростник). Обширный набор космополитов имеется среди сорных и мусорных растений, синантропных животных (виды, обитающие рядом с человеком или его жилищем) — постельный клоп, рыжий таракан, комнатная муха, а также одуванчик лекарственный, ярутка полевая, пастушья сумка и др.
Существуют также виды, которые имеют разорванный ареал. Так, например, липа растет в Европе, встречается в Кузнецком Алатау и Красноярском крае. Голубая сорока имеет две части ареала — западноевропейскую и восточносибирскую. Поэтому географический критерий, как и другие, не является абсолютным.
4. Экологический критерий основан на том, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, выполняя свойственные ему функции в определенном биогеоценозе. Так, например, лютик едкий произрастает на пойменных лугах, лютик ползучий — по берегам рек и канав, лютик жгучий — на заболоченных местах. Существуют, однако, виды, которые не имеют строгой экологической приуроченности. К ним относятся многие сорные растения, а также виды, находящиеся под опекой человека: комнатные и культурные растения, домашние животные.
Особенности поведения подчас тесно связаны со спецификой вида, например, с особенностями устройства гнезда. Три вида наших обычных синиц гнездятся в дуплах лиственных деревьев, преимущественно берез. Большая синица на Урале выбирает обычно глубокое дупло в нижней части ствола березы или ольхи, образовавшееся в результате выгнивания древесины. Это дупло недоступно ни дятлам, ни воронам, ни хищным млекопитающим. Синица московка заселяет морозобойные трещины в стволах березы и ольхи. Гаичка же предпочитает строить дупло сама, выщипывая полости в трухлявых или старых стволах березы и ольхи, и без этой трудоемкой процедуры она не отложит яиц.
Так, виды дятлов различаются по характеру питания. Большой пестрый дятел зимой питается семенами лиственницы и сосны, раздалбливая шишки в своих «кузницах». Черный дятел желна добывает личинок усачей и златок из-под коры и из древесины елей, а малый пестрый дятел долбит мягкую древесину ольхи либо добывает насекомых из стеблей травянистых растений.
5. Генетический критерий основан на наборе хромосом, свойственный конкретному виду организма. Виды различаются по числу, форме и размерам хромосом. Для подавляющего большинства видов характерен строго определенный кариотип. Однако и этот критерий не является абсолютным.
Во-первых, у многих видов число хромосом одинаково и форма их сходна. Например, у видов растений семейства бобовых имеют 22 хромосомы. Во-вторых, в пределах одного и того же вида могут встречаться особи с разным числом хромосом, что является результатом геномных мутаций. Например, ива козья может иметь диплоидное (38) или тетраплоидное (76) число хромосом. У серебристого карася встречаются популяции с набором хромосом 100, 150, 200, тогда как нормальное число их равно 50. У диких горных баранов, разными исследователями выделялось от 1 до 17 видов. Анализ показал наличие трех кариотипов: 54-хромосомный — у муфлонов, 56-хромосомный — у архаров и аргали и 58-хромосомный — у обитателей гор Средней Азии — уриалов. У радужной форели число хромосом варьирует от 58 до 64, у беломорской сельди встречаются особи с 52 и 54 хромосомами. В Таджикистане на участке протяженностью всего 150 км, зоологами была обнаружена популяция слепушонки обыкновенной с набором хромосом от 31 до 54.
Таким образом, на основе генетического критерия нельзя достоверно определить принадлежность особей к конкретному виду.
6. Биохимический критерий позволяет различать виды по составу и структуре определенных белков, нуклеиновых кислот и др. Особи одного вида имеют сходную структуру ДНК, что обусловливает синтез одинаковых белков, отличающихся от белков другого вида. Вместе с тем у некоторых бактерий, грибов, высших растений состав ДНК оказался очень близким. Следовательно, есть виды-двойники и по биохимическим признакам.
Интерес к этому критерию появился в последние десятилетия в связи с развитием биохимических исследований. Он не находит широкого применения, так как не существует каких-либо специфических веществ, характерных только для одного вида и, кроме того, он весьма трудоемкий и далеко не универсальный. Однако им можно воспользоваться в тех случаях, когда другие критерии «не работают». Разработанные методы дают возможность сравнивать состав ДНК у законсервированных в толщах земли бактерий и ныне живущих форм. Было проведено, например, сравнение состава ДНК у пролежавшей около 200 млн. лет в толще солей палеозойской бактерии псевдомонады солелюбивой и у ныне живущих псевдомонад. Состав их ДНК оказался идентичным, а биохимические свойства — сходными.
7. Исторический критерий определяется общностью предков организмов, у них общая единая история возникновения и развития вида.
Таким образом, только учет всех или большинства критериев позволяет отличить особей одного вида от другого. Основной формой существования жизни и единицей классификации живых организмов является вид. Для выделения вида используется совокупность критериев: морфологический, физиологический, географический, экологический, генетический, биохимический. Вид является результатом длительной эволюции органического мира. Будучи генетически закрытой системой, он, тем не менее, исторически развивается и изменяется.
3 ЭТАП: ВЫВОД ПО ТЕМЕ УРОКА
Учитель: 1. Что представляет собой вид? 2. Что такое критерии вида? 3. Применение, каких критериев достаточно для выделения вида? 4. Какие критерии наиболее объективны для разделения близкородственных видов?
Сделаем вывод: Вид — это совокупность особей, которые обладают наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, могут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство, приспособлены к определенным условиям и занимают определенный ареал. Порой самые опытные биологи становятся в тупик, определяя, принадлежат ли данные особи к одному виду или нет, для этого требуется учитывать все критерии вида.
ТЕМА: Решение задач. Вычисления массы, объема или количества вещества по известной массе, объему или количеству вещества одного из вступивших в реакцию или получившихся в результате реакции.
Определение количества (массы или объема) продукта реакции, если один из сореагентов взят для реакции в избытке.
Алгоритм решения.
1. Сделать краткую запись условия задачи;
2. Записать уравнение реакции;
3. Расставить данные условия задачи (вверху), подставить под формулами веществ данные уравнения;
4. Найти отношение молей исходных веществ, применив формулы:
v = m / M или v = V / V m
5. Найти, какое вещество в избытке, а какое – в недостатке (по нему вести расчет).
6. Вычислить число молей продукта реакции, его массу.
Задача: Рассчитайте массу гидроксида меди, образовавшегося при сливании двух растворов, содержащих соответственно 24 г. сульфата меди и 16 г. гидроксида натрия.
Дано: m(CuSO4)=24г m(NaOH)=16г | Решение:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Найти: m(Cu(OH)2)-? | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вычисление объема газа, вступившего в реакцию (или получившегося), по объему другого газа.
Алгоритм решения.
1. По закону Авогадро: отношение количеств газов равно отношению их объемов:
v(газ1) / v(газ2) = V(газ1) / V (газ2) ;
2. Составляем краткую запись условия задачи
3. Записываем уравнение реакции
4. Расставляем: а) над формулами веществ данные условия задачи;
б) под формулами подписать количество веществ
5. Составить пропорцию и найти из нее значение неизвестной величины.
Задача: Вычислите, какой объем азота вступит в реакцию с 6 л водорода?
Дано: V(Н2)=6л | Решение:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Найти: V(N2)-? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ответ: V(N2)=2л
ТЕМА: Виды и механизмы образования химической связи.
Виды, характеристики и механизмы образования химической связи
Причины образования химической связи
Известно, что электронные оболочки, содержащие восемь внешних электронов, два из которых находятся на s-орбитали, а шесть — на р-орбиталях, обладают повышенной устойчивостью. Они соответствуют инертным газам: неону, аргону, криптону, ксенону, радону (найдите их в периодической таблице). Еще более устойчив атом гелия, содержащий всего два электрона. Атомы всех других элементов стремятся приблизить свою электронную конфигурацию к электронной конфигурации ближайшего инертного газа. Это возможно сделать двумя путями — отдавая или присоединяя электроны внешнего уровня.
- Атому натрия, имеющему всего один неспаренный электрон, выгоднее его отдать, тем самым атом получает заряд (становится ионом) и приобретает электронную конфигурацию инертного газа неона.
- Атому хлора до конфигурации ближайшего инертного газа недостает всего одного электрона, поэтому он стремится приобрести электрон.
Каждый элемент в большей или меньшей степени обладает способностью притягивать электроны, которая численно характеризуется значением электроотрицательности. Соответственно, чем больше электроотрицательность элемента, тем сильнее он притягивает электроны и тем сильнее выражены его окислительные свойства.
Стремление атомов приобрести устойчивую электронную оболочку объясняет причину образования молекул.
Химическая связь — это взаимодействие атомов, обусловливающее устойчивость химической молекулы или кристалла как целого.
ТИПЫ химической связи
Различают 4 основных типа химической связи:
Рассмотрим взаимодействие двух атомов с одинаковыми значениями электроотрицательности, например двух атомов хлора. Каждый из них имеет по семь валентных электронов. До электронной конфигурации ближайшего инертного газа им не хватает по одному электрону.
Сближение двух атомов до определенного расстояния приводит к образованию общей электронной пары, одновременно принадлежащей обоим атомам. Эта общая пара и представляет собой химическую связь. Аналогично происходит и в случае молекулы водорода. У водорода всего один неспаренный электрон, и до конфигурации ближайшего инертного газа (гелия) ему не хватает еще одного электрона. Таким образом, два атома водорода при сближении образуют одну общую электронную пару.
Связь между атомами неметаллов, возникающая при взаимодействии электронов с образованием общих электронных пар, называется ковалентной.
В случае если взаимодействующие атомы имеют равные значения электроотрицательности, общая электронная пара в равной степени принадлежит обоим атомам, то есть находится на равном расстоянии от обоих атомов. Такая ковалентная связь называется неполярной.
Ковалентная неполярная связь — химическая связь между атомами неметаллов с равными или близкими значениями электроотрицательности. При этом общая электронная пара одинаково принадлежит обоим атомам, смещения электронной плотности не наблюдается.
Ковалентная неполярная связь имеет место в простых веществах-неметаллах:
Связь, образованная элементами-неметаллами с разной электроотрицательностью, называется ковалентной полярной. При этом происходит смещение электронной плотности в сторону более электроотрицательного элемента.
Молекула, в которой разделены центры положительного и отрицательного зарядов, называется диполем. Полярная связь имеет место между атомами с различной, но не сильно различающейся электроотрицательностью, например между различными неметаллами. Примерами соединений с полярными ковалентными связями являются соединения неметаллов друг с другом, а также различные ионы, содержащие атомы неметаллов
В случае если разница электроотрицательностей элементов будет велика, произойдет не просто смещение электронной плотности, а полная передача электрона от одного атома к другому. Рассмотрим это на примере фторида натрия NaF. Как мы видели ранее, атом натрия стремится отдать один электрон, а атом фтора готов его принять. Это легко осуществляется при их взаимодействии, которое сопровождается переходом электрона.
При этом атом натрия полностью передает свой электрон атому фтору: натрий лишается электрона и становится заряженным положительно, а хлор приобретает электрон и становится заряженным отрицательно.
Атомы и группы атомов, несущие на себе заряд, называют ионами.
В образовавшейся молекуле — хлориде натрия
Ионная связь образована за счет сил электростатистического притяжения между разноименно заряженными ионами — катионами и анионами.
Существует еще один тип связи — металлическая, характерная для простых веществ — металлов. Она характеризуется притяжением частично ионизованных атомов металлов и валентных электронов, образующих единое электронное облако («электронный газ»). Валентные электроны в металлах являются делокализованными и принадлежат одновременно всем атомам металла, свободно перемещаясь по всему кристаллу. Таким образом, связь является многоцентровой. В переходных металлах металлическая связь носит частично ковалентный характер, так как дополнена перекрыванием частично заполненных электронами d-орбиталей предвнешнего слоя. Металлы образуют металлические кристаллические решетки. О ней подробно рассказывается в теме «Металлическая связь и ее характеристики».
межмолекулярные взаимодействия
Примером сильного межмолекулярного взаимодействия
является водородная связь, образующаяся между атомом водорода одной молекулы и атомом с высокой электроотрицательностью (
Другим примером межмолекулярного взаимодействия являются ван-дер-ваальсовы силы, которые возникают при поляризации молекул и образовании диполей. Они обусловливают связь между слоями атомов в слоистых кристаллах (таких как структура графита).
Характеристики химической связи
Химическая связь характеризуется длиной, энергией, направленностью и насыщаемостью (каждый атом способен образовать ограниченное число связей). Кратность связи равна числу общих электронных пар. Форма молекул определяется типом электронных облаков, участвующих в образовании связи, а также фактом наличия или отсутствия неподеленных электронных пар. Так, например, молекула
Ионная связь реализуется в соединениях типичных металлов с неметаллами и кислотными остатками, а именно в оксидах металлов (
механизмы образования химической связи
- Обменный.
Обменный механизм образования химической связи обусловлен обобществлением неспаренных электронов атомов. Подробно он был рассмотрен выше на примере образования молекулы хлора. - Донорно-акцепторный.
Донор — элемент, предоставляющий пару электронов (например, азот или бор).
Акцептор — элемент, предоставляющий свободную орбиталь для пары электронов другого атома.
