Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №3/2005

Я ИДУ НА УРОК

Вода. Свойства воды

Интегрированный урок Пресс-конференция

Опыт преподавания дисциплин естественно-научного цикла в школе показывает, что учащиеся отдельно по каждому предмету неплохо усваивают предлагаемый материал, но у них не формируется единое видение законов природы. Как средство исправления этого недостатка преподавания предлагается проведение интегрированных уроков и мероприятий. Основой подобных занятий является совместная деятельность учителей различных учебных дисциплин и учащихся.
Работа по реализации межпредметных связей позволила ученикам не только успешно овладеть учебными знаниями, умениями, навыками школьной программы, но и стимулировала самостоятельную творческую научно-исследовательскую деятельность. Это проявилось в следующем: создание творческих научно-исследовательских проектов, участие в областной научно-практической конференции по экологии, участие в Новоженовских чтениях.
Важным показателем эффективности и необходимости работы над интеграцией школьных предметов является тот факт, что ученики нашей школы являются победителями и призерами городских и областных предметных олимпиад. Выпускники школы успешно поступают в вузы и показывают в процессе учебы хорошие знания.
В результате интегрированного подхода у школьников появляется интерес к изучению наук естественного цикла, формируется целостный образ природы. В процессе ответов на экзаменах они приводят примеры из смежных наук, показывают свои знания и умения.

Цели урока. Рассмотреть воду как уникальное природное соединение, активную среду жизни; изучить основные теплофизические свойства воды; оценить роль воды в жизни растений, животных и человека, воспитывать бережное и экономное отношение к водным ресурсам; развивать интерес учащихся к науке, активизировать их познавательную деятельность, формировать у них чувство прекрасного, умение выделять главное, находить ответы на поставленные вопросы.
Оборудование. Компьютер с программой презентаций о воде, магнитофон, музыкальные записи, эпипроектор, экран, схемы и таблицы, приборы и материалы к демонстрациям, выставка рисунков на тему «Вода в природе», выставка книг на тему «Вода».

План урока

• Строение воды.
• Теплофизические свойства воды.
• Вода – растворитель.
• Биологическое значение воды.
• Экологический аспект воды.

ХОД УРОКА

Голос (звучит из громкоговорителя). Приветствуем вас, жители планеты Земля, именующие себя человечеством. За помощью к вам обращается отряд наблюдателей с планеты Акватоид звездной системы Тау из созвездия Кита. История нашей планеты трагична и поучительна. К сожалению, различные цивилизации Акватоида не могли мирно сосуществовать. Как правило, грубая и примитивная цивилизация уничтожала развитую и гуманную, чтобы в свою очередь оказаться уничтоженной еще более грубой. В результате бессмысленных войн и варварского использования планетарных ресурсов Акватоид потерял почти всю жидкость, являющуюся основой жизни. Чтобы выжить, Организация Объединенного Разума планеты занялась поиском вещества, способного заменить жидкость жизни Акватоида. Об единственном удовлетворяющем заданным параметрам веществе было найдено сообщение в архивах радиообменов с планетой Земля Солнечной системы: «Вода – самое драгоценное минеральное сырье, это не только средство для развития промышленности и сельского хозяйства, вода – это действительный проводник культуры, это живая кровь, которая создает жизнь там, где ее не было» (академик А.П.Карпинский). Поэтому в течение года специальная научно-исследовательская экспедиция тайно изучала вещество, которое вы, земляне, называете «вода». Обращаемся к вам с просьбой быть экспертами на конференции ученых, проводивших исследования свойств воды, и журналистов Акватоида, информирующих жителей своей планеты о ходе исследований.

Сотрудник химической лаборатории. Мой доклад – о результатах химических исследований строения воды. Вещество, ради которого мы прилетели на Землю, встречается в трех агрегатных состояниях – жидкое, твердое, газообразное. В научном мире Земли оно известно под названием «оксид водорода», причем по химическим свойствам его относят к амфотерным оксидам. Реже его называют «гидрид кислорода».

Формула воды – Н2О. Молярная масса воды – 18 г/моль.
Вода имеет молекулярное строение.
Молекула
H2O cостоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, что составляет 88,9% и 11,1% соответственно от массы всей молекулы.
Связи между атомами
Н и О в молекулах ковалентные полярные.
Для воды характерна молекулярная кристаллическая решетка.

Сотрудник физической лаборатории. Я приведу результаты исследования физических свойств воды. Наличие воды на планете Земля (~1387 млн км3) – наиболее важная причина зарождения и существования жизни. Вода на Земле присутствует не только в явном виде: четыре океана, моря, озера, реки, – вода есть и в воздушном океане Земли, и в почве, и во всех породах, слагающих земную кору. В живых организмах ее содержание в среднем 60–80%. Даже в изливающейся огненной магме есть вода; когда вулканы извергают из недр Земли расплавленную лаву, то с нею выбрасывается до 40 млн т воды каждый год.

Вода – среда жизни
Вода – среда жизни

Нами изучены следующие теплофизические свойства воды: удельная теплоемкость, удельная теплота парообразования и удельная теплота плавления льда.

Удельная теплоемкость воды ~4200 Дж/(кг•°С). Это в 10 раз больше, чем у железа, в 40 раз больше, чем у золота. Только немногие вещества, например водород и аммиак, обладают большей удельной теплоемкостью по сравнению с водой. Из-за исключительной способности воды поглощать тепло температура ее при нагревании и охлаждении изменяется незначительно, поэтому морским обитателям не угрожает ни сильный перегрев, ни чрезмерное охлаждение. Большая удельная теплоемкость воды определяет климат планеты. Вода нагревается значительно медленнее суши, забирая большое количество солнечного тепла. Полученное тепло она сохраняет дольше, чем воздух и земля, выполняя при этом терморегулирующую функцию. На этом свойстве воды, кстати, основан и принцип обогрева жилых помещений при движении горячей воды по батареям отопительной системы.

Удельная теплота парообразования воды ~2 300 000 Дж/кг. Это означает, что при испарении
1 г воды «забирает с собой» 2300 Дж теплоты. Парообразование воды тоже ее терморегулирующее свойство. Например, если бы человек не потел при физической работе, он бы перегрелся. Пот, основой которого является вода, при испарении понижает температуру тела.

Удельная теплота плавления льда при 0 °С и давлении 760 мм рт. ст. составляет 334 000 Дж/кг. Из распространенных на Земле металлов только алюминий, железо и медь имеют удельную теплоту плавления выше 200 000 Дж/кг (при соответствующих температурах плавления). Таким образом, замерзая, вода выделяет тепло и согревает окружающий воздух. Это свойство воды также играет немаловажную роль в формировании климата планеты Земля. Замерзание воды в реках, озерах, морях в то же время не позволяет переохлаждаться воздуху в данной местности. Часто можно наблюдать, как птицы в сильный мороз греются, сидя на льду.

Журналист. Почему лед плавает?

Ученик. При замерзании воды ее плотность уменьшается, лед становится легче воды.

Эксперт (учитель физики). Это верный ответ. (Демонстрирует подкрашенный, плавающий в воде лед.) Стоит задуматься, почему твердая вода, т. е. лед, легче жидкой воды. Это свойство воды аномальное и требует дополнительных разъяснений.
У большинства веществ при кристаллизации плотность возрастает. При кристаллизации образуется кристаллическая структура, частицы вещества теряют возможность двигаться и средние расстояния между ними уменьшаются. В результате при неизменной массе (m = •V) объем уменьшается, а плотность растет. Внутри воды при снижении температуры до +4 °С тоже уменьшаются расстояния между молекулами и небольшими ассоциатами (группы молекул
Н2О). За счет уменьшения интенсивности колебаний атомов уменьшаются размеры самих молекул, что приводит к увеличению плотности воды. Но затем происходит процесс кристаллизации с образованием дополнительных водородных связей, получаются ассоциаты крупных размеров с полостями внутри (рис. 1, 2). Кристаллизация приводит к уменьшению плотности, а следовательно, к возрастанию объема.
Демонстрируется график V = f(t, °C), рис. 3.

Рис. 1. Молекулы воды образуют ассоциаты (тетрамеры (Н2О)4 изображены тетраэдрами)

Рис. 2. В кристаллах льда каждая молекула Н2О соединена водородными связями с четырьмя соседними

Рис. 1.
Молекулы воды образуют
ассоциаты (тетрамеры (Н2О)4
изображены тетраэдрами)
Рис. 2.
В кристаллах льда
каждая молекула Н2О
соединена водородными связями
с четырьмя соседними

 

Рис. 3. График зависимости объема воды от температуры

Рис. 3.
График зависимости объема воды
от температуры

Журналист. Каким образом аномальное изменение плотности воды с температурой влияет на облик Земли?

Ученик. Способность воды расширяться при замерзании спасает планету от оледенения. Если бы лед был тяжелее воды и опускался на дно, то многие моря, реки и озера просто заполнились бы ледяными глыбами. Лед не успевал бы растаять летом, и жизнь в таких водоемах была бы невозможна.

Эксперт (учитель физики). Аномальное свойство – расширение воды при уменьшении температуры от +4 °С – в технике доставляет определенные трудности. Например, зимой необходимо сливать воду из радиаторов автомобилей, систем водяного отопления, если они не подогреваются. При замерзании объем воды резко увеличивается (примерно на 11%). Если такой процесс идет в замкнутом пространстве, то возникает громадное избыточное давление, превышающее атмосферное порой в 2500 раз. В результате вода, замерзая, разрывает горные породы, дробит многотонные глыбы, не говоря уже о тонких трубах водяного отопления жилых помещений.

Демонстрационный опыт 1. Заранее готовится стеклянная бутылка, которая заполняется водой и выставляется за окно кабинета на мороз. На уроке внимание учащихся обращается на разбившуюся под действием расширения воды при замерзании бутылку.

Сотрудник химической лаборатории. Из свойств воды особенно важна ее способность растворять вещества. Вода является универсальным растворителем. В воде растворяются вещества различной химической природы с ковалентной полярной и ионной связью.

Журналист. Почему вода действует как универсальный растворитель?

Эксперт (учитель химии). Разноименные электрические заряды притягиваются в воде в 80 раз слабее, чем притягивались бы в воздухе. Это происходит за счет образования гидратированных ионов. Силы взаимного притяжения между молекулами и атомами, погруженными в воду, также слабее, чем в воздухе, оттого и растворяются многие труднорастворимые вещества. «Вода камень точит», – говорят у нас на Земле.

Сотрудник химической лаборатории. В воде растворяются твердые, жидкие и газообразные вещества. Но не все вещества одинаково хорошо растворяются в воде. Вещества бывают хорошо растворимые, малорастворимые и практически нерастворимые. (Демонстрируется таблица растворимости.)

Демонстрационный опыт 2. Наполнить 4 цилиндра доверху водой, на каждый цилиндр поместить кружок фильтровальной бумаги, чтобы она касалась воды, а сверху – кристаллы KMnO4, CuSO4•5H2O, K2Cr2O7, CoSO4•7H2O. Наблюдать процесс растворения веществ.

Журналист. Существует ли величина, характеризующая способность веществ растворяться в воде?

Сотрудник химической лаборатории. Для характеристики способности вещества растворяться у землян существует понятие «растворимость». Растворимость определяется массой вещества, способной раствориться в 1000 г воды при определенной температуре.

Журналист. Вы сделали акцент на температуре. Значит ли это, что растворимость зависит от температуры?

Сотрудник химической лаборатории. Совершенно верно, растворимость зависит от температуры, но не всегда одинаково; на растворимость влияет еще и агрегатное состояние вещества.

Демонстрационный опыт 3. Cравнивается скорость растворения двух одинаковых кусочков сахара в двух равных объемах воды: одного – в холодной, другого – в горячей. Кроме того, демонстрируется заранее подготовленный стакан с водой, на стенках которого появились пузырьки воздуха. Проводится опыт – растворение газов в холодной и горячей воде.
Докладчик делает вывод, что растворимость твердых веществ при повышении температуры увеличивается, а газообразных – уменьшается.

Журналист. Отличаются ли свойства водных растворов веществ от свойств дистиллированной воды?

Сотрудник химической лаборатории. Да, отличаются. У них разные температуры кипения и кристаллизации, некоторые растворы электропроводны, а дистиллированная вода – диэлектрик.

Демонстрационный опыт 4. С помощью прибора для проверки электропроводности жидкостей оценивается электропроводность раствора NaCl и дистиллированной воды.

Журналист. Можно ли выделить вещества из водного раствора?

Демонстрационный опыт 5. Осторожно нагреть тиосульфат натрия Nа2S2О3•5Н2О. После того как он расплавится, охладить. Затем внести в него еще кристаллик тиосульфата натрия и наблюдать происходящую по всему объему кристаллизацию. Значит, вещество можно выделить из пересыщенного раствора кристаллизацией.

Журналист. Молярная масса воды – 18 г/моль. В обычном состоянии вода – жидкость. Как объяснить, что вещества, имеющие большее значение молярной массы (СО2, SО2, С2Н4 и др.), находятся в газообразном состоянии?

Эксперт (учитель химии). Действительно, температуры плавления и кипения воды аномально высоки в сравнении с соответствующими температурами водородных соединений аналогов кислорода.

Рис. 4. Зависимость температур плавления (а) и кипения (б) веществ от относительной молекулярной массы

Рис. 4.
Зависимость температур плавления (а)
и кипения (б) веществ от относительной
молекулярной массы

Обратимся к графику (рис. 4). Он показывает зависимость температур кипения и плавления водородных соединений от значений относительной молекулярной массы. Из графика видно, что с увеличением молекулярной массы увеличиваются температуры плавления и кипения, но вода не подчиняется этой закономерности. Если бы вода подчинялась ей, то она имела бы температуру кипения примерно –75 °С, а температуру замерзания около –90 °С. Но тогда вода не смогла бы стать эликсиром жизни.
Чем же можно объяснить эти аномально высокие температуры? Из рассказа сотрудника химической лаборатории мы узнали, что атомы в молекуле воды удерживаются ковалентной полярной связью. Молекула
Н2О полярная с частичным положительным зарядом на атомах водорода и частичным отрицательным зарядом на атоме кислорода. Между атомами Н и О разных молекул возникает электростатическое притяжение (рис. 5). Такое взаимодействие называется водородной связью, которую на схемах обозначают точками или пунктиром. Водородные связи могут связывать три, четыре, пять, шесть молекул воды, образуя ассоциаты, имеющие значительно большие значения молекулярных масс, поэтому вода при нормальных условиях – жидкость. Между молекулами H2S, H2Se и H2Te водородные связи не возникают, и эти вещества при обычных условиях газообразные. Образованием водородных связей можно объяснить и хорошую растворимость некоторых веществ.

Рис. 5. Ассоциаты молекул воды
Рис. 5. Ассоциаты молекул воды

Журналист. Мы поняли, что в природе встречается не чистая вода, а растворы различных веществ. А много ли там растворено веществ?

Эксперт (учитель химии). Общий объем растворенных в Мировом океане солей равен
48 000 000 млрд т. Если эти соли выпарить и равномерно распределить по всей поверхности земного шара, то образовался бы слой из солей в 45 м, а если распределить эту соль только по суше, то толщина слоя составила бы 153 м. Иными словами, это высота 50-этажного небоскреба
.

Действие воды как растворителя на кристаллы соли NaCl
Действие воды как растворителя
на кристаллы соли NaCl

Журналист. Очевидно, что вода растворяет твердые, жидкие и газообразные вещества. А имеет ли это свойство воды значение для живых организмов Земли?

Сотрудник химической лаборатории. Для живых организмов способность воды растворять многие вещества имеет жизненно важное значение. Именно с водой к клеткам животных и растений поступают необходимые для жизнедеятельности вещества. Продукты жизнедеятельности удаляются из клеток тоже с водой. Вода поддерживает кислотно-основное равновесие организма.
О роли воды в живых организмах говорит тот факт, что вода в организме постоянно обновляется. В кактусах вода полностью обновляется в течение 28 лет, у черепах – за 1 год, у верблюда – за 3 месяца, у человека – за 1 месяц. Без воды человек может прожить только 3 дня, в то время как без пищи – 30–50 дней.
Живые организмы очень чутко реагируют на потерю воды. Человек, например, тяжело переносит потерю даже 0,68% воды от веса тела, у него повышается температура, краснеет кожа, учащается сердцебиение, начинается головная боль. Потеря 10% воды может привести к необратимым изменениям в организме, потеря 15–20% воды смертельна при 30 °С, потеря 25% воды смертельна при 20 °С.
Подробнее о значении воды для живых организмов и растений планеты Земля попросим рассказать сотрудников биологической лаборатории.

Сотрудник биологической лаборатории. Самое распространенное неорганическое соединение в живых организмах планеты Земля – вода. Например, в клетках эмали зубов ее ~10%, в клетках развивающегося зародыша ~90%, а в теле медузы до 98%. В среднем в многоклеточном организме масса воды составляет ~80% от общей массы тела.
Роль воды в клетке обусловлена ее химическими свойствами. Сотрудники химической лаборатории уже объяснили наиболее важное свойство воды – растворять органические и неорганические вещества. Проникновение веществ в клетку и выведение из нее продуктов жизнедеятельности возможно только в растворенном виде. Вода участвует в явлениях осмоса, обеспечивающего поддержание постоянства химического состава клетки. Напомним, что осмосом называется проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор какого-либо вещества. Вода поступает в клетку именно путем осмоса. Давление, с которым вода проникает через мембрану, называется «осмотическим», причем величина этого давления возрастает с увеличением концентрации раствора. Осмотическое давление жидкостей организма человека соответствует давлению 0,86%-го раствора
NaCl. Более концентрированные растворы принято называть «гипертоническими», менее концентрированные – «гипотоническими». Направление диффузии воды – в клетку или из нее – обусловлено величиной осмотического давления окружающего клетку раствора. Если какие-либо клетки, например эритроциты, поместить в гипотонический раствор, то вода будет поступать в эти клетки. Давление воды на наружную клеточную мембрану будет возрастать до тех пор, пока клеточная оболочка не лопнет. Напротив, в гипертоническом растворе вода стремится наружу, и клетки обезвоживаются.
На явлениях осмоса основаны движения воды по проводящей системе зеленых растений от корней к листьям. Вода, всасываемая корневыми волосками растений, содержит мало растворенных веществ. Проникая в клетки через мембраны и создавая в них повышенное давление, вода придает упругость листьям, лепесткам цветков, стеблям трав.
Не менее важна для живой природы и чисто химическая роль воды. Под действием специальных ферментов она вступает в реакции гидролиза, т. е. в реакции, при которых к свободным валентностям различных молекул присоединяются ионы
ОН и Н+ воды, при этом образуются новые вещества, необходимые для жизни клетки.

Осмотическое давление придает упругость листьям, стеблям, лепесткам цветов растений
Осмотическое давление
придает упругость листьям,
стеблям, лепесткам цветов растений

Эксперт (учитель биологии). Количество воды в организме зависит от возраста. Эмбрион человека на 97% состоит из воды, а у новорожденных ее количество составляет 77% массы тела. К 50 годам человек немного «усыхает», и вода составляет только 60% от его массы.
Основная масса воды – 70% – сосредоточена внутри клеток, а 30% – внеклеточная вода (причем 7% – это кровь и лимфа, а большая часть (23%) омывает клетки, это вода межтканевая – интерстициальная).
Каждый, зная свой возраст и вес, может приблизительно рассчитать массу своей внутренней гидросферы и ее составляющих.

Журналист. Почему происходит обезвоживание организма?

Эксперт (учитель биологии). Обезвоживание организма происходит на клеточном уровне. Растворы солей или сахаров высокой концентрации, находящиеся вокруг клетки, вытягивают из нее воду, при этом цитоплазма отходит от стенок клетки. Это явление получило название «плазмолиз».

Демонстрационный опыт 6 «Выделение воды при плазмолизе». Взять небольшой цилиндр и наполнить его глицерином. Опустить в цилиндр кубик картофеля, нагрузив его для предотвращения всплытия. Наблюдать, как постепенно из кусочка картофеля выделяется и поднимается вверх вода.
При отхождении цитоплазмы от стенок клетки она образует вогнутую поверхность – вогнутый плазмолиз (рис. 6, а), которая затем через 15–30 мин переходит в выпуклую форму – выпуклый плазмолиз (рис. 6, б).

Рис. 6. Вогнутый (а) и выпуклый (б) плазмолиз
Рис. 6.
Вогнутый (а) и выпуклый (б) плазмолиз

Журналист. Для сохранения тканей живыми вне организма ученые Акватоида пробовали поместить их в воду, но ткани погибали. При помещении этих тканей в 0,95%-й раствор NаСl они сохраняли живучесть. Почему так происходит?

Эксперт (учитель биологии). Если ткани поместить в простую воду, концентрация солей в них снижается, что приводит к гибели клеток. Если же ткани поместить в физиологический раствор (0,95% NаСl), то клетки не погибают, т. к. концентрация солей в клетке равна концентрации солей вне клетки (в растворе).

Демонстрационный опыт 7 «Потеря растением тургорного движения». В один цилиндр налить воду, а в другой – раствор поваренной соли. Сделать вырезки из листьев капусты и опустить один кусочек в воду, а другой – в раствор соли. Через 30 мин сравнить внешний вид образцов, сделать вывод.

Журналист. Эксперименты наших ученых показали, что если прилить в кровь чистую воду, то клетки крови человека лопаются, если же поместить их в концентрированный раствор соли NaCl, то они сморщиваются. Почему же этого не происходит, когда человек пьет воду и употребляет в пищу соль?

Эксперт (учитель биологии). Клетки крови не страдают от употребления человеком большого количества воды или солей в силу того, что в организме поддерживается постоянство внутренней среды. Излишки воды и солей быстро удаляются из организма через почки и кожу.

Журналист. При подлете к Земле на вашей зелено-голубой планете мы заметили на воде черные и бурые пятна непонятного происхождения. Это нас заинтересовало. Мы взяли пробы этой воды и исследовали их. Прокомментируйте результаты исследований.

Демонстрационный опыт 8 «Оценка чистоты воды». Взяты пробы с водой: 1-я, 2-я, 3-я пробирки с прозрачной водой, 4-я – с черным пятном на воде, 5-я – с мутной водой. В 3-ю пробирку с чистой водой добавляется индикатор.

Эколог. Большая часть всей воды на планете Земля сосредоточена в морях и океанах. Запас пресной воды составляет всего 2%. Пресная вода содержится преимущественно (85%) во льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в результате круговорота воды. С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно сложным,
т. к. к простому явлению физического испарения добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью живых организмов. К тому же роль человека по мере развития его деятельности становится все более существенной в этом круговороте
(рис. 7).

Рис. 7. Сброс отходов производства в водоем
Рис. 7.
Сброс отходов производства в водоем

Деятельность человека приводит к значительному загрязнению природных вод. Одним из основных загрязнителей воды являются нефть и нефтепродукты. Нефть попадает в воду из естественных источников, при нефтедобыче, транспортировке, переработке и использовании нефти в качестве топлива и промышленного сырья.
Из других загрязнителей необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Из металлов наибольшую опасность для водной среды представляют ртуть, свинец и их соединения. Накопление в водоемах органических веществ приводит к эвтрофикации вод, т. е. уменьшению содержания в воде кислорода, обеднению фауны и флоры, появлению неприятного затхлого запаха.
Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие. В таких водоемах возникает и биологическое загрязнение (накопление микробов).
Человечество потребляет огромное количество пресной воды – в основном на промышленные и сельскохозяйственные нужды. Наиболее водоемкие отрасли промышленности – горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный же потребитель воды – сельское хозяйство: на его нужды уходит 60–80% всей пресной воды. Это означает, что ресурсы пресной воды близки к исчерпанию. Поэтому человечество должно рационально использовать и беречь воду – основу жизни на Земле.

Эксперт (учитель экологии). Деятельность человека – это геологическая сила, способная и нарушить природные закономерности, и улучшить экологическое состояние природных вод.
Существует химическая и биологическая очистка сточных вод, но самая эффективная мера – применение безотходных технологий, когда использованную воду очищают от примесей и загрязнений, а затем вновь используют в технологическом процессе. Повторное использование очищенных вод в 20–25 раз снижает потребление свежей воды и уменьшает сброс сточных вод в водоемы. Это одно из главных условий рационального использования воды.

Рис. 8. Потребление пресной воды человечеством
Рис. 8.
Потребление пресной воды человечеством

Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли – она незаменима.
Потребление воды связано с развитием цивилизации: чем выше ее уровень, тем больше потребляется воды
(рис. 8). Из рис. 8 видно, как увеличивалось водопотребление за последние 2000 лет (сейчас оно составляет примерно 200 л в сутки на человека). Расход воды на хозяйственные нужды еще более велик (рис. 9), что приводит к недостатку пресной воды.

Рис. 9. Сравнительный анализ потребления пресной воды
Рис. 9.
Сравнительный анализ потребления пресной воды

Итак, человечество стало испытывать дефицит пресной воды. Чтобы избежать участи Акватоида жителям Земли необходимо:

• бережно относиться к потреблению воды;
• совершенствовать оборотные системы водоснабжения;
• улучшать очистку сточных вод;
• использовать маловодные технологии;
• исполнять природоохранное законодательство.

Заключение экспедиции ученых Акватоида

Вода – основа жизни не только земной цивилизации, но и цивилизации планеты Акватоид. В связи с этим Организация Объединенного Разума нашей планеты просит рассмотреть возможность колонизировать незначительное пространство гидросферы Земли. А к жителям Земли обращаемся: «Берегите воду! Ведь воде была дана волшебная власть стать соком жизни на Земле».

Эксперт (учитель экологии). Жители Земли согласны предоставить инопланетянам временный вид на жительство при условии: они будут соблюдать принципы существования ноосферы Земли и, в частности, свойств воды как основы земной биосферы. За время пребывания на Земле вы познакомитесь со способами получения воды, которые можно использовать и на Акватоиде. Это позволит вам восстановить условия, необходимые для существования жизни на своей родной планете. Помните, что вода – богатство, которое нужно беречь.
Существует предание. Царь Дхатусена, правивший на острове Шри-Ланка (бывший о. Цейлон) в V в. н.э., в ответ на требование мятежников показать тайники, где спрятаны несметные царские сокровища, привел своих неразумных врагов к созданному им искусственному озеру Калевано, имевшему 80 км в окружности. Озеро спасало жителей острова во время засухи. Царь зачерпнул пригоршню воды и сказал: «Друзья мои, это и есть все мое богатство».

Учитель химии. Урок хотелось бы закончить словами Антуана де Сент-Экзюпери: «Вода, у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни! Ты сама жизнь! Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились. По твоей милости в нас вновь начинают бурлить высохшие родники нашего сердца. Ты самое большое богатство на свете...»

Учащимся раздаются кроссворды.
Пример кроссворда «Свойства воды».

По горизонтали: 1. Химическая система, образованная несколькими веществами, не имеющими поверхности раздела. 2. Процесс обособления цитоплазмы от оболочки, происходящий вследствие частичной потери воды. 3. Переход молекул растворителя из области с более высокой их концентрацией в область с более низкой концентрацией через полупроницаемую мембрану.

Статья подготовлена при поддержке магазина «Солярис». Установка кондиционера – это сложный технологический процесс, требующий немалого опыта, поэтому лучше предоставить данную работу специалисту. На сайте, расположенном по адресу www.Solyar.Ru, вы сможете оформить заказ на покупку и установку кондиционеров в Москве, по низким ценам. Компания «Солярис» имеет огромный ассортимент оргтехники ведущих брендов, а также располагает надежной логистической базой, которая позволяет в кратчайшие сроки доставлять заказы до покупателей.


4. Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить телу, чтобы нагреть его на 1 °С. 5. Самый распространенный химический элемент Вселенной.
6. Последствия потери воды организмом. 7. Прибор для получения дистиллированной воды.
8. Самый распространенный химический элемент Земли. 9. Переход вещества из жидкого состояния в твердое кристаллическое состояние. 10. Процесс увеличения объема тела. 11. Твердое состояние воды. 12. Неорганическое вещество, образованное атомами металлов и кислотными остатками.

В конце урока проверяют ответы учащихся, данные ими в кроссворде, лучшие из них оценивают. Оценки по физике, биологии, химии и экологии получают также «сотрудники лабораторий», «журналисты», активно работавшие на уроке.

Ответы на кроссворд

По горизонтали: 1. Раствор. 2. Плазмолиз. 3. Осмос. 4. Теплоемкость. 5. Водород.
6. Обезвоживание. 7. Дистиллятор. 8. Кислород. 9. Кристаллизация. 10. Расширение. 11. Лед.
12. Соль.

М.А.НИКИТИНА,
учитель химии,
А.А.ПЕТРОВИЧЕВ,
Т.В.ПЕТРОВИЧЕВА,
учителя биологии,
С.В.ФОМИЧЕВ,
учитель физики
школы № 5 им. И.Д.Киселева
(г. Каменка, Пензенская обл.)