Типичный неметалл - сера - относится к группе халькогенов и находится в VI группе периодической таблицы Менделеева. Сера - один из жизненно важных элементов, входящих в состав живых организмов.

Строение

Сера - 16 элемент периодической таблицы, находящийся в VI группе, главной подгруппе и в третьем периоде. Формула серы - S. Относительная атомная масса - 32.

Ядро атома серы имеет положительный заряд +16. Вокруг ядра располагается 16 отрицательно заряженных электронов на трёх энергетических уровнях.

Электронное строение атома серы - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 . На внешнем энергетическом уровне находится шесть валентных электронов. До завершения р-орбитали не хватает двух электронов, поэтому степень окисления серы -2.

В соединениях проявляет себя как окислитель, отнимая электроны. Однако возможность переходить в возбуждённое состояние за счёт свободных d-орбиталей даёт элементу две дополнительные степени окисления - +4 и +6.

Рис. 1. Строение атома серы.

Известно четыре стабильных изотопа серы, находящиеся в природе. Это 32 S, 33 S, 34 S, 36 S. Кроме того, искусственно получено 20 радиоактивных изотопов серы.

Аллотропия

Сера - хрупкое кристаллическое вещество желтоватого цвета. При нагревании плавится, превращаясь в жидкость жёлтого цвета. При увеличении температуры до 200°С становится вязкой тёмно-коричневой массой, напоминающей смолу.

Основные физические свойства элемента:

• отсутствие растворимости в воде, в том числе в составе сложных веществ;
• плавучесть в воде (не смачивается);
• плохая проводимость тепла и электричества;
• хорошая растворимость в органических растворителях (феноле, бензоле, сероуглероде);
• диссоциация на атомы происходит при температуре 1500°С;
• температура кипения - 444,6°С.

Сера образует аллотропные модификации, которые отличаются физическими свойствами. Краткое описание модификаций приведено в таблице.

Рис. 2. Аллотропные модификации серы.

Свойства

В зависимости от реакции сера проявляет разную степень окисления:

• -2 - в реакциях с металлами и неметаллами (Al 2 S 3 , SiS 2 , Na 2 S);
• +4 - в реакциях с галогенами и кислородом (SCl 4 , SBr 4 , SF 4 , SO 2);
• +6 - в реакциях с элементами, имеющими большую электроотрицательность (H 2 SO 4 , SF 6 , SO 3).

Сера - активное вещество, образующее кислоты, соли, оксиды. Общие химические свойства элемента приведены в таблице.

Реакция	Описание	Уравнение
С металлами	В обычных условиях реагирует только с активными металлами. С остальными реакция протекает при нагревании. С золотом и платиной не реагирует. Образуются сульфиды	2Na + S → Na 2 S; Cu + S → CuS; Zn + S → ZnS
С неметаллами	С водородом реагирует при 150-200°С, с кислородом - при 280-360°С. С фосфором и углеродом реагирует в отсутствии воздуха при нагревании. Реакция с фтором протекает в присутствии катализатора	H 2 + S → H 2 S; S + O 2 → SO 2 ; 2S + 3O 2 → 2SO 3 ; 2P + 3S → P 2 S 3 ; 2S + C → CS 2 ; S + 3F 2 → SF 6
С кислотами	Проявляет свойства восстановителя	S + 2HNO 3 → 2NO + H 2 SO 4
Диспропорционирование	Реакция со щёлочью образует сульфиды и сульфиты	3S + 6KOH → K 2 S +4 O 3 + 2K 2 S -2 + 3H 2 O

В природе сера находится в составе минералов, горных пород, полезных ископаемых. Например, в составе гипса (CaSO 4 ⋅2H 2 O), пирита (FeS 2), глауберовой соли (Na 2 SO 4 ⋅10H 2 O). Серу как продукт метаболизма вырабатывают некоторые бактерии. Сера присутствует в составе белков.

СЕРА , S (sulfur ), неметаллический химический элемент, член семейства халькогенов (O, S, Se, Te и Po ) - IVA подгруппы периодической системы элементов. C ера, как и многие ее применения, известны с далекой древности. А.Лавуазье утверждал, что сера - это элемент. Сера жизненно необходима для роста растений и животных, она входит в состав живых организмов и продуктов их разложения, ее много, например, в яйцах, капусте, хрене, чесноке, горчице, луке, волосах, шерсти и т.д. Она присутствует также в углях и нефти. Применение . Около половины ежегодного потребления серы идет на производство таких промышленных химических продуктов, как серная кислота, диоксид серы и дисульфид углерода (сероуглерод). Кроме того, сера широко используется в производстве инсектицидов, спичек, удобрений, взрывчатых веществ, бумаги, полимеров, красок и красителей, при вулканизации каучука. Ведущее место в добыче серы занимают США, страны СНГ и Канада. Распространенность в природе . Сера встречается в свободном состоянии (самородная сера). Кроме того, имеются огромные запасы серы в виде сульфидных руд, прежде всего руд свинца (свинцовый блеск), цинка (цинковая обманка), меди (медный блеск) и железа (пирит). При извлечении металлов из этих руд освобождаются от серы обычно обжигом в присутствии кислорода, при этом образуется диоксид серы(IV), который часто выбрасывается в атмосферу без использования. Кроме сульфидных руд достаточно много серы встречается в виде сульфатов, например, сульфата кальция (гипс), сульфата бария (барит). В морской воде и многих минеральных водах присутствуют растворимые в воде сульфаты магния и натрия. В некоторых минеральных водах встречается сульфид водорода (сероводород). В промышленности серу можно получать как побочный продукт процессов в плавильных, коксовых печах, при нефтепереработке, из топочных или природных газов. Из природных подземных отложений серу добывают, расплавляя ее перегретой водой и доставляя на поверхность сжатым воздухом и насосами. Во фраш-процессе извлечения серы из сероносных отложений на установке в виде концентрических труб, запатентованной Г.Фрашем в 1891, сера получается чистотой до 99,5%. Свойства . Сера имеет вид желтого порошка или хрупкой кристаллической массы без запаха и вкуса и нерастворима в воде. Для серы характерны несколько аллотропных модификаций. Наиболее известны следующие: кристаллическая сера - ромбическая (самородная сера, a -S) и моноклинная (призматическая сера, b -S); аморфная - коллоидная (серное молоко) и пластическая; промежуточная аморфно-кристаллическая - сублимированная (серный цвет).

СВОЙСТВА СЕРЫ Серная кислота - один из важнейших продуктов химической промышленности (производящей щелочи, кислоты, соли, минеральные удобрения, хлор). Ее получают главным образом контактным или башенным способом по принципиальной схеме: Б льшая часть получаемой кислоты идет на производство минеральных удобрений (суперфосфат, сульфат аммония). Серная кислота служит исходным сырьем для получения солей и других кислот, для синтеза органических веществ, искусственных волокон, для очистки керосина, нефтяных масел, бензола, толоуола, при изготовлении красок, травлении черных металлов, в гидрометаллургии урана и некоторых цветных металлов, для получения моющих и лекарственных средств, как электролит в свинцовых аккумуляторах и как осушитель. Тиосерная кислота H 2 S 2 O 3 структурно аналогична серной кислоте за исключением замены одного кислорода на атом серы. Наиболее важным производным кислоты является тиосульфат натрия Na 2 S 2 O 3 - бесцветные кристаллы, образующиеся при кипячении сульфита натрия Na 2 SO 3 с серным цветом. Тиосульфат (или гипосульфит ) натрия используется в фотографии как закрепитель (фиксаж). Сульфонал (CH 3 ) 2 C(SO 2 C 2 H 5 ) 2 - белое кристаллическое вещество, без запаха, слабо растворимое в воде, является наркотиком и используется как седативное и снотворное средство. Сульфид водорода H 2 S (сероводород ) - бесцветный газ с резким неприятным запахом тухлых яиц. Он несколько тяжелее воздуха (плотность 1,189 г/дм 3 ), легко сжижается в бесцветную жидкость и хорошо растворим в воде. Раствор в воде является слабой кислотой с рН ~ 4. Жидкий сероводород используют как растворитель. Раствор и газ широко применяют в качественном анализе для отделения и определения многих металлов. Вдыхание незначительного количества сероводорода вызывает головную боль и тошноту, большие количества или непрерывное вдыхание сероводорода вызывают паралич нервной системы, сердца и легких. Паралич наступает неожиданно, в результате нарушения жизненных функций организма. Монохлорид серы S 2 Cl 2 - дымящая масляная жидкость янтарного цвета с едким запахом, слезоточивая и затрудняющая дыхание. Она дымит во влажном воздухе и разлагается водой, но растворима в сероуглероде. Монохлорид серы - хороший растворитель для серы, иода, галогенидов металлов и органических соединений. Монохлорид используется для вулканизации каучука, в производстве типографской краски и инсектицидов. При реакции с этиленом образуется летучая жидкость, известная как горчичный газ (ClC 2 H 4 ) 2 S - токсичное соединение, используемое как боевое химическое отравляющее вещество раздражающего действия. Дисульфид углерода CS 2 (сероуглерод ) - бледножелтая жидкость, ядовитая и легко воспламеняющаяся. CS 2 получают синтезом из элементов в электрической печи. Вещество нерастворимо в воде, имеет высокий коэффициент светопреломления, высокое давление паров, низкую температуру кипения (46 ° C). Сероуглерод - эффективный растворитель жиров, масел, каучука и резин - широко используют для экстракции масел, в производстве искусственного шелка, лаков, резиновых клеев и спичек, уничтожения амбарных долгоносиков и одежной моли, для дезинфекции почв. См. также ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ . ЛИТЕРАТУРА Справочник сернокислотчика . М., 1971 Бусев А.И., Симонова Л.Н. Аналитическая химия серы . М., 1975

Элемент сера S - твёрдое, хрупкое, жёлтое кристаллическое вещество с температурой плавления 119,3°С. Но не надо путать эту серу с серой на спичках.

На головках спичек в основном находятся сложные вещества, одним из которых - хлорат калия (KClO3), которое способно самовоспламеняться при трении или температуре.

Элемент сера - простое вещество и здесь присутствует в качестве одного из компонентов, составляющих спичечную головку.

Модификации серы

Существует две модификации серы: хрупкая сера и пластическая сера. При 113 °С кристаллическая сера плавится, превращаясь в жёлтую водянистую жидкость.

Расплавленная сера при температуре 187°С становится очень вязкой и быстро темнеет. При этом меняется её структурное состояние. А если нагреть серу до 445 °С, она закипает.

Выливая кипящую серу тонкой струйкой в холодную воду, можно получить пластическую серу - резиноподобную модификацию, состоящую из полимерных цепочек.

В этом состоянии сера способна деформироваться, растягиваться, при этом материал не разрушается. Но стоит ей полежать несколько дней на воздухе, как она превращается опять в хрупкий материал.

Элемент сера - диэлектрик. Она может служить теплоизолятором. Сера легко окисляет почти все металлы, кроме золота Au, платины Pt и рутения Ru.

Элемент сера окисляет даже при комнатной температуре щелочные (натрий Na, калий K, литий Li, кальций Ca) и щелочноземельные металлы (алюминий Al, магний Mg).

На воздухе кристаллическая сера горит синим пламенем с образованием диоксида серы SO2 (газ с неприятным удушливым запахом).

Если сжигать кристаллическую серу в атмосфере водорода, то образуется газ с запахом протухших яиц. Это сероводород H2S. Если Вы проезжали мимо шельфа Чёрного моря, то наверняка чувствовали этот запах.

Чёрное море, начиная с глубины уже 150 м имеет повышенную концентрацию сероводорода. А на мелководье этот газ выходит наружу. Этим объясняется тот факт, что на глубине порядка уже 150 м практически нет жизни.

Физические свойства

Сера существенно отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые гомоцепи. Наиболее стабильны циклические молекулы S8, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера - хрупкое вещество желтого цвета.

Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S4, S6) цепями и открытыми цепями. Такой состав имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета. Формулу пластической серы чаще всего записывают просто S, так как она имеет атомарную структуру, а не молекулярную. В воде сера нерастворима, некоторые её модификации растворяются в органических растворителях, например сероуглероде.

Химические свойства

При комнатной температуре сера реагирует со фтором, хлором и концентрированными кислотами-окислителями (HNO3, H2SO4), проявляя восстановительные свойства: S + 3F2 = SF6 S + Cl2 = SCl2 S + 6HNO3(конц.) = H2SO4 + 6NO2 ^ + 2H2O S + 2H2SO4(конц.) = 3SO2 ^ + 2H2O На воздухе сера горит, образуя сернистый ангидрид - бесцветный газ с резким запахом: S + O2 = SO2 При взаимодействии с металлами образует сульфиды.

При нагревании сера реагирует с углеродом, кремнием, фосфором, водородом: C + 2S = CS2 (сероуглерод). Сера при нагревании растворяется в щелочах - реакция диспропорционирования 3S + 6KOH = K2SO3 + 2K2S + 3H2O.

Полезные и лечебные свойства серы

Сера – это макроэлемент. Она входит в состав таких аминокислот, как метионин и цистин. Сера содержится также в витамине тиамин и ферменте инсулин.

Она активно помогает организму бороться с вредными бактериями, защищая протоплазму крови.

Свертываемость крови также зависит от количества серы – она помогает поддерживать достаточный уровень свертываемости.

Еще одна способность серы также делает ее необходимой – она способствует поддержанию нормальной концентрации вырабатываемой организмом желчи, что необходимо для переваривания пищи.

Замечательное свойство серы – замедлять процессы старения организма. Из-за одного этого свойства серу можно назвать королевой макроэлементов. Не будем делать это лишь из-за понимания того, что все минеральные вещества действуют в комплексе.

Замедление старения возможно благодаря способности серы предохранять организм от радиации и других подобных воздействий окружающей среды.

Это очень важно в условиях современной экологии и постоянного нахождения человека вблизи электроприборов и различных волновых излучателей.

Сера также жизненно необходима при синтезе коллагена. Это известное вещество придает коже необходимую структуру. Трио «кожа, ногти, волосы» сохраняют здоровый вид во многом благодаря этому макроэлементу.

Так что не стоит употреблять искусственный коллаген или делать инъекции – достаточно есть продукты, богатые серой. Ровный и стойкий загар также зависит от серы, т.к. она входит в пигмент кожи меланин.

Сера содержится в гемоглобине. А мы знаем, что от уровня гемоглобина в крови напрямую зависит транспортировка кислорода к клеткам тканей организма из органов дыхания и перемещение углекислого газа из клеток в органы дыхания.

То есть возможность насыщать кровь кислородом и тем самым обеспечивать человека жизненной энергией.

Потребность организма в сере

За одни сутки организм взрослого человека должен получить от 1 до 3 г серы – тогда он будет чувствовать себя бодрым и полным сил. Где содержится сера?

Продукты, содержащие серу

Чтобы получить необходимое количество этого вещества, нужно употреблять в пищу следующие продукты:

Брюссельскую капусту

Белокочанную капусту

Проростки пшеницы.

Диетологи говорят, что наибольшее количество серы содержится в перепелиных яйцах. Недаром их считают панацеей для выведения радионуклидов из организма. Однако куриные яйца также содержат много серы.

1.1. Историческая справка

Сера – одно из немногих веществ, которое было известно с древнейших времен, её использовали первые химики. Одна из причин известности серы – распространенность самородной серы в странах древнейших цивилизаций. Её разрабатывали греки и римляне, производство серы значительно увеличилось после изобретения пороха.

1.2. Место серы в Периодической системе химических элементов Менделеева

Сера расположена в 16 группе Периодической системы химических элементов Менделеева.

На внешнем энергетическом уровне атома серы содержится 6 электронов, которые имеют электронную конфигурацию 3s 2 3p 4 . В соединениях с металлами сера проявляет отрицательную степень окисления элементов -2, в соединениях с кислородом и другими активными неметаллами – положительные +2, +4, +6. Сера – типичный неметалл, в зависимости от типа превращения может быть окислителем и восстановителем.

1.3. Распространенность в природе

Сера довольно широко распространена в природе. Её содержание в земной коре составляет 0,0048 %.Значительная часть серы встречается в самородном состоянии.

Также сера встречается в форме сульфидов: пирит, халькопирит и сульфатов: гипс, целестин и барит.

Много соединений серы содержится в нефти (тиофен C 4 H 4 S, органические сульфиды) и нефтяных газах (сероводород).

1.4. Аллотропные модификации серы

Существование аллотропных модификаций серы связано с её способностью образовывать устойчивые гомоцепи – S – S –. Устойчивость цепей объясняется тем, что связи – S – S – оказываются прочнее, чем связь в молекуле S 2 . Гомоцепи серы имеют зигзагообразную форму, поскольку в их образовании принимают участие электроны взаимно перпендикулярных р-орбиталей.

Существует три аллотропные модификации серы: ромбическая, моноклинная и пластическая. Ромбическая и моноклинная модификации построены из циклических молекул S 8 , размещенных по узлам ромбической и моноклинной решеток.

Молекула S 8 имеет форму короны, длины всех связей – S – S – равны 0,206 нм и углы близки к тетраэдрическим 108°.

В ромбической сере наименьший элементарный объем имеет форму прямоугольного параллелепипеда, а в случае моноклинной серы элементарный объем выделяется в виде скошенного параллелепипеда.

Кристалл ромбической серы Кристалл моноклинной серы

Пластическая модификация серы образована спиральными цепями из атомов серы с левой и правой осями вращения. Эти цепочки скручены и вытянуты в одном направлении.

При комнатной температуре устойчива ромбическая сера. При нагревании она плавится, превращаясь в желтую легкоподвижную жидкость, при дальнейшем нагревании жидкость загустевает, так как в ней образуются длинные полимерные цепочки. При медленном охлаждении расплава образуются темно-желтые игольчатые кристаллы моноклинной серы, а если вылить расплавленную серу в холодную воду, получится пластическая сера – резиноподобная структура, состоящая из полимерных цепочек. Пластическая и моноклинная сера неустойчивы и самопроизвольно превращаются в ромбическую.

1.5. Физические свойства серы

Сера представляет собой твердое хрупкое вещество желтого цвета, в воде практически нерастворима, не смачивается водой и плавает на её поверхности. Хорошо растворяется в сероуглероде и других органических растворителях, плохо проводит тепло и электрический ток. При плавлении сера образует легкоподвижную жидкость желтого цвета, которая при 160°С темнеет, её вязкость повышается, и при 200°С сера становится темно-коричневой и вязкой, как смола. Это объясняется разрушением кольцевых молекул и образованием полимерных цепей. Дальнейшее нагревание ведет к разрыву цепей, и жидкая сера снова становится более подвижной. Пары серы имеют цвет от оранжево-желтого до соломенно-желтого цвета. Пар состоит из молекул состава S 8 , S 6 , S 4 , S 2 . При температуре выше 150 °С молекула S 2 диссоциирует на атомы.

Физические свойства аллотропных модификаций серы приведены в таблице:

Свойство	Ромбическая сера	Моноклинная сера	Пластическая сера
	Светло-желтый порошок

Исследовательское обучение
в практике преподавания химии

Ч еловек по своей природе – исследователь. Особенно ярко поисковая активность проявляется в юном возрасте, когда небольшой жизненный опыт не дает возможности получить ответы на все интересующие вопросы.

Учитель может использовать это природное стремление к поиску в своей образовательной деятельности, координируя переход от спонтанного интереса учащихся к природным объектам и явлениям к конструктивным, сознательным, логически выверенным действиям . Цель такой работы – формирование ключевых компетенций учащихся: образовательной, методологической, коммуникативной, экспериментальной. Исследовательский метод особенно эффективен в практике обучения химии, т.к. он дополняется школьным экспериментом.

Существует масса методических приемов и дидактических методов, позволяющих вовлекать учащихся в исследовательскую деятельность. Можно организовать эту работу, комбинируя объяснительно-иллюстративный метод обучения с эвристическим методом, проводя лабораторные и практические работы исследовательского характера, развивая навыки творческой работы с литературными источниками.

Сущность эвристического метода обучения предлагается рассмотреть на примере урока в 8-м классе по теме «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева». На первом этапе изучения темы учащиеся делают карточки со знаками химических элементов, изображая знаки металлов черным, неметаллов – красным цветом. На этих карточках указываются относительные атомные массы элементов, важнейшие характеристики как простых веществ, образованных атомами этих элементов, так и их соединений: оксидов и гидроксидов.

На следующем этапе учащиеся раскладывают эти карточки по мере увеличения атомных масс в один ряд, самостоятельно замечая в ходе работы периодичность в изменении свойств простых веществ и кислотно-основных характеристик соединений химических элементов. Чаще всего далее следует предложение разделить общий ряд карточек на самостоятельные подразделения, которые начинаются со щелочного металла и заканчиваются инертным газом. Так мы получаем периоды периодической системы химических элементов (ПСХЭ), даем им определение, отмечаем закономерности изменения физико-химических свойств простых веществ и соответствующих соединений.

Сформировав таким способом несколько периодов химических элементов, ребята понимают, что в столбцах друг под другом располагаются элементы со сходными характеристиками. В результате мы «открываем» группы ПСХЭ, даем им определение, отмечаем наличие главных и побочных подгрупп, закономерности изменения химических свойств в подгруппах.

Таким образом, в сущности мы моделируем логику Д.И.Менделеева по открытию периодического закона.

Для учащихся старших классов аналогичный метод может быть применен в усложненном виде: периодический закон формулируется, ПСХЭ формируется в свете теории строения атомов, прослеживаются закономерности изменения количества элементарных частиц, атомного радиуса .

П ри обучении органической химии эвристический метод может быть применен после освоения учащимися таких понятий, как «кратные связи», «предельные и непредельные соединения», «функциональные группы», «качественные реакции».

Исследование зависимости свойств бензола от его химического строения начинают с противоречия: согласно формуле Ф.А.Kекуле бензол должен проявлять свойства непредельных углеводородов, т. е. взаимодействовать с бромной водой и водным раствором перманганата калия, но эти реакции не наблюдаются. Дальнейшее изучение строения молекулы бензола показывает, что единое p-облако электронов выравнивает связи по всему бензольному кольцу, и для этого представителя ароматических углеводородов более характерны реакции замещения . Такой проблемный способ решения учебной задачи позволяет следовать логике научного познания, приводит к качественному усвоению учебного материала.

При изучении строения глюкозы в курсе органической химии логика объяснения нового материала может быть обратная (от свойств – к строению): учащиеся проводят реакции раствора глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра и раствора глюкозы со свежеприготовленным осадком гидроксида меди(II) при комнатой температуре. Первая реакция («серебряное зеркало») свидетельствует о наличии карбонильной группы, вторая – о присутствии нескольких гидроксигрупп в молекуле глюкозы. Далее учитель поясняет, что 1 моль глюкозы вступает в реакцию этерификации с 5 моль уксусного ангидрида (СН 3 СО) 2 О. Следовательно, гидроксигрупп – пять. Таким образом, мы доказываем, что глюкоза – это альдегидоспирт. Тривиальное задание для учащихся по школьному пособию можно превратить в увлекательное исследование неизвестной ранее информации. Учителю достаточно использовать несколько методических приемов: мотивировать процесс работы с учебным материалом, научить выбирать нужную информацию и фиксировать ее в компактном виде (таблицы, схемы). Очень важно заронить в этот процесс зерно конкуренции: самая подробная таблица, рациональная схема, логически выверенная цепочка должны быть отмечены по окончании работы.

При изучении в 9-м классе темы «Сера» учащимся предварительно демонстрируется ромбическая сера до нагревания, процесс плавления кристаллической серы и получившаяся в результате коричневая жидкость, представляющая собой пластическую серу. Далее предлагается заполнить сводную таблицу «Сравнительная характеристика аллотропных модификаций серы», используя материал учебного пособия .

Таблица

Сравнительная характеристика аллотропных модификаций серы

Вопросы характеристики	Ромбическая сера	Пластическая сера
Химическая формула	S 8	S n
Физические свойства	Лимонно-желтые полупрозрачные кристаллы с t пл = 112,8 °С. Нерастворима в воде, малорастворима в этиловом спирте и диэтиловом эфире, хорошо растворяется в сероуглероде. Порошок серы плавает на поверхности воды, кристаллы серы тонут в воде	Прозрачная резинообразная масса темно-коричневого цвета, вытягивается в эластичные нити
Возможные переходы в другую модификацию	Переходит в пластическую серу при нагревании	Через несколько дней превращается в ромбическую серу

По окончании работы проводится фронтальная проверка в виде устного опроса учащихся, которые дают характеристику ромбической и пластической серы, используя таблицу.

В связи с сокращением количества времени, отводимого на изучение курса неорганической химии в 9-м классе, проблема ознакомления учащихся с основами местных химических производств может быть решена за счет школьного или регионального компонента. В предлагаемом далее примере используется проблемное обучение [см. 1], дополняющее исследовательский метод.

Градообразующее предприятие нашего города – ОАО «Североникель». Среди товарной продукции предприятия – высококачественная серная кислота. По моему убеждению, учащиеся, большинство которых будет работать на комбинате, должны понимать элементарные основы технологического процесса, происходящего при производстве продукции. Поэтому я не исключаю тему «Производство серной кислоты» из содержания курса.

Актуализация знаний, мотивация происходит в начале работы: демонстрируются образцы местной и норильской руд, среди особенностей последней отмечается высокое содержание серы. Учащимся напоминается знакомая с детства картина – периодические выбросы в атмосферу сернистого газа. Защита окрестностей от поражения сернистым газом в первую очередь решается расширением серно-кислотного производства, эффективно утилизирующим основную массу серы из газов металлургических печей.

В ходе работы используются материалы учебного пособия, демонстрационная таблица «Производство серной кислоты контактным способом» и дополнительная информация регионального содержания. В результате работы над этой темой составляется упрощенная схема технологического процесса производства серной кислоты, сопровождаемая соответствующими уравнениями реакций.

Для учащихся это исследование актуально, оно касается решения жизненно важной проблемы.

Использование в учебном процессе практических работ исследовательского характера способствует активизации познавательного интереса учащихся, расширяет возможности для индивидуального и дифференцированного подхода к обучению, повышает творческую активность. Современная программа курса химии О.С.Габриеляна позволяет проводить практические работы исследовательской направленности начиная с 8-го класса: «Наблюдения за горящей свечой», «Анализ почвы и воды» . Для 9-го класса приводятся практические работы «Решение экспериментальных задач на распознавание важнейших катионов и анионов», «Практическое осуществление превращений веществ», «Решение экспериментальных задач на распознавание органических веществ» [см. 4].

В старших классах исследовательский характер практических работ усложняется: «Идентификация органических соединений», «Обнаружение витаминов», «Действие ферментов на различные вещества» – в 10-м классе ; «Получение, собирание и распознавание газов и изучение их свойств», «Сравнение свойств неорганических и органических соединений», «Решение экспериментальных задач по теме “Гидролиз” – в 11-м классе . При этом лабораторные и практические работы проводятся в течение изучения темы или сразу по ее окончании, по «свежим следам». Это позволяет поддерживать интерес к изучаемому материалу.

П рименяя исследовательский метод обучения на уроке, мы можем быть уверены, что некоторые учащиеся, обладающие оригинальным и гибким мышлением, выразят желание заняться исследовательскими проектами и во внеурочное время. На этом этапе важнейшее значение имеет выбор темы. Опыт показывает, что подростка интересует прежде всего то, что связано с его жизнью, здоровьем, бытом.

Так появилась на свет исследовательская работа «Дело вкуса», в которой учащиеся 9-го класса изучали влияние возраста, физических, психологических нагрузок, пола и вредных привычек на формирование вкуса. Измеряя абсолютные вкусовые пороги подростков в возрасте 14, 16–17 лет, а также взрослых людей в возрасте 40–60 лет, юные исследователи пришли к следующим выводам:

Девушки и юноши имеют разные вкусовые пороги на различные вкусовые ощущения (оказывается, юноши – настоящие сладкоежки);

С возрастом вкусовые пороги меняются;

Значительные и систематические физические нагрузки требуют дополнительной энергии, спортсмены становятся выраженными сладкоежками поневоле;

Интеллектуальная работа требует не меньших затрат энергии, чем физическая, и приводит к повышению потребности организма в дополнительном поступлении «быстрых» углеводов и, как следствие, повышению абсолютного вкусового порога;

Курение негативно влияет не только на дыхательную систему, но и на полноту вкусовых ощущений человека;

Существуют способы диагностирования различных заболеваний по расстройствам вкуса.

В заключение ребята обобщают: человек есть не только то, что он ест , но и какой образ жизни ведет, дает ли он возможность своему телу развиваться в соответствии с заложенным генотипом и совершенствоваться в соответствии с общечеловеческими понятиями о пользе и красоте.

Е сть еще одно направление исследовательской работы, неизменно вызывающее интерес учащихся, – экология и охрана окружающей среды. На протяжении нескольких лет я координирую исследовательские работы учащихся нашей школы по экологическому мониторингу г. Мончегорска.

Исследование «Голубая лагуна для жемчужины Заполярья» (2002) посвящено проблемам загрязнения водоемов на территории города. В работе «Экологические ловушки» (2004) изучен уровень загрязненности воздуха вблизи наиболее загруженных участков автодорог Мончегорска. Она является компактной, статистически выверенной работой бывших учащихся 11-го класса Глафиры Рыжковой и Натальи Семеновой, ныне студенток Санкт-Петербургского химико-технологического университета. В процессе исследования учащиеся сделали вывод, что некоторые районы города являются местами, где многократно превышаются ПДK угарного газа, т.е. настоящими «экологическими ловушками».
В ходе выполнения этой работы авторы активно сотрудничали с работниками мончегорской ГИБДД, принимали участие в ежегодной операции «Чистый воздух» по выявлению чадящих автомобилей.

Весной 2006 г. учащимися 9-го класса была завершена работа «Мониторинг состояния снежного покрова», посвященная исследованиям уровня загрязненности снежного покрова некоторых наиболее населенных районов Мончегорска. Авторы работы пришли к интересным выводам:

Основным загрязнителем снежного покрова на территории города можно считать не комбинат «Североникель», а дворы обычных многоэтажных домов с их дымящимися, часто неопрятными мусорными контейнерами и чадящими автомобилями, чьи хозяева не соблюдают правила парковок; это приводит к дополнительному закислению снежного покрова и увеличению содержания твердых частиц в пробах снега;

С переходом комбината «Североникель» на новые технологии (переход от пирометаллургических к гидрометаллургическим способам получения металлов) роль его как стационарного источника выбросов уменьшилась, показатели проб, взятых у проходной комбината, по кислотности и содержанию твердого осадка не превышали показатели проб из других мест забора (за исключением территории городского парка);

Тревожные факты повышенной кислотности проб снега, взятых в районе перекрестка автомобильных дорог, говорят о том, что на наших дорогах по-прежнему много автотранспорта, работающего без применения каталитических нейтрализаторов, снижающих токсичность выхлопных газов;

Слабое закисление проб снега, взятых в районе городского парка, говорит о том, что он тоже не является идеально чистой территорией с точки зрения экологии.

Kроме того, юные исследователи поняли, что экологическое благополучие наших городов во многом зависит от корректного решения простых бытовых и житейских проблем: содержать в порядке свои дворы, правильно парковать автомобиль, вовремя его отремонтировать, не оставлять мусор после ремонта или строительства.

«Мы готовы сотрудничать с городским экологическим центром по проведению экологического мониторинга нашего города, можем предоставить результаты нашей работы для осуществления экологического воспитания на классных часах. Нам очень хочется, чтобы заснеженный Мончегорск был похож на зимнюю сказку», – пишут авторы в заключительной части работы.

Специалисты отмечают, что в современном стремительно меняющемся мире развитое исследовательское поведение можно рассматривать как неотъемлемую характеристику личности, как стиль жизни современного человека. Подготовка ребенка к исследовательской деятельности, обучение его умениям и навыкам исследовательского поиска становится важнейшей задачей современного образования.

Л и т е р а т у р а

1. Леднева С.А . Юный исследователь: обучение и развитие. Исследовательская работа школьников, 2004, № 1, с. 171–173.

2. Bolmgren I . Journal of Chemical Education, 1995, № 4, р. 337–338.

3. Артеменко А.А . Органическая химия. М.: Просвещение, 2001.

4. Габриелян О.С . Химия. 9 класс. М.: Дрофа, 2001.

5. Габриелян О.С . Химия. 8 класс. М.: Дрофа, 2001.

6. Габриелян О.С . и др . Химия. 10 класс. М.: Дрофа, 2001.

7. Габриелян О.С . и др . Химия. 11 класс. М.: Дрофа, 2001.