Презентация. Естествознание. Лекция для студентов СПО

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  Неорганические вещества клетки. Вода. Лекция №1 по естествознанию.
  Любовникова Е.В. Преподаватель естествознания Каменского филиала АлтГУ
  
  

• 

  2 слайд

  Вода вокруг нас.
  

• 

  3 слайд

  Воде принадлежит огромная роль в природе. В самом деле, ведь именно море явилось первой ареной жизни на Земле. Растворенные в морской воде аммиак и углеводы в контакте с некоторыми минералами при достаточно высоком давлении и воздействии мощных электрических разрядов могли обеспечить образование белковых веществ, на основе которых в дальнейшем возникли простейшие организмы. По мнению К.Э. Циолковского, водная среда способствовала предохранению хрупких и несовершенных вначале организмов от механического повреждения. Суша и атмосфера стали впоследствии второй ареной жизни.
  

• 

  4 слайд

  Все живое состоит из воды и органических веществ. Без воды человек, например, мог бы прожить не более 2...3 дней, без питательных же веществ он может жить несколько недель. Для обеспечения нормального существования человек должен вводить в организм воды примерно в 2 раза больше по весу, чем питательных веществ. Потеря организмом человека более 10% воды может привести к смерти. В среднем в организме растений и животных содержится более 50% воды, в теле медузы ее до 96, в водорослях 95...99, в спорах и семенах от 7 до 15%. В почве находится не менее 20% воды, в организме же человека вода составляет около 65% (в теле новорожденного до 75, у взрослого 60%). Разные части человеческого организма содержат неодинаковое количество воды: стекловидное тело глаза состоит из воды на 99%, в крови ее содержится 83, в жировой ткани 29, в скелете 22 и даже в зубной эмали 0,2%.
  

• 

  5 слайд

  В первичной водной оболочке земного шара воды было гораздо меньше, чем теперь (не более 10% от общего количества воды в водоемах и реках в настоящее время). Дополнительное количество воды появилось впоследствии в результате освобождения воды, входящей в состав земных недр. По расчетам специалистов, в составе мантии Земли воды содержится в 10...12 раз больше, чем в Мировом океане. При средней глубине в 4 км Мировой океан покрывает около 71% поверхности планеты и содержит 97,6% известных нам мировых запасов свободной воды. Реки и озера содержат 0,3% мировых запасов свободной воды.
  

• 

  6 слайд

  Большими хранилищами влаги являются и ледники, в них сосредоточено до 2,1% мировых запасов воды. Если бы все ледники растаяли, то уровень воды на Земле поднялся бы на 64 м и около 1/8 поверхности суши было бы затоплено водой. В эпоху оледенения Европы, Канады и Сибири толщина ледяного покрова в горных местностях достигала 2 км. В настоящее время вследствие потепления климата Земли постепенно отступают границы ледников. Это обусловливает медленное повышение уровня воды в океанах.
  

• 

  7 слайд

  Около 86% водяного пара поступает в атмосферу за счет испарения с поверхности морей и океанов и только 14% за счет испарения с поверхности суши. Количество водяного пара в составе приземного воздуха изменчиво. При благоприятных условиях испарения с подстилающей поверхности оно может достигать 2%. Происходит это потому, что более трети солнечного тепла, поглощаемого Землей, тратится на испарение и переходит в атмосферу. Прошедшая же через водную поверхность лучистая энергия Солнца и небесного свода уменьшается в интенсивности наполовину уже в верхнем полуметре воды вследствие сильного поглощения в инфракрасной части спектра.
  

• 

  8 слайд

  При замерзании чистая вода расширяется почти на 10%, у морского льда изменение объема происходит на меньшую величину. Поскольку вода при замерзании расширяется, увеличение внешнего давления понижает температуру ее замерзания; температура плавления льда, наоборот, повышается с давлением. В лабораторных условиях при давлении более 40 тыс. атмосфер можно получить лед, который будет плавиться при температуре 175°C. Теплоемкость и теплота плавления льда уменьшаются с температурой, теплопроводность же почти не зависит от температуры. Когда толщина льда на поверхности водоема достигает 15 см, он становится надежным теплоизолятором между водой и воздухом.
  

• 

  9 слайд

  Морская вода замерзает при температуре – 1,91°C. При дальнейшем понижении температуры до – 8,2°C начинается осаждение сернокислого натрия, и только при температуре – 23°C из раствора выпадает хлористый натрий. Так как часть рассола при кристаллизации уходит изо льда, соленость его меньше солености морской воды. Многолетний морской лед настолько опресняется, что из него можно получать питьевую воду. Температура максимальной плотности морской воды ниже температуры замерзания. Это является причиной довольно интенсивной конвекции, охватывающей значительную толщу морской воды и затрудняющей замерзание. Теплоемкость морской воды стоит на третьем месте после теплоемкости водорода и жидкого аммиака
  

• 

  10 слайд

  Иногда вода замерзает при положительной температуре. Такое явление наблюдается в трубопроводах и почвенных капиллярах. В трубопроводах вода может замерзнуть при температуре +20°C. Объясняется это присутствием в воде метана. Поскольку молекулы метана занимают примерно в 2 раза больший объем, чем молекулы воды, они «расталкивают» молекулы воды, увеличивают расстояние между ними, что приводит к понижению внутреннего давления и повышению температуры замерзания. В почвенной влаге аналогичную роль выполняют молекулы белка. За счет влияния белковых молекул температура замерзания воды в почвенных капиллярах может возрасти до +4,4°C.
  Снежинки, как правило, бывают в виде шести- и двенадцатилучевых звездочек, шестиугольных пластинок, шестигранных призм. При понижении температуры воздуха уменьшаются размеры образующихся кристаллов и возрастает разнообразие их форм. Особенности роста кристаллов в воздухе связаны с наличием в нем водяного пара.
  

• 

  11 слайд

  Известно, что молекулы, находящиеся на поверхности жидкости, имеют избыток потенциальной энергии и поэтому стремятся втянуться внутрь так, что при этом на поверхности остается минимальное количество молекул. За счет этого вдоль поверхности жидкости всегда действует сила, стремящаяся сократить поверхность. Это явление в физике получило название поверхностного натяжения жидкости.
  Среди существующих в природе жидкостей поверхностное натяжение воды уступает только ртути. С поверхностным натяжением воды связано ее сильное смачивающее действие (способность «прилипать» к поверхности многих твердых тел). Кроме того, вода является универсальным растворителем. Теплота ее испарения выше теплоты испарения любых других жидкостей, а теплота кристаллизации уступает лишь аммиаку.
  
  

• 

  12 слайд

• 

  13 слайд

• 

  14 слайд

• 

  15 слайд

  В природе существует шесть изотопов кислорода. Три из них радиоактивны. Стабильными изотопами являются О16, О17 и О18. При испарении в водяной пар в основном переходит изотоп О16, неиспарившаяся же вода обогащается изотопами О17 и О18. В водах морей и океанов отношение О18 к О16 больше, чем в водах рек. В раковинах животных тяжелые изотопы кислорода встречаются чаще, чем в воде. Содержание изотопа О18 в атмосферном воздухе зависит от температуры. Чем выше температура воздуха, тем больше воды испаряется и тем большее количество О18 переходит в атмосферу. В период оледенений планеты содержание изотопа О18 в атмосфере было минимальным.
  Как известно, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. В составе обычной воды H2O имеется небольшое количество тяжелой воды D2O и совсем незначительное количество сверхтяжелой воды T2O. В молекулу тяжелой воды вместо обыкновенного водорода H – протия входит его тяжелый изотоп D – дейтерий, в состав молекулы сверхтяжелой воды входит еще более тяжелый изотоп водорода Т – тритий. В природной воде на 1 000 молекул H2O приходится две молекулы D2O и на одну молекулу T2O – 1019 молекул H2O.
  Тяжелая вода D2O бесцветна, не имеет ни запаха, ни вкуса и живыми организмами не усваивается.
  

• 

  16 слайд

  Температура ее замерзания 3,8°C, температура кипения 101,42°C и температура наибольшей плотности 11,6°C. По гигроскопичности тяжелая вода близка к серной кислоте. Ее плотность на 10% больше плотности природной воды, а вязкость превышает вязкость природной воды на 20%. Растворимость солей в тяжелой воде примерно на 10% меньше, чем в обычной воде. Поскольку D2O испаряется медленнее легкой воды, в тропических морях и озерах ее больше, чем в водоемах полярных широт.
  В молекулу тяжелой воды вместо обыкновенного водорода H – протия входит его тяжелый изотоп D – дейтерий, в состав молекулы сверхтяжелой воды входит еще более тяжелый изотоп водорода Т – тритий. В природной воде на 1 000 молекул H2O приходится две молекулы D2O и на одну молекулу T2O – 1019 молекул H2O.
  Тяжелая вода D2O бесцветна, не имеет ни запаха, ни вкуса и живыми организмами не усваивается.
  

• 

  17 слайд

  Оптические свойства воды и льда. Не все знают, что вода прозрачна только для видимых лучей и сильно поглощает инфракрасную радиацию. Поэтому на инфракрасных фотографиях водная поверхность всегда получается черной. При прохождении света через слой морской воды толщиной в 0,5 м поглощаются только инфракрасные лучи, ниже поглощаются последовательно красные, желтые, а затем и сине-зеленые тона. По наблюдениям из батискафа человеческий глаз может обнаружить присутствие солнечного света на глубине до 600...700 м. Эталоном прозрачности воды является Саргассово море. Белый диск в этом море виден на глубине до 66,5 м. Дальность видимости снизу вверх в приповерхностном слое моря составляет около 100 м.
  Не весь солнечный свет поглощается водой. Вода отражает 5% солнечных лучей, в то время как снег – около 85%. Под лед океана проникает только 2% солнечного света.
  

• 

  18 слайд

  Существенную роль в жизни растений играют оптические свойства водяного пара. Дело в том, что водяной пар сильно поглощает инфракрасные лучи с длиной волны от 5,5 до 7 микрон, что важно для предохранения почвы от заморозков. Еще более действенным средством от заморозков является выпадение росы и образование тумана: конденсация влаги сопровождается выделением большого количества тепла, задерживающего дальнейшее охлаждение почвы.
  

• 

  19 слайд

  Зная физические свойства воды и льда, человек давно использует их в своей практической деятельности. Так, например, иногда применяется прокладка голых электрических проводов прямо по льду, так как электропроводность сухого льда и снега весьма мала. Она во много раз меньше электропроводности воды. Различные примеси оказывают значительное влияние на электропроводность воды и почти не изменяют электропроводности льда. Электропроводность химически чистой воды обусловлена частичной диссоциацией молекулы воды на ионы H+ и OH–. Основное значение для электропроводности и воды и льда имеют перемещения ионов H+ («протонные перескоки»). Электропроводность химически чистой воды при 18°C равна 3,8·10–8 Ом–1·см–1 а электропроводность морской воды около 5·10–2 Ом–1·см–1. Электропроводность пресной природной воды может быть 1 000 раз меньше, чем морской. Это объясняется тем, что в воде морей и океанов растворено большее количество солей, чем в речной воде.
  

• 

  20 слайд

  Без воды не было бы на Земле ни жизни, ни производства.
   
  

• 

  21 слайд

  Химические свойства
  1. Взаимодействие с металлами:
  С активными металлами
  С менее активными металлами
  С неактивными металлами
  2. Взаимодействие с неметаллами
  3. Взаимодействие с оксидами
  С оксидами металлов
  С оксидами неметаллов
  
  

• 

  22 слайд

  Растворение жидких,твердых веществ и газов.
  Раство́р — гомогенная (однородная) смесь, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. "Гомогенный" - значит, каждый из компонентов распределён в массе другого в виде своих частиц, то есть атомов, молекул или ионов.
  Растворитель — компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. В случае же растворов, образующихся при смешении газа с газом, жидкости с жидкостью, твёрдого вещества с твёрдым, растворителем считается компонент, количество которого в растворе преобладает.
  Образование того или иного типа раствора обусловливается интенсивностью межмолекулярного, межатомного, межионного или другого вида взаимодействия, то есть, теми же силами, которые определяют возникновение того или иного агрегатного состояния. Отличия: образование раствора зависит от характера и интенсивности взаимодействия частиц разных веществ.
  По сравнению с индивидуальными веществами по структуре растворы сложнее.
  Растворы бывают газовыми, жидкими и твёрдыми.
  

• 

  23 слайд

  Твёрдые, жидкие, газообразные растворы
  Чаще под раствором подразумевается жидкое вещество, например раствор соли или спирта в воде (или даже раствор золота в ртути — амальгама).
  Существуют также растворы газов в жидкостях, газов в газах и жидкостей в жидкостях, в последнем случае растворителем считается вода, или же компонент, которого больше.
  В химической практике обычно под растворами понимают гомогенные системы, растворитель может быть жидким, твёрдым (твёрдый раствор), газообразным. Однако нередко допускается и микрогетерогенность
  «Раствором» именуют и смесь цемента с водой, песком и так далее. Хотя это и не является раствором в химическом смысле этого слова.
  
  

• 

  24 слайд

  Растворы электролитов и неэлектролитов
  Электролиты — вещества, проводящие в расплавах или водных растворах электрический ток. В расплавах или водных растворах они диссоциируют на ионы. Неэлектролиты — вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток, так как их молекулы не диссоциируют на ионы. Электролиты при растворении в подходящих растворителях (вода, другие полярные растворители) диссоциируют на ионы. Сильное физико-химическое взаимодействие при растворении приводит к сильному изменению свойств раствора (химическая теория растворов).
  Вещества, которые в тех же условиях на ионы не распадаются и электрический ток не проводят, называются неэлектролитами.
  К электролитам относятся кислоты, основания и почти все соли, к неэлектролитам — большинство органических соединений, а также вещества, в молекулах которых имеются только ковалентные неполярные или малополярные связи.
  

• 

  25 слайд

  Растворы полимеров
  Растворы высокомолекулярных веществ ВМС — белков, углеводов и др. обладают одновременно многими свойствами истинных и коллоидных растворов: раствор куриного белка, белки ферменты в пищеварительных соках, фибрин в плазме крови; целлюлозы экстракт в воде ( последующее образование бумаги), крахмал в горячей воде…
  
  

• 

  26 слайд

  Эму́льсия (новолат. emulsio; от лат. emulgeo — дою, выдаиваю) — дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде).
  Эмульсии могут быть образованы двумя любыми несмешивающимися жидкостями; в большинстве случаев одной из фаз эмульсий является вода, а другой - вещество, состоящее из слабополярных молекул (например, жидкие углеводороды, жиры). Например, молоко — одна из первых изученных эмульсий: в нём капли молочного жира распределены в водной среде.
  Эмульсии относятся обычно к грубодисперсным системам, поскольку капельки дисперсной фазы имеют размеры от 1 до 50 мкм. Эмульсии низкой концентрации — неструктурированные жидкости. Высококонцентрированные эмульсии — структурированные системы.
  

• 

  27 слайд

  Суспе́нзия (мука в воде) — смесь веществ, где твёрдое вещество распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном (неосевшем) состоянии.
  Суспензия — это грубодисперсная система с твёрдой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой. Обычно частицы дисперсной фазы настолько велики (более 10 мкм), что оседают под действием силы тяжести (седиментируют). Суспензии, в которых седиментация идёт очень медленно из-за малой разницы в плотности дисперсной фазы и дисперсионной среды, иногда называют взвесями. В концентрированных суспензиях легко возникают дисперсные структуры. Типичные суспензии — пульпы, буровые промывочные жидкости, цементные растворы, эмалевые краски. Широко используются в производстве керамики.
  
  

• 

  28 слайд

  Гели состоят, по крайней мере, из двух компонентов, один из которых образует непрерывную трёхмерную макромолекулярную сетку, выступающую в роли каркаса, пустоты в которой заполнены низкомолекулярным растворителем — дисперсионной средой.
  Вещества, способные образовывать макромолекулярную структуру гелей, называются гелеобразователями. К ним относятся как неорганические (диоксид кремния, оксид алюминия), так и органические вещества и их смеси (поливиниловый спирт, полиакриламид, желатина, агар-агар, пектиновые вещества и др.). В качестве низкомолекулярной дисперсионной среды — наполнителя геля — выступают вода, низшие моно- и олигоспирты, углеводороды. Гели с водной дисперсионной средой называются гидрогелями, со спиртовой — алкогелями, с углеводородной — органогелями (общее название «лиогели»).
  Гели образуются при коагуляции и последующей коалесценции золей, понижении температуры, концентрировании мицеллярных растворов мыл или выделении новой дисперсной фазы из пересыщенных растворов.
  
  
  

• 

  29 слайд

  Золь иначе лиозоль; коллоидный раствор— высокодисперсная коллоидная система (коллоидный раствор) с жидкой (лиозоль) или газообразной (аэрозоль) дисперсионной средой, в объеме которой распределена другая (дисперсная) фаза в виде капелек жидкости, пузырьков газа или мелких твердых частиц, размер которых лежит в пределе от 1 до 100 нм (10−9—10−7м).
  В зависимости от дисперсионной среды золи бывают твердыми, аэрозолями (газообразная дисперсионная среда) и лиозолями (жидкая дисперсионная среда). В зависимости от природы среды лиозоли называют гидрозолями (вода), органозолями (органическая среда) или, более конкретно, алкозолями (спирты), этерозолями (эфиры) и др. Золи занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами (суспензиями, эмульсиями).
  Частицы дисперсной фазы лиозоля вместе с окружающей их сольватной оболочкой из молекул (ионов) дисперсионной среды называют мицеллами. К лиозолям относятся мицеллярные растворы различных типов, водные растворы биополимеров, органо- и гидрозоли металлов, синтетические латексы.
  Примером аэрозоля на основе жидкости является туман — взвесь капель воды в воздухе; находящийся в воздухе дым или пыль — пример твердотельного аэрозоля.
  
  

• 

  30 слайд

  Нанодисперсия, наноэмульсия или наножидкость — это жидкость, содержащая частицы и агломераты частиц с характерным размером 0,1—100 нм. Такие жидкости представляют собой коллоидные растворы наночастиц в жидком растворителе. Вследствие малых размеров включений такие системы обладают особыми физикохимическими свойствами. На долю поверхности в них приходится до 50 % всего вещества. Обладают повышенной поверхностной энергией в связи с большим количеством атомов находящихся в возбуждённом состоянии и имеющем не менее одного свободного электрона на внешнем энергетическом уровне. В качестве дисперсионной среды обычно используется вода или этиленгликоль.
  Гидрофильные нанодисперсии обладают очень важным свойством: они очень быстро проникают в клетки. Нанодисперсии используются в составе косметических средств для придания уникальных сенсорных характеристик.
  Нанодисперсии обладают новыми физическими свойствами, делающими их потенциально полезными в таких сферах как микроэлектроника, топливные элементы, фармацевтика, гибридные двигатели и т. 
  

• 

  31 слайд

• 

  32 слайд

  Выбор одного ответа:
  А1 Вода играет большую роль в жизни клетки, она
  1) участвует во многих химических реакциях
  2) обеспечивает нормальную кислотность среды
  3) ускоряет химические реакции  
  4) входит в состав мембран
  
  

• 

  33 слайд

  Выберите верные ответы
  А2 Вода - основа жизни:
  а) она может находиться в трех состояниях (жидком, твердом, газообразном);
  б) является растворителем, обеспечивающим как приток веществ в клетку, так и удаление из неё продуктов обмена;
  в) охлаждает поверхность при испарении.
  
  

• 

  34 слайд

  Выбор одного ответа
  А3 . Вещества, хорошо растворимые в воде, называются:
  а)гидрофильные,
  б) гидрофобные,
  в) амфифильные.
  

• 

  35 слайд

  Выбор одного ответа
  А4 Функции воды в клетке:
  а) хранение и передача наследственной информации;
  б) торможение химических реакций;
  в) растворитель;
  г) энергетическая функция.
  
  

• 

  36 слайд

  Выбрать 3 верных ответа:
  
  В 1. Какие функции выполняет в клетке вода?
  А) строительную  
  Б) растворителя 
    В)каталитическую
  Г) запасающую  
  Д)транспортную 
  Е) придает клетке упругость
  
  

• 

  37 слайд

  Развернутый ответ
  С 1. Какое свойство воды делает ее универсальным растворителем для полярных веществ?
  

• 

  38 слайд

  С 2. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, и объясните их.
  1.Вода — одно из самых распространенных органических веществ на Земле.
  2.В клетках костной ткани около 20% воды, а в клетках мозга 85%.
  3.Свойства воды определяются структурой ее молекул.
  4.Ионные связи между атомами водорода и кислорода обеспечивают полярность молекулы воды и ее способность растворять неполярные соединения.
  5. Между атомами кислорода одной молекулы воды и атомом водорода другой молекулы образуется сильная водородная связь, чем объясняется высокая температура кипения воды.
  

• 

  39 слайд

  Ответы:
  С1. Какое свойство воды делает ее универсальным растворителем для полярных веществ?
  Молекула воды представляет собой диполь, ее кислородный атом несет частичный отрицательный заряд, а каждый из атомов водорода — положительный. Частично отрицательный атом кислорода притягивается частично положительными атомами водорода. Поэтому молекулы воды связаны между собой нестойкими водородными связями. Благодаря этому вода является универсальным растворителем для веществ, имеющих полярные молекулы. Она образует водородные связи с молекулами веществ.
  

• 

  40 слайд

  С 2 Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, и объясните их.
  Ошибки допущены в предложениях 1, 2, 4, 5.
  1 — вода — неорганическое вещество; 2 — в клетках костной ткани около 20% воды, а в клетках мозга-85%; 4 — ковалентные связи; полярные соединения; 5 — слабая водородная связь.
  1. Вода — одно из самых распространенных органических веществ на Земле.
  2. В клетках костной ткани до 85% воды, а в клетках мозга человека — до 50%.
  3. Свойства воды определяются структурой ее молекул.
   4. Ионные связи между атомами водорода и кислорода обеспечивают полярность молекулы воды и ее способность растворять неполярные соединения.
  5. Между атомами кислорода одной молекулы воды и атомом водорода другой молекулы образуется сильная водородная связь, чем объясняется высокая температура кипения воды.
  

• 

  41 слайд

  Вода!
  Ты не просто необходима для жизни,
  ты и есть сама жизни.
  А.де Сент-Экзюпери