Світло як електромагнітна хвиля

Опрацювати матеріал

Переглянути відео

Поширеність неметалічних елементів в природі, застосування неметалів. Явище адсорбції.

 Атоми неметалічних елементів становлять переважну більшість сполук у Всесвіті та верхніх шарах Землі. Вони більш поширені в природі, аніж метали. Деякі неметалічні елементи зустрічаються у природі у вигляді простих речовин: родовища самородної сірки в Прикарпатті; Заваллівське родовище графіту; існують поклади порід, що містять  алмази. До складу повітря входять: азот, кисень, інертні гази. Найпоширенішим елементом у космосі є Гідроген. Значно більше атомів неметалічних елементів утворюють різноманітні складні речовини. Так, значну частину літосфери становить кремнезем SiО₂, гідросфери – вода.

Оксиген один із найпоширеніших елементів на Землі. У земній корі в складі сполук 49% за масою. Він входить до складу води, гірських порід, мінералів, солей. Є обов’язковою складовою частиною рослинних, тваринних організмів: входить до складу білків, жирів, вуглеводів. У повітрі вільного кисню 21% за об’ємом.

Сульфур широко розповсюджений у природі як у вільному вигляді (з домішками гірських порід), так і у сполуках з різними металами (сульфіди), а також у вигляді солей. Сульфіди: залізний колчедан або пірит FeS2, цинкова обманка ZnS, мідний блиск CuS, кіновар HgS. Сульфати: гіпс CaSO₄•2H₂O, глауберова сіль Na₂SO₄•10H₂O, гірка сіль MgSO₄•7H₂O. Міститься в живих організмах, входить до складу білка, до складу органічних сполук у нафті.

Елемент Карбон входить до складу нафти, газу, вугілля, сланців, органічних сполук, вуглекислого та чадного газів. Важливий елемент живої природи – входить до складу білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, ферментів, гормонів. У вигляді простих речовин графіту та алмазу; складних речовин: CaCO₃ – крейда, вапняк, мармур, CaCO₃•MgCO₃ – доломіт, MgCO₃ – магнезит.

Чистий кремній у природі не існує, його добувають хімічним способом. За поширеністю займає друге місце після Оксигену. Оболонка Землі на 97% складається із сполук силіцію. Зустрічається у вигляді: SiO₂ –  пісок, кварц, кремнезем; мінералів – слюда, азбест, тальк, нефелін, польовий шпат. В стеблах рослин (хвощ, бамбук), в тілі птахів і тварин – пір’я, око, скелет, тіло губок.

Нітроген у вигляді простої речовини азоту входить до складу повітря, приблизно 78% за об’ємом. Вміст елементу у земній корі – 0,01% за масою у вигляді нітратів. Невелика кількість у складі нафти і кам’яному вугіллі. Входить до складу білкових речовин всіх живих організмів.

Фосфор у природі існує тільки в сполуках у вигляді фосфатів. Головні мінерали до складу яких входить Фосфор – Ca₃(PO₄)₂ – апатити і фосфорити (0,08%). Елемент Фосфор входить до складу кісткової, м’язової, нервової тканин людини і тварин, багато його у клітинах мозку.

Застосування неметалів

Сульфур являється життєво важливим елементом для живих організмів, є складовою частиною білка. Він сприяє нейтралізації в організмі отруйних речовин, росту хрящової і кісткової тканин, шкіри, волосся, нігтів. Разом з іншими компонентами приймає участь у формуванні структури сполучної тканини. Забезпечує її еластичність, покращує проникливість клітинних мембран. Дефіцит Сульфуру може призвести до порушення синтезу інсуліну. Шкіра стає сухою, зморшкуватою, появляються тріщини, наступає раннє старіння організму. Сірку використовують для добування сульфатної кислоти, виготовлення ґуми з каучуку, виробництва сірників, чорного пороху, лікарських препаратів.

Азот використовують для наповнення електролампочок, створення інертного середовища при зварюванні металів, у вакуумних установках, глибокого охолодження і замороження, добування амоніаку, нітратної кислоти, нітратів.

Фосфор в організмі є джерелом енергії. У промисловості для створення мийних засобів, для пом’якшення води. Фосфорорганічні сполуки для боротьби з бур’янами. Фосфіди – як напівпровідники. Утворення фарб (ґрунтовка). Білий фосфор для виробництва авіабомб, снарядів, раніше виготовляли статуетки, в годинниках, добування Н₃РО₄, добування твердого сплаву фосфористої бронзи. Червоний фосфор для виготовлення сірників, димових завіс, фосфорорганічних сполук, полімерів, проти корозії, напівпровідників, для знищення комах.

Вуглець. Алмаз для свердління твердих порід, виготовлення шліфувальних дисків, різців, свердел, різання скла. У приладобудуванні, радіотехніці, виготовленні ювелірних виробів (діаманти). Графіт для виготовлення вогнетривких тиглів, синтетичних алмазів, мастил, електродів, труб, теплообмінників, грифелів для олівців. В ядерних реакторах як уповільнювач нейтронів. Вугілля для виплавки чавуну і сталі, виробництво чорного пороху, фарб, для поглинання газів, очищення їх. Активоване вугілля – в медицині як адсорбент, для виготовлення протигазів, як каталізатор, для очистки цукру від домішок, вловлювання цінних органічних розчинників.

Адсорбція – це здатність деяких речовин (зокрема вуглецю) утримувати на своїй поверхні частинки інших речовин.

Сажа для виготовлення лаків, фарб, туші, ґуми (як наповнювач), стрічки для друкарських машин, гуталіну. Кокс як паливо в доменному процесі, відновник у металургії. Виготовлення електродів, легованих сталей.

Хлор для знезараження води, для виробництва хлорного вапна, органічних розчинників, засобів захисту рослин від хвороб і шкідників.

Кремній в електроніці й електротехніці для виготовлення діодів, фотоелементів, транзисторів, сплавів. Силіцій оксид широко використовується в будівництві, для виробництва цементу, кераміки, скла. Кварц дуже мало розширюється при нагріванні, тому кварцовий посуд, розжарений до білого, не тріскається, якщо його занурити в холодну воду. Кварц використовують у виготовленні моніторів комп’ютерів, лінз телескопів, кришталеві вироби, дзеркала, в радіотехніці, оптиці, в ювелірній справі.

Водень є сировиною для хімічної і нафтохімічної промисловості, як екологічно чисте паливо.

Домашнє завдання.

Дати відповіді на запитання.

1. Напишіть не менше п’яти формул природних сполук, які містять Карбон.

2. Складіть формули сполук із Карбоном таких елементів: К, Мg, Fe(ІІ, ІІІ), Zn. Назвіть їх.

3. За допомогою яких спостережень можна довести, що хліб, молоко, м’ясо містять Карбон?

 10.03.24. Тема уроку: Поверхневий апарат клітини, клітинні мембрани.

Поверхневий апарат клітини захищає внутрішній вміст від несприятливих впливів довкілля і забезпечує обмін речовин між клітиною і навколишнім середовищем.

 

 

 

Надмембранний комплекс у бактерій — це клітинна стінка з муреїну, у рослин — клітинна стінка з целюлози, а у тварин — представлений глікокаліксом.

Плазматична мембрана (плазмалема) забезпечує зв'язок клітин між собою, вибірково пропускаючи всередину клітини необхідні речовини і виводячи з клітини продукти обміну.

 

До складу плазматичних мембран входять білки, вуглеводи і ліпіди.

 

У 1972 році Сеймуром Джонатаном Сінгером та Гартом Ніколсоном була запропонована рідинно-мозаїчна модель мембрани:

 

 

Будова мембран є однаковою у всіх клітин. Основу мембрани становить подвійний шар молекул ліпідів, у якому розташовані численні молекули білків. Деякі білки знаходяться на поверхні ліпідного шару, інші — пронизують обидва шари ліпідів наскрізь.

 

Підмембранний комплекс — мікронитки і мікротрубочки утворюють цитоскелет клітини.

 

Мікротрубочки — циліндричні структури, діаметром 10 — 25 нм, які беруть участь у формуванні веретена поділу еукаріотичних клітин, у внутрішньоклітинному транспорті речовин, входячи до складу війок і джгутиків.

 

Мікронитки — тонкі, діаметром 4 — 7 нм, ниткоподібні структури, які складаються із скоротливих білків. Вони пронизують цитоплазму і беруть участь у зміні форми клітини.

Завдання: Зробити конспект, виписати терміни та поняття. Переглянути відео.

 10.03.23. Тема уроку: Загальний план будови клітини.

«Ми всі складаємося з клітин» — сказав якось (у 1665 році) Роберт Гук, і мав рацію. Однак з чого складаються клітини? Які функції виконують їх елементи? Бери ручку й занотовуй 

 

Клітини мають схожу структуру. Для кращих асоціацій уяви, що клітина – це хата 

Клітинна мембрана

Паркан або двері. Мембрана пропускає тільки ті речовини, які необхідні для життєдіяльності клітини.

Цитоплазма

Простір всередині будинку – цитоплазма. Вона складається із в’язкої рідини, що за хімічним складом подібна до морської води.

Органели

Органели – це кімнати, головною серед яких (вітальнею) є ядро. Ядро відкрили в першій половині ХІХ ст. дослідники Ян Пуркіньє та Роберт Броун.

У ядрі зберігається ДНК та відбувається транскрипція РНК.

Згадаємо тепер чим тваринна клітина відрізняється від рослинної?

Тваринна клітина

Назва органели	Функції
Лізосоми	розщеплюють білки, жири, вуглеводи  причетні до перетравлення речовин
Ендоплазматична сітка	займається транспортуванням та згортанням нових білків  синтезує ліпіди
Центріоль (мікротрубочки)	необхідний для процесу клітинного поділу бере участь у рухові клітини
Рибосоми	біосинтез білка
Мітохондрії	виробництво енергії синтез АТФ
Апарат Гольджі	сортування й перетворення білків утворення лізосом

Рослинна клітина

Назва органели	Функції
Вакуоля	запас речовин секреція та екскреція підтримання форми клітини
Хлоропласт (пластиди)	фотосинтез

Завдання: Виписати терміни та поняття, переглянути відео.

 

Оптично активні речовини

При проходженні плоскополяризованого світла крізь деякі речовини виявляється, що площина, в якій коливається вектор  (площина поляризації) поступово повертається на деякій кут навколо напрямку променя (рис. 6.14).

Рис. 6.14

Такі речовини отримали назву оптично активних. До них відносяться деякі тверді речовини (наприклад кварц), а також рідини (наприклад скипидар, розчин цукру).

Напрямок обертання площини поляризації прийнято визначати для спостерігача, який дивиться назустріч світловому променю. Якщо площина поляризації обертається за годинниковою стрілкою, то речовину називають правообертаючою, в протилежному випадку - лівообертаючою.

Оптична активність обумовлена асиметрією молекул (для твердих тіл). Внаслідок досить складної взаємодії поляризованого світла і оптично активної речовини відбувається обертання векторів на деякий кут .

В оптично активних кристалах кут обертання пропорційний шляху  , який проходить промінь у кристалі:  . В розчинах кут пропорційний також шляху і концентрації  речовини:

 .

Коефіцієнт пропорційності називають питомою постійною обертання, або просто питомим обертанням.

Питоме обертання залежить від природи речовини, температури і зворотньо пропорційне довжині світла.

Оскільки кут обертання площини поляризації пропорційний концентрації С, то можна визначити концентрацію, якщо виміряти кут .

Оптична активність використовується також при визначенні просторової структури великих молекул (наприклад білків) або її зміни в різних умовах.

Скло і пластмаса набувають оптичну активність у деформованому стані. Обертання площини поляризації максимальне у місцях з найбільшою напруженістю. Моделі кісток, або деталей машин, які вироблені з прозорих матеріалів, можна використовувати для візуального спостереження точок найбільшої напруженості.

Для дослідження явищ, пов’язаних з поляризацією розроблені спеціальні прилади, які називаються поляриметрами.

Поляриметри, які призначені для визначення концентрації цукру у розчинах називають сахариметрами.

Завдання роботи

1. Вивчити будову і оптичну схему сахариметра СУ-4. 2. Визначити питоме обертання. 3. Навчитись вимірювати концентрацію оптично-активних розчинів.

Виконання роботи

Прилади і матеріали: сахариметр, розчин з цукром, дистильована вода, фільтрувальний папір, серветки.

Теорія методу і опис установки

Для визначення концентрації цукру в розчинах використовується технічний прилад - сахариметр універсальний СУ-4. Зовнішній вигляд показано на рис. 6.15.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Рис. 6.15.

Сахариметр складається з вимірювальної головки 2, освітлювального вузла 9, які з'єднані між собою траверсою 6. Траверса кріпиться за допомогою стойки 17 до основи 18. На траверсі закріплено кюветне відділення 5 для поляриметричних кювет (зовнішній вигляд кювет показаний на рис.6.16), оправа 7 з поляризатором і напівтіньовою пластиною. З лицьового боку вимірювальної головки розташовані лупа 1 для відліку показів і зорова труба 20. В нижній частині вимірювальної головки розташована рукоятка 19 клинового компенсатора, за допомогою якої переміщують рухомий кварцовий клин і з’єднану з ним шкалу. Оптична схема приладу зображена на рис. 6.17.

Рис.6.16

Рис.6.17

Світло від джерела 16 (лампи розжарювання) крізь матове скло 1, світлофільтр 2 і конденсорну систему 3 поступає на вхід поляризатора 4 (призма Ніколя) у вигляді паралельного пучка.

Поляризатор виконаний таким чином, що на його виході світло розділяється на два плоскополяризованих променя (рис. 6.18) лівий (світловий вектор  ) і правий (світловий вектор ). Площини поляризації променів  і  утворюють між собою малий кут порядку 6°-7°.

Після поляризатора (див. рис.6.17) світло проходить крізь кювету з досліджуваним розчином цукру 5, потім через діафрагму 6, клиновидний кварцовий компенсатор 7, аналізатор (також призма Ніколя) 8, систему лінз 9, які складають зорову трубу і вихідну діафрагму 10, через яку ведеться візуальне спостереження.

Для вимірювання кута обертання площини поляризації використовується оптична схема (верхня частина рис. 6.17.), яка складається з обертальної призми 11, шкали 12, ноніуса 13, лупи 14 і вихідної діафрагми 15. При спостереженні через діафрагму 10 видно два поля порівняння, які розділені чіткою межею (на рис. 6.17. таку картину бачить нижній спостерігач).

Фізичну сутність явищ що спостерігаються можна з'ясувати за допомогою рис.6.18 і 6.19. Вихідний (нульовий) стан приладу відповідає однаковій освітленості полів зору (рис. 6.18.). Такий стан відповідає початковій настройці пристрою, коли кювета з досліджуваним розчином відсутня. Аналізатор пропускає світлові потоки, які пропорційні проекціям векторів  і  , на дозволений напрям аналізатора (напрям вісі X).

Очевидно, що  і тому ліва і права половини полів зору в зоровій трубі відрізнятись не будуть

09.03.23. Узагальнення знань по темі.

 

   

13.01.23

  Єдність і різноманітність органічних сполук