Подведем некоторые итоги. Мы видим, что физика во все большем масштабе и все более плодотворно вторгается в химию. Физика вскрывает сущность качественных химических закономерностей, снабжает химию совершенными инструментами исследования. Растет относительный объем физической химии, и не видно причин, которые могут замедлить этот рост.
I. 2. Связь химии с биологией.
Общеизвестно, что химия и биология долгое время шли каждая своим собственным путем, хотя давней мечтой химиков было создание в лабораторных условиях живого организма.
Резкое укрепление взаимосвязи химии с биологией произошло в результате создания A.M. Бутлеровым теория химического строения органических соединений. Руководствуясь этой теорией, химики-органики вступили в соревнование с природой. Последующие поколения химиков проявили большую изобретательность, труд, фантазию и творческий поиск в направленном синтезе вещества. Их замыслом было не только подражать природе, они хотели превзойти ее. И сегодня мы можем уверенно заявить, что во многих случаях это удалось.
Поступательное развитие науки XIX в., приведшее к раскрытию структуры атома и детальному познанию строения и состава клетки, открыло перед химиками и биологами практические возможности совместной работы над химическими проблемами учения о клетке, над вопросами о характере химических процессов в живых тканях, об обусловленности биологических функций химическими реакциями.
Если посмотреть на обмен веществ в организме с чисто химической точки зрения, как это сделал А.И. Опарин, мы увидим совокупность большого числа сравнительно простых и однообразных химических реакций, которые сочетаются между собой во времени, протекают не случайно, а в строгой последовательности, в результате чего образуются длинные цепи реакций. И этот порядок закономерно направлен, к постоянному самосохранению и самовоспроизведению всей живой системы в целом в данных условиях окружающей среды.
Словом, такие специфические свойства живого, как рост, размножение, подвижность, возбудимость, способность реагировать на изменения внешней среды, связаны с определенными комплексами химических превращений.
Значение химии среди наук, изучающих жизнь, исключительно велико. Именно химией выявлена важнейшая роль хлорофилла как химической основы фотосинтеза, гемоглобина как основы процесса дыхания, установлена химическая природа передачи нервного возбуждения, определена структура нуклеиновых кислот и т.д. Но главное заключается в том, что объективно в самой основе биологических процессов, функций живого лежат химические механизмы. Все функции и процессы, происходящие в живом организме, оказывается возможным изложить на языке химии, в виде конкретных химических процессов.
Разумеется, было бы неверным сводить явления жизни к химическим процессам. Это было бы грубым механистическим упрощением. И ярким свидетельством этого выступает специфика химических процессов в живых системах по сравнению с неживыми. Изучение этой специфики раскрывает единство и взаимосвязь химической и биологической форм движения материи. Об этом же говорят и другие науки, возникшие на стыке биологии, химии и физики: биохимия - наука об обмене веществ и химических процессов в живых организмах; биоорганическая химия - наука о строении, функциях и путях синтеза соединений, составляющих живые организмы; физико-химическая биология как наука о функционировании сложных систем передачи информации и регулировании биологических процессов на молекулярном уровне, а также биофизика, биофизическая химия и радиационная биология.
Крупнейшими достижениями этого процесса стали определение химических продуктов клеточного метаболизма (обмена веществ в растениях, животных, микроорганизмах), установление биологических путей и циклов биосинтеза этих продуктов; был реализован их искусственный синтез, сделано открытие материальных основ регулятивного и наследственного молекулярного механизма, а также в значительной степени выяснено значение химических процессов» энергетике процессов клетки и вообще живых организмов.
Ныне для химии особенно важным становится применение биологических принципов, в которых сконцентрирован опыт приспособления живых организмов к условиям Земли в течение многих миллионов лет, опыт создания наиболее совершенных механизмов и процессов. На этом пути есть уже определенные достижения.
Более столетия назад ученые поняли, что основой исключительной эффективности биологических процессов является биокатализ. Поэтому химики ставят своей целью создать новую химию, основанную на каталитическом опыте живой природы. В ней появится новое управление химическими процессами, где начнут применяться принципы, синтеза себе подобных молекул, по принципу ферментов будут созданы катализаторы с таким разнообразием качеств, которые далеко превзойдут существующие в нашей промышленности.
Правда, пока все же полученные модели не в состоянии заменить природные биокатализаторы живых систем. На данном этапе развития химических знании проблема эта решается чрезвычайно сложно. Фермент выделяется из живой системы, определяется его структура, он вводится в реакцию для осуществления каталитических функций. Но работает непродолжительное время и быстро разрушается, поскольку является выделенным из целого, из клетки. Цельная клетка со всем ее ферментным аппаратом ~ более важный объект, чем одна, выделенная из нее деталь.
Ученые утверждают, что это движение химической науки к принципиально новой химической технологии с перспективой создания аналогов живых систем. Решение названной задачи займет важнейшее место в создании химии будущего.
I.3. Связь химии с экологией.
Для реализации экологического подходя к изучению школьного курса химии предлагает ознакомление учащихся с химическими проблемами экологии.
1. Изучая состав строение и свойство веществ химия должна ответить как ведет себя то или иное вещество в атмосфере, почве водной среде и какие воздействие оказывают на биологические системы.
2. Раскрывая механизмы биогеохимических процессов в природном круговороте элементов, химия способствует решению задачи наиболее естественного и безболезненного» вхождения промышленного производства в природные циклы, делая его частью какой - либо экосистемы.
3. Используя разнообразные методики химико-аналитического контроля состояния объектов окружающей среды или качества готовой продукции химия позволяет получить информацию, необходимую для последующего принятия решений о предотвращений поступлений вредных веществ в атмосферу.
Связь с экологией дает возможность раскрыть особую роль этой науки в борьбе с экологическим невежеством, проявляющемся в укоренившемся представлении о «виновности» химии в сложившейся экологической ситуации, привлечь школьников к исследовательской работе по изучению состояния природной среды, воспитать у них чувство личной ответственности за ее сохранение.
I.4. Связь химии с литературой.
В последние годы в целях повышения интереса к обучению, образного восприятия изучаемого материала все чаще и чаще прибегают к художественному слову. Работа на уроках и внеклассных занятиях с использованием художественной и научно-популярной литературы организация домашнего чтения, служит прочному освоению учащимися основ химии, ознакомлению их с ролью химии в подготовке к труду, помогает учащимся понять, что произошли существенные изменения в характере и содержании труда рабочих. Современное производство требует от человека большого умственного напряжения, хорошей общей и профессиональной подготовки. Помимо вопросов, непосредственно связанных с содержанием произведения художественной и научно-популярной литературы, следует предлагать вопросы побуждающие учащихся использовать и местные печатные материалы, газеты, брошюры.
В результате систематического проведения такой работы у учащихся формируется интерес к чтению, умение работать с книгой, проявляется стремление больше читать, жить в мире книг. В.А. Сухомлинский писал: «Жизнь в мире книг - это приобщение к красоте мысли, наслаждения культурными богатствами, возвышение самого себя».
Химия связана и с другими науками: математикой, географией, экономикой и другими.
ГЛАВА 13.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ В КУРСЕ ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ 10-ГО КЛАССА
13. 1 .Тема первая. "ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ».
Связь с экологией.
Проблема №1 - возникновение «парникового эффекта». Существует серьезная проблема, непосредственно связанная со сжиганием топлива - это проблема парникового эффекта. Ежегодно в атмосферу поступает около 20 млрд. тонн углекислого газа. В последние десятилетия содержание его в атмосфере стало заметно увеличиваться и сегодня уже на 15-20% превысило уровень 40-х годов. В атмосфере задерживается примерно половина поступающего в нее углекислого газа, вторую поглощают мировой океан и растительность. Углекислый газ существенно влияет на тепловой баланс Земли. Он пропускает большую часть солнечного излучения, но непроницаем для инфракрасного, теплового излучения поверхности Земли. Не давая этому излучению выйти за пределы земной атмосферы, углекислый газ действует как стекло или полиэтиленовая пленка в парниках. Предполагают, что повышение температуры даже на 1 градус может привести к значительному изменению атмосферной циркуляции и условий увлажнения почвы и , как следствие, к сильному смещению зон, оптимальных для земледелия и других видов хозяйственной деятельности.