«Применение кейс – технологии по формированию экологического сознания на уроках химии в 11 классе» КЕЙС « БОЛЕЗНЬ МИНАМАТА»

«Применение кейс – технологии по формированию экологического сознания на уроках химии в 11 классе»

КЕЙС « БОЛЕЗНЬ МИНАМАТА»

Кейс «БОЛЕЗНЬ МИНАМАТА» можно использовать на уроке по теме «Металлы побочных подгрупп» (11 класс).

Первое массовое отравление (130 заболевших), получившее название «болезнь Минамата», случилось в Японии в 1956 г, когда в залив Минамата со сточными водами отходов предприятий попали соединения элемента …5d¹⁰6s². Этот элемент аккумулируется в морепродуктах: рыбе, устрицах. Второе отравление этим элементом произошло в Японии в 1964 – 1965 г, когда заболело 180 человек, из которых 52 умерло. К 1977 г насчитывалось 2800 жертв этой болезни, поражающей центральную нервную систему: расстройство речи, нарушение походки, слуха, зрения. У некоторых детей, родившихся от заболевших матерей, оказались различные врожденные уродства, так как плод накапливает этот элемент на 25% больше, чем оно содержится в крови матери.

Вопросы кейса:

1. О соединениях какого элемента идет речь? Напишите полную электронную формулу данного элемента.

2. Составьте формулы соединений этого элемента, если в промышленности используется его хлорид - метил, - этил.

3. Какими терминами в экологии называют воздействия данного загрязнителя.

4. Каковы первоочередные задачи, направленные на решение проблемы при загрязнении ртутью окружающей среды?

5. Бытовое ртутное загрязнение. Что делать если разбился градусник?

6. В сточных водах химико-фармацевтического комбината был обнаружен хлорид ртути HgCl₂, концентрация которого составила 5 мг/л. Для его очистки решили применить метод осаждения. В качестве осадителя использовали сульфид натрия (Na₂S) массой 420 г. Будут ли достаточно очищены сточные воды, чтобы допустить их сброс в соседний водоем, содержащий 10 000 м³ воды?  ПДК (HgCl₂) = 0,0001 мг/л. Объем сточных вод 300 м³.

Задание: ответить на вопросы кейса, решить задачу.

ПРИМЕРНЫЙ ХОД РАССУЖДЕНИЙ

Вопрос 1 О соединениях какого элемента идет речь? Напишите полную электронную формулу данного элемента.

Ответ: Этот элемент – ртуть.

Ртуть - удивительный химический элемент. Это очевидно хотя бы по тому, что ртуть - единственный металл, находящийся в жидком состоянии в условиях, которые мы обычно называемым нормальными. В таких условиях ртуть способна испаряться и формировать ртутную атмосферу. Именно эти свойства определили особое положение ртути в нашей жизни. Ртуть оказала человечеству огромные услуги. Много веков она находит применение в самых разнообразных сферах человеческой деятельности - от киноварной краски до атомного реактора. На использовании различных свойств ртути были созданы самостоятельные отрасли промышленности, в том числе, добыча золота, производство газоразрядных ртутных ламп, химических источников тока, хлора и каустической соды. Ртуть применяется в медицине, фармацевтике, стоматологии. Она служила теплоносителем в одном из первых реакторов на быстрых нейтронах.

Однако ртуть может быть не только полезной, но и вредной для всего живого. В малых количествах она всегда присутствует в окружающей нас среде. При определенных условиях, особенно в результате промышленной и бытовой деятельности людей, ее концентрации в среде обитания могут заметно возрастать, что способно оказать негативное воздействие на наше самочувствие и состояние здоровья. Одна из самых известных экологических трагедий 20 столетия - болезнь Минамата - вызвана загрязнением окружающей среды ртутью.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

Hg 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d¹⁰6s²

^{+ 80}

Вопрос 2 Составьте формулы соединений этого элемента, если в промышленности используется его хлорид - метил, - этил.

Ответ: Ртуть Hg - высокотоксичный, кумулятивный (т. е. способный накапливаться в организме) яд. Поражает кроветворную, ферментативную, нервную системы и почки. Наиболее токсичны некоторые органические соединения, особенно хлорид метилртути СН₃НgCl и хлорид этилртути – С₂Н₅НgСl.

Вопрос 3 Какими терминами в экологии называют воздействия данного загрязнителя.

Ответ: тератогены – вещества, вызывающие уродства. Мутагены – вещества, вызывающие мутации. Канцерогены – вещества, вызывающие образование опухолей. Ртуть относится ко всем этим веществам.

Вопрос 4 Каковы первоочередные задачи, направленные на решение проблемы при загрязнении ртутью окружающей среды?

Ответ: в числе первоочередных задач выделены следующие:

1. формирование федеральной целевой программы;

2. разработка комплексных реабилитационных мероприятий по снижению ущерба здоровью лиц с профессиональной ртутной интоксикацией;

3. создание методов ранней диагностики среди населения;

4. включение в систему государственного социально-гигиенического мониторинга биомониторинг ртути в продуктах питания и биосубстратах;

5. выбор оптимальных технологических решений по снижению опасности ртутного загрязнения в районах деятельности химических комбинатов;

6. инвентаризация и оценка опасности прочих источников ртутного загрязнения; перепрофилирование производства на безртутную технологию.

Вопрос 5 Бытовое ртутное загрязнение. Что делать если разбился градусник?

Ответ: демеркуризация – это очищение комнаты от ртути и оставшихся следов. Она может быть проводиться как механическим способом, так и физико – химическим. Лучше всего сочетать эти методы. Первый – для удаления основной массы вещества. Второй – для очищения и устранения следов.

Если не провести демеркуризацию, через некоторое время появятся такие симптомы:

сонливость, усталость, головные боли, дрожание рук. В этом случае нужно немедленно обратиться к врачу!

Если разбился градусник, в первую очередь нужно вывести из помещения всех людей и животных. Затем следует позвонить в МЧС по номеру 112.

Если по каким – то причинам нет возможности вызвать помощь, демеркуризацию в домашних условиях можно провести самостоятельно. Но нужно строго соблюдать правила:

• выведите из комнаты всех посторонних, не участвующих в очищении;

• откройте в помещении все окна, а двери заприте (по возможности нужно закрыть и все щели);

• наденьте резиновые перчатки, бахилы. Лицо защитите влажной марлей;

• соберите шарики с помощью спринцовки или смоченной подсолнечным маслом газеты – ртуть прилипнет к ней;

• поместите шарики в банку с водой и обратитесь в МЧС. Передайте в службу банку и все средства, которые вы использовали для сбора ртути.

НЕЛЬЗЯ:

• использовать пылесос. Ртуть останется внутри, поэтому от него придется избавиться. Кроме того, прибор нагреет попавшую в него ртуть, из-за чего ее пары быстрее распространятся по комнате. Даже выброшенный пылесос будет представлять опасность;

• применять веник – из-за него шарики станут меньше. Собирать их будет сложнее;

• пытаться соединить шарики в единую массу. Только потеряете время и оставите в комнате больше следов вещества.

Далее для очищения нужно использовать химические средства:

1. подготовить раствор марганцовки. Он должен быть темно – бурым. Важно понимать, что после такого очищения на поверхности могут остаться пятна, которые не получится удалить;

2. добавить в раствор соль и кислоту (например, уксусную эссенцию или лимонную). На один литр разведенной марганцовки нужна столовая ложка соли и столько же эссенции или щепотка лимонной кислоты;

3. средство нужно оставить на полчаса. Когда оно начнет высыхать, нужно будет периодически смачивать поверхность водой;

4. подготовьте еще один раствор – в литр воды добавьте 40 г натертого мыла и 50 г соды. Протрите им все места, на которые наносили марганцовку.

Очищение нужно повторять несколько дней подряд. Не забывать проветривать помещение.

Решение задачи.

В сточных водах химико-фармацевтического комбината был обнаружен хлорид ртути HgCl₂, концентрация которого составила 5 мг/л. Для его очистки решили применить метод осаждения. В качестве осадителя использовали сульфид натрия (Na₂S) массой 420 г. Будут ли достаточно очищены сточные воды, чтобы допустить их сброс в соседний водоем, содержащий 10 000 м³ воды?  ПДК (HgCl₂) = 0,0001 мг/л. Объем сточных вод 300 м³.

Решение:

HgCl₂ + Na₂S = HgS + 2NaCI

C(HgCI₂) = 5 мг/л = 5 ∙ 10-3г/л;   V=300 м³ = 300 ∙ 10 3л;

m(HgCl₂) = m ∙ V = 1500г

M(HgCl₂) = 272г/моль

n(HgCl₂) = m/M = 5,52 моль

M(Na₂S) = 78г/моль

n(Na₂S) = 420/78 = 5,38 моль.

Согласно уравнению реакции в недостатке содержится сульфид натрия, в избытке - хлорид ртути. Останется хлорид ртути количеством 0,14 моль, m = 0,14 моль ∙ 272, г/моль = 38 г.

m (HgCl₂) = 38 г;

Находим ПДК в сточных водах:

с = m/V = 38000/300000 = 0,127мг/л

Это число значительно превышает ПДК. Однако при сбросе сточных вод в природный водоем концентрация хлорида ртути понизится и будет равна:

с = m/V = 38000/10300000 = 0,0037мг/л

Полученное число также больше ПДК. Таким образом, сброс воды недопустим.

Ответ: с(HgCl₂) = 0,127 мг/л в сточных водах и 0,0037 мг/л в открытом водоеме, что значительно больше ПДК.