Спирты — друзья и враги человечества - Сценарии прикладных уроков

Цели урока. Повторение и обобщение знаний о классе спиртов, их химических свойствах, получении и применении, профилактика алкоголизма.

Оборудование. Спиртовые настойки трав, йода (аптечные препараты), лосьоны, духи, одеколоны, дезодоранты, глицерин, антифризы, растворители лаков и красок, содержащие спирты; продукты питания для диабетиков — печенье, конфеты (или упаковки от этих продуктов), ксилит, сорбит (аптечные препараты), жевательная резинка с ксилитом; две стеклянные бутылки емкостью 200— 250 м с этикетками — на одной этикетке написать «Этиловый спирт», на другой — «Метиловый спирт. Яд» и нарисовать череп с костями (в обе бутылки налить этиловый спирт); справочник с данными о физических свойствах этанола и метанола (приведены далее в тексте, таблица 6).

Подготовка к уроку

К подготовке и проведению этого урока желательно привлечь преподавателей биологии, истории, литературы, которые помогут ученикам найти необходимую информацию и подготовить сообщения по различным аспектам проблемы алкоголизма.

Такие сообщения позволят заинтересовать и активно включить в урок учащихся, чьи познавательные интересы связаны преимущественно с гуманитарными предметами — историей, литературой. Ученики, выбравшие профессию юриста, могут подготовить сообщения по материалам местных правоохранительных органов, проанализировать некоторые статьи Уголовного кодекса РФ, в которых говорится об особенностях применения различных статей УК к преступлениям, совершенным в состоянии алкогольного опьянения. Учащиеся, решившие посвятить себя медицине, могут рассказать о физиологическом действии алкоголя на организм взрослых и детей, об особенностях так называемых «пьяных травм».

Примерные темы ученических сообщений:

1. Физиологическое действие алкоголя на организм человека.

2. Образы жертв алкоголизма в русской литературе.

3. Алкоголь в личной и творческой судьбе русских литераторов, деятелей искусства.

4. Алкоголь и преступность в нашем районе (городе, селе).

5. Хроника происшествий: жертвы употребления поддельных спиртных напитков, метанола, денатурата, технических жидкостей.

6. Алкоголь и здоровье подростка.

7. Алкоголь в истории России.

8. Отношение к алкоголю в мировых религиях.

Если возможности подготовить самостоятельные сообщения нет, то при подготовке к уроку желательно подобрать несколько фактов (по материалам местной печати) уголовных происшествий, связанных с употреблением алкоголя, с отравлением суррогатными алкогольными продуктами и техническими жидкостями, метиловым спиртом.

Весь урок или его отдельные этапы можно провести в форме конференции или ролевой игры.

Ход урока

Начинают урок с повторения строения спиртов — одноатомных и многоатомных, номенклатуры, гомологического ряда одноатомных спиртов.

Далее рассматривают материал об основных способах промышленного получения этанола.

Древнейший метод получения этанола — сбраживание сахаристых веществ. Это пример ферментативного процесса; необходимые для него ферменты вырабатывают дрожжевые грибки. Но этанол можно получать и из древесины, так как целлюлоза древесины по своему элементному составу идентична крахмалу. И все-таки спирт для пищевых и медицинских целей получают исключительно из пищевого сырья — зерна, картофеля.

Обсуждают цитату из песни В. Высоцкого, в которой имитирован монолог алкоголика: «А если б водку гнать не из опилок, то чтоб нам было с пяти бутылок?» С точки зрения химии в ней говорится о качестве спирта, полученного из пищевого сырья и из древесины.

Работа у доски: два ученика «получают спирт» — один из зерна (реакцией спиртового брожения), второй — из опилок (реакция гидролиза целлюлозы и последующего брожения глюкозы).

Целлюлозу подвергают гидролизу, который протекает в присутствии кислот, а на следующей стадии полученную в результате гидролиза глюкозу подвергают ферментативному сбраживанию в спирт. Такой спирт называют гидролизным, он непригоден для изготовления лекарств и спиртных напитков и может использоваться только в технических целях.

На первый взгляд продукт обеих реакций один и тот же — этанол. Важно обратить внимание на условия протекания обеих реакций и обсудить их.

Гидролиз целлюлозы протекает в жестких условиях, поэтому гидролизуются и многие другие природные соединения, входящие в состав древесины, и в продуктах гидролиза содержится много примесей, очистить от которых спирт очень трудно.

Реакция спиртового брожения протекает в достаточно мягких условиях и под действием ферментов, это хороший пример избирательного действия ферментов, которые катализируют только процесс спиртового брожения углеводов. Конечно, в продуктах брожения есть примеси — их называют «сивушные масла», но они не так вредны для человека, и очистить от них продукт брожения можно перегонкой.

Для получения пищевого спирта используют преимущественно пшеницы мягких сортов, так как в них выше относительное содержание крахмала (см. урок «Химические секреты агронома», задание 10—22).

Далее обсуждают материал о применении этилового спирта. Этот этап урока можно провести в форме игры: класс делят на две команды, каждая но очереди называет сферу применения этанола, проигрывает та команда, на которой перечисление закончится.

Обсудив применение этанола, следует остановиться на одной из основных областей его использования — производстве спиртных напитков. Этот этап урока имеет прежде всего воспитательное значение и направлен на профилактику алкоголизма.

Примерный текст сообщения учителя: «Пожалуй, нет ни одного класса химических соединений, которые бы так противоречиво вошли в историю человечества, как спирты, и главным образом благодаря одному своему представителю — этиловому спирту. Виноградарство и виноделие с древнейших времен почитались как достойное и прибыльное занятие для крестьян многих стран, таких, как Франция, Италия, Греция, а на территории бывшего СССР славились Грузия, Молдова, Армения, Азербайджан. В России виноделие распространено главным образом в Краснодарском крае. Вино — неотъемлемый элемент культурных традиций многих народов мира. И в то же время распространение алкоголизма и связанных с ним болезней и преступлений также является серьезной проблемой для многих стран. Похититель рассудка — так именуют алкоголь с древних времен».

Желательно на этом этапе урока рассмотреть кратко:

1) действие этилового спирта на живую клетку и организм в целом;

2) действие этилового спирта на психику человека и его поведение;

3) особенности действия алкоголя на организм детей;

4) алкоголизм и преступность.

Этот материал может быть представлен в форме ролевой игры — через сообщения учеников, исполняющих роли биолога (физиолога), врачей различных специальностей (терапевта и травматолога, педиатра, психиатра), юриста, представителя ГИБДД.

Особенно интересным и поучительным этот этап урока может стать, если будут подготовлены сообщения учеников о роли алкоголя в судьбе видных российских писателей, деятелей искусства (например, С. Есенина, В. Высоцкого), об истории потребления алкоголя в России.

Если организовать ролевую игру или самостоятельные сообщения учеников не удастся, этот материала по плану может изложить учитель, пользуясь фактической информацией, приведенной в конце текста.

Особое внимание следует уделить одному из опаснейших последствий алкоголизма — отравлению вследствие употребления различных технических жидкостей или содержащих неочищенный этанол, или же содержащих вещества похожего вкуса и запаха. Наиболее часто происходят отравления метанолом, который по ошибке, в поисках спиртного, принимают за этанол.

Ученик делает сообщение по материалам местной уголовной хроники о последствиях отравления метанолом.

После сообщения ученика обсуждают вопрос: почему именно метанол становится чаще всего причиной тяжелейших отравлений?

На этом материале, решая поставленную проблему, повторяют основные химические свойства спиртов. На доске приготовлена таблица (табл. 6), которую ученики заполняют по мере повторения свойств двух спиртов.

У доски работают два ученика. Вначале каждый получает бутылку с соответствующей этикеткой и описывает внешние признаки метилового или этилового спирта, заполняя на доске таблицу.

Таблица 6. Характеристика этанола и метанола

Характеристика	Этанол	Метанол
Цвет	Бесцветный	Бесцветный
Запах	Спиртовой	Спиртовой
Коэффициент рефракции	1,3611	1,3330
Относительная плотность, г/мл	0,79356	0,7917
tкип, °С КПП*	78,39	64,5
ПДК, мг/м3	1000	5
Химические свойства: горение на воздухе; взаимодействие с металлами; реакция этерификации; окисление

Физические свойства спиртов ученики записывают в таблицу, пользуясь информацией на полученных карточках. По ходу их работы обсуждается с классом, какие физические характеристики двух спиртов могут быть использованы для их распознавания. Спирты можно распознать по температуре кипения, относительной плотности и показателю преломления (коэффициенту рефракции). Но сделать это можно только в лабораторных условиях, при наличии соответствующего оборудования, причем достаточно сложного — перегонный аппарат с точным термометром, рефрактометр. Относительную плотность можно определить с помощью ареометра, но относительная плотность этих спиртов очень близка по величине, а если к тому же образец испытуемого спирта немного разбавлен, то никакой гарантии точности распознавания нет.

Вывод из этого этапа урока ученики записывают в тетрадях: отличить ядовитый метанол от этанола можно только в лабораторных условиях, с помощью специального оборудования. Эти спирты, находясь рядом в гомологическом ряду, имеют близкие химические и физические свойства, их очень трудно различить, именно поэтому так часто происходят отравления метанолом.

По своему физиологическому действию метанол — нервно-сосудистый яд. Попадание в организм 5—10 мл метанола уже вызывает отравление, которое может привести к потере зрения, а доза метанола в 30 мл является летальной.

Возникает естественный вопрос: может быть, стоит вообще отказаться от широкого применения метанола и заменить его этанолом? Это сделать невозможно, так как метанол является сырьем для производства формальдегида и уксусной кислоты, растворителем лаков и красок. Метанол — неплохая альтернатива бензину в качестве автомобильного топлива. Хотя его теплотворная способность в 2 раза меньше, чем у бензина, но он имеет высокое октановое число (125—130). В Бразилии с бензином уже довольно успешно конкурируют метиловый и этиловый спирты, получаемые из дешевого сельскохозяйственного сырья (обмолоченных кукурузных початков). Спирты в качестве автомобильного топлива предпочтительнее и с точки зрения экологии (учащимся предлагается написать уравнения реакций сгорания бензина и метанола, рассчитать массу вредных продуктов сгорания на единицу массы топлива).

Продолжая тему опасности отравления суррогатами алкоголя, обсуждают, какие вещества могут стать причиной отравления при их употреблении вместо пищевого спирта. Очень часто происходят отравления денатуратом — так называют неочищенный спирт-сырец, который содержит сивушные масла — бутанол, метанол, пиридиновые основания. Особенность денатурата в том, что содержащиеся в нем примеси невозможно выделить простыми физико-химическими методами, такими, как перегонка, вымораживание.

Нередки и отравления жидкостями, которые заливают в автомобиль, особенно антифризами. В их состав чаще всего входит этиленгликоль — двухатомный спирт.

Следующий этап урока посвящают рассмотрению многоатомных спиртов, прежде всего с точки зрения их практического применения.

Обычно ученики знакомы со сферами применения двух- и трехатомных спиртов. Этиленгликоль в настоящее время является основным компонентом антифризов (см. урок «Папа купил автомобиль...», задания 9.4, 9.5, 9.13).

Глицерин применяется в фармацевтической и парфюмерной промышленности (см. «Урок чистоты и здоровья»).

Желательно познакомить учащихся со свойствами и применением двух других представителей многоатомных спиртов — ксилитом СН₂ОН(СНОН)₄СН₂ОН и сорбитом СН₂ОН(СНОН)₃СН₂ОН.

Ксилит получают восстановлением моносахарида ксилозы, которая содержится в древесине лиственных пород, кукурузных початках, соломе, шелухе семян.

Сорбит получают гидрированием D-глюкозы, но он содержится и в растительном сырье — плодах растений семейства розоцветных, особенно богата им рябина.

Ксилит и сорбит ценны тем, что они имеют сладкий вкус и служат заменителем сахара для больных диабетом (демонстрируются аптечные препараты ксилит и сорбит, кондитерские изделия на их основе, жевательная резинка с ксилитом). (См. также урок «Химик изучает рекламу», задания 6.1, 6.2.) Ксилит применяют и в медицине как хорошее желчегонное средство.

Завершить урок можно дискуссией о возможных мерах борьбы с алкоголизмом — как на государственном уровне, так и на уровне каждой семьи, каждого коллектива.

Информация к уроку

Об опьяняющих свойствах спиртных напитков люди узнали не менее чем за 8000 лет до н. э. — с появлением керамической посуды, давшей возможность изготовления алкогольных напитков из меда, плодовых соков, дикорастущего винограда. Возможно, виноделие возникло еще до начала культурного земледелия. Так, известный путешественник Н. Н. Миклухо-Маклай наблюдал папуасов Новой Гвинеи, не умевших еще добывать огонь, но уже знавших приемы приготовления хмельных напитков.

Чистый спирт начали получать в VI—VII вв. арабы и назвали его «аль коголь», что означает «одурманивающий».

Перегонка вина для получения спирта резко усугубила пьянство. Считают, что именно это и послужило поводом для запрета употребления спиртных напитков основоположником ислама Магометом (570—632). Этот запрет вошел впоследствии и в свод мусульманских законов — Коран (VH в.).

По классификации ВОЗ алкоголь относят к наркотическим веществам. При более или менее продолжительном употреблении алкоголя у человека вырабатывается потребность в нем.

Существует мнение, что пьянство является якобы стариной традицией русского народа. Но русский историк и этнограф, знаток обычаев народа профессор Н. И. Костомаров (1817—1885) полностью опроверг это мнение. Он доказал, что в Древней Руси пили очень мало. Лишь на избранные праздники варили медовуху, брагу или пиво, крепость которых не превышала 5—10%. Чара пускалась по кругу, и из нее каждый отпивал несколько глотков. В будни никаких спиртных напитков не полагалось, и пьянство считалось величайшим позором и грехом.

При Петре I пьяницам, попавшим в тюрьму, вешали на шею тяжелую чугунную медаль «За пьянство».

Последующее распространение пьянства на Руси связано с политикой господствующих классов, стремлением получить как можно больше прибыли в казну от торговли спиртным.

С водой спирт образует гидраты различного состава, зависящего от соотношения спирта и воды.

Наиболее токсичны гидраты, образующиеся при крепости спирта 70—80%. При снижении крепости токсичность снижается в несколько раз быстрее, чем концентрация.

Поэтому токсичность спирта в слабоалкогольных напитках выражена гораздо меньше, чем в таком же количестве (в абсолютном выражении) крепких напитков. Это свойство спирта человек заметил очень давно. Древние греки и римляне пили сухое вино крепостью 10—12%, разбавляя его водой, и искренне возмущались, когда узнали, что «скифы пьют вино неразбавленным».

Особо следует остановиться на потреблении пива и его последствиях. Пиво относят к слабоалкогольным напиткам (в среднем 4—5%, но есть и крепкие сорта — до 9%). Однако это не означает, что пиво безвредно. У наркологов существует термин «пивной алкоголизм», и за рубежом в среднем 21% пациентов, лечащихся от алкоголизма в наркологических клиниках, пили только пиво. Следовательно, даже употребляя только пиво, человек подвергается риску стать алкоголиком. Кроме того, пиво, являясь первичным продуктом брожения, содержит много примесей, вредно влияющих на печень.

Отечественные ученые-криминалисты и социологи на основании результатов исследований считают, что в пьяном виде совершается примерно 93—96% преступлений. В США из более чем 5 млн. ежегодных арестов почти половина связана со злоупотреблением алкоголем. Примерно такая же статистика среди заключенных: приблизительно у 50% из них причиной антисоциальных поступков стал алкоголь.

В настоящее время исследователи высказывают такие точки зрения на взаимосвязь алкоголя и агрессии:

• алкоголь снижает процессы торможения и высвобождает насильственные импульсы;

• алкоголь нарушает деятельность нейротрансмиттеров;

• алкоголь приводит к дисфункции височной доли мозга, что способствует агрессивному поведению;

• алкоголь усугубляет поведенческие нарушения у психически аномальных личностей. Российское законодательство определяет, что лицо, совершившее преступление в состоянии алкогольного опьянения, не только не освобождается от уголовной ответственности, но, напротив, несет ее в значительно большей степени, ибо опьянение является отягчающим обстоятельством.