Химия на защите Родины

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Тазовская средняя общеобразовательная школа

Тема исследования
«Химия на защите Родины»

Автор: Вишнивецкий Максим Олегович, 8 класс

Научный руководитель: Квяткевич Рита Геннадьевна
учитель химии и биологии

2014-2015 учебный год

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………………3

Оружие Победы ………………………………………………………………………….3

Горючая смесь …………………………………………………………………………...4

Цветовая завеса …………………………………………………………………………..4

Чтобы жить ……………………………………………………………………………….5

Заключение ………………………………………………………………………………..5

Литература …………………………………………………………………………………6

Я уверен, нет такого человека в ближайшем окружении, который бы не знал, что в эти дни идёт подготовка к празднованию 70-летия Победы советского народа в Великой Отечественной войне.

Старшее поколение не только россиян, но и жителей государств бывшего Советского Союза, героически преодолели всю тяжесть войны. Большой вклад в дело Победы над врагом внесли учёные химики, которые на протяжении всех военных лет направляли свои силы и энергию на выполнение работ, способствующих укреплению обороноспособности страны.

Я решил совместить, насколько возможно, понятия «химия» и «защита Родины» и появилась вот эта работа, в ходе которой я осуществил поставленную цель и подтвердил выдвинутую гипотезу.

Гипотеза: если учёные-химики внесли неоценимый вклад в приближение Победы, то они практически применили сведения химической науки в военной сфере.

Цель: воспользоваться логической последовательностью изучения учебного материала в школьном курсе химии (химические элементы → химические формулы → уравнение реакции → эксперимент → расчётная задача) для объяснения разработок химической науки в оборонной промышленности времён Великой Отечественной войны.

Задачи:

1)Разъяснение сочетания понятий «оборонное производство» и «химические знания»;

2)проведение микроисследования (химический эксперимент, иллюстрирующий механизм возникновения цвета в зависимости от химических особенностей веществ);

3) создание патриотического настроя на основе чувства гордости за победителей войны.

Методы исследования:

-теоретические методы: обобщение полученных фактов (информации) об объекте, их анализ и систематизация, (моделирование);

-эмпирические метод: наблюдение, сравнение, эксперимент.

Объект исследования: практические разработки химической науки в военной сфере, способствующие повышению оборонной мощи страны.

Предмет исследования: химические составляющие (химические элементы, химические формулы, уравнение реакции, эксперимент, расчётная задача) лежащие в основе оборонного производства.

Структура работы объединяет логическую последовательность изучения материала на уроках химии (химические элементы → химические формулы → уравнения реакций → эксперимент → расчётная задача) и некоторые разработки химической науки в военной сфере. На основании такого объединения построены отдельные смысловые блоки, которые названы фрагментами.

Фрагмент «Оружие Победы»

Металлы

Более 90% всех металлов, которые использовались в Великой Отечественной войне, приходилось на железо. Железо - прочный металл, но еще крепче сплав железа с углеродом, который называется сталь. Из стали построены пушки и пулеметы, танки и крейсеры. Свойства стали улучшают добавление других металлов.

Сплав титана (до 88%) с другими металлами идет на изготовление танковой брони. В 1943 г. Гитлер издал приказ вступать в бой с советскими танками ИС-3 на расстоянии не более 1 км. Состав брони у этого танка был такой, что его не могли пробить фашистские снаряды. Титан применяют также в радиотехнике.

Бериллиевая бронза (сплав меди и 1-2,5% Ве с добавками 0,2-0,5% Ni и Со) используется в самолетостроении. А сплав Ве, Mg, Al, Ti необходим в создании ракет и скорострельных авиационных пулеметов, впервые примененных в годы войны.

Хромовые стали нужны для изготовления огнестрельных орудий, корпусов подводных лодок.

Кобальтовая сталь использовалась для изготовления магнитных мин.

Сплав Cu (90%) и Sn (10%) - пушечный металл. Сплав Cu (68%) и Zn (32%) - латунь - использовали для изготовления артиллерийских снарядов и патронов.

Тантал - важнейший стратегический материл для изготовления радарных установок, передаточных радиостанций.

Из ванадиевой стали изготавливали солдатские каски, шлемы, броневые плиты на пушках, бронебойные снаряды.

Неметаллы

Углерод с железом образуют высокой прочности сплав - сталь.

Азот обязательно входит в состав взрывчатых веществ. Ни одно взрывчатое вещество нельзя приготовить без азотной кислоты HNO₃ и ее солей.

Раствор белого фосфора в сероуглероде и скипидаре применяется в огнеметах.

(Приложение 1)

Фрагмент «Горючая смесь»

….Начало войны. 1941 год. Немецкие танки рвались к Москве, Красная Армия буквально грудью сдерживала врага. Не хватало обмундирования, продовольствия и боеприпасов, но самое главное - катастрофически не хватало противотанковых средств. В этот критический период на помощь пришли ученые-энтузиасты: в два дня на одном из военных заводов был налажен выпуск бутылок КС (Качурина-Солодовникова), или просто бутылок с горючей смесью. Это незамысловатое химическое устройство уничтожало немецкую технику не только в начале войны, но и даже весной 1945 г. - в Берлине.
Что представляли собой бутылки КС? К обыкновенной бутылке прикреплялись резинкой ампулы, содержащие концентрированную серную кислоту, бертолетову соль, сахарную пудру. В бутылку заливали бензин, керосин или масло. Три компонента запала берутся в отдельности, их нельзя смешивать заранее, так как получается взрывоопасная смесь. Как только такая бутылка при ударе разбивалась о броню, компоненты запала вступали в химическую реакцию, происходила сильная вспышка, и горючее воспламенялось.
Реакции, иллюстрирующие действие запала:

3KClO₃ + H₂SO₄ = 2ClO₂ + KСlO₄ + K₂SO₄ + H₂O,

2ClO₂ = Cl₂ + 2O₂,

C₁₂H₂₂O₁₁ + 12O₂ = 12CO₂ + 11H₂O.

(Приложение 2)

Фрагмент «Цветная завеса»

Трудная задача стояла перед войсками противовоздушной обороны. На нашу Родину были брошены тысячи самолетов, пилоты которых уже имели опыт войны в Испании, Польше, Норвегии, Бельгии, Франции. Для защиты городов использовали все возможные средства. Так, помимо зенитных орудий небо над городами защищали наполненные водородом шары, которые мешали пикированию немецких бомбардировщиков. Во время ночных налетов пилотов ослепляли специально выбрасываемыми составами, содержащими соли стронция и кальция. Ионы Са²⁺ окрашивали пламя в кирпично-красный цвет, ионы Sr²⁺ - в малиновый.

Эксперимент: Окрашивание пламени ионами различных металлов.

Приготовил насыщенные растворы солей натрия, калия, кальция, бария. Опускал по очереди в каждый медную проволочку и вносил её в пламя спиртовки, наблюдал изменение цвета пламени в зависимости от природы металла: литий - малиновый, натрий - желтый, калий - фиолетовый, барий - желто-зеленый, кальций - кирпично-красный.

(Приложение 3)

Фрагмент «Чтобы жить»

Основная задача - возвращение в строй и к труду как можно больше раненых воинов (в строй было возвращено более 50 % всех пациентов госпиталей). Для этого разработан рациональный рецепт консервирования крови, глюкозоцитратным раствором (цитрата натрия 5г, глюкозы 25г, дистиллированной воды 100мл), на 100 мл крови применяют 10 мл раствора цитрата и 1 мг глюкозы, длительность хранения до 25 суток.

Цитрат натрия - натриевая соль лимонной кислоты - Na₃C₆H₅O₇.

Глюкоза - виноградный сахар - (C₆H₁₂O₆).

По тексту рецепта составил и решил расчётную задачу

Расчётная задача «Определение массы и массовой доли глюкозоцитратного раствора».

(Приложение 4)

Вывод: актуальные разработки химической науки, применённые в военной сфере, способствовали повышению оборонной мощи страны и приближению Победы.

Значение химии, в тот тяжёлый для страны период, определялось её участием в развитии следующих основных направлений, по которым проводились научно-исследовательские разработки для нужд фронта:

- содействие развитию металлургической, машиностроительной и оборонной промышленности в создании металлов и сплавов специального назначения, продуктов органического синтеза (прочная броня, пластмассы и другие);

- создание боеприпасов и других составов специального назначения (зажигательные смеси, топливо для ракетных установок и другое);
- создание специфических пищевых, медицинских и технических препаратов, обеспечивающих решение специфических задач, постоянно выдвигаемых в условиях войны.

Таким образом, ученые-химики в годы Великой Отечественной войны принимали самое активное участие в обеспечении Победы. Они создавали новые способы производства различных материалов: взрывчатых веществ, топлива для реактивных снарядов «катюш», сплавы для изготовления броневой стали, легкие сплавы для авиации, лекарственные препараты.

Советские химики внесли достойный вклад в Победу нашего народа в Великой Отечественной войне

Кто про химика сказал: "Мало воевал",
Кто сказал: "Он мало крови проливал?"
Я в свидетели зову химиков-друзей, -
Тех, кто смело бил врага до последних дней,
Тех, кто с армией родной шел в одном строю,
Тех, кто грудью защитил Родину мою.
Сколько пройдено дорог, фронтовых путей…
Сколько полегло на них молодых парней…
Не померкнет никогда память о войне,
Слава химикам живым, павшим - честь вдвойне.

Старший преподаватель ДХТИ

бывший фронтовик З.И. Барсуков

Литература:

1.Валентинов А. Металла огненный поток. М.: Дет. лит-ра, 1988.

2.Таубе П.Р., Руденко Е.И. От водорода до… М.: Высшая школа, 1996.

3.Фримантл М. Химия в действии. Т. 2. М.: Мир, 1998, с. 258;
4.Химия в школе, 1995, № 4; 1996, № 1.

pages.marsu.ru/iac/resurs/burkova/himia/vne_urokov/otkr_yrok.html

Приложение 1

Фрагмент «Оружие Победы»

Железо - прочный металл, но еще крепче сплав железа с углеродом, который называется сталь. Из стали построены пушки и пулеметы, танки и крейсеры.

Противотанковая пушка

Сплав титана (до 88%) с другими металлами идет на изготовление танковой брони.

Танк Т-34

Бериллиевая бронза (сплав меди и 1-2,5% Ве с добавками 0,2-0,5% Ni и Со) используется в самолетостроении. А сплав Ве, Mg, Al, Ti необходим в создании ракет и скорострельных авиационных пулеметов, впервые примененных в годы войны

Штурмовик ИЛ-2

Из ванадиевой стали изготавливали солдатские каски, шлемы, броневые плиты на пушках, бронебойные снаряды.

Солдатская каска

Приложение 2

Фрагмент «Горючая смесь»

Моделирование бутылки КС (Качурина-Солодовникова)

К обыкновенной бутылке прикреплялись резинкой ампулы, содержащие концентрированную серную кислоту, бертолетову соль, сахарную пудру. В бутылку заливали бензин, керосин или масло. Три компонента запала берутся в отдельности, их нельзя смешивать заранее, т.к. получается взрывоопасная смесь. Как только такая бутылка при ударе разбивалась о броню, компоненты запала вступали в химическую реакцию, происходила сильная вспышка, и горючее воспламенялось.

Приложение 3

Фрагмент «Цветная завеса»

Для защиты городов во время ночных налетов, пилотов - немецких бомбардировщиков «ослепляли» специально выбрасываемыми цветными составами.

Li+

Na+

K+

Ba²⁺

Ca²⁺

Ионы металла дают различные спектры испускания, которые и окрашивают пламя в определённый цвет

Приложение 4

Фрагмент «Чтобы жить»

Расчётная задача «Определение массы и массовой доли глюкозоцитратного раствора».

Дано: Решение:

m (Na₃C₆H₅O₇)=5г 1.Определил массу растворённого вещества в растворе

m (C₆H₁₂O₆)=25г m (р.в.)= m (Na₃C₆H₅O₇)+m (C₆H₁₂O₆)=5г + 25г = 30г

v(H₂O)=100мл 2. Определил массу растворителя в растворе

______________ m (H₂O)=V*p= 100мл *1г/мл=100г

3. Определил массу раствора

w(р.в.) - ? m (р-ра)=m (р.в.)+ m (р-ля)=30г+100г =130г

4.Определил массовую долю растворённого вещества в

растворе

w (р.в.)= m (р.в.) / m (р-ра)= 30г / 130г = 0,23 или 23%.

Ответ: 130г; 23%.

Аннотация

Ведущая идея: большой вклад в дело Победы над врагом внесли учёные химики, которые на протяжении всех военных лет направляли свои силы и энергию на выполнение работ, способствующих укреплению обороноспособности страны.

Содержание: значение химии в период Великой отечественной войны определялось её участием в развитии следующих основных направлений, по которым проводились научно-исследовательские разработки для нужд фронта:

- содействие развитию металлургической, машиностроительной и оборонной промышленности в создании металлов и сплавов специального назначения, продуктов органического синтеза (прочная броня, пластмассы и др.);

- создание боеприпасов и других составов специального назначения (зажигательные смеси, топливо для ракетных установок и т.п.);
- создание специфических пищевых, медицинских и технических препаратов, обеспечивающих решение специфических задач, постоянно выдвигаемых в условиях войны.

Цель: воспользоваться логической последовательностью изучения учебного материала в школьном курсе химии (химические элементы → химические формулы → уравнение реакции → эксперимент → расчётная задача) для объяснения разработок химической науки в оборонной промышленности времён Великой Отечественной войны.

Задачи:

1)Разъяснение сочетания понятий «оборонное производство» и «химические знания»;

2)проведение микроисследования (химический эксперимент, иллюстрирующий механизм возникновения цвета в зависимости от химических особенностей веществ);

3) создание патриотического настроя на основе чувства гордости за победителей войны.

Методы исследования:

-теоретические методы: обобщение полученных фактов (информации) об объекте, их анализ и систематизация, (моделирование);

-эмпирические метод: наблюдение, сравнение, эксперимент.

Объект исследования: практические разработки химической науки в военной сфере, способствующие повышению оборонной мощи страны.

Предмет исследования: химические составляющие (химические элементы, химические формулы, уравнение реакции, эксперимент, расчётная задача) лежащие в основе оборонного производства.

Ожидаемые результаты заключаются в реализации поставленных задач.

Формы и методы реализации представлены основными видами учебной деятельности школьников на уроках химии: работа с периодической системой, написание уравнений реакций (в том числе окислительно-восстановительных), применение метода моделирования, проведение химического эксперимента, решение расчётной задачи.

Структура работы объединяет логическую последовательность изучения материала на уроках химии (химические элементы → химические формулы → уравнения реакций → эксперимент → расчётная задача) и некоторые разработки химической науки в военной сфере. На основании такого объединения построены отдельные смысловые блоки, которые названы фрагментами: «Оружие Победы», «Горючая смесь», «Цветовая завеса», «Чтобы жить».

9