Этапы подготовки игры.

Цели:

ХОД ИГРЫ

Организационная часть

Председатель Совета.  Тема заседания нашего научного Совета «Семь металлов создал свет по числу семи планет».  На сегодняшней встрече мы поговорим о роли металлов в истории человеческого общества.

В повестке:

1. Выступление по теме «История в металлах»
2. Выступление по теме «Металлы тоже воевали»
3. Выступление по теме « Металлы в архитектуре городов»
4. Выступление по теме «О роли металлов в жизни человека»
5. Решение «Научного Совета»

По первой теме мы поговорим,  какое значение имели и имеют металлы в истории материальной культуры, древней и новой.

Сообщения первой группы учащихся по теме «История в металлах»

Учащийся.  Греческое слово «металлон» означало первоначально копи, рудники; отсюда и произошёл термин «металл». В древности и в средние века считалось, что существует только 7 металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. Это число соотносилось с числом планет, которыми астрономы тех времён признавали Солнце, Луну, Венеру, Юпитер, Сатурн, Марс и Меркурий. Каждая планета имела свой особый знак, который одновременно служил и символом металла, находящегося под её влиянием.  Солнце – Золото;  Венера – Медь; Луна – Серебро; Юпитер – Олово; Марс – Железо; Сатурн – Свинец; Меркурий – Ртуть. По алхимическим представлениям, металлы зарождались в земных недрах под влиянием лучей планет и постепенно совершенствовались, превращаясь в конечном итоге в серебро и золото. Наиболее совершенный металл – золото. По верованиям алхимиков, естественный, крайне медленный ход совершенствования неблагородных металлов можно было сильно ускорить, прибавляя к ним «философский камень». Это фантастическое вещество было предметом многовековых бесплодных поисков.
В 1789 г. французский химик А. Л. Лавуазье в своём руководстве по химии дал список простых веществ, в который включил все известные тогда 17  металлов (Sb, Ag, As, Bi, Co, Cu, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn). По мере развития методов химического исследования число известных металлов стало быстро возрастать. В первой половине XIX в. были открыты спутники платины (платиновые   металлы); получены путём электролиза некоторые щелочные и щелочноземельные металлы, положено начало разделению редкоземельных металлов; при химическом анализе минералов открыты неизвестные ранее металлы. В начале 1860-х гг. с помощью спектрального анализа были открыты рубидий, цезий, индий, таллий. Блестяще подтвердилось существование металлов предсказанных Д. И. Менделеевым на основе его периодического закона (галлия, скандия и германия). Открытие радиоактивности в конце XIX в. повлекло за собой поиски радиоактивных металлов, увенчавшиеся полным успехом. Наконец, методом ядерных превращений начиная с середины XX в. были получены не существующие в природе радиоактивные металлы, в том числе и те, что принадлежат к трансурановым элементам.

Учащийся. В истории материальной культуры, древней и новой, металлы имеют первостепенное значение. Уже в доисторические времена людям были известны самородные металлы – золото, серебро, медь. В поэме «О природе вещей» древнеримский поэт и философ-материалист Тит Лукреций Кар (1 в. н.э.) пишет:

Поэт замечает: «Так обращенье времён изменяет значенье предметов: Что было раньше в цене, то лишается вовсе почёта, Следом другое растет, выходя из ничтожества к блеску»
На смену меди и бронзе (сплаву меди с оловом; по-латыни и медь, и бронза называются одинаково — aes) пришло железо. В природе в металлическом состоянии железо встречается только в виде железных метеоритов, которые всегда содержат никель (иногда 30%). Возможно, что метеоритное железо, в котором было около 3% никеля, послужило первоначально для изготовления оружия и орудий труда (сплавы железа с содержанием свыше 3% никеля плохо поддаются' обработке). Лукреций пишет: «Силы железа, потом и меди, были открыты. Но применение меди скорей, чем железа, узнали; Легче её обработка, а также количество больше... Мало-помалу затем одолели мечи' из железа, Вид же из меди серпа становился предметом насмешек»
Уже в ту далёкую эпоху железо (но земного, а не космического происхождения, получаемое восстановлением руд углём) заняло первое место среди прочих металлов по своему значению.

Вторая группа подготовила материал по теме "Металлы тоже воевали"

Председатель Совета. В таблице Менделеева трудно найти какой-либо иной элемент, с которым так неразрывно связывалась бы жизнь всего человечества. Нет другого элемента, при участи которого проливалось бы так много крови, терялось бы столько жизней, происходило бы столько несчастий:

"Век двенадцатый железный, воистину железный век,
Тобою в мрак ночной, беззвездный беспечный брошен человек”.  (А. Блок)

Интересно услышать ваше мнение.

Учащийся.  Плиний старший "…Железные рудники доставляют человеку превосходнейшее и зловреднейшее орудие. Ибо этим орудием мы вспахиваем землю, сажаем кустарник, обрабатываем дикие лозы с виноградом, понуждаем их каждый год, молодеть. Этим орудием выстраиваем дома, разбиваем камни – употребляем железо на все подобные подробности.
Но тем же самым железом производим битвы и грабежи и употребляем его не только вблизи, но и посылаем окрыленное в даль, то из бойниц, то из мощных рук, то в виде оперенных стрел. Самое порочное ухищрение ума человеческого, ибо, чтобы смерть быстрее настигла человека, сделали ее крылатою и железу придали перья. Того ради да будет вина приписана человеку, а не природе…”. А ведь Плиния-старшего испугало совсем уж безобидное, на мой взгляд, оружие – мечи, копья, стрелы. Что бы он сказал, если бы увидел современные пушки и пулеметы, танки и крейсеры?

Учащийся.  Но дело не в металлах, дело в том, как их используют люди. Послушайте стихи Юрия Верховского:

"Клинок уральский – восхищенье глаз: в лазурном поле мчится конь крылатый,
Почтен неоценимою оплатой строй красоты, не знающий прикрас.
Таков же мастер, твой волшебный сказ – связуя вязью, тонкой и богатой,
Торжественно тревожный век двадцатый и быль веков, – обворожая нас.
Да будет это творческое слово, грядущему являя мир былого,
Оружьем столь же мощным на века, как эта сталь и как душа народа,
Как с ней одноименная свобода – крылатый конь уральского клинка”.

Учащийся.  Я расскажу о секрете  булатных мечей. Много столетий назад в Индии процветало искусство изготовления из стали мечей и кинжалов особой твердости с необычным узором, острых и тонких, как бритва, и гибких, как ветка ивы. С течением времени рецепты изготовления такой булатной стали, были забыты.
Разгадать секрет производства булатов, объяснить чудесные свойства старинных дамасских клинков пыталось не одно поколение ученых. Безуспешно занимался этой проблемой физик М. Фарадей.
П.А.Аносову первому удалось открыть тайну булата. В течение 10 лет он осуществил тысячи экспериментов, исследуя влияния на качество стали кремния, марганца, хрома, углерода, алюминия, титана, алмаза, платины, золота. Эти опыты увенчались успехом, и Аносов получил сталь, не уступающую по качеству прославленной дамасской, сочетающую изумительную твердость и невиданную упругость. На клинках из этой стали, были необыкновенные узоры. Железо являлось основным металлом, из которого изготавливали многочисленные и разнообразные орудия для истребления людей.
Недаром копье и щит, характерные принадлежности бога войны Марса, древние мудрецы сделали символом, обозначающим железо. Оно действительно верно и безотказно служило Марсу.

Учащийся. Войско Александра Великого, более известного под именем Македонского, двигалось с боями по странам Азии. Как только войска вступили на территорию Индии, среди воинов начались тяжелые желудочно-кишечные заболевания.
После ряда кровопролитных сражений и пышно отпразднованных побед весной 326 г. Александр вышел к берегам Инда. Однако победить главного своего врага – болезнь – "непобедимое" войско Александра не могло. Воины, истощенные и обессиленные, отказались идти вперед к берегам Ганга, куда влекла Македонская жажда завоеваний. Осенью 326 г. его войска начали отступление.
Сохранившиеся описания истории походов Македонского показывают, что рядовые воины болели чаще, чем военачальники. Через 2250 лет причина заболеваемости воинов была найдена. Она заключалась в разности снаряжения: рядовому воину полагался оловянный бокал, а военачальнику – серебряный. Серебро, растворяясь в воде, убивает бактерии. Это свойство серебра использовали еще раньше жители Египта для лечения открытых ран: на раны накладывали серебряные пластинки.

Учащийся. С изобретением огнестрельного оружия на изготовление пуль для ружей, пистолетов и картечи для артиллерии стали расходовать много свинца. На службу войне были поставлены и другие металлы. В первой половине прошлого столетия никель добывался в небольших количествах и стоил очень дорого. Он считался, поэтому ювелирным металлом. Позднее никель стали добавлять в стальную броню. Долгие годы это было его основное применение. Однако позже он стал неотъемлемой составляющей бронированных орудий и танков. Вот что пишет С.Гагарин в произведении "Три лица Януса" о роли никеля в Отечественной войне.
"…На подводной лодке "Валькирия", исчезнувшей при загадочных обстоятельствах для германского командования, находилось 160 тонн никеля в слитках и монетах США и Канады.
Никель – серебристо-белый металл, значащийся в периодической системе Д.И. Менделеева под № 28, тугоплавкий, твердый, не изменяющийся на воздухе, – был такой же сложной проблемой для Германии, как горючее, а может, и сложнее. Ведь горючее из нефти можно хоть чем-то заменить. Никель же незаменим. Без никеля нет брони. Без брони нет танков. Без танков нет победы на военных дорогах второй мировой войны. Природа обделила Германию никелем. Незначительные запасы его есть в Рейнской долине. Основную часть никеля Германия получила из Канады.
Началась война, и канадский никель был потерян для Рейха. Гитлер захватил Грецию, а вместе с ней и никелевые рудники. Вассальная Финляндия открыла для немцев рудники на севере, в районе Петсамо. Там работали заключённые и военнопленные. Целый эсэсовский корпус обеспечивал охрану рудников и гарантировал бесперебойную добычу красного колчедана и отправку его Германию на металлургические заводы.
Когда советские танки Т-34 появились на полях сражений, немецкие специалисты были поражены неуязвимостью их брони.
По приказу из Берлина, первый же захваченный Т-34 был доставлен в Германию. Здесь за него взялись химики. Они установили: русская броня содержит большой процент никеля, что делает её сверхпрочной. Недостаток никеля в стали, привел к тому, что к 1944г. имперские военные заводы вынуждены были изготавливать танковую броню повышенной толщины, и "тигры”, и "пантеры”, и "фердинанты”, одетые в неё, оказывались тяжелее и слабее советских танков и самоходок.

Учащийся. В декабре 1944 г., на окраине небольшого польского городка, органами советской контрразведки была задержана подозрительная женщина, которая "теряла” у колонны машин с боеприпасами "автоматические ручки”. При проверке было установлено, что это зажигательное диверсионное средство со сложным воспламенителем, с корпусом из сплава, имеющего в основе алюминий. Из этого сплава изготавливают и корпуса зажигательных бомб. Алюминиевые соли органических кислот составляют основу "напалма", применявшегося американскими войсками в войне с Южным Вьетнамом, португальскими колонизаторами в Анголе. Так алюминий был поставлен на службу войне.

Председатель. В книге А. Валентинова "Металла огненный поток" есть такой занимательный рассказ. «…В один из морозных зимних дней на петербургском складе военного обмундирования царила паника. Складской сторож, отставной солдат, доживающий свой век "при должности”, обалдело привалился к штабелю ящиков и тупо глядел перед собой пустыми глазами. Даже его холеные бакенбарды и те обвисли, вытянулись грустными сосульками и сильно смахивали на банную мочалку, небрежно приклеенную к помертвевшему лицу.
Неподалеку пять или шесть чиновников военного ведомства столпились вокруг открытых ящиков и, забыв про респектабельность, возбужденно размахивали руками. Да и было, отчего прийти в волнение: на складе пропали… пуговицы. Да, да, блестящие оловянные солдатские пуговицы таинственным образом исчезли из ящиков. Мало того, что государству нанесен убыток, поскольку олово стоит немало, но сам факт случившегося внушал тревогу: сегодня злоумышленник похитил пуговицы, а завтра, глядишь, и оружие заберет.
А этот злоумышленник оказался очень уж нахальным. Мало того, что выгреб все пуговицы, он еще, словно в насмешку, насыпал в ящики какой-то серый порошок. Нет, это был явно опасный тип. А олух-сторож имеет наглость уверять, что караулил исправно, не допуская к дверям склада никого из посторонних. И как теперь докладывать генералу, начальнику департамента, который потребует немедленно изловить похитителя?»
История не донесла до нас, как вышли чиновники из этого положения и какое наказание понес сторож. Случай с пуговицами наделал много шума, но постепенно о нем забыли. И вспомнили только почти через сто лет, когда весь мир был потрясен трагической гибелью экспедиции англичанина Роберта Скотта.
Когда причины гибели экспедиции Скотта стали известны, вспомнили и историю с пуговицами”.
Дело в том, что при низкой температуре атомы олова перестраивают свою кристаллическую решетку и металл разрушается, "заболевает”. Название этой болезни – оловянная чума. Солдатские пуговицы нельзя хранить на морозе.

Слово предоставляется третьей группе

Председатель.  Давайте с вами вспомним, какие металлы используются в архитектурных ансамблях многих городов.

Учащийся. Бронза – сплав меди с другими элементами, в основном с металлами. В зависимости от состава различают: оловянную бронзу (состоит из меди и олова), алюминиевую бронзу (содержит до 5–11% алюминия), свинцовую (до 33% свинца), кремневую (до 4% кремния). Бронза вошла в историю как материал, из которого изготавливали боевые доспехи и украшения, колокола церквей, пушки, канделябры, отливали памятники. Вспомним хотя бы знаменитого Медного Всадника» – памятник Петру I. А.С. Пушкин писал:

Весь образ Петербурга внушает спокойную, радостную веру в его будущее, охраняемое Медным всадником на звонко-скачущем коне…

Чтобы почувствовать прелесть металлического «кружева» Санкт-Петербурга, нужно не торопясь пройти по его улицам, набережным, площадям, внимательно вглядываясь в «лица» домов, фонари, рисунок оград, перил мостов… Это даёт возможность в полной мере ощутить, как ансамбль удивительных произведений искусства придаёт городу особый, только ему свойственный колорит. Прекрасный узор петербургских оград так же неотделим от облика города, как его белые ночи, шпили, мосты, гранитные набережные…

Учащийся. Из бронзы во всем мире изготавливают памятники воинам. В Трептов-парке, в г. Берлине, у памятника воинам Советской Армии, павшим при штурме столицы фашисткой Германии, отлиты пять огромных (до пяти метров в диаметре) бронзовых венков, лежащих на братских могилах. Там же, в мемориальном зале Мавзолея воинам Советской Армии, на постаменте из черного Лабрадора в золотом ларце хранится книга с именами героев, павших смертью храбрых при героическом штурме столицы Германии.
Благословенный полдень ликованья, весь мир в цвету.

Сообщения учащихся четвертой группы.

Председатель. Ну, а теперь поговорим о роли металлов в жизни человека.

Учащийся. Средневековые алхимики считали золото совершенством, а остальные металлы – ошибкой в акте творения и, как известно, прикладывали большие усилия к ликвидации этой ошибки. Идею введения золота в медицинскую практику приписывают Парацельсу, который провозгласил, что целью химии должно быть не превращение всех металлов в золото, а приготовление лекарств. Лекарственные препараты из золота и его соединений пытались применять при многих заболеваниях. Им лечили проказу, волчанку, туберкулез. У людей, чувствительных к золоту, оно могло вызвать нарушение состава крови, реакцию со стороны почек, печени, влиять на настроение, рост зубов, волос. Золото обеспечивает работу нервной системы. Оно содержится в кукурузе.
А крепость кровеносных сосудов зависит от германия. Единственный продукт питания, содержащий германий, – чеснок.
Наибольшее количество меди в человеческом организме содержится в мозге и печени, и одно это обстоятельство указывает на ее важность в жизнедеятельности. Обнаружено, что при болях повышается концентрация меди в крови и спинномозговой жидкости. В Сирии и Египте новорожденным для профилактики рахита и эпилепсии надевают медные браслеты.

Учащийся. Свое сообщение я назову « Металлы конкуренты».
Элементы-аналоги в природной среде вступают в конкуренцию и могут взаимозаменяться в живых организмах, отрицательно на них влияя. Замена натрия и калия в организмах животных и человека на литий вызывает расстройства нервной системы, так как в этом случае клетки не проводят нервный импульс. Подобные нарушения приводят к шизофрении.
Таллий, биологический конкурент калия, заменяет его в стенках клеток, поражает центральную и периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки.
Кальций при его недостатке в почве заменяется в организме на стронций, который постепенно нарушает нормальную структуру скелета. Особенно опасна замена кальция на стронций-90, который в огромных количествах накапливается в местах ядерных взрывов (при испытании ядерного оружия) или при авариях на АЭС. Этот радионуклид разрушает костный мозг.
Кадмий конкурирует с цинком. Этот элемент снижает активность пищеварительных ферментов, нарушает процесс образования гликогена в печени, вызывает деформацию скелета, угнетает рост костей, а также вызывает тяжелые боли в пояснице и в мышцах ног, хрупкость костей (например, перелом ребер при кашле). Другие негативные последствия – рак легких и прямой кишки, нарушение функции поджелудочной железы. Поражение почек, снижение содержания в крови железа, кальция, фосфора. Этот элемент тормозит процессы самоочищения в водных и наземных растениях (отмечается, например, 20-30-кратное увеличение кадмия в листьях табака).

Учащийся. О роли металлов в жизни человека.Химический элемент кальций участвует в образовании костной ткани животных и человека, в белковом обмене. Магний входит в состав хлорофилла растений, регулирует кровяное давление. Он необходим для вырабатывания энергии организма.
Барий – элемент этой же подгруппы, даже в небольших количествах опасен для организма. Соли бария очень ядовиты. При остром отравлении ими поражается нервная система, сосуды, а при хроническом – костная ткань, костный мозг, печень. Барий вытесняет из костей кальций и фосфор – это приводит к размягчению костей.
Элемент побочной подгруппы II группы цинк – незаменимый для живых организмов микроэлемент. Он входит в состав ферментов и гормонов (например, инсулина, вырабатываемого поджелудочной железой). А также цинк влияет на рост растений и животных (недостаток его вызывает карликовость), участвует в анаэробном дыхании растений (спиртовое брожение), в транспорте углекислого газа в крови позвоночных, в усвоении белков.
Содержание кадмия и ртути в живом организме минимально. Биологическая роль кадмия отрицательная. Он проявляет канцерогенные свойства. Растворимые соединения кадмия после всасывания в кровь поражают центральную нервную систему, печень, почки. Этот элемент попадает в биосферу с минеральными удобрениями (как примесь в составе суперфосфата), при сжигании мусора, содержащего изделия из пластмассы. В легкие человека, выкурившего одну сигарету, попадает 1–2 микрограмма кадмия, 25% от этого количества остается в организме.
Ионы ртути в ультрамикроколичествах участвуют в образовании белков и передаче наследственной информации. В то же время в повышенных дозах они разрушают белковые молекулы, вызывают расстройства нервной системы, ухудшают работу сердца, угнетают синтез фитопланктона (водорослей).

Учащийся. Бор – элемент главной подгруппы III группы – обязательный для организма микроэлемент (содержание его составляет 10^–3 %). Этот элемент положительно влияет на рост растений, процессы дыхания, углеводный обмен. Недостаток бора приводит к отмиранию у растений точек роста стеблей и корней. Концентрация галлия, талия в организме человека 10^–6 % и 10^–12 %. Таллий – сильный яд. В Интернете в 1995 году появилось сообщение, что у студентки Пекинского университета внезапно начались головокружения, сильные кишечные спазмы, жгучие боли в ладонях и ступнях. Затем у нее прядями начали выпадать волосы. Родители срочно отправили ее в больницу, но девушка погрузилась в кому. По мнению врачей, головокружения и боли указывали на серьезное невралгическое расстройство. Однако пункция позвоночника не выявила никаких отклонений. Анализы на отравление мышьяком и свинцом также оказались отрицательными. Выпадение волос – это действие таллия на организм человека.

Председатель.  Без соли, говорят, что без воли! Но не стоит забывать, что суточная норма соли – 1 грамм. Многие века пищевая соль считалась одним из символов жизни, была священной. У наших предков издавна существовал обычай: встречай гостя "хлебом солью”. Но иногда соль и "проклятие божье”, т.к. соль в избытке подавляет развитие жизни. Известно много мрачных легенд об озёрах и местностях, где вода и земля пересыщены солью.
Следует отметить, что сегодняшняя встреча была познавательной для каждого из нас. Каждое выступление убеждало, что  металлы играют важную роль в жизни общества.

Решение « Научного Совета».  Рекомендовать:

Задание на дом.  Повторить химические свойства металлов.