Эпиграф на доске:
«Всё живое стремится к цвету»
В. Гюго

Цель: Дать возможность увидеть межпредметную связь химии и изобразительного искусства, рассмотреть, как под действием условий вещества обретают окраску и могут менять её.

Задачи:

Ожидаемый результат:

Оборудование:

Подготовительный этап: Перед уроком оформляется доска (тема, эпиграф, тематические иллюстрации), чистый лист А3.

Трое обучающихся готовятся выступить на уроке с сообщениями и опытами

На столах находится материал для изображения: бумага, акварель, кисть, вода. Реактивы растворы солей натрия, калия, кальция, лития; уксусная кислота, раствор стиральной соды, гидроксид натрия, фенолфталеин. Лабораторное оборудование.

Ход урока

Учитель ИЗО: Сегодня мы проводим с вами бинарный урок "Химия и цвет”.

Учитель химии: На уроке мы покажем вам взаимосвязь двух разных школьных предметов – химии и ИЗО; познакомим вас с причиной возникновения цвета, его влиянием на наши эмоции. Итак, мы начинаем.

Повторение: (блиц-опрос)

Учитель ИЗО: Почему мы видим и различаем ЦВЕТ?

Учитель химии. Каково строение атома? Что такое индикаторы? Что такое ионы? Какие правила техники безопасности надо соблюдать на уроках химии?

Проблемные вопросы Учитель ИЗО: Что такое ЦВЕТ?

Учитель химии. Как возникает ЦВЕТ?

Учитель ИЗО

В темноте всё представляется чёрным. Стоит включить освещение и мир предстаёт перед нашими глазами во всём великолепии всех цветов и оттенков. Традиционно изучение света считается привилегией физиков, а сущностью цвета интересуются в основном химики. Однако и сейчас нельзя утверждать, что вопрос о цвете и свете решён окончательно. Остаётся ещё много неясного, требующего исследований.

Чудеса, связанные с цветом, встречаются не только в природе. Они окружают нас буквально в любую минуту нашей жизни. Однако мы настолько привыкли к ним, что они нас порой мало волнуют, а порой мы просто не обращаем на них своё внимание. Нас не удивляют краски, способные светиться в темноте, цветная фотография и цветные кинофильмы. Давно перестали мы смотреть на цветной телевизор как на сказочное чудо.

Что такое ЦВЕТ?

Существуют два типа цвета: хроматические (чёрный, белый, серый) и ахроматические (все цвета радуги) они разделяются на тёплые и холодные по цветоощущению. В искусстве различают эстетику одного изолированного и эстетику группы цветов. Высшее проявление человеческих эмоций заключается в гармонии цветов. Общий принцип гармонии цветовых ощущений – наиболее приятные сочетания, которые образуются цветами, либо близкими друг другу по тону, либо являющимися взаимно дополняющими. Например: парные сочетания: синий - оранжевый, фиолетовый – жёлтый, и т.д.

Гармонические триады: красный – жёлтый – синий; пурпурный – жёлтый – голубой; красный – зелёный – синий; жёлтый – оранжевый – фиолетовый.

Восприятие цвета человеческим глазом практически не изменилось с древности. Цвет не оставляет человека равнодушным. Обратите внимание на красоту и цветовую гармонию, созданную природой: пейзажи времён года, окраска животных. В настоящее время твёрдо установлено, что любой однородный цветовой фон утомляет глаз, который уже не способен различать этот цвет. В этом причина, по которой папуасы Новой Гвинеи не способны различать зелёный цвет, а в стихах Гомера нет эпитета «синий».

Цвет – важнейшее средство воздействия на человека в окружающем его пространстве. Одежда, предметы быта. В музыке цветовые аналогии почти неизбежны при восприятии и анализе самых глубоких и самых сложных программных симфонических произведений. И наоборот, те цветы, что выращены цветоводами, способны вызвать музыкальные ассоциации.

Очень важно правильное применение цветов, которые подразделяются на основные и вспомогательные. Основных сигнальных цвета три: красный, жёлтый, зелёный.

Задание: Перед вами слайды, представленные одним цветом, попробуйте передать свои чувства, которые вы испытываете при их восприятии (красный, синий, зелёный, жёлтый, фиолетовый).

Ответы обучающихся.

Красный цвет действует возбуждающе и ассоциируется с опасностью. По В. Гёте, ярко-красный цвет действия, цвет активности. Жёлтый цвет воспринимается как возможность опасности. Зелёный цвет вызывает чувство покоя и безопасности, умиротворения. Лиловый и фиолетовый – цвета грусти и фантазий.

Учитель ИЗО Мир цвета познаваем и с каждым открытием перед человеком всё полнее раскрывается гармония этого мира.

А как возникает цвет?

Учитель химии. Состояние электронов в молекуле – вот основа для объяснения цвета. Подвижность электронов, их способность переходить с одного энергетического уровня на другой, перемещаться от одного атома к другому – всё это создаёт возможность появления цвета.

Выступление обучающегося. «Строение молекул и цвет».

У металлов, неорганических соединений и в органических молекулах цвет возникает в результате взаимодействия квантов света с электронами. Но, так как состояние электронов в металлах, органических и неорганических соединениях различно, то и механизм появления цвета неодинаков.

У металлов для цвета важна правильность кристаллической решётки и возможность электронов относительно свободно двигаться по всему куску металла.

Цвет большинства неорганических веществ обусловлен электронными переходами и переносом заряда от атома одного элемента к атому другого. Решающую роль играет в этом случае валентное состояние элемента, его внешняя электронная оболочка. Внешние электроны, (участвующие в химической связи), более легко меняют свое состояние. Для их возбуждения требуются значительно меньшие порции энергии. Ее величина определяется характером химической связи, в которой они принимают участие.

В органических веществах, для возникновения цвета имеют значение не электроны отдельных атомов, а состояние системы электронов, охватывающей всю молекулу целиком. Особое значение для структуры окрашенного соединения имеет цепочка атомов углерода, связанными друг с другом чередующимися двойными и одинарными связями. Электрон получает возможность передвигаться по всей молекуле целиком. Подвижность такой системы, её способность легко изменять своё состояние под небольшим воздействием световых квантов и обуславливает избирательное поглощение определённых волн видимого света.

Учитель химии. А теперь - экспериментальные иллюстрации (выполнение опытов обучающимися на местах).

Спектральный анализ. Техника выполнения опыта. Смочите кусочки фильтровальной бумаги растворами солей натрия, калия, лития, кальция. Закрепите эти кусочки на ушко медной проволочки и вносите поочерёдно в пламя.

Пояснение опыта обучающимися. 

Влияние температуры на цвет. Техника выполнения опыта. В два жаростойких стакана налейте раствор гидроксида натрия. Добавьте в каждый стакан по одной капле индикатора – фенолфталеин, растворы окрашиваются в малиновый цвет. Один стакан нагрейте до кипения – окраска исчезает. Объясните результаты опыта.

Пояснение опыта обучающимися. 

Гамма цветов одного красителя. Техника выполнения. Разделите свекольный сок на три порции. В первый из стаканов прилейте раствор уксусной кислоты. Во второй – раствор стиральной соды. Третий стакан дополните водой до половины объёма.

Пояснение опыта обучающимися. 

Выступление обучающихся с демонстрацией опытов.

Первый обучающийся. Среда воздействует на цвет. В растворах ионы могут воздействовать друг на друга, на окружающие их молекулы растворителя, а те в свою очередь на ионы. При растворении возникает цвет у иона ранее бесцветного. Например, безводная соль сульфат меди белая, а её раствор окрашен в голубой цвет. Это окраска гидратированного иона меди. В его ближайшее окружение входит как минимум шесть молекул воды. Замена окружения иона меди из сульфат - ионов на легко поляризуемые молекулы воды приводит к появлению цвета. Удаление воды (например, выпариванием) приводит к выпадению кристаллогидратов того же цвета. Ведь в них содержатся молекулы воды. В кристаллогидрате сульфата меди CuSO₄·5H₂O четыре из пяти молекул размещены вокруг иона меди, а пятая занимает промежуточное положение и связана как с Cu²⁺, так и с группой SO₄^2-. Замена молекул воды на аммиак углубляет цвет. Аммиачные молекулы деформируются легче и интенсивность окраски усиливается. При этом следует учесть, что происходит более тесное взаимодействие катиона меди с аммиаком – образуется комплексный ион [Cu(NH₃)₄]²⁺.

Техника выполнения: Растворить бесцветный сульфат меди в воде, выпарить часть раствора. Другую часть раствора добавить раствор гидроксида натрия. Выпавщий осадок отфильтровать и обработать 15% раствором аммиака.

Второй обучающийся. Рассмотрим взаимодействие ионов свинца и иодид-ионов. Оба они в водном растворе бесцветны и раствор иодида свинца тоже не имеют окраски. Когда же из раствора начинает выделяться осадок этого соединения, то ионы сближаются друг с другом и выпадает красивый золотисто-желтый осадок кристаллов иодида свинца. Здесь и катион и анион легко деформируются и происходит взаимная поляризация.

При растворении и последующей диссоциации ион I-, окружавший свинец, заменяется труднее деформируемыми молекулами воды. А раз нет деформации, то исчезает и цвет. Цветной ион становится как бы невидимкой в воде - бесследно исчезает золотисто-желтая окраска иодида свинца. Исчезновение объясняется тем, что вещество распадается на отдельные ионы, каждый из которых бесцветен, будучи вместе в осадке, они обусловливают цвет.

Техника выполнения: Смешать одинаковые объёмы 10% растворов ацетата свинца и иодида калия. Выпадает осадок иодида свинца. Растворить осадок в горячей воде, слегка подкисленной уксусной кислотой. Охлаждая раствор, получают кристаллы иодида калия.

Учитель ИЗО Путём опытов мы получили три основных цвета (жёлтый, красный, синий). Желающий из вас может пройти к доске, чтобы продемонстрировать получение промежуточных цветов путём смешивания основных (демонстрация смешивания красок на листе бумаги).

Задание: передать при помощи цвета своё настроение – отношение к уроку. Дать название своей работе и поместить на стенд-выставку в классе.

Дети рисуют.

Итог урока.

Учитель химии. Человек, хотя и «царь», но он же и часть природы. И его не могут не трогать великолепие и разнообразие окрасок, цветов и расцветок, которыми «щеголяют» представители животного и растительного мира нашей планеты. Каким бедным, мертвенным и сухим был бы мир без цвета! Особенно остро почувствовали это космонавты, лишенные в первых длительных полетах милой сердцу зелени, ярких красок цветов. Цвет – необходимое условие существования человека, и до тех пор, пока на Земле будет существовать человек, не прекратятся попытки все глубже и глубже проникнуть в суть явления цвета.

Учитель ИЗО. Нами выявлено, что основа для объяснения цвета – состояние электронов в молекуле. Подвижность электронов, их способность переходить с одного энергетического уровня на другой, перемещаться от одного атома к другому – все это создает возможность появления цвета. Рассматривая процессы появления и исчезновения цвета, неоднократно приходится возвращаться к энергетическому состоянию электронов в конкретной системе атомов и молекул. Только на электронном уровне понятны принципы учения о цвете.

Учитель химии. Красители и краски не только украшают нашу жизнь, но и помогают в технике и различных отраслях народного хозяйства, защищают металлы от разрушения, делают более прочными изделия из полимеров и стекла, охраняют нас от вредных веществ, сигнализируя своей окраской об опасности заражения вредными веществами. Они находят самое разнообразное применение не только в химии, но и в химической технологии.

Учитель ИЗО. В медицине цветные реакции помогают вовремя обнаружить болезни, светящиеся красящие вещества помогают следить за приборами в полумраке кабины автомобиля, в космическом корабле и на капитанском мостике океанского лайнера, пересекающего в любую погоду безбрежный океан. Мир цвета познаваем, и с каждым открытием перед человеком все полнее раскрывается гармония этого мира.

Обсуждение общего впечатления обучающихся от выставки работ.

Результативность урока

Цели и задачи урока реализованы. Занятие прошло на достаточно высоком и в то же время доступном для восьмиклассников уровне. Во время практической работы обучающегося успешно справились с заданиями. В конце урока была оформлена выставка работ. В течение всего занятия учащиеся были активны и заинтересованы.

Перспектива: участие в научно-практической конференции «Определение цвета в естественных науках», создание исследовательских проектов по теме.