Aspektet kimike të ekologjisë. Aspektet ekologjike të kimisë së elementeve
Gjatë viteve 1980 dhe 1990, çështjet mjedisore u diskutuan gjerësisht nga shkencëtarët, politikanët dhe mediat. Vëmendje e madhe iu kushtua çështjeve globale dhe rajonale si emetimet e dioksidit të karbonit (CO 2 ) të lidhura me ngrohjen globale dhe hollimin e ozonit stratosferik për shkak të emetimeve të klorofluorokarboneve (CFCs). Megjithatë, problemet lokale u konsideruan jo më pak seriozisht, pasi pasojat e tyre ishin më të dukshme dhe të menjëhershme. Çështjet që lidhen me ndotjen e burimeve ujore nga kullimi i produkteve që vijnë nga vendgrumbullimet dhe formimi i radonit në ndërtesat e banimit janë tashmë pronë jo vetëm e disa specialistëve të specializuar, por edhe shqetësim i një game të gjerë popullsie. Duhet të theksohet se shumë nga këto probleme kërkojnë një kuptim të mekanizmave të reaksioneve kimike dhe për këtë arsye kimia e mjedisit po bëhet një disiplinë veçanërisht e rëndësishme dhe relevante.
Kimia e mjedisit aktualisht po bëhet një nga disiplinat kryesore për shkak të ndikimit në rritje të përbërjeve kimike antropogjene në mjedis. Ky kurs përshkruan parimet bazë të nevojshme për të studiuar kiminë e mjedisit dhe tregon se si këto parime zbatohen në shkallë lokale dhe globale dhe si ndodhin efektet e proceseve gjeokimike në shkallët kohore.
Qëllimi i kursit Bazat Kimike të Ekologjisë është t'i prezantojë studentët me disa nga parimet themelore kimike të përdorura në kiminë mjedisore dhe të ilustrojë zbatimin e tyre në një sërë situatash në shkallë globale dhe rajonale.
Ideja kryesore e këtij kursi është nevoja për të kuptuar se si ndodhin proceset natyrore gjeokimike dhe si kanë vepruar në shkallë të ndryshme kohore. Ky kuptim ofron informacion bazë nga i cili mund të kuantifikohen efektet e ndërhyrjes njerëzore në proceset kimike. Kursi nuk përpiqet të ofrojë një pasqyrë gjithëpërfshirëse dhe përfshin tema që mbulojnë parimet themelore kimike.
Shënim shpjegues
Programi "Bazat Kimike të Ekologjisë" është modifikuar (Shustov S.B., Shustova L.V. "Kimi dhe Ekologji", Nizhny Novgorod, 1994, Qendra Humanitare Nizhny Novgorod). Programi promovon integrimin e shkencave natyrore dhe humane dhe forcon sistemin e njohurive mjedisore.
Programi mund të zbatohet në kurrikulën e klasave 9-11, ai përfshin heqjen e paragjykimeve të pabaza në lidhje me kiminë si "fajtorin kryesor" të sëmundjeve mjedisore, një vlerësim të rolit të saj pozitiv në zgjidhjen moderne të problemeve mjedisore, formimin e një pikëpamje optimiste për të ardhmen dhe besim në mendjen njerëzore.
Synimi
Të vendosë bazat për perceptimin e një kursi bazë të kimisë nga këndvështrimi i çështjeve mjedisore, të zhvillojë njohuritë e shkencave natyrore, si dhe të njohë studentët me një vizion të aspekteve kimike të ekologjisë.
Detyrat
1. Zhvillimi i interesit kognitiv për problemet mjedisore.
2. Zhvillimi i vetë-edukimit personal.
3. Krijimi i një ambienti komod dhe një atmosfere bashkëpunimi.
4. Formimi i veprimtarisë publike për çështjet e mjedisit.
5. Formimi i njohurive dhe aftësive të veçanta.
Rezultatet e pritura
Studentët duhet të rimendojnë bazat e lëndës bazë të kimisë nga këndvështrimi i çështjeve mjedisore dhe të korrigjojnë stereotipin e qëndrimeve ndaj kimisë si “fajtori kryesor” i problemeve mjedisore. Zbatimi i programit do të ofrojë një mundësi për të ndikuar në formimin e parimeve të jetës tek nxënësit e shkollave të mesme të bazuara në bashkëpunimin mes njeriut dhe natyrës, si dhe në kultivimin e një qëndrimi të përgjegjshëm ndaj natyrës.
Përveç kësaj, një mjedis i rehatshëm, i favorshëm dhe një atmosferë bashkëpunimi në klasë promovon vetë-edukimin.
Metodat e testimit të njohurive, aftësive, aftësive dhe shpeshtësisë
Testimi fillestar, i ndërmjetëm dhe përfundimtar.
Prezantimi. 2 orë (1+1)
Kimia është shkenca e substancave dhe transformimeve të tyre. Ekologjia është një shkencë që studion marrëdhëniet e organizmave midis tyre dhe mjedisit. Marrëdhënia midis kimisë dhe ekologjisë, roli i tyre në të kuptuarit e botës përreth nesh. Ruajtja e natyrës është një grup masash për mbrojtjen dhe ruajtjen e objekteve natyrore dhe përdorimin racional të burimeve natyrore. Roli i dyfishtë i njeriut në mjedis.
Pjesa praktike. Intervistimi (anketimi) i nxënësve të shkollave për të identifikuar qëndrimin e tyre ndaj natyrës dhe mbrojtjes së saj dhe krahasimi i përgjigjeve të tyre me qëndrimin e tyre personal ndaj problemit.
Tema nr 1. Konceptet më të rëndësishme kimike. 3 orë (2+1)
Kimikatet dhe reaksionet kimike. Substanca të thjeshta dhe komplekse. Klasat kryesore të substancave. Paraqitja grafike e substancave. Ekuacionet e reaksioneve kimike. Hyrje në masat paraprake të sigurisë kur punoni në një laborator kimik.
Pjesa praktike. Krahasimi i dukurive fizike dhe reaksioneve kimike. Demonstrimi i ndryshimeve në ngjyrën e treguesve në mjedise të ndryshme.
Tema nr 2. Konceptet bazë mjedisore. 4 orë. (3+1)
Filtra ekologjik. Organizmi, Zinxhirët ushqimorë. Koncepti i përqendrimeve maksimale të lejueshme. Piramida ekologjike e numrave dhe e masës. Biosfera. Noosferë. Nivelet e problemeve mjedisore: lokale, rajonale, globale. Kriza ekologjike.
Pjesa praktike. Përcaktimi i nivelit të problemeve mjedisore.
Tema nr 3. Trupi i njeriut është një laborator kimik. 4 orë (3+1)
Organizimi kimik i organizmave. Koncepti i substancave organike: proteinat, yndyrnat, karbohidratet, acidet nukleike, hormonet, vitaminat. Substancat inorganike: kripërat e ujit, natriumit, kaliumit, kalciumit. Komponimet e hekurit, bakrit, kobaltit, fosforit dhe biorolit të tyre. Shkaqet e plakjes së shpejtë të trupit. Ortobioza - një mënyrë jetese e shëndetshme.
Pjesa praktike. Njohja me përbërjen e smaltit të dhëmbëve dhe dentinës. Shkaqet e kariesit.
Tema nr 4. Atmosfera e Tokës dhe mbrojtja e saj. 4 orë (2+2)
Atmosfera është një habitat i ajrosur. Ajri dhe përbërësit e tij. Përbërja e ajrit të thithur dhe të nxjerrë. Higjiena e ajrit. Dëmtimi i shëndetit të njeriut nga pirja e duhanit. Shkaqet e efektit serë, shkatërrimi i shtresës së ozonit dhe pasojat e mundshme. Mbrojtja atmosferike. Karburantet miqësore me mjedisin. Burimet alternative të energjisë.
Pjesa praktike. Lojë: "Sikur të isha kryetar bashkie..." Konkursi i projektit: "Mënyrat e transportit miqësor ndaj mjedisit të shekullit të 21".
Tema nr 5. Hidrosfera dhe mbrojtja e saj. 4 orë (2+2)
Uji, përbërja dhe vetitë e tij. Hidrosfera është habitati ujor i organizmave. Burimet dhe rrugët kryesore të ndotjes së trupave ujorë: nxjerrja dhe transportimi i naftës, qymyrit, xeherorit, ujërave të zeza industriale, bujqësore dhe shtëpiake. Problemi i mungesës së ujit të ëmbël dhe zgjidhja e tij.
Pjesa praktike. 1. Lojë simuluese: “Takim operacional” (problem: naftë në det). 2. Parashikimi i mjedisit. Vlerësimi i situatës: shoferët lajnë makinat e tyre në bregun e një rezervuari. Zhvillimi i një projekti për një vend lavazhi miqësor ndaj mjedisit.
Tema nr 6. Litosfera dhe mbrojtja e saj. 4 orë (2+2)
Litosfera dhe kufijtë e saj. Toka, funksionet e saj. Ndotja e tokës me metale të rënda (burimet, pasojat, mbrojtja). Akumulimi i pesticideve në tokë është një mjet kimik për të kontrolluar barërat e këqija dhe sëmundjet e bimëve. Ndikimi i pesticideve në mjedisin natyror. Metodat alternative të kontrollit të dëmtuesve. Problemi i landfilleve urbane dhe industriale dhe mënyrat e zgjidhjes së tij.
Pjesa praktike. Tryezë e rrumbullakët “Pesticidet dhe mjedisi”. Hartimi i një memorandumi për banorin e verës.
Tema nr 7. Kimia në jetën e përditshme. 4 orë (2+2)
Substancat kryesore të përdorura në jetën e përditshme, vetitë e tyre. Masat paraprake të sigurisë gjatë trajtimit të kimikateve shtëpiake. Ndihma e parë për helmim kimik dhe djegie. Etanoli (përbërja, vetitë, roli i dyfishtë në raport me njerëzit)
Pjesa praktike. 1. Njohja me grupet kryesore të substancave të përdorura në jetën e përditshme. Konkursi i udhëzimeve për sigurinë në shtëpi. 2. Diskutim: Etanoli: fakte pro dhe kundër.
Tema nr 8. Toka është shtëpia jonë e përbashkët. 4 orë (2+2)
Cikli i substancave në biosferë. Bollëku i elementeve në koren e tokës. Koncepti i metodave për kontrollin e hyrjes së metaleve në organizmat bimore dhe shtazore. Ksentobiotikët janë substanca që nuk janë karakteristike për organizmat e gjallë (kozmetikë, aerosol). Eko-helmimi. Alergjitë si pasojë e helmimit mjedisor. Mënyrat për të ruajtur pastërtinë e biosferës. Roli i ekologjisë dhe kimisë në zgjidhjen e problemeve mjedisore.
Programi zgjat 34 orë, nga të cilat 20 orë teori, 14 orë praktikë.
Plani edukativo-tematik
Nr.
Titulli i seksioneve, tema
Numri i orëve
Total
teori
praktikë
Prezantimi
Konceptet thelbësore kimike
Atmosfera e Tokës dhe mbrojtja e saj
Hidrosfera dhe mbrojtja e saj
Litosfera dhe mbrojtja e saj
Kimia në jetën e përditshme
Toka është shtëpia jonë e përbashkët
TOTAL:
34
20
14
Mbështetja metodologjike
Subjekti
Formulari i klasës
Teknika, metoda
Materiale metodologjike dhe didaktike
Pajisje teknike
Formulari i përmbledhjes
Prezantimi
Punë në grup
Duke intervistuar
Detyrë në grup
bashkëbisedim
Kartat
Duke përmbledhur
intervistimi
Konceptet thelbësore kimike
Mësim praktik
Detyrat në grup
Tabelat
Skema
Tretësira të acideve, alkaleve, kripërave dhe treguesve të ndryshëm
Ese
Konceptet bazë mjedisore
Grupi
Individual
Praktike
Ligjërata
bashkëbisedim
Slides
Tabelat
Ekrani
Prezantimi
Trupi i njeriut – laborator kimik
Grupi
Praktike
Ligjërata
Flashcards
Punë praktike
Tabelat
Skema
Flashcards
Raportoni
Hidrosfera dhe mbrojtja e saj
Punë në grup Lojë simuluese Modelimi i parashikimit
Detyra grupore dhe individuale Bisedë
Flashcards Tabelat Slides
Ekrani
Lojë imitimi
Litosfera dhe mbrojtja e saj
Punë në grup Tryezë e rrumbullakët
Ligjërata Bisedë Detyra individuale
Flashcards Video
Video Regjistrues
Tryezë e rrumbullakët Hartimi i një memorandumi për banorët e verës
Atmosfera dhe mbrojtja e saj
Punë në grup Punë individuale
Nje loje
Leksion Detyrat krijuese Detyrat në grup
Tabelat
Skema
Slides
Ekrani
Konkursi
projektet
Kimia në jetën e përditshme
Detyra praktike Diskutim
Detyra individuale Detyra në grup Bisedë
Flashcards
Substancat e përdorura në jetën e përditshme
Diskutim "Etanoli: të mirat dhe të këqijat"
Toka është shtëpia jonë e përbashkët
Mësime në grup Mësimi praktik Konferencë
Ligjërata
bashkëbisedim
Detyrat në grup
Tabelat
Skema
rrëshqitje
Ekrani
Konferenca "Kimia dhe Ekologjia"
Bibliografi
Shustov S. B., Shustova L. V. Kimia dhe ekologjia. Libër mësuesi për nxënësit. N. Novgorod, 1994. Qendra Humanitare Nizhny Novgorod.
E. Grosse, H. Weissmantel. Kimi për kuriozët. Leningrad, "Kimi", 1985
V.I. Golik, V.I. Komashçenko, K. Drebenstedt. Mbrojtjen e mjedisit. Moskë, 2005
A.F. Sergeeva. Vjelja pa kimikate ose ekologji prej gjashtëqind metrash katrorë. Rostov-Phoenix, 2001
G.P. Polyashova. Trajtim pa kimikate. Mjekësi tradicionale e provuar. Libri i Artë i Mjekësisë Tradicionale. EKSMO, 2005
Mikroelementet dhe enzimat. Hyrje në metaloenzimat. Enzimat specifike dhe jospecifike. Roli i joneve metalike në enzima. Ngjashmëria horizontale në veprimin biologjik të elementeve d. Sinergjia dhe antagonizmi i elementeve.
Prirja e joneve të elementit d për hidrolizë dhe polimerizim
Në mjediset acidike, jonet e elementit d janë në formën e joneve të hidratuar [M(H 2 O) m ] n+. Me rritjen e pH-së, jonet e hidratuar të shumë elementëve d, për shkak të ngarkesës së tyre të madhe dhe madhësisë së vogël të joneve, kanë një efekt të lartë polarizues në molekulat e ujit, aftësinë pranuese për jonet hidroksid, i nënshtrohen hidrolizës kationike dhe formojnë lidhje të forta kovalente me OH - . Procesi përfundon ose me formimin e kripërave bazë [M(OH) m] (m-n)+, ose hidroksideve të patretshme M(OH) n, ose komplekseve hidrokso [M(OH) m] (n-m)-. Procesi i ndërveprimit hidrolitik mund të ndodhë me formimin e komplekseve multinukleare si rezultat i reaksionit të polimerizimit.
2. 4. Roli biologjik i d-elementeve (elementeve kalimtare)
Elementet, përmbajtja e të cilave nuk kalon 10 -3%, janë pjesë e enzimave, hormoneve, vitaminave dhe komponimeve të tjera jetike. Për metabolizmin e proteinave, karbohidrateve dhe yndyrave nevojiten: Fe, Co, Mn, Zn, Mo, V, B, W; në sintezën e proteinave përfshihen: Mg, Mn, Fe, Co, Cu, Ni, Cr, në hematopoiezë – Co, Ti, Cu, Mn, Ni, Zn; në frymë - Mg, Fe, Cu, Zn, Mn dhe Co. Prandaj, mikroelementet kanë gjetur aplikim të gjerë në mjekësi, si mikrofertilizues për kulturat e arave dhe si plehra në blegtori, shpendë dhe peshqit. Mikroelementet janë pjesë e një numri të madh bioregulatorësh të sistemeve të gjalla, të cilat bazohen në biokomplekse. Enzimat janë proteina të veçanta që veprojnë si katalizatorë në sistemet biologjike. Enzimat janë katalizatorë unikë me efikasitet të patejkalueshëm dhe selektivitet të lartë. Një shembull i efikasitetit të reaksionit të dekompozimit të peroksidit të hidrogjenit 2H 2 O 2 ® 2H 2 O + O 2 në prani të enzimave është dhënë në Tabelën 6.
Tabela 6. Energjia e aktivizimit (E o) dhe shpejtësia relative e reaksionit të dekompozimit të H 2 O 2 në mungesë dhe prani të katalizatorëve të ndryshëm
Aktualisht, njihen më shumë se 2000 enzima, shumë prej të cilave katalizojnë një reagim të vetëm. Aktiviteti i një grupi të madh enzimash ndodh vetëm në prani të disa përbërjeve joproteinike të quajtura kofaktorë. Jonet e metaleve ose komponimet organike veprojnë si kofaktorë. Rreth një e treta e enzimave aktivizohen nga metalet në tranzicion.
Jonet metalike në enzima kryejnë një sërë funksionesh: ato janë një grup elektrofilik i qendrës aktive të enzimës dhe lehtësojnë ndërveprimin me rajonet e ngarkuara negativisht të molekulave të substratit, formojnë një konformacion aktiv katalitik të strukturës së enzimës (në formimin e strukturës spirale të ARN-së, përfshihen jonet e zinkut dhe manganit), marrin pjesë në transportin e elektroneve (komplekson transferimin e elektroneve). Aftësia e një joni metalik për të kryer rolin e tij në vendin aktiv të enzimës përkatëse varet nga aftësia e jonit metalik për të formuar komplekse, nga gjeometria dhe qëndrueshmëria e kompleksit të formuar. Kjo siguron një rritje të selektivitetit të enzimës ndaj substrateve, aktivizimin e lidhjeve në enzimë ose substrat nëpërmjet koordinimit dhe ndryshimit të formës së substratit në përputhje me kërkesat sterike të zonës aktive.
Biokomplekset ndryshojnë në qëndrueshmëri. Disa prej tyre janë aq të forta sa janë vazhdimisht në trup dhe kryejnë një funksion specifik. Në rastet kur lidhja midis kofaktorit dhe proteinës enzimë është e fortë dhe është e vështirë t'i ndajë ato, quhet "grup protetik". Lidhje të tilla janë gjetur në enzimat që përmbajnë një kompleks heme të hekurit me një derivat të porfinës. Roli i metaleve në komplekse të tilla është shumë specifik: zëvendësimi i tij edhe me një element të ngjashëm në veti çon në një humbje të konsiderueshme ose të plotë të aktivitetit fiziologjik. Këto enzima përfshijnë ndaj enzimave specifike.
Shembuj të komponimeve të tilla janë klorofili, polifenil oksidaza, vitamina B 12, hemoglobina dhe disa metaloenzima (enzima specifike). Pak enzima përfshihen vetëm në një reagim specifik ose të vetëm.
Vetitë katalitike të shumicës së enzimave përcaktohen nga qendra aktive e formuar nga mikroelementë të ndryshëm. Enzimat sintetizohen për kohëzgjatjen e funksionit. Joni metalik vepron si një aktivizues dhe mund të zëvendësohet nga një jon tjetër metalik pa humbje të aktivitetit fiziologjik të enzimës. Këto klasifikohen si enzimat jospecifike.
Më poshtë janë enzimat në të cilat jonet e ndryshme metalike kryejnë funksione të ngjashme.
Tabela 7. Enzimat në të cilat jone të ndryshëm metalikë kryejnë funksione të ngjashme
Një element gjurmë mund të aktivizojë enzima të ndryshme, dhe një enzimë mund të aktivizohet nga elementë gjurmë të ndryshëm. Ngjashmërinë më të madhe në veprim biologjik e kanë enzimat me mikroelementë në të njëjtën gjendje oksidimi +2. Siç shihet, mikroelementet e elementeve kalimtare në veprimin e tyre biologjik karakterizohen nga më shumë ngjashmëri horizontale sesa ngjashmëri vertikale në sistemin periodik të D.I. Mendeleev (në serinë Ti-Zn). Kur vendoset për përdorimin e një mikroelementi të veçantë, është e nevojshme të merret parasysh jo vetëm prania e formave të lëvizshme të këtij elementi, por edhe të tjera që kanë të njëjtën gjendje oksidimi dhe mund të zëvendësojnë njëri-tjetrin në përbërjen e enzimave.
Disa metalloenzima zënë një pozicion të ndërmjetëm midis enzimave specifike dhe jospecifike. Jonet metalike veprojnë si kofaktor. Rritja e fuqisë së biokompleksit enzimë rrit specifikën e veprimit të tij biologjik. Efikasiteti i veprimit enzimatik të jonit metalik të enzimës ndikohet nga gjendja e tij e oksidimit. Sipas intensitetit të ndikimit të tyre, mikroelementet renditen në rreshtin e mëposhtëm:
Ti 4+ ®Fe 3+ ®Cu 2+ ®Fe 2+ ®Mg 2+ ®Mn 2+ . Joni Mn 3+, ndryshe nga joni Mn 2+, është i lidhur shumë ngushtë me proteinat dhe kryesisht me grupe që përmbajnë oksigjen, së bashku Fe 3+ është pjesë e metaloproteinave.
Mikroelementet në formë kompleksonate veprojnë në trup si një faktor që me sa duket përcakton ndjeshmërinë e lartë të qelizave ndaj mikroelementeve nëpërmjet pjesëmarrjes së tyre në krijimin e një gradienti të lartë përqendrimi. Vlerat e rrezeve atomike dhe jonike, energjitë e jonizimit, numrat e koordinimit dhe tendenca për të formuar lidhje me të njëjtat elementë në molekulat e bioligandës përcaktojnë efektet e vërejtura gjatë zëvendësimit të ndërsjellë të joneve: mund të ndodhin me rritje (sinergji) dhe me frenimin e aktivitetit të tyre biologjik (antagonizëm) elementi që zëvendësohet. Jonet e elementeve d në gjendje oksidimi +2 (Mn, Fe, Co, Ni, Zn) kanë karakteristika të ngjashme fiziko-kimike të atomeve (struktura elektronike e nivelit të jashtëm, rrezet e ngjashme të joneve, lloji i hibridizimit orbital, vlera të ngjashme të konstantet e stabilitetit me bioligandë). Ngjashmëria e karakteristikave fiziko-kimike të agjentit kompleks përcakton ngjashmërinë e veprimit të tyre biologjik dhe këmbyeshmërinë. Elementët e mësipërm të tranzicionit stimulojnë proceset hematopoietike dhe përmirësojnë proceset metabolike. Sinergjia e elementeve në proceset e hematopoiezës është e lidhur ndoshta me pjesëmarrjen e joneve të këtyre elementeve në faza të ndryshme të procesit të sintezës së elementeve të formuara të gjakut të njeriut.
Elementet s të grupit I karakterizohen, në krahasim me elementët e tjerë të periudhës së tyre, nga një ngarkesë e vogël e bërthamave atomike, një potencial i ulët jonizimi i elektroneve të valencës, një madhësi e madhe atomike dhe rritja e tij në grup nga lart poshtë. E gjithë kjo përcakton gjendjen e joneve të tyre në tretësirat ujore në formën e joneve të hidratuar. Ngjashmëria më e madhe midis litiumit dhe natriumit përcakton ndërkëmbueshmërinë e tyre dhe veprimin sinergjik. Vetitë shkatërruese në solucionet ujore të joneve të kaliumit, rubidiumit dhe ceziumit sigurojnë përshkueshmërinë më të mirë të membranës, ndërkëmbueshmërinë dhe sinergjimin e veprimit të tyre. Përqendrimi i K + brenda qelizave është 35 herë më i lartë se jashtë tij, dhe përqendrimi i Na + në lëngun jashtëqelizor është 15 herë më i lartë se brenda qelizës. Këta jone janë antagonistë në sistemet biologjike. s - Elementet e grupit II gjenden në trup në formën e përbërjeve të formuara nga acidet fosforike, karbonike dhe karboksilike. Kalciumi, i përmbajtur kryesisht në indet e eshtrave, është i ngjashëm në veti me stronciumin dhe bariumin, të cilët mund ta zëvendësojnë atë në kocka. Në këtë rast vërehen të dyja rastet e sinergjisë dhe antagonizmit. Jonet e kalciumit janë gjithashtu antagonistë të joneve të natriumit, kaliumit dhe magnezit. Ngjashmëria e karakteristikave fiziko-kimike të joneve Be 2+ dhe Mg 2+ përcakton këmbyeshmërinë e tyre në përbërjet që përmbajnë lidhje Mg–N dhe Mg–O. Kjo mund të shpjegojë frenimin e enzimave që përmbajnë magnez kur beriliumi hyn në trup. Beriliumi është një antagonist i magnezit. Rrjedhimisht, vetitë fiziko-kimike dhe efektet biologjike të mikroelementeve përcaktohen nga struktura e atomeve të tyre. Shumica e elementëve biogjenikë janë anëtarë të periudhës së dytë, të tretë dhe të katërt të sistemit periodik të D.I. Mendelejevi. Këto janë atome relativisht të lehta, me një ngarkesë relativisht të vogël në bërthamat e atomeve të tyre.
2. 4. 2. Roli i komponimeve të elementeve kalimtare në transferimin e elektroneve në sistemet e gjalla.
Në një organizëm të gjallë, shumë procese kanë një karakter ciklik, të ngjashëm me valë. Proceset kimike në themel të tyre duhet të jenë të kthyeshme. Kthyeshmëria e proceseve përcaktohet nga bashkëveprimi i faktorëve termodinamikë dhe kinetikë. Reaksionet e kthyeshme përfshijnë ato me konstante nga 10 -3 në 10 3 dhe me një vlerë të vogël të DG 0 dhe DE 0 të procesit. Në këto kushte, përqendrimet e substancave fillestare dhe produkteve të reaksionit mund të jenë në përqendrime të krahasueshme dhe duke i ndryshuar ato në një interval të caktuar, mund të arrihet kthyeshmëria e procesit. Nga pikëpamja kinetike, duhet të ketë vlera të ulëta të energjisë së aktivizimit. Prandaj, jonet metalike (hekuri, bakri, mangani, kobalti, molibden, titan dhe të tjerët) janë bartës të përshtatshëm të elektroneve në sistemet e gjalla. Shtimi dhe dhurimi i një elektroni shkakton ndryshime vetëm në konfigurimin elektronik të jonit metalik, pa ndryshuar ndjeshëm strukturën e përbërësit organik të kompleksit. Një rol unik në sistemet e gjalla i është caktuar dy sistemeve redoks: Fe 3+ /Fe 2+ dhe Cu 2+ /Cu + . Bioligandët stabilizojnë në një masë më të madhe formën e oksiduar në çiftin e parë, dhe kryesisht formën e reduktuar në çiftin e dytë. Prandaj, në sistemet që përmbajnë hekur, potenciali formal është gjithmonë më i ulët, dhe në sistemet që përmbajnë bakër, shpesh është më i lartë. Sistemet redoks që përmbajnë bakër dhe hekur mbulojnë një gamë të gjerë potencialesh, gjë që u lejon atyre të ndërveprojnë me shumë nënshtresa, të shoqëruara me moderim ndryshimet në DG 0 dhe DE 0, që plotëson kushtet e kthyeshmërisë. Një hap i rëndësishëm në metabolizëm është nxjerrja e hidrogjenit nga lëndët ushqyese. Atomet e hidrogjenit pastaj shndërrohen në një gjendje jonike dhe elektronet e ndara prej tyre hyjnë në zinxhirin e frymëmarrjes; në këtë zinxhir, duke lëvizur nga një përbërës në tjetrin, ata japin energjinë e tyre për formimin e një prej burimeve kryesore të energjisë, acidit adenozinë trifosforik (ATP), dhe ata vetë arrijnë përfundimisht në një molekulë oksigjeni dhe bashkohen me të, duke formuar ujë. molekulat. Ura përgjatë së cilës lëkunden elektronet janë komponime komplekse hekuri me një bërthamë porfirine, e ngjashme në përbërje me hemoglobinën.
Një grup i madh enzimash që përmbajnë hekur që katalizojnë procesin e transferimit të elektroneve në mitokondri quhen citokromet(ts.kh.), Në total njihen rreth 50 citokrome. Citokromet janë porfirina hekuri në të cilat të gjashtë orbitalet e jonit të hekurit janë të zëna nga atomet e donatorëve, një bioligand. Dallimi midis citokromeve është vetëm në përbërjen e vargjeve anësore të unazës së porfirinës. Ndryshimet në strukturën e bioligandit shkaktohen nga ndryshimet në madhësinë e potencialeve formale. Të gjitha qelizat përmbajnë të paktën tre proteina me strukturë të ngjashme, të quajtura citokromet a, b, c. Në citokromin c, lidhja me mbetjen e histidinës së zinxhirit polipeptid ndodh përmes bërthamës së porfirinës. Vendi i lirë i koordinimit në jonin e hekurit është i zënë nga mbetja e metioninës së zinxhirit polipeptid:
Një nga mekanizmat e funksionimit të citokromeve, të cilat përbëjnë një nga hallkat në zinxhirin e transportit të elektroneve, është transferimi i një elektroni nga një substrat në tjetrin.
Nga pikëpamja kimike, citokromet janë komponime që shfaqin dualitet redoks në kushte të kthyeshme.
Transferimi i elektroneve nga citokromi c shoqërohet me një ndryshim në gjendjen e oksidimit të hekurit:
c. X. Fe 3+ + e « c.xFe 2+
Jonet e oksigjenit reagojnë me jonet e hidrogjenit në mjedis për të formuar ujë ose peroksid hidrogjeni. Peroksidi zbërthehet shpejt nga një enzimë speciale katalazë në ujë dhe oksigjen sipas skemës së mëposhtme:
2H 2 O 2 ® 2H 2 O + O 2
Enzima peroksidazë përshpejton reaksionet e oksidimit të substancave organike me peroksid hidrogjeni sipas skemës së mëposhtme:
Këto enzima kanë një hem në strukturën e tyre, në qendër të të cilit ndodhet hekuri me gjendje oksidimi +3 (Seksioni 2 7.7).
Në zinxhirin e transportit të elektroneve, citokromi c transferon elektronet në citokromet e quajtura oksidaza citokrom. Ato përmbajnë jone bakri. Citokromi është një bartës me një elektron. Prania e bakrit në një nga citokromet së bashku me hekurin e kthen atë në një bartës me dy elektrone, gjë që bën të mundur rregullimin e shpejtësisë së procesit.
Bakri është pjesë e një enzime të rëndësishme - superoksid dismutaza (SOD), e cila përdor jonin toksik të superoksidit O2- në trup përmes reagimit.
[SOD Cu 2+ ] + ® O 2 - [SOD Cu + ] + O 2
[SOD Cu + ] + O 2 - + 2H + ® [SODCu 2+ ] + H 2 O 2
Peroksidi i hidrogjenit dekompozohet në trup nën veprimin e katalazës.
Aktualisht, janë të njohura rreth 25 enzima që përmbajnë bakër. Ato formojnë një grup oksigjenazash dhe hidroksilazash. Përbërja dhe mekanizmi i veprimit të tyre janë përshkruar në punë (2, seksioni 7.9.).
Komplekset e elementeve kalimtare janë një burim i mikroelementeve në një formë biologjikisht aktive me përshkueshmëri të lartë të membranës dhe aktivitet enzimatik. Ato janë të përfshira në mbrojtjen e trupit nga "stresi oksidativ". Kjo është për shkak të pjesëmarrjes së tyre në përdorimin e produkteve metabolike që përcaktojnë procesin e pakontrolluar të oksidimit (peroksidet, radikalet e lira dhe speciet e tjera aktive të oksigjenit), si dhe në oksidimin e substrateve. Mekanizmi i reaksionit të radikalit të lirë të oksidimit të substratit (RH) me peroksid hidrogjeni me pjesëmarrjen e një kompleksi hekuri (FeL) si katalizator mund të përfaqësohet nga skemat e reagimit.
RH + . OH® R. + H2O; R. + FeL ® R + + FeL
Nënshtresa
R + + OH - ® ROH
Substrat i oksiduar
Shfaqja e mëtejshme e reaksionit radikal çon në formimin e produkteve me një shkallë më të lartë hidroksilimi. Radikalët e tjerë veprojnë në mënyrë të ngjashme: HO 2. , O 2 . , . O 2 - .
2. 5. Karakteristikat e përgjithshme të elementeve të bllokut p
Quhen elementë në të cilët plotësohet nënniveli p i nivelit të jashtëm të valencës p-elementet. Struktura elektronike e ns 2 p 1-6 niveli valent. Elektronet e valencës janë nënnivelet s dhe p.
Tabela 8. Pozicioni i p-elementeve në tabelën periodike të elementeve.
| Periudha | Grupi | |||||
| IIIA | IVA | V.A. | VIA | VIIA | VIIIA | |
| (C) | (N) | (O) | (F) | Ne | ||
| (P) | (S) | (Cl) | Ar | |||
| Ga | Kr | |||||
| Në | Sn | Sb | Te | (Unë) | Xe | |
| Tl | Pb | Bi | Po | Në | Rn | |
| f 1 | f 2 | f 3 | f 4 | f 5 | R 6 | |
| () - elementet thelbësore, - elementet biogjene |
Në periudhat nga e majta në të djathtë rritet ngarkesa e bërthamave, ndikimi i të cilave mbizotëron mbi rritjen e forcave të zmbrapsjes së ndërsjellë midis elektroneve. Prandaj, potenciali i jonizimit, afiniteti i elektroneve dhe, rrjedhimisht, kapaciteti pranues dhe vetitë jometalike rriten në periudha. Të gjithë elementët që shtrihen në Br - Në diagonale dhe më lart janë jometale dhe formojnë vetëm komponime kovalente dhe anione. Të gjithë p-elementët e tjerë (me përjashtim të indiumit, taliumit, poloniumit, bismutit, të cilët shfaqin veti metalike) janë elementë amfoterë dhe formojnë si katione ashtu edhe anione, të cilat të dyja janë shumë të hidrolizuara. Shumica e elementeve p jometalike janë biogjene (përjashtim bëjnë gazrat fisnikë, teluri dhe astatina). Nga p-elementet - metalet - vetëm alumini klasifikohet si biogjen. Dallimet në vetitë e elementeve fqinjë, si brenda; dhe sipas periudhës: shprehen shumë më fort se ato të s-elementeve. p-elementet e periudhës së dytë - azoti, oksigjeni, fluori kanë një aftësi të theksuar për të marrë pjesë në formimin e lidhjeve hidrogjenore. Elementet e periudhës së tretë dhe të mëpasshme e humbin këtë aftësi. Ngjashmëria e tyre qëndron vetëm në strukturën e predhave të jashtme të elektroneve dhe në ato gjendje valence që lindin për shkak të elektroneve të paçiftuara në atomet e pangacmuar. Bori, karboni dhe veçanërisht azoti janë shumë të ndryshëm nga elementët e tjerë të grupeve të tyre (prania e nënniveleve d- dhe f).
Të gjithë p-elementet dhe veçanërisht p-elementet e periudhës së dytë dhe të tretë (C, N, P, O, S, Si, Cl) formojnë komponime të shumta me njëri-tjetrin dhe me elementet s-, d- dhe f. Shumica e komponimeve të njohura në Tokë janë komponime të elementeve p. Pesë p-elementet kryesore (makrobiogjene) të jetës - O, P, C, N dhe S - janë materiali kryesor ndërtimor nga i cili përbëhen molekulat e proteinave, yndyrave, karbohidrateve dhe acideve nukleike. Nga komponimet me peshë molekulare të ulët të elementeve p, rëndësinë më të madhe kanë oksoanionet: CO 3 2-, HCO 3 -, C 2 O 4 2-, CH3COO -, PO 4 3-, HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, SO 4 2- dhe jonet halide. p-elementet kanë shumë elektrone valente me energji të ndryshme. Prandaj, komponimet shfaqin shkallë të ndryshme oksidimi. Për shembull, karboni shfaq gjendje të ndryshme oksidimi nga -4 në +4. Azoti - nga -3 në +5, klori - nga -1 në +7.
Gjatë reaksionit, elementi p mund të dhurojë dhe pranojë elektrone, duke vepruar përkatësisht si agjent reduktues ose agjent oksidues, në varësi të vetive të elementit me të cilin ndërvepron. Kjo krijon një gamë të gjerë përbërjesh të formuara prej tyre. Kalimi i ndërsjellë i atomeve të p-elementeve të gjendjeve të ndryshme oksidimi, duke përfshirë për shkak të proceseve metabolike redoks (për shembull, oksidimi i një grupi alkooli në grupin e tyre aldehid dhe më pas në një grup karboksil, e kështu me radhë) shkakton një pasuri të tyre. transformimet kimike.
Një përbërje karboni shfaq veti oksiduese nëse, si rezultat i reaksionit, atomet e karbonit rrisin numrin e lidhjeve të tij me atomet e elementeve më pak elektronegative (metal, hidrogjen), sepse, duke tërhequr elektronet e lidhjes së zakonshme, atomi i karbonit ul gjendjen e tij të oksidimit.
CH 3 ® -CH 2 OH ® -CH = O ® -COOH ® CO 2
Rishpërndarja e elektroneve midis agjentit oksidues dhe agjentit reduktues në përbërjet organike mund të shoqërohet vetëm me një zhvendosje në densitetin total të elektroneve të lidhjes kimike në atomin që vepron si agjent oksidues. Në rastin e polarizimit të fortë, kjo lidhje mund të prishet.
Fosfatet në organizmat e gjallë shërbejnë si përbërës strukturorë të skeletit, membranave qelizore dhe acideve nukleike. Indi kockor ndërtohet kryesisht nga hidroksiapatiti Ca 5 (PO 4) 3 OH. Baza e membranave qelizore janë fosfolipidet. Acidet nukleike përbëhen nga zinxhirë ribozë ose deoksiriboz fosfat. Përveç kësaj, polifosfatet janë burimi kryesor i energjisë.
Në trupin e njeriut, NO sintetizohet domosdoshmërisht duke përdorur enzimën NO sintazë nga aminoacidi arginina. Jetëgjatësia e NO në qelizat e trupit është e rendit të një sekonde, por funksionimi normal i tyre nuk është i mundur pa NO. Ky përbërës siguron: relaksim të muskujve të lëmuar të muskujve vaskulare, rregullim të funksionit të zemrës, funksionim efektiv të sistemit imunitar, transmetim të impulseve nervore. NO besohet se luan një rol të rëndësishëm në të mësuarit dhe kujtesën.
Reaksionet redoks në të cilat marrin pjesë p-elementet janë në themel të efektit të tyre toksik në trup. Efekti toksik i oksideve të azotit shoqërohet me aftësinë e tyre të lartë redoks. Nitratet që hyjnë në ushqim reduktohen në nitrite në trup.
NO 3 - + 2H + + 2e ® NO 2 + H 2 O
Nitritet kanë veti shumë toksike. Ata e shndërrojnë hemoglobinën në methemoglobinë, e cila është produkt i hidrolizës dhe oksidimit të hemoglobinës.
Si rezultat, hemoglobina humbet aftësinë e saj për të transportuar oksigjen në qelizat e trupit. Hipoksia zhvillohet në trup. Përveç kësaj, nitritet, si kripëra të një acidi të dobët, reagojnë me acidin klorhidrik në përmbajtjen e stomakut, duke formuar acid azotik, i cili, me aminat sekondare, formon nitrozaminat kancerogjene:
Efekti biologjik i komponimeve organike me molekulare të lartë (aminoacidet, polipeptidet, proteinat, yndyrat, karbohidratet dhe acidet nukleike) përcaktohet nga atomet (N, P, S, O) ose grupet e formuara të atomeve (grupet funksionale), në të cilat ato veprojnë si qendra kimikisht aktive, dhurues çifte elektronesh të afta për të formuar lidhje koordinimi me jonet metalike dhe molekulat organike. Rrjedhimisht, p-elementet formojnë komponime kelatuese polidentate (aminoacide, polipeptide, proteina, karbohidrate dhe acide nukleike). Ato karakterizohen nga reaksionet e formimit kompleks, vetitë amfoterike dhe reaksionet e hidrolizës anionike. Këto veti përcaktojnë pjesëmarrjen e tyre në proceset bazë biokimike dhe në sigurimin e gjendjes së izohidrisë. Ato formojnë sisteme tampon proteinash, fosfate, hidrogjen karbonat. Merrni pjesë në transportin e lëndëve ushqyese, produkteve metabolike dhe proceseve të tjera.
3. 1. Roli i habitatit. Kimia e ndotjes atmosferike. Roli i mjekut në mbrojtjen e mjedisit dhe shëndetit të njeriut.
A.P. Vinogradov tregoi se sipërfaqja e tokës është heterogjene në përbërjen kimike. Bimët dhe kafshët, si dhe njerëzit, të vendosur në zona të ndryshme, përdorin lëndë ushqyese me përbërje të ndryshme kimike dhe i përgjigjen kësaj me reaksione të caktuara fiziologjike dhe një përbërje të caktuar kimike të trupit. Efektet e shkaktuara nga mikroelementet varen nga marrja e tyre në trup. Përqendrimet e biometaleve në trup gjatë funksionimit normal të tij mbahen në një nivel të përcaktuar rreptësisht (dozë biotike) me ndihmën e proteinave dhe hormoneve përkatëse. Rezervat e biometaleve në trup rimbushen sistematikisht. Ato gjenden në sasi të mjaftueshme në ushqimin që hamë. Përbërja kimike e bimëve dhe kafshëve të përdorura për ushqim ndikon në trup.
Prodhimi industrial intensiv ka çuar në ndotjen e mjedisit natyror me substanca "të dëmshme", duke përfshirë përbërjet e elementeve të tranzicionit. Në natyrë, ka një rishpërndarje intensive të elementeve në provincat biogjeokimike. Rruga kryesore (deri në 80%) e hyrjes së tyre në organizëm është ushqimi ynë. Duke marrë parasysh ndotjen antropogjene të mjedisit, është e nevojshme të merren masa radikale për rehabilitimin e mjedisit dhe të njerëzve që jetojnë në të. Ky problem në shumë vende evropiane vihet përpara problemeve të rritjes ekonomike dhe është ndër prioritetet. Vitet e fundit është rritur çlirimi i ndotësve të ndryshëm. Parashikimi për zhvillimin industrial na lejon të konkludojmë se sasia e emetimeve dhe ndotësve mjedisorë do të vazhdojë të rritet.
Zonat reale në të cilat ndodh cikli i elementeve si rezultat i aktivitetit jetësor quhen ekosistemet ose siç e quajti Akademiku V.N. Sukaçev, biogjeocenozat. Njerëzit janë një pjesë integrale e ekosistemeve në planetin tonë. Në aktivitetet e tij jetësore, një person mund të prishë rrjedhën e ciklit natyror biogjenik. Shumë industri ndotin mjedisin. Sipas mësimeve të V.I. Vernadsky, guaska e planetit tonë, e ndryshuar nga aktiviteti ekonomik njerëzor, quhet noosferë. Ai mbulon të gjithë biosferën dhe shkon përtej kufijve të saj (stratosferë, miniera të thella, puse, etj.). Roli kryesor në noosferë luhet nga migrimi teknogjen i elementeve - teknogjeneza. Kërkimet mbi gjeokiminë e noosferës janë baza teorike për përdorimin racional të burimeve natyrore dhe luftën kundër ndotjes së mjedisit. Ndotja mjedisore e gaztë, e lëngët dhe e ngurtë formojnë aerosole toksike (mjegull, tym) në shtresën tokësore të atmosferës. Kur atmosfera është e ndotur me dioksid squfuri, lagështi të lartë dhe pa temperaturë, krijohet smog toksik. Dëmi kryesor në mjedis shkaktohet nga produktet e oksidimit SO 2, SO 3 dhe acidet H 2 SO 3 dhe H 2 SO 4. Si rezultat i emetimeve të oksidit të squfurit dhe azotit, shiu "acid" vërehet në rajonet industriale. Uji i shiut që përmban përqendrime të larta të joneve të hidrogjenit mund të shpërndajë jonet metalike toksike:
ZnO(t) + 2H + = Zn 2+ (p) + H2O
Kur funksionon një motor me djegie të brendshme, lirohen oksidet e azotit, produkti i konvertimit të të cilit është ozoni:
N 2 + O 2 « 2NO (në cilindrin e motorit)
Shqetësuese të mëdha për shoqërinë janë problemet mjedisore, thelbi kimik i të cilave është mbrojtja e biosferës nga oksidet e tepërta të karbonit dhe metani, të cilat krijojnë "efektin serë", oksidet e squfurit dhe të azotit, duke çuar në "shiun acid"; derivatet halogjene (klor, fluor) të hidrokarbureve që shkelin "mburojën e ozonit të Tokës"; substancat kancerogjene (hidrokarburet poliaromatike dhe produktet e djegies së tyre jo të plotë) dhe produkte të tjera. Në ditët e sotme po bëhet aktual jo vetëm problemi i mbrojtjes së mjedisit, por edhe i mbrojtjes së mjedisit të brendshëm. Numri i substancave që hyjnë në një organizëm të gjallë që janë të huaja, të huaja për jetën dhe të quajtura ksenobiotikët. Sipas Organizatës Botërore të Shëndetësisë, janë rreth 4 milionë të tillë, të cilët hyjnë në organizëm me ushqim, ujë dhe ajër, si dhe në formën e ilaçeve (format e dozimit).
Kjo për shkak të kulturës së ulët të prodhuesve dhe konsumatorëve të kimikateve që nuk kanë njohuri profesionale kimike. Në të vërtetë, vetëm mosnjohja e vetive të substancave dhe pamundësia për të parashikuar pasojat e përdorimit të tepërt të tyre mund të shkaktojë humbje të pariparueshme të natyrës, element integral i së cilës njeriu është. Në të vërtetë, edhe sot e kësaj dite, disa prodhues, dhe madje edhe punonjës mjekësorë, krahasohen me mullirin e Bulgakov, i cili donte të shërohej menjëherë nga malaria me një dozë të jashtëzakonshme (shoku) të kininës, por nuk kishte kohë - ai vdiq. Roli i elementeve të ndryshëm kimikë në ndotjen e mjedisit dhe shfaqjen e sëmundjeve, duke përfshirë ato profesionale, ende nuk është studiuar mjaftueshëm. Është e nevojshme të analizohet hyrja e substancave të ndryshme në mjedis si rezultat i veprimtarisë njerëzore, mënyrat e hyrjes së tyre në trupin e njeriut, bimët, ndërveprimi i tyre me organizmat e gjallë në nivele të ndryshme dhe të zhvillohet një sistem masash efektive që synojnë si parandalimin. ndotjen e mëtejshme të mjedisit dhe krijimin e mjeteve të nevojshme biologjike për mbrojtjen e mjedisit të brendshëm të trupit. Punonjësit mjekësorë duhet të marrin pjesë në zhvillimin dhe zbatimin e masave teknike, parandaluese, sanitare, higjienike dhe terapeutike.
3.2 Provincat biokimike. Sëmundjet endemike.
Zonat brenda të cilave kafshët dhe bimët karakterizohen nga një përbërje e caktuar elementare kimike quhen provincat biogjeokimike. Provincat biogjeokimike janë taksa të rendit të tretë të biosferës - territore të madhësive të ndryshme brenda nënrajoneve të biosferës me reaksione karakteristike të vazhdueshme të organizmave (për shembull, sëmundjet endemike). Ekzistojnë dy lloje të provincave biogjeokimike - natyrore dhe teknologjike, që rezultojnë nga zhvillimi i depozitave xeherore, emetimet nga industria metalurgjike dhe kimike dhe përdorimi i plehrave në bujqësi. Është e nevojshme t'i kushtohet vëmendje rolit të mikroorganizmave në krijimin e karakteristikave gjeokimike të mjedisit. Mungesa dhe teprica e elementeve mund të çojë në formimin e provincave biogjeokimike, të shkaktuara si nga mungesa e elementeve (provinca jodi, fluori, kalciumi, bakri etj.) ashtu edhe nga teprica e tyre (bor, molibden, fluor, bakër etj.). Problemi i mungesës së bromit në rajonet kontinentale, rajonet malore dhe teprica e bromit në peizazhet bregdetare dhe vullkanike është interesant dhe i rëndësishëm. Në këto rajone, evolucioni i sistemit nervor qendror vazhdoi cilësisht ndryshe. Një provincë biogjeokimike mbi shkëmbinj të pasuruar me nikel është zbuluar në Uralet Jugore. Karakterizohet nga forma të shëmtuara të barishteve dhe sëmundjet e deleve të shoqëruara me përmbajtje të lartë të nikelit në mjedis.
Lidhja e provincave biogjeokimike me gjendjen e tyre ekologjike bëri të mundur identifikimin e territoreve të mëposhtme: a) me një situatë ekologjike relativisht të kënaqshme - (zona e mirëqenies relative); b) me shkelje mjedisore të kthyeshme, të kufizuara dhe në shumicën e rasteve të heqshme - (zona e rrezikut mjedisor); c) me një shkallë mjaft të lartë të disavantazhit të vërejtur gjatë një periudhe të gjatë në një territor të madh, eliminimi i të cilit kërkon kosto dhe kohë të konsiderueshme - (zona e krizës ekologjike); d) me një shkallë shumë të lartë shqetësimi mjedisor, dëmtim mjedisor praktikisht të pakthyeshëm që ka një lokalizim të qartë -( zona e fatkeqësisë ekologjike).
Në bazë të faktorit të ndikimit, nivelit të tij, kohëzgjatjes së veprimit dhe zonës së shpërndarjes, provincat biogjeokimike natyrore-teknogjene të mëposhtme identifikohen si zona rreziku dhe krize:
1. polimetalike (Pb, Cd, Hjg, Cu, Zn) me shoqërime dominuese Cu–Zn, Cu–Ni, Pb–Zn, duke përfshirë:
· pasuruar me bakër (Uralet Jugore, Bashkortostan, Norilsk, Mednogorsk);
· pasuruar me nikel (Norilsk, Monchegorsk, Nikel, Polyarny, Tuva, Urals Jugore);
· pasuruar me plumb (Altai, Kaukaz, Transbaikalia);
· pasuruar me fluor (Kirovsk, Krasnoyarsk, Bratsk);
· me një përmbajtje të lartë të uraniumit dhe radionuklideve në mjedis (Transbaikalia, Altai, Urals Jugore).
2. krahina biogjeokimike me mangësi mikroelementesh (Se, I, Cu, Zn etj.).
Diskutimet filozofike në shkencën moderne natyrore paraqesin një pamje të pazakontë në një farë kuptimi, përkatësisht: problemet metodologjike dhe ideologjike të biologjisë dhe fizikës, sinergjetika dhe astronomia, gjenetika dhe bioteknologjia diskutohen në mënyrë shumë aktive, por nuk i kushtohet shumë vëmendje çështjeve të ngjashme të kimisë. Mund të rezultojë se, bazuar në përgjithësime të tilla themelore si ligji periodik, teoria e strukturës kimike, termodinamika kimike, kimia ka hapur mundësi të gjera për studimin dhe sintezën e miliona substancave të natyrës së pajetë dhe të gjallë, për krijimin e Komponime të panjohura më parë. Duket se e kishte marrë empirizmi, ana utilitare dhe nuk i interesonin problemet komplekse ideologjike dhe metodologjike me të cilat përballej. "Sidoqoftë, kimia," thekson Yu.A. Zhdanov, "përballet me problemet e veta komplekse dhe urgjente të një natyre teorike dhe metodologjike, dhe pa i kuptuar ato, jo vetëm vetë, por edhe një numër shkencash të tjera nuk do të jenë në gjendje të lëvizin. përpara në mënyrë produktive.”
Tani le të shqyrtojmë aspektin mjedisor të kimisë, kur ndodh procesi i ndotjes së mjedisit, i cili, për shkak të jolinearitetit të tij, ka një efekt të dëmshëm për njerëzit. Këtu mund të theksojmë një sërë faktorësh të dëmshëm për shëndetin tonë: ndotjen kimike të tokës dhe rrezikun e produkteve, ndotjen kimike të ajrit, ujit dhe efekte të tjera të rrezikshme për mjedisin. Në këtë rast, duhet të merret parasysh natyra antropogjene e llojeve të ndryshme të ndotjes së atmosferës, hidrosferës dhe litosferës. “Qeniet njerëzore janë ndotësi natyror dhe kryesor i planetit”, thekson J. Bockris. Për një kohë të gjatë, zhvillimi mjedisor ishte harmonik. Jeta e një organizmi në procesin e zhvillimit ishte në varësi të së tërës dhe korrespondonte me proceset kimike që ndodhnin rreth tij. Deri në shekullin e sotëm, njeriu nuk ka pasur një ndikim shumë të dukshëm në situatën ekologjike që ishte e balancuar në procesin e zhvillimit. Prishja e kësaj harmonie me të cilën përballet njeriu aktualisht është pasojë e rritjes së vëllimit të kimikateve dhe impianteve të tjera industriale që derdhen në ujë dhe ajër. Në atmosferë ndodhin procese fotokimike, përmes të cilave përpunohen ndotësit dhe rivendoset ekuilibri. Megjithatë, që nga fillimi i shekullit të 20-të. Njeriu ka lëshuar aq shumë ndotës në atmosferë sa po prishin proceset natyrore të rivendosjes së ekuilibrit.” Ndotja kimike e mjedisit ka një ndikim të rëndësishëm në jetën dhe sjelljen e njeriut, pasi shkakton dëme të konsiderueshme në trupin e tij.
Prej kohësh është vërtetuar se sjellja njerëzore dhe shëndeti dhe patologjia e lidhur përcaktohen nga natyra kimike e mjedisit. Zgjedhja selektive e kimikateve qëndron në bazë të kërkimit të barnave për trajtimin e sëmundjeve të ndryshme, përfshirë ato mendore. Ka shumë substanca të njohura që shkaktojnë përçarje të sjelljes normale njerëzore, për shembull, duke çuar në varësinë nga droga. Megjithatë, ato përfaqësojnë vetëm një pjesë shumë të vogël të diversitetit të gjerë të kimikateve që kanë efekte biokimike në shëndetin e njeriut. Në fund të fundit, kimikatet, pavarësisht se si hyjnë në trupin e njeriut, ndikojnë në rrjedhën e proceseve biokimike në trup. Kjo, së pari, për shkak të ligjeve të gjenezës së biosistemeve në planetin tonë - në rrjedhën e evolucionit kimik, një nga ndryshimet më të hershme të mëdha ishte kalimi nga një atmosferë reduktuese në atë oksiduese, në të cilën biosistemet karakteristike të koha filloi të zhvillohej. Harmonia e një evolucioni të tillë manifestohet qartë në "... një unitet që nënkupton një evolucion biokimik që është shumë më kompleks dhe ka ndodhur shumë më herët se evolucioni biologjik që na dha të gjithëve forma, fenomene dhe modele të tilla të sjelljes në bimë dhe kafshë. botë." Rrjedhimisht, mjedisi i jashtëm kimik përcaktoi natyrën e organizmave që mbijetuan gjatë evolucionit.
Së dyti, mbijetesa e organizmave shoqërohet me aftësinë e zhvilluar të organizmit për t'u riprodhuar. Dekodimi i kodit të ADN-së - materiali kryesor gjenetik i transmetuar brez pas brezi - ka treguar se zhvillimi i një individi rregullohet në nivel molekular dhe ndodh përmes një numri të madh reaksionesh biokimike. Atëherë bëhet e qartë se të gjitha vetitë e tjera të trupit (anatomike, elektrofiziologjike, të sjelljes, etj.) në një kuptim të caktuar varen nga proceset biokimike. Kjo shpjegon pse shëndeti dhe patologjia e trupit të njeriut ndikohet kryesisht nga faktorët biokimikë dhe pse më të rëndësishmet janë efektet e mjedisit të jashtëm kimik.
Vetëkuptohet se gjatë procesit evolutiv është formuar aftësia e biosistemit për t'iu përgjigjur në tërësi ndikimeve mjedisore, nga e cila varet gjendja fizike e individit.Arsyeja kryesore e ndryshimit të kësaj gjendjeje të njeriut është proceset neurokimike që ndodhin në sistemin nervor, veçanërisht në sistemin nervor qendror, organizimi i mirë i të cilave bën të mundur kryerjen e shumë proceseve të tilla. Truri i njeriut, siç dihet, përmban rreth 100 miliardë neurone; është një rrjet nervor, i cili është një fraktal, d.m.th. ka jolinearitet. Dhe vetë trupi i njeriut është një sistem dinamik jolinear, prandaj lidhja midis gjendjes së njeriut dhe mjedisit të jashtëm kimik në formën e tij më të përgjithshme është jolineare. Rezultatet e eksperimenteve për të identifikuar lidhjet midis ndjeshmërisë së sjelljes dhe ndryshimeve akute në mjedisin kimik, kur gjendja normale e trupit prishet, tregojnë një marrëdhënie (lidhje) jolineare (eksponenciale) midis gjendjes së trupit dhe substancës kimike ekzogjene. Në përgjithësi, nuk ka rëndësi se si kimikatet hyjnë në trupin e njeriut - në mënyrë somatike, me thithje, përmes lëkurës ose mukozës, për shkak të injektimit ose implantimit; Gjëja kryesore është se ato kanë një efekt jolinear në gjendjen e trupit të njeriut. Kjo nuk ka rëndësi të vogël për metodat e monitorimit dhe pastrimit të mjedisit nga ndotja kimike, në mënyrë që një person normalisht të autorizojë dhe të kryejë aktivitetet e tij.
Tranzicioni që ndodh në kiminë moderne nga projektimi i molekulave në krijimin e makinave molekulare meriton reflektim filozofik. Kimia i referohet atyre fushave të njohurive themelore që lejojnë sintezën dhe studimin e molekulave, që do të thotë se kimia, si një degë e shkencave natyrore, merret me studimin e materies në nivelin e organizimit të saj molekular. Kjo fushë e kërkimit duket e hapur, dhe në fakt është. Katalogu i kimisë përmban qindra mijëra molekula me origjinë natyrore, struktura e të cilave është deshifruar në laboratorë dhe deri më sot këtij numri i janë shtuar më shumë se 15 milionë molekula të sintetizuara nga kimistët dhe substanca që nuk gjenden në natyrë. Metodologjia e sintezës e zhvilluar nga kimistët, metodat për studimin e strukturës molekulare dhe transformimeve të tyre (dhe ndër më të rejat prej tyre janë mikroskopi tunelues skanues dhe spektroskopia femtosekonda me lazer, në të cilat arrihet zgjidhja hapësinore dhe kohore në nivelin e madhësive të atomet individuale dhe lëvizjet e tyre në periudha jashtëzakonisht të vogla kohore në 10-15 s), ju lejon të kuptoni me sukses sekretet e strukturës së molekulave dhe vetitë e tyre të ndryshme. Kjo vlen edhe për më të paqëndrueshmet prej tyre, të cilat në kushte normale dekompozohen në të miliontat e sekondës.
"A nënkuptojnë këto arritje," shkruan V.I. Minkin, - se kimia si shkencë tashmë e ka zgjidhur problemin e saj dhe, megjithëse aftësia e saj për të prodhuar molekula të reja në sasi edhe më të mëdha mbetet e pakufizuar, vetë ky proces po bëhet gjithnjë e më rutinë? Në të vërtetë, tani është bërë e mundur, për shembull, të sintetizohen automatikisht peptidet (proteina me peshë të ulët molekulare). Një vlerësim i tillë i gjendjes së përgjithshme të shkencës kimike (një shkencë, ligjet e së cilës janë po aq të rëndësishme për të kuptuar Natyrën e gjallë dhe të pajetë) do të ishte i nxituar. Dhe aspak origjinale.” Në të vërtetë, në vitin 1929, laureati i Nobelit, Paul Dirac, me zbulimin e mekanikës kuantike, deklaroi: "Ligjet bazë fizike të nevojshme për teorinë matematikore të një pjese të fizikës dhe të gjithë kimisë bëhen kështu plotësisht të njohura, dhe vështirësia qëndron vetëm në fakti që zbatimi i saktë i këtyre ligjeve çon në ekuacione shumë komplekse për t'u zgjidhur." Kjo tezë e Dirakut ishte në qendër të diskutimeve të gjera midis fizikantëve, kimistëve dhe ithtarëve dhe kundërshtarëve të filozofisë së reduksionizmit. Në shumë monografi dhe tekste shkollore për kiminë teorike dhe fizike, jepet kjo deklaratë e klasikut të shkencës dhe theksi vihet në mosrealizimin e parashikimit. Natyrisht, Diraku e shprehu mendimin e tij si një lloj hiperbole për të theksuar rëndësinë e jashtëzakonshme të teorisë së re të mikrobotës. Vetë postulatet e mekanikës kuantike dhe pasojat që lindin prej tyre rezultuan të sakta, dhe siç është treguar tashmë, ekuacioni i plotë i Shrodingerit nuk mund të zgjidhet saktësisht as për molekulat më të thjeshta, dhe përafrime të mira për zgjidhjet e sakta për molekulat e mesme. kërkojnë një kohë funksionimi të superkompjuterit që arrin në ditë. Mund të themi se metodat e mekanikës kuantike përcaktojnë kryesisht ritmin e përparimit shkencor, por jo natyrën e krijimtarisë shkencore. Dihet që gjërat krijuese janë iracionale nga natyra dhe nuk mund të deduktohen në një mënyrë logjike, deduktive - përndryshe, çdo person që zotëron logjikën mund të bëjë zbulime shkencore (në këtë rast, shkenca thjesht nuk do të ishte e nevojshme). Përveç kësaj, nuk duhet të harrojmë se tabela periodike e elementeve dhe teoria e strukturës molekulare të përbërjeve organike u krijuan nga kimistët shumë kohë përpara formimit të parimeve të mekanikës kuantike dhe madje edhe para zbulimit të elektronit.
Dihet se zgjedhja e drejtimeve për kërkimin shkencor diktohet nga dy faktorë: kërkesa e nevojës sociale dhe impulsi i brendshëm i studiuesit për të zbuluar fenomene dhe modele të reja dhe për të depërtuar në sekretet e Natyrës. Në faza të ndryshme të zhvillimit të shoqërisë, në varësi të nivelit të arritur të njohurive, ndryshojnë tendencat në kërkimin shkencor dhe prioritetet në zgjedhjen e qëllimeve. Në kiminë e viteve 60-80, fokusi i kërkimit ishte në studimin e strukturës së imët të molekulave, mekanizmave të reagimit dhe dinamikës intramolekulare. Në dekadën e fundit, interesi për objektet dhe qëllimet me kompleksitet të shtuar është shfaqur qartë - studimi dhe modelimi i funksioneve të sistemeve molekulare biologjikisht të rëndësishme, si dhe krijimi i materialeve të reja të teknologjisë së lartë të ndërtuara nga elementë në shkallë nanoskopike. Ky trend pasqyron kalimin nga studimi i molekulave individuale dhe bashkëpunëtorëve të tyre të vegjël në studimin e strukturës së vetive dhe transformimeve të agregateve mjaft të mëdha të molekulave, ndërtimin e drejtuar të ansambleve të organizuara molekulare me qëllim të krijimit të makinave unike molekulare, d.m.th. pajisjet molekulare në të cilat ndryshimet e shkaktuara në molekulat përbërëse individuale shkaktojnë procese bashkëpunuese në të gjithë sistemin (K. Drexler). Pajisjet e tilla mund të përdoren për të shndërruar një lloj energjie në një tjetër, për të grumbulluar energji drite, për të regjistruar, ruajtur dhe transmetuar informacion, llogaritje molekulare, etj. "Dizajni i pajisjeve të tilla është një zonë," thekson V.I. Minkin, "e cila përcaktohet nga termi inxhinieri molekulare.” .
Qielli mbetet i hapur për kiminë, sepse ajo është një art dhe një shkencë. Arti, natyrisht, falë bukurisë së objekteve të tij, por edhe nga vetë thelbi i tij, falë aftësisë së tij për të shpikur dhe krijuar pafundësisht objektet e tij, veten, të ardhmen e tij. Ashtu si një artist, një kimist mishëron frytet e imagjinatës së tij në imazhet materiale. Guri, tingujt, vetë fjalët nuk përmbajnë vepra të një skulptori, kompozitori apo shkrimtari të krijuar prej tyre. Po kështu, kimisti krijon molekula të reja, materiale të reja dhe veti të reja nga elementët që i jep natyra. Ai krijon vërtet botë të reja që nuk ekzistonin derisa dolën nga duart e një kimisti, ashtu si një material, vetëm i dalë nga duart e një mjeshtri, fiton forcën dhe ekspresivitetin e një vepre arti. Kjo u përcoll në mënyrë të përsosur në krijimin e tij nga Opste Rodin.
Kimia e ka këtë potencial krijues. Ashtu si Marcel Berthelot: "Kimia vetë krijon objektet e saj". Ajo nuk krijon vetëm objekte, ajo krijon objektin e kërkimit të saj. Fillimisht nuk ekziston, është shpikur dhe krijuar në procesin e kërkimit. Nuk pret vetëm të zbulohet, por pret të krijohet. Thelbi i shkencës kimike gjeti shprehjen e tij të plotë në fjalët e artistit-shkencëtarit Leonardo da Vinci: “... aty ku natyra pushon së krijuari objektet e veta, njeriu merr përsipër dhe krijon, duke përdorur materiale natyrore dhe me ndihmën e natyrës, objekte të panumërta të reja...” .
Thelbi i kimisë nuk është vetëm në zbulime, por edhe në shpikje, në krijimin krijues, mbi të gjitha. Një libër kimie nuk duhet vetëm të lexohet, por edhe të shkruhet; Rezultati i kimisë jo vetëm duhet të kryhet, por duhet të jetë i kompozuar. Rëndësia filozofike e kimisë moderne qëndron në faktin se ajo lejon ndërtimin e substancave dhe materialeve të reja që nuk gjenden në natyrën e gjallë, dhe kjo, nga ana tjetër, paraqet një dimension të ri në kuptimin e ekzistencës njerëzore. Në fund të fundit, objektet e krijimtarisë kimike supramolekulare premtojnë të jenë shumë komplekse dhe të larmishme, si rezultat i të cilave mund të krijohen galaktika të tëra kimike. Kreativiteti, siç e dimë, i shërben kërkimit të kuptimit të jetës sonë, duke plotësuar nevojën më të lartë për vetëaktualizim.
Informacione të lidhura.
Aspektet mjedisore të mësimdhënies së kimisë në shkollë
Prezantimi
Në kohët tona të vështira. Kur kimia si shkencë u bë një e dëbuar shoqërore. Duhet të rishikojmë si përmbajtjen e lëndës ashtu edhe metodat e mësimdhënies së saj, duke ndryshuar jo vetëm theksin, por edhe prioritetet për të kapërcyer kimiofobinë.
Pyetjet kryesore të kursit duhet të përcaktohen si nga rëndësia e marrjes së njohurive për zhvillimin e inteligjencës së studentëve, ashtu edhe nga rëndësia e kësaj njohurie në jetën reale të një personi dhe në aktivitetet e tij praktike. Nga ky këndvështrim, përparimi në edukimin kimik është i nevojshëm, pasi pa të është e pamundur të plotësohen nevojat objektive të shoqërisë për përdorimin e gjerë të arritjeve të shkencës dhe industrisë kimike.
Koncepti i edukimit kimik shkollor modern bazohet në parimet e humanizimit, individualizimit dhe diferencimit të edukimit, i kushtohet shumë vëmendje aspekteve mjedisore, zhvillimit të kulturës së përgjithshme, forcimit të shëndetit të nxënësve të shkollës dhe rritjes së shkrim-leximit të tyre mjedisor.
Temat aktuale.
Kimia, si një nga fushat themelore të dijes, përcakton në masë të madhe zhvillimin e fushave të tjera të rëndësishme të shkencës dhe teknologjisë. Dihet se pa kimi, procese kimike dhe produkte kimike, nuk mund të ekzistojë një prodhim i vetëm, asnjë degë e vetme e ekonomisë moderne dhe sferës shoqërore.
Është e nevojshme të sigurohet që studentët të kuptojnë rëndësinë praktike të kimisë dhe lidhjen e saj me jetën e përditshme. Ata duhet të binden për mundësinë e gjetjes, nëpërmjet kimisë, të përgjigjeve për “pse” të tjera nga sfera e jetës dhe interesave të tyre prodhuese. Është veçanërisht e rëndësishme të zgjidhet çështja e gatishmërisë themelore "kimike" të njerëzve, sepse sot pothuajse secili prej nesh bie në kontakt me substanca që mund të shkaktojnë dëm për njerëzit. Megjithatë, jo shumë nga konsumatorët që përdorin drogë, kozmetikë dhe parfume, ngjyra, plastikë, plehra, fibra, lloje të ndryshme karburantesh etj. janë të vetëdijshëm për rreziqet që lidhen me përdorimin. Kjo kontradiktë shkakton shumë telashe që u ndodhin njerëzve. Fatkeqësisht, në shumicën e shkollave, puna edukative aktive me nxënës në lidhje me karakterizimin e vetive themelore të përbërjeve kimike të zakonshme në jetën e përditshme dhe në prodhim, veçanërisht për sa i përket ndikimit të tyre në mjedis, kryhet jashtëzakonisht dobët dhe në mënyrë të parregullt. Në thelb, studentët marrin vetëm ide të përgjithshme teorike që nuk janë përshtatur me realitetet e jetës dhe veçanërisht me çështjet mjedisore.
Një qëndrim negativ ndaj kimisë çon në pamundësi për t'u përshtatur me jetën e qytetëruar, moderne, analfabetizmin mjedisor, pasoja e të cilit do të jetë jo vetëm e pafavorshme në edukimin e nxënësve, por edhe në përgatitjen e bombave me sahat mjedisore. Kjo vetëm sa do të thellojë konfliktin midis njeriut dhe natyrës.
Vitet e fundit, në një sërë qendrash shkencore e arsimore në vende të ndryshme ka nisur puna për edukimin kimiko-ekologjik, por shpeshherë ato kanë qenë të karakterit deklarativ.
Unë e shoh detyrën time si të rrënjos te studentët dëshirën për të marrë njohuri; sigurohuni që vetë procesi mësimor t'i magjeps ata; kontribuoi në zhvillimin e veprimtarisë njohëse dhe interesit për këtë temë. Për këtë qëllim, unë përfshij shqyrtimin e çështjeve mjedisore dhe valeologjike në kurrikulën e lëndës së kimisë. Ky program synon të zhvillojë te studentët idetë natyrore shkencore për botën përreth tyre dhe ligjet e saj, marrëdhëniet humaniste dhe sjelljen e arsimuar mjedisor, si dhe përmirësimin moral intelektual të studentëve. Përmbajtja e programit përgatit fëmijët për një perceptim të vetëdijshëm të tablosë kimike të botës dhe ofron zbatimin e një parimi të integruar, d.m.th., kërkon që nxënësit të zbatojnë njohuri dhe aftësi nga lëndë të ndryshme të ciklit natyror. Rëndësia e punës është për shkak të një sërë problemesh që konsistojnë në tejkalimin e abstraktitetit të njohur të lëndës së kimisë, paragjykimeve në vlerësimin e saj dhe marrëdhënies së koncepteve kimike me aspektet mjedisore të jetës reale të njeriut.
Qëllimet dhe objektivat e punës:
Konsiderimi i parimeve bazë të edukimit kimik të gjelbërimit;
Analiza e formave dhe metodave (teknikave) të formimit të kulturës ekologjike në mësimdhënien e kimisë;
Karakteristikat e rolit të njeriut në procesin e njohjes, transformimit dhe përdorimit të natyrës.
Rëndësia praktike e punës qëndron në faktin se ajo përmban studime metodologjike të komenteve mjedisore për dispozitat kryesore të kursit të kimisë, duke lejuar që dikush të zotërojë ligjet e kimisë duke përdorur shembuj specifikë mjedisorë; shqyrtimi i metodave për zhvillimin e një qëndrimi të vetëdijshëm ndaj natyrës, sjellje të shkolluara mjedisore në kushte të pafavorshme mjedisore.
Rezultatet e zbatimit të punës në Liceun nr.4 treguan efektivitetin dhe vlerën praktike të tij, duke rritur interesin e studentëve për lëndët e ciklit natyror dhe ekologjik; bëri të mundur rimendimin e qasjeve të ndryshme për shqyrtimin e përdorimit të arritjeve të kimisë në aktivitetet praktike njerëzore, për rëndësinë e natyrës së aplikuar të njohurive kimike.
Miratimi i punës. Rezultatet kryesore të punës u raportuan dhe u diskutuan në këshillat pedagogjikë të Liceut Nr. 4, në mbledhjet e këshillit shkencor dhe metodologjik të departamentit të ciklit natyror dhe ekologjik të liceut. Në një seminar për drejtorët e shkollave në rrethin Kominternovsky, u dha një mësim mbi "Motorët e nxehtësisë dhe mbrojtja e mjedisit" së bashku me një mësues të fizikës, bazuar në aspektet fizike, kimike dhe mjedisore të problemit. Bazuar në materialet e veprës, artikujt u botuan në koleksionin "Arsimi i Voronezh në fund të shek. Fusha arsimore “Shkenca e Natyrës”. Kimi "Në prag të dy mijëvjeçarëve, në fund të dy shekujve."
KAPITULLI 1
Gjendja e problemit të gjelbërimit të mësimit të kimisë në
shkencës dhe praktikës.
1.1. Nevoja e futjes së edukimit mjedisor në shkollat e mesme dhe parimet bazë të tij.
Ndër problemet moderne me të cilat përballet komuniteti botëror, veçohet një - problemi i përkeqësimit të cilësisë së mjedisit njerëzor. Është globale në natyrë dhe shqetëson njerëzit e të gjitha vendeve. Vendi i parë që ndjeu ndikimin negativ të ndotjes kimike të mjedisit natyror ishte Japonia. Në këtë vend, mbi 80% e territorit ndikohet drejtpërdrejt nga prodhimi industrial. Japonezët ishin të parët që folën për problemin e "kogai", që do të thotë rreziku i dëmtimit nga ndotja e mjedisit. Së shpejti edhe vendet e tjera u ndeshën me këtë problem. Rritja e ndotjes së mjedisit është e dukshme dhe shkakton kritika emocionale nga njerëzit. Zakonisht ankesat kryesore të popullatës i drejtohen kimisë. Ndërkohë, për sa i përket ndotjes, industria kimike është dukshëm inferiore ndaj kompleksit të karburanteve dhe energjisë, transportit motorik, metalurgjisë me ngjyra dhe me ngjyra, madje edhe ndaj industrisë. Vitet e fundit, situata më e pafavorshme ka qenë ndotja e atmosferës së qytetit të Voronezh me benzopiren që përmbahet në shkarkimet e makinave dhe pluhuri, përqindja e të cilit në analizat laboratorike jo standarde ditore është 15-20%. Një studim ekologjik dhe gjeokimik i mbulesës së tokës tregoi se situata në lidhje me ndotjen e tokës me plumb dhe zink është shumë e pafavorshme. Përqindja e analizave të pakënaqshme të kampioneve të dheut në qytet në tërësi është përkatësisht 19.3 dhe 15.5%, dhe në pjesën industriale të bregut të djathtë të qytetit kjo vlerë rritet në 40-46%. Ndërkohë, këta përbërës janë tregues specifikë të rritjes së sëmundjes tek fëmijët. Ndër sëmundjet e fëmijërisë në Voronezh, mbizotërojnë sëmundjet e frymëmarrjes (65%), niveli i të cilave tejkalon mesataren e ngjashme ruse me 1.2 herë për qytetin në tërësi. Parandalimi i rritjes së kontrollit kërkon gjithashtu neoplazi dhe anomali kongjenitale, ndryshimet hapësinore në nivelet e të cilave lidhen në mënyrë të besueshme me intensitetin e ndotjes së mjedisit.
Janë krijuar lidhje midis përqendrimeve të formaldehidit në atmosferë dhe sëmundjes së astmës bronkiale, si dhe niveleve të larta të pluhurit në atmosferë me sëmundjet e gjakut. Pneumonia më shpesh regjistrohet në zonat me nivele të larta të plumbit dhe monoksidit të karbonit. Me rritjen e intensitetit të ndotjes së ajrit, fëmijët përjetojnë ndryshime të theksuara në parametrat hematologjikë dhe një rritje korresponduese të sëmundshmërisë.
Në kushtet aktuale, është e nevojshme të bëhet një analizë objektive e arsyeve të zgjerimit të ndotjes së mjedisit dhe rritjes së fatkeqësive që lidhen me përhapjen e pakontrolluar të përbërjeve kimike me origjinë teknike ose biologjike. Është e vështirë të kryhet një analizë e tillë, por mund të identifikohen dy aspekte kryesore të problemit të përgjithshëm. Aspekti i parë lidhet me fushat e politikës dhe sociologjisë dhe ka të bëjë me kontradiktat në zhvillimin ekonomik.
Aspekti i dytë lidhet me gatishmërinë e vetë personit për të përdorur arritjet e shkencave natyrore në sferën e prodhimit dhe atë të brendshëm.
Një qëndrim i lehtë, thjesht teknokratik ndaj natyrës dhe injoranca e plotë mjedisore kanë çuar në një sërë fatkeqësish me pasoja të pakthyeshme. Faktet e ndotjes monstruoze janë shumë elokuente dhe dënohen ashpër nga popullata. Megjithatë, rikthimet që ndodhën analizoheshin rrallë dhe zakonisht vlerësoheshin vetëm nga pikëpamja emocionale. Kështu lindi kimiofobia. Ndërkohë, një pasqyrim i rreptë i rrethanave tregon se prishjet mjedisore që ndodhin zakonisht përcaktohen jo nga veçoritë e kimisë, por vetëm nga kualifikimet e ulëta dhe jo gjithmonë morali i duhur i punëtorëve.
Shkaku kryesor i të gjitha telasheve të vërejtura, përveç gabimeve në planifikim dhe ndërtim, janë lëshimet e kahershme në mësimin e kimisë në gjimnaz dhe, si pasojë, mungesa e njohurive kimike të popullsisë. Shfaqet një kontradiktë e habitshme; Të gjithë njerëzit merren sistematikisht me kimikate dhe procese, por vetëm disa mund të korrigjojnë veprimet e tyre me mirëkuptim. Sidoqoftë, duhet të theksohet se është në mësimet e kimisë që mund të demonstrohen qartë dhe bindshëm si aspektet negative të ndërhyrjes njerëzore në mjedisin natyror, ashtu edhe mënyrat e mundshme për të optimizuar ndikimet antropogjene në të.
Nevojitet punë e mundimshme për të ndryshuar ndërgjegjen njerëzore në lidhje me menaxhimin dhe edukimin mjedisor, duke rrënjosur një kulturë mjedisore.
Strategjia e menaxhimit të mjedisit, e bazuar në idenë e fuqisë së njeriut dhe rritjes së tij mbi natyrën në epokën e revolucionit shkencor dhe teknologjik, e cila për një kohë të gjatë dukej e palëkundur, në fakt doli të ishte vetëm një strategji e “Ideologjia e pemës së mollës së marrëdhënies sonë me natyrën”, e cila kërkon shumë punë për të rindërtuar ndërgjegjen e njerëzve, për ta gjelbëruar atë. Ndërgjegjësimi për këtë situatë kontribuoi në formulimin e detyrave serioze, si në fushën praktike, ashtu edhe në fushën e kërkimit shkencor themelor. Përfaqësues të një sërë shkencash, jo vetëm të shkencave natyrore, por edhe të shkencave humane, filluan të studiojnë problemet mjedisore. Kjo për faktin se, së bashku me nevojën për të zhvilluar një strategji të re për menaxhimin e mjedisit dhe krijimin e teknologjive thelbësisht të reja industriale, detyra e ristrukturimit ekologjik të ndërgjegjes së njerëzve dhe propaganda e gjerë e njohurive mjedisore është bërë e nevojshme.
Gjëja kryesore është zbatimi i vendimeve të marra, që në fund të fundit varet nga ne, njohuritë, besimet dhe vullneti ynë. Këtu na duhet një mendim thelbësisht i ri ekologjik, duke kapërcyer psikologjinë e konsumatorit në raport me natyrën. Shoqëria duhet të njohë ligjet bazë të zhvillimit të natyrës, të gjejë mënyra për të zgjidhur problemet, të mësojë të marrë vendime në situata të zgjedhjes dhe parashikimit moral, domethënë, të kalojë nëpër të gjithë zinxhirin nga njohuritë mjedisore te të menduarit mjedisor dhe sjelljet e justifikuara mjedisore.
Formimi i një kulture të lartë ekologjike është i mundur me kusht që përmbajtja e arsimit shkollor të përfshijë elementët e mëposhtëm: një sistem njohurish për ndërveprimin e shoqërisë dhe natyrës; vlerësojnë orientimet mjedisore; një sistem normash dhe rregullash për lidhjen me natyrën, aftësinë dhe aftësitë për ta studiuar dhe mbrojtur atë.
Edukimi dhe edukimi mjedisor është një nga detyrat kryesore të shkollës.
1.2. Përmbajtja e edukimit mjedisor në mësimet e kimisë.
Edukimi mjedisor dhe edukimi mjedisor janë dy thekse kryesore që lidhen me formimin e qëndrimeve ndaj natyrës. Me edukimin mjedisor, vëmendja e mësuesit përqendrohet në procesin e transferimit dhe asimilimit nga studentët e përvojës së akumuluar në marrëdhëniet mjedisore, dhe me edukimin mjedisor - në formimin e cilësive të duhura të personalitetit. Qëllimi përfundimtar i edukimit dhe edukimit mjedisor është i njëjtë - formimi i marrëdhënieve optimale midis një personi dhe mjedisit të tij. Zbatohet në kuadrin e një procesi të vetëm pedagogjik. Në thelb, qëllimi përfundimtar është shumë më i thellë. Ai konsiston në sigurimin e kushteve për zhvillimin intelektual, personal dhe social të studentëve, duke rrënjosur tek ata një ndjenjë të përgjegjësisë personale për gjendjen e mjedisit, dëshirën për të kuptuar thellësisht thelbin dhe mospërputhjen e ndryshimeve të vazhdueshme në zhvillimin ekologjik të vendit tonë. planeti
Sistemi i njohurive mjedisore duhet të sigurojë një pikë kthese në ndërgjegjen e njerëzve, botëkuptimin e tyre dhe qëndrimet ndaj burimeve natyrore. Ekologjia është bërë një shenjë e fazës moderne të zhvillimit të kulturës universale njerëzore. Prandaj, qëllimi i edukimit mjedisor është formimi i një kulture mjedisore. Koncepti i kulturës ekologjike përfshin njohuritë dhe aftësitë, nivelin e zhvillimit moral dhe estetik të botëkuptimit, metodat dhe format e komunikimit midis njerëzve.
Përmbajtja e edukimit mjedisor është aq e pasur dhe e larmishme sa nuk mund të zhvillohet në kuadër të një ose disa lëndëve. Prandaj, mësuesit flasin për natyrën ndërdisiplinore të edukimit mjedisor, mundësitë e gjera të pothuajse të gjitha lëndëve akademike dhe rëndësinë e veçantë të secilës në formimin e kulturës mjedisore të nxënësve. Një shembull i kësaj është zbatimi i njohurive mjedisore në shkollën fillore, jo vetëm në lëndën “Historia e natyrës”, por edhe në kurrikulat e reja të disiplinave shkollore. Kurset që zhvillohen kanë për qëllim përfshirjen e të gjithë studentëve në procesin e njohjes gjithëpërfshirëse të botës dhe rritjen e nivelit të përgjithshëm të njohurive të tyre. Përparësi në programet e reja u jepet atyre lëndëve që janë më të rëndësishme aktualisht dhe mbeten të rëndësishme për dekadat e ardhshme.
Një qasje ndërdisiplinore kërkon përcaktimin e funksionit të çdo lënde në sistemin e përgjithshëm të edukimit mjedisor, nxjerrjen në pah të lidhjeve ndërdisiplinore, përgjithësimin e qasjeve ndërdisiplinore që formojnë integritetin e të gjitha disiplinave akademike të bashkuara nga qëllimi për të kuptuar botën përreth. Përmbajtja e disiplinave akademike kërkon koordinim ndërdisiplinor dhe integrim hap pas hapi të njohurive përkatëse.
Edukimi mjedisor është i lidhur pazgjidhshmërisht me njohjen e natyrës dialektike të ndërveprimit të elementeve në sistemin “njeri-shoqëri-natyrë”. Pasqyrimi i këtij triniteti përbën bërthamën, e cila në përmbajtjen e edukimit të përgjithshëm bën të mundur që në nivel të lidhjeve ndërciklike të shpaloset bota e natyrës dhe bota e njerëzve si një e tërë.
Modeli i edukimit mjedisor përfshin jo vetëm strukturën e përmbajtjes, por edhe kushtet themelore për arritjen e qëllimit.
https://pandia.ru/text/78/141/images/image002_5.gif" width="612" height="372">Faktorët në edukimin mjedisor që përcaktojnë qëndrimin e përgjegjshëm të nxënësve ndaj mjedisit natyror.
I duhet shpjeguar brezit të ri se gjendja aktuale e mjedisit paraqet të njëjtin rrezik për njerëzimin si lufta bërthamore. I vetmi ndryshim është se problemet mjedisore janë më tinëzare... Një iluzion i rrezikshëm është ngushëllimi i shpresës se njerëzimi do të jetë në gjendje të ndalojë së shkatërruari botën përreth nesh kur të jetë afër shkatërrimit ekologjik. Do të jetë vonë! Kjo është e gjithë fshehtësia e problemit.
Edukimi mjedisor i zgjuar, delikat dhe edukimi i brezave të rinj është forca që ende mund të ngrijë dhe të kthejë mbrapsht shigjetat e mekanizmit monstruoz që kërcënon shkatërrimin e planetit tonë. .
Njohja e thelbit të botës që na rrethon vepron si një lidhje integruese në lëndët e ciklit natyror dhe një rol të rëndësishëm në gjelbërimin e arsimit i jepet mësimit të kimisë.
Së bashku me zotërimin e bazave të shkencës bazë, duke përfshirë gjuhën e saj, faktet, konceptet, teoritë dhe ligjet më të rëndësishme, përgjithësimet e arritshme të natyrës ideologjike të mësimdhënies së kimisë duhet të kontribuojnë në: zhvillimin dhe përmirësimin intelektual të individit; formimi i sjelljes së përshtatshme mjedisore tek studentët, një qëndrim i arsyeshëm ndaj vetes, njerëzve dhe mjedisit natyror; zhvillimi i të kuptuarit të nevojës sociale për zhvillimin e kimisë, zhvillimi i qëndrimeve të studentëve ndaj kimisë si një fushë e mundshme e veprimtarisë praktike në të ardhmen.
Përzgjedhja e materialit mjedisor për përfshirje në kurrikulat e kimisë duhet të bëhet duke marrë parasysh parimet bazë të didaktikës. Kriteret kryesore janë karakteri shkencor, aksesueshmëria për studim, lidhja logjike me përmbajtjen e lëndës akademike, e cila lejon një përzgjedhje të shëndoshë pedagogjike të pyetjeve mbi aspektet kimike të ekologjisë, zhvillimin e përmbajtjes dhe metodave për studimin e tyre në mësimet e kimisë.
Çfarë vendi zë edukimi kimik në sistemin e përgjithshëm të edukimit mjedisor?
Tradicionalisht, qëllimi kryesor i mësimdhënies së kimisë është që studenti të prezantohet në botën e substancave (natyrore dhe të krijuara nga njeriu), të vendosë bazat për të kuptuar shkaqet e diversitetit të saj, për të formuar jo vetëm një kuptim të përgjithshëm të metodat e marrjes dhe fushat e aplikimit të substancave, por edhe aftësitë praktike i trajtojnë ato. Informacioni i pamjaftueshëm për rolin biologjik të substancave, efektet e tyre të dëmshme në trupin e njeriut dhe mjedisin ka ngritur një tjetër sfidë edukative në
mësimi i kimisë - në bazë të njohurive themelore kimike për të formuar njohuri sistematike për aspektet kimike të ekologjisë dhe problemet mjedisore. Ky sistem përfshin njohuri për substancat e natyrës së gjallë, për ndërveprimet që lidhen me shfaqjen e jetës në botën bimore dhe shtazore, për marrëdhëniet kimike të organizmave me njëri-tjetrin dhe mjedisin, për ndërveprimin e faktorëve antropogjenë si mbi personin. veten dhe mbi të gjitha gjallesat
Sistemi i koncepteve ekologjike dhe kimike-ekologjike në edukimin kimik përfshin çështjet e ciklit të substancave në natyrë, ndryshimet dhe transformimet e energjisë në biosferë, shqyrtimin e funksioneve të materies që formojnë mjedisin, dhe rrjedhimisht problemet globale, vetitë integruese të ekosistemeve. , si prania e lëndëve ushqyese dhe transformimi i tyre kimik; vetë-shërimi i ekosistemeve, ndryshimet antropogjene në ekosisteme; zbatimi i modeleve të ndërveprimit të organeve me mjedisin në veprimtarinë praktike të njeriut, në mbrojtjen e mjedisit; ligjet e ruajtjes së materies dhe energjisë, uniteti i botës materiale; kontradikta në ndërveprimin e shoqërisë dhe natyrës, zhvillimi i shoqërisë në kurriz të burimeve natyrore.
Ekologjia dhe kimia plotësojnë njëra-tjetrën. Futja e parimeve të termodinamikës në ekologji i dha lindjen ekologjisë së prodhimit-energjisë, e cila studion modelet e shpërndarjes së rrjedhës së energjisë në zinxhirët ushqimorë. Një vështrim në diversitetin e marrëdhënieve mjedisore përmes prizmit të kimisë inorganike zbulon një gamë të gjerë fenomenesh të shkaktuara nga ndikimi i njeriut në biosferë dhe natyrën e pajetë. Një komponent i rëndësishëm i proceseve degë në planet janë rrethoret globale dhe transformimet që i nënshtrohen elementeve të tilla bazë si karboni, azoti, hidrogjeni, squfuri dhe fosfori…. Shumë komponime inorganike mund dhe tashmë ndikojnë
mbi klimën e planetit dhe gjendjen e atmosferës së tij, mbi cilësinë e mjedisit natyror në të cilin jetojnë njerëzit dhe, rrjedhimisht, mbi shëndetin e njerëzve
Në kuadrin e kimisë inorganike, është me interes t'i kushtohet vëmendje jo vetëm deformimeve antropogjene të cikleve natyrore të substancave kimike dhe përdorimit të cilësisë së mjedisit, por edhe kërkimit të zgjidhjeve për problemet socio-ekologjike: energjia, lëndët e para, etj. Për shembull, perspektivat e energjisë së hidrogjenit; roli i oksigjenit dhe ozonit në sigurimin e jetës në Tokë; metalet në biosferë dhe trupin e njeriut etj.
Proceset që lidhen me fushën e kimisë organike luajnë një rol të madh në marrëdhëniet mjedisore. Komponimet organike formojnë bazën e asaj pjese të biosferës, e cila u quajt "Lëndë e gjallë". Jeta e njerëzve si individë biologjikë përcaktohet nga transformimet komplekse të substancave organike në trupin e njeriut dhe nga metabolizmi me mjedisin. Së fundi, vetë mbijetesa e njerëzimit sot është e pamundur pa përdorimin e gjerë të gjërave organike në jetën e përditshme, në mjekësi, industri, bujqësi etj.
Të kuptuarit e rolit të substancave organike në ekzistencën dhe zhvillimin e kompleksit kompleks sociobiosferë të Tokës në tërësi dhe pjesëve kryesore të tij është një aspekt i rëndësishëm i leximit kimik të ekonomisë moderne.
Arritjet ekologjike shërbejnë si bazë për zgjidhjen e një numri problemesh urgjente të kohës sonë. Në veçanti, me të dhënat e marra nga ekologjia
Logjika e një jetese të shëndetshme: prioritizimi i nevojave shpirtërore mbi ato materiale, kujdesi për ruajtjen e shëndetit fizik. Një person i tillë në të ardhmen do të jetë në gjendje të udhëhiqet në aktivitetet e tij profesionale nga parimet e imperativave mjedisore dhe morale (15, f. 3).
Le të kthehemi te problemi i organizimit të mësimit të kimisë në shkollën e mesme. Në rrugën e transformimit të mësimdhënies lëndore dhe krijimit të një sistemi të edukimit mjedisor për nxënësit e shkollës, mësuesi ndeshet me vështirësi të caktuara. Së pari, kimiofobia është shfaqur në shoqëri, duke bërë që fëmijët fillimisht ta përçmojnë këtë temë. Së dyti, abstraktiteti i vetë temës.
Gjëja kryesore është të ndryshoni (gjelbëroni) botëkuptimin tuaj, të realizoni përgjegjësinë tuaj (njerëzore dhe profesionale) për përgatitjen e një brezi të ri të arsimuar për mjedisin. Është e nevojshme të informohet sistematikisht për arritjet e kimisë në mbrojtjen e mjedisit.
1.3. Rishikim i burimeve letrare mbi edukimin mjedisor.
Kursi i kimisë që mësohet në shkollën e mesme moderne nuk i zgjidh plotësisht problemet e edukimit dhe edukimit mjedisor. Çështjet mjedisore shprehen në mënyrë deklarative, nuk studiohen në thellësi dhe vetëm përshkruhen. Megjithatë, aktivitetet për të studiuar ndikimin e proceseve kimike dhe përbërjeve kimike në mjedis nuk mund të zëvendësojnë plotësisht studimin sistematik të këtyre çështjeve.
Kimia është një nga lëndët më të rëndësishme, në bazë të së cilës formohet dialektika - idetë materialiste për botën përreth nesh.
Sipas programit aktual, maturantët e klasës IX kanë një kuptim shumë jo të plotë, fragmentar të kimisë, pasi në klasat X-XI studiohen çështjet e kimisë organike dhe të përgjithshme. Duke marrë parasysh diferencimin e arsimit në shkollën e mesme, shumë studentë mund të mos studiojnë fare kimi, gjë që do të çojë në injorancë të plotë të një sërë çështjesh jetike dhe do të ndërlikojë ekzistencën njerëzore në botën moderne, pasi të diplomuarit nuk do ta kuptojnë, p.sh. , shkaqet e efekteve të dëmshme të veprimtarisë ekonomike njerëzore në florën dhe faunën dhe biosferën në tërësi dhe çështje të tjera të ngjashme.
Kështu, është e nevojshme të ndryshohet rrënjësisht programi i kimisë, dhe, në përputhje me rrethanat, kursi i kimisë në tërësi.
Në Departamentin e Metodave të Lëndëve Mësimore të Ciklit Natyror dhe Matematik të Universitetit Shtetëror të Shkencave të Aplikuara të Moskës, u zhvillua një program i ri i kursit të kimisë "Ekologjia dhe Dialektika" dhe, mbi bazën e tij, u krye një eksperiment në njëzet shkolla në Moskë dhe rajoni i Moskës. Karakteristika e tij dalluese është se mbi bazën e saj, të diplomuarit e klasës IX marrin një kuptim të përgjithshëm të shkencës kimike në tërësi, si dhe të të gjitha seksioneve të saj. Në nivelin bazë, duke përfunduar me klasën e nëntë, nxënësit njihen me rolin dhe vendin e kimisë në veprimtarinë moderne ekonomike të njeriut, ndikimin e saj në mjedis dhe mënyrat për të kapërcyer ndikimin negativ të veprimtarive praktike njerëzore në florën, faunën dhe trupin e njeriut. lidhur me përdorimin e prodhimit kimik.
Në këtë program i kushtohet shumë vëmendje organizimit të eksperimenteve kimike, përdorimit të komponimeve të ndryshme kimike më të rëndësishme në praktikën njerëzore, ndikimit të tyre në mjedis dhe në trupin e njeriut. Nëpërmjet njohjes së komponimeve kimike dhe dukurive kimike, nxënësit zhvillojnë një qëndrim të veçantë ndaj mjedisit njerëzor.
Po krijohet një bazë për një kuptim të drejtë të problemeve mjedisore, pa të cilat është e pamundur që njerëzimi të ekzistojë në botën moderne; formohet një ide për kompleksitetin e mospërputhjes së proceseve të ndryshme, përfshirë ato kimike, e cila lejon, mbi këtë bazë, duke u mbështetur në njohuri nga kurse të tjera të ciklit natyror dhe matematikor, të formohet një kuptim dialektik-materialist i veprimtarisë përreth. Në të njëjtën kohë, ky kurs i kimisë duhet të zgjidhë edhe problemet e edukimit të profesionistëve - kimistëve, si dhe personave që kanë nevojë për njohuri të thella të kimisë për të realizuar me sukses detyrat e tyre profesionale. Ai është krijuar për të krijuar një bazë të njohurive të forta kimike, mbi bazën e të cilave mund të formohet një nivel më i lartë i njohurive dhe të kuptuarit të kimisë në klasat X - XI të shkollës së mesme. Ky kurs supozon zbatimin e mësimdhënies së diferencuar, duke marrë parasysh veçoritë e përvetësimit të njohurive kimike si nga studentët me një nivel të reduktuar arsimor në materialin arsimor, ashtu edhe nga studentët, niveli fillestar i të cilëve është mjaft i lartë i të kuptuarit të kimisë.
Programi i zhvilluar "Ekologjia dhe Dialektika" supozon një marrëdhënie të thellë me biologjinë, fizikën, gjeografinë dhe disiplinat e tjera të studiuara në shkollë, gjë që do t'i lejojë studentët të krijojnë një kuptim holistik të botës përreth tyre.
Megjithatë, ky program është krijuar për studimin e thelluar të lëndës me një kurs propedeutik në klasën e 7-të dhe është i përshtatshëm vetëm në shkolla ose klasa të specializuara. Specialistët nga Universiteti Shtetëror Pedagogjik i Moskës me emrin. N Zvereva dhe një sërë kursesh të integruara u zhvilluan: “Biosfera dhe Njeriu”, “Ekologjia dhe Qytetërimi”, një kurs i ekologjizuar i kimisë; "nga tema në temë.
Programi i lëndës së integruar “Biosfera dhe Njeriu” është i destinuar për nxënësit e shkollave të mesme dhe të mesme të specializuara të shkencave humane. Kjo qasje është edhe më e rëndësishme sepse në arsimin e shkencave humane kohët e fundit ka pasur një tendencë në rritje për të reduktuar lëndët në shkencat natyrore, dhe kryesisht kiminë. Integrimi i njohurive të shkencës natyrore na lejon të zgjidhim problemin e formimit të një perceptimi holistik të botës përreth nesh, zhvillimin e interesit për shkencën kimike dhe zhvillimin e njohurive kimike në një nivel të mirë.
Qëllimi i këtij kursi është gjelbërimi i vetëdijes së studentëve dhe popullarizimi i mësimdhënies. Idetë kryesore të kursit: njeriu është shkaktari i problemeve mjedisore dhe vetëm njeriu mund t'i zgjidhë ato; integritetin dhe diversitetin e botës. Vëmendja përqendrohet në studimin e vetë natyrës, larminë e niveleve të organizimit të jetës, evolucionin e botës organike dhe marrëdhëniet midis njeriut dhe natyrës.
Por lënda “Biosfera dhe Njeriu” është shumë specifike dhe shpallet si lëndë e veçantë e specializuar në klasat X-XI. Megjithatë, jo çdo shkollë ka orë shtesë në kurrikulën e saj për të prezantuar këtë kurs.
propozoi një kurs të ekologjizuar “Ekologjia dhe Qytetërimi”, i cili ka një karakter qartësisht ndërdisiplinor, duke përfshirë aspektet filozofiko-historike, social-morale, biologjike, gjeografike dhe fiziko-kimike të problemeve mjedisore.
Në kuadër të edukimit dhe edukimit mjedisor, propedeutika kryhet në klasat I-VII në formën e studimit të lëndës “Bota përreth jush” (Klasa I-II), “Shkenca e natyrës” (Klasa I-IV), studentët më tej. grumbullojnë njohuri për objektet natyrore, disa modele të zhvillimit të natyrës, fakte të ndikimit antropogjen në mjedis; mësimin e nxënësve të shkollës
analiza kov dhe modelimi i situatave të thjeshta. Në këtë fazë, mënyra më efektive është gjelbërimi i disiplinave akademike në kombinim me lëndët zgjedhore problematike, punën në klub dhe punën e historisë lokale.
Në procesin e mësimdhënies së kimisë në klasat VIII dhe IX, është e rëndësishme të përfshihet shqyrtimi i problemeve të mbrojtjes së mjedisit nga ndotja kimike. Kursi i kimisë ekologjike bazohet në idetë për marrëdhëniet ndërmjet përbërjes, strukturës, vetive dhe funksionit biologjik të substancave; roli i tyre i dyfishtë në natyrën e gjallë; këmbyeshmëria biologjike e elementeve kimike dhe pasojat e këtij procesi për organizmat; arsyet e ndërprerjes së cikleve biogjeokimike; roli i kimisë në zgjidhjen e problemeve mjedisore.
Në fazën përfundimtare të trajnimit (klasa X_XI), vijon përmirësimi i njohurive kimike në procesin e përvetësimit të lëndës së kimisë organike dhe të përgjithshme. Përmbajtja e tij na lejon të zhvillojmë ide rreth manifestimit të ligjeve kimike në proceset natyrore; kuptojnë modele të tilla ekologjike si ciklikiteti dhe vazhdimësia e shkëmbimit të materies ndërmjet përbërësve përbërës të biosferës.
Kursi i kimisë ekologjike klasa X. plotësohet nga një lëndë zgjedhore “Kimi dhe Mbrojtja e Mjedisit”, e cila mbulon aspektet kimike të problemeve mjedisore në nivel lokal, rajonal dhe global. Një pjesë integrale e këtij kursi është një punëtori laboratorike, e cila përfshin organizimin e aktiviteteve kërkimore të studentëve për të studiuar ndikimin antropogjen në objektet natyrore.
Paralelisht me studimin e kimisë në klasat X dhe XI u prezantua disiplina akademike “Ekologjia dhe qytetërimi” (14, f. 43).
Për shkak të integrimit të këtyre kurseve, programet zbatohen në disa lëndë dhe nga disa mësues.
Për klasat VIII – XI u propozua një program i një kursi kimi miqësor ndaj mjedisit: nga tema në temë. Fokusi i tij kryesor është në ato dukuri -
Lenya që shkaktojnë shqetësim serioz për gjendjen e mjedisit natyror dhe të ardhmen e qytetërimit: ngrohja globale, shterimi i shtresës së ozonit atmosferik, shiu acid, grumbullimi i metaleve të rënda toksike dhe pesticideve në tokë, ndotja e zonave të mëdha me radionuklide, shterimi. të burimeve natyrore të planetit.
Natyra në zhvillimin e saj natyror është në ekuilibër dinamik;
Rezultati i menjëhershëm i ndërveprimit midis njeriut dhe natyrës janë ndryshimet në përbërjen kimike të përbërësve të mjedisit, duke çuar në një zhvendosje të ekuilibrit natyror;
Njohuritë kimike janë pjesë përbërëse e njohurive mbi bazat e ruajtjes së natyrës, përdorimit racional të burimeve natyrore dhe transformimit të arsyeshëm të mjedisit nga njeriu.
Roli i kimisë në zgjidhjen e problemeve mjedisore në fazën aktuale është i rëndësishëm:
A) Studimi i përbërjes, strukturës, vetive, si sillet kjo apo ajo substancë në atmosferë, tokë, mjedis ujor, çfarë efektesh ka ajo dhe produktet e shndërrimeve të saj në temat biologjike;
B) Duke zbuluar mekanizmat e proceseve biogjeokimike në ciklin natyror të elementeve, kimia kontribuon në zgjidhjen e problemit të hyrjes më natyrale dhe “pa dhimbje” të prodhimit industrial në ciklet natyrore, duke e bërë atë pjesë të çdo ekosistemi.
C) Përdorimi i metodave të ndryshme të monitorimit kimiko-analitik të gjendjes së objekteve mjedisore ose cilësisë së produkteve të gatshme në një sërë industrish (kimike, petrokimike.
, mikrobiologjike, farmaceutike), kimia ju lejon të merrni informacionin e nevojshëm për vendimmarrjen e mëvonshme për parandalimin e hyrjes së dëmshme
Substancat e reja në objekte të kontrolluara, pastrimi i këtyre objekteve, metodat e mbrojtjes së tyre, etj.
Një kurs i ekologjizuar i kimisë bën të mundur zbulimin e rolit të veçantë të kësaj shkence në luftën kundër injorancës mjedisore, të manifestuar në idenë e rrënjosur të "fajit" të kimisë në situatën aktuale mjedisore, për të tërhequr nxënësit e shkollave në punë kërkimore. për të studiuar gjendjen e mjedisit natyror dhe për të rrënjosur tek ata ndjenjën e përgjegjësisë personale për ruajtjen e tij.
Vlera e këtij programi qëndron në faktin se konceptet mjedisore rezonojnë në çdo temë të kimisë, duke zgjeruar, thelluar dhe sistemuar njohuritë e studentëve për ligjet bazë kimike dhe marrëdhëniet e tyre me gjendjen e mjedisit. Kur shqyrtohet ndonjë çështje kimike, aspektet mjedisore mund të paraqiten ose në formën e një mesazhi të shkurtër, një raporti në klasë, duke mbrojtur një ese, duke vendosur një eksperiment mjedisor ose duke zgjidhur një problem mjedisor që ndihmon për të zotëruar ligjet e kimisë duke përdorur mjedisin specifik. shembuj.
A (MPGU me emrin V.I. Lenin), (LGUU), Mu (MNPO "Sintez"), (MSU me emrin..) kanë zhvilluar programe të lëndëve zgjedhore për edukimin mjedisor për nxënësit e shkollave: "Stil i shëndetshëm i jetës njerëzore në një biosferë të ndotur". "Bazat e ekologjisë së përgjithshme dhe mbrojtjen e mjedisit", "Problemet ekologjike të rajonit të Leningradit", "Roli biologjik i elementeve kimike". Këto lëndë zgjedhore sigurojnë formimin e sistemit të njohurive të studentëve (niveli i ndërgjegjësimit mjedisor) me elementë të kulturës mjedisore (orientimi vlerësor i studentëve drejt menaxhimit mjedisor të bazuar shkencërisht). Për një studim më të plotë të bazave të ekologjisë në lidhje me bazat e kimisë, ciklet e përgjithshme arsimore që përmbajnë të përgjithshme mjedisore
Përfundimi i këtyre detyrave rrit nivelin e motivimit të të nxënit dhe lehtëson procesin e përvetësimit të njohurive.
Kur diferencohet sipas interesave, teknologjia bie në kontakt me teknologjinë edukative kulturore të mësimdhënies, e cila kontribuon në humanizimin e edukimit. Si pjesë e kësaj teknologjie, ekziston një departament i kulturës mjedisore: njohja me problemet e ruajtjes së natyrës, mjedisit njerëzor, kultura unike njerëzore: kultivimi i dashurisë për natyrën, studimi i thelluar i gjeografisë, biologjisë dhe kimisë. Si teknologji specifike, shpesh metodologjike dhe lokale, mund të përdoret teknologjia e edukimit mjedisor, T. V. Kucher et al.
Për të gjelbëruar mësimin e kimisë, ata përdorin gjithashtu teknologji bashkëpunimi dhe teknologji grupore që kanë një efekt stimulues në zhvillimin e fëmijës. Ato përfshijnë komunikimin, ndërveprimin, shkëmbimin e informacionit mes studentëve dhe mirëkuptimin e ndërsjellë.
Procesi mësimor bazohet gjithashtu në teknologjitë alternative dhe teknologjitë e edukimit zhvillimor, bazuar në parimet e antropozofisë, sipas të cilave zhvillimi i aftësisë për të mësuar e çon një person drejt përsosmërisë. Antroposofia qëndron në themel të pedagogjisë Waldorf të R. Steiner. Zhvillimi i aftësive intelektuale kryhet duke përdorur teknologjinë dhe. Edukimi zhvillimor merr parasysh dhe përdor modelin e zhvillimit, përshtatet me nivelin dhe karakteristikat e fëmijës (3, f. 80-83: f. 109: f. 119-122: f. 1516 f. 181)
Përdorimi i këtyre teknologjive bën të mundur orientimin e personalitetit të studentit drejt perceptimit të gjithçkaje që e rrethon si një studiues i interesuar që ndjen përgjegjësi personale për pasojat e veprimtarisë së tij për njerëzit e tjerë dhe për natyrën.
Unë përdor fragmente të teknologjive të lartpërmendura nga N. P. Guzik, I. N. Zakatova, NT Suraveshnaya, TV Kucher, R. Steiner, DB Elkonin dhe V.V. Davydov kur zhvilloj mësime mjedisore dhe aktivitete jashtëshkollore për tema mjedisore.
2.2. Format e zhvillimit të orëve të edukimit mjedisor gjatë mësimit të kimisë.
Nga pikëpamja profesionale, më tërheqin forma jo standarde të zhvillimit të orëve dhe marrjes parasysh të njohurive të studentëve, si mësimet testuese, mësimet e seminareve, mësimet e konferencave, përdorimi i lojërave didaktike, me role dhe lojërat e biznesit, dhe elementet e tetradites. Unë përdor ndërveprimin reciprokisht pasurues të disiplinave të shkencave natyrore për të formuar një qëndrim holistik ndaj natyrës dhe për të motivuar standardet e jetesës së shëndetshme.
Për të forcuar orientimin mjedisor të arsimit shkollor, fut në materialin edukativ të çdo teme shqyrtimin e çështjeve mjedisore, u jap fjalën nxënësve ekologë në detyrë për të nxjerrë në pah problemet më të rëndësishme mjedisore në kuadër të kësaj teme, gjë që mundëson përdorimi më i plotë i njohurive mjedisore për të formuar një qëndrim të kujdesshëm të studentëve ndaj natyrës, gatishmërinë e tyre për të marrë masa aktive për ta mbrojtur atë.
Koncepti im pedagogjik për gjelbërimin e mësimdhënies së kimisë është afër një kursi të kimisë të ekologjizuar: nga tema në temë. Në mësimet e mia përdor eksperimente mjedisore, detyra ose pyetje dhe punë praktike me fokus mjedisor.
Kur studioj strukturën dhe vetitë e metaleve në tranzicion, zhvilloj një mësim seminarik "Veçoritë strukturore të elementeve d dhe ndikimi i tyre në mjedis dhe shëndetin e njeriut". Metoda e këtij mësimi është një seminar i tipit zhvillimor dhe edukativ.
Objektivat e orës së mësimit janë përgjithësimi i njohurive të nxënësve për ligjin periodik, strukturën e atomeve, gjendjen e elektroneve në atome; forcimi i aftësive të hartimit të qarqeve elektronike, formulave, krahasimi i elementeve kimike sipas kimikateve
aktiviteti i mikrofonit; njohja e studentëve me modele të caktuara që përcaktojnë prevalencën e metaleve në natyrë, toksicitetin e tyre dhe pjesëmarrjen në metabolizmin e organizmave të gjallë, bazuar në pozicionin e elementeve - metaleve në tabelën periodike; zbulimi i shkaqeve të ndotjes së mjedisit nga d-elementet, tregimi i burimeve kryesore të ndotjes; zhvillimi i aftësisë së nxënësve të shkollave për të parashikuar dhe analizuar pasojat e ndotjes nga metalet në mjedisin natyror; njohja me drejtimet kryesore të parandalimit të ndotjes.
Zgjodha fjalët si moton e mësimit: “Shkenca është e dobishme vetëm kur e pranojmë jo vetëm me mendjen, por edhe me zemrën tonë”.
Plani i seminarit
1) Pozicioni i elementeve d në tabelën periodike.
2) Veçoritë e strukturës së atomeve të elementeve d, vetitë e tyre.
3) d - elementet dhe organizmi i gjallë.
4) Roli biologjik dhe efekti toksik i elementeve d.
5) Problemi i ndotjes së mjedisit me metale dhe mënyrat e zgjidhjes së tij.
6) Gjetja e d - elementeve në natyrë. Mineralet që përmbajnë elemente d në rajonin e Voronezh.
Në fillim të orës së mësimit përditësoj njohuritë dhe kryej një sondazh individual dhe ballor.
a) Sondazh individual.
1. Punoni duke përdorur karta.
2. Cilët elementë quhen elementë d?
3. Karakterizoni pozicionin e d - elementeve në sistemin periodik.
4. Veçoritë e strukturës së atomeve të d-elementeve; mbushja e nënniveleve energjetike me elektrone, fenomeni i “dështimit të elektroneve”.
b) Sondazh frontal.
1. Jepni një formulim modern të ligjit periodik.
2. Cili është kuptimi fizik i numrit të serisë, numrit të grupit dhe periudhës së elementit?
3. Cilët numra kuantikë përshkruajnë gjendjen e elektroneve në një atom?
4. Cilat rregulla qëndrojnë në themel të hartimit të një diagrame grafike të strukturës së një atomi?
5. Hartoni diagrame grafike dhe shkruani formula elektronike për strukturën e atomeve të elementëve kimikë të mëposhtëm: skandium, hekur, niobium, (“dështim” i një elektroni) (kontrolloni përmes horoskopit)
Në fazën e dytë, u kërkoj nxënësve të plotësojnë një detyrë me tekst duke përdorur tre opsione. Ata do t'i shkruajnë përgjigjet e tyre në letër të filtruar të njomur në fenolftaleinë, duke pikuar një zgjidhje alkali në pozicionin e dëshiruar, sipas mendimit të tyre. Nëse përgjigja është e saktë, një sinjal me ngjyra shfaqet në letër.
Kjo lejon që puna e studentëve të vlerësohet menjëherë.
E veçanta e strukturës së atomeve të elementeve d është për shkak të pranisë në to të një tepricë të orbitaleve të valencës dhe mungesës.
Diskutimet filozofike në shkencën moderne natyrore paraqesin një pamje të pazakontë në një farë kuptimi, përkatësisht: problemet metodologjike dhe ideologjike të biologjisë dhe fizikës, sinergjetika dhe astronomia, gjenetika dhe bioteknologjia diskutohen në mënyrë shumë aktive, por nuk i kushtohet shumë vëmendje çështjeve të ngjashme të kimisë. Mund të rezultojë se, bazuar në përgjithësime të tilla themelore si ligji periodik, teoria e strukturës kimike, termodinamika kimike, kimia ka hapur mundësi të gjera për studimin dhe sintezën e miliona substancave të natyrës së pajetë dhe të gjallë, për krijimin e Komponime të panjohura më parë. Duket se e kishte marrë empirizmi, ana utilitare dhe nuk i interesonin problemet komplekse ideologjike dhe metodologjike me të cilat përballej. "Sidoqoftë, kimia," thekson Yu.A. Zhdanov, "përballet me problemet e veta komplekse dhe urgjente të një natyre teorike dhe metodologjike, dhe pa i kuptuar ato, jo vetëm vetë, por edhe një numër shkencash të tjera nuk do të jenë në gjendje të lëvizin. përpara në mënyrë produktive.”
Tani le të shqyrtojmë aspektin mjedisor të kimisë, kur ndodh procesi i ndotjes së mjedisit, i cili, për shkak të jolinearitetit të tij, ka një efekt të dëmshëm për njerëzit. Këtu mund të theksojmë një sërë faktorësh të dëmshëm për shëndetin tonë: ndotjen kimike të tokës dhe rrezikun e produkteve, ndotjen kimike të ajrit, ujit dhe efekte të tjera të rrezikshme për mjedisin. Në këtë rast, duhet të merret parasysh natyra antropogjene e llojeve të ndryshme të ndotjes së atmosferës, hidrosferës dhe litosferës. “Qeniet njerëzore janë ndotësi natyror dhe kryesor i planetit”, thekson J. Bockris. Për një kohë të gjatë, zhvillimi mjedisor ishte harmonik. Jeta e një organizmi në procesin e zhvillimit ishte në varësi të së tërës dhe korrespondonte me proceset kimike që ndodhnin rreth tij. Deri në shekullin e sotëm, njeriu nuk ka pasur një ndikim shumë të dukshëm në situatën ekologjike që ishte e balancuar në procesin e zhvillimit. Prishja e kësaj harmonie me të cilën përballet njeriu aktualisht është pasojë e rritjes së vëllimit të kimikateve dhe impianteve të tjera industriale që derdhen në ujë dhe ajër. Në atmosferë ndodhin procese fotokimike, përmes të cilave përpunohen ndotësit dhe rivendoset ekuilibri. Megjithatë, që nga fillimi i shekullit të 20-të. Njeriu ka lëshuar aq shumë ndotës në atmosferë sa po prishin proceset natyrore të rivendosjes së ekuilibrit.” Ndotja kimike e mjedisit ka një ndikim të rëndësishëm në jetën dhe sjelljen e njeriut, pasi shkakton dëme të konsiderueshme në trupin e tij.
Prej kohësh është vërtetuar se sjellja njerëzore dhe shëndeti dhe patologjia e lidhur përcaktohen nga natyra kimike e mjedisit. Zgjedhja selektive e kimikateve qëndron në bazë të kërkimit të barnave për trajtimin e sëmundjeve të ndryshme, përfshirë ato mendore. Ka shumë substanca të njohura që shkaktojnë përçarje të sjelljes normale njerëzore, për shembull, duke çuar në varësinë nga droga. Megjithatë, ato përfaqësojnë vetëm një pjesë shumë të vogël të diversitetit të gjerë të kimikateve që kanë efekte biokimike në shëndetin e njeriut. Në fund të fundit, kimikatet, pavarësisht se si hyjnë në trupin e njeriut, ndikojnë në rrjedhën e proceseve biokimike në trup. Kjo, së pari, për shkak të ligjeve të gjenezës së biosistemeve në planetin tonë - në rrjedhën e evolucionit kimik, një nga ndryshimet më të hershme të mëdha ishte kalimi nga një atmosferë reduktuese në atë oksiduese, në të cilën biosistemet karakteristike të koha filloi të zhvillohej. Harmonia e një evolucioni të tillë manifestohet qartë në "... një unitet që nënkupton një evolucion biokimik që është shumë më kompleks dhe ka ndodhur shumë më herët se evolucioni biologjik që na dha të gjithëve forma, fenomene dhe modele të tilla të sjelljes në bimë dhe kafshë. botë." Rrjedhimisht, mjedisi i jashtëm kimik përcaktoi natyrën e organizmave që mbijetuan gjatë evolucionit.
Së dyti, mbijetesa e organizmave shoqërohet me aftësinë e zhvilluar të organizmit për t'u riprodhuar. Dekodimi i kodit të ADN-së - materiali kryesor gjenetik i transmetuar brez pas brezi - ka treguar se zhvillimi i një individi rregullohet në nivel molekular dhe ndodh përmes një numri të madh reaksionesh biokimike. Atëherë bëhet e qartë se të gjitha vetitë e tjera të trupit (anatomike, elektrofiziologjike, të sjelljes, etj.) në një kuptim të caktuar varen nga proceset biokimike. Kjo shpjegon pse shëndeti dhe patologjia e trupit të njeriut ndikohet kryesisht nga faktorët biokimikë dhe pse më të rëndësishmet janë efektet e mjedisit të jashtëm kimik.
Vetëkuptohet se gjatë procesit evolutiv është formuar aftësia e biosistemit për t'iu përgjigjur në tërësi ndikimeve mjedisore, nga e cila varet gjendja fizike e individit.Arsyeja kryesore e ndryshimit të kësaj gjendjeje të njeriut është proceset neurokimike që ndodhin në sistemin nervor, veçanërisht në sistemin nervor qendror, organizimi i mirë i të cilave bën të mundur kryerjen e shumë proceseve të tilla. Truri i njeriut, siç dihet, përmban rreth 100 miliardë neurone; është një rrjet nervor, i cili është një fraktal, d.m.th. ka jolinearitet. Dhe vetë trupi i njeriut është një sistem dinamik jolinear, prandaj lidhja midis gjendjes së njeriut dhe mjedisit të jashtëm kimik në formën e tij më të përgjithshme është jolineare. Rezultatet e eksperimenteve për të identifikuar lidhjet midis ndjeshmërisë së sjelljes dhe ndryshimeve akute në mjedisin kimik, kur gjendja normale e trupit prishet, tregojnë një marrëdhënie (lidhje) jolineare (eksponenciale) midis gjendjes së trupit dhe substancës kimike ekzogjene. Në përgjithësi, nuk ka rëndësi se si kimikatet hyjnë në trupin e njeriut - në mënyrë somatike, me thithje, përmes lëkurës ose mukozës, për shkak të injektimit ose implantimit; Gjëja kryesore është se ato kanë një efekt jolinear në gjendjen e trupit të njeriut. Kjo nuk ka rëndësi të vogël për metodat e monitorimit dhe pastrimit të mjedisit nga ndotja kimike, në mënyrë që një person normalisht të autorizojë dhe të kryejë aktivitetet e tij.
Tranzicioni që ndodh në kiminë moderne nga projektimi i molekulave në krijimin e makinave molekulare meriton reflektim filozofik. Kimia i referohet atyre fushave të njohurive themelore që lejojnë sintezën dhe studimin e molekulave, që do të thotë se kimia, si një degë e shkencave natyrore, merret me studimin e materies në nivelin e organizimit të saj molekular. Kjo fushë e kërkimit duket e hapur, dhe në fakt është. Katalogu i kimisë përmban qindra mijëra molekula me origjinë natyrore, struktura e të cilave është deshifruar në laboratorë dhe deri më sot këtij numri i janë shtuar më shumë se 15 milionë molekula të sintetizuara nga kimistët dhe substanca që nuk gjenden në natyrë. Metodologjia e sintezës e zhvilluar nga kimistët, metodat për studimin e strukturës molekulare dhe transformimeve të tyre (dhe ndër më të rejat prej tyre janë mikroskopi tunelues skanues dhe spektroskopia femtosekonda me lazer, në të cilat arrihet zgjidhja hapësinore dhe kohore në nivelin e madhësive të atomet individuale dhe lëvizjet e tyre në periudha jashtëzakonisht të vogla kohore në 10-15 s), ju lejon të kuptoni me sukses sekretet e strukturës së molekulave dhe vetitë e tyre të ndryshme. Kjo vlen edhe për më të paqëndrueshmet prej tyre, të cilat në kushte normale dekompozohen në të miliontat e sekondës.
"A nënkuptojnë këto arritje," shkruan V.I. Minkin, - se kimia si shkencë tashmë e ka zgjidhur problemin e saj dhe, megjithëse aftësia e saj për të prodhuar molekula të reja në sasi edhe më të mëdha mbetet e pakufizuar, vetë ky proces po bëhet gjithnjë e më rutinë? Në të vërtetë, tani është bërë e mundur, për shembull, të sintetizohen automatikisht peptidet (proteina me peshë të ulët molekulare). Një vlerësim i tillë i gjendjes së përgjithshme të shkencës kimike (një shkencë, ligjet e së cilës janë po aq të rëndësishme për të kuptuar Natyrën e gjallë dhe të pajetë) do të ishte i nxituar. Dhe aspak origjinale.” Në të vërtetë, në vitin 1929, laureati i Nobelit, Paul Dirac, me zbulimin e mekanikës kuantike, deklaroi: "Ligjet bazë fizike të nevojshme për teorinë matematikore të një pjese të fizikës dhe të gjithë kimisë bëhen kështu plotësisht të njohura, dhe vështirësia qëndron vetëm në fakti që zbatimi i saktë i këtyre ligjeve çon në ekuacione shumë komplekse për t'u zgjidhur." Kjo tezë e Dirakut ishte në qendër të diskutimeve të gjera midis fizikantëve, kimistëve dhe ithtarëve dhe kundërshtarëve të filozofisë së reduksionizmit. Në shumë monografi dhe tekste shkollore për kiminë teorike dhe fizike, jepet kjo deklaratë e klasikut të shkencës dhe theksi vihet në mosrealizimin e parashikimit. Natyrisht, Diraku e shprehu mendimin e tij si një lloj hiperbole për të theksuar rëndësinë e jashtëzakonshme të teorisë së re të mikrobotës. Vetë postulatet e mekanikës kuantike dhe pasojat që lindin prej tyre rezultuan të sakta, dhe siç është treguar tashmë, ekuacioni i plotë i Shrodingerit nuk mund të zgjidhet saktësisht as për molekulat më të thjeshta, dhe përafrime të mira për zgjidhjet e sakta për molekulat e mesme. kërkojnë një kohë funksionimi të superkompjuterit që arrin në ditë. Mund të themi se metodat e mekanikës kuantike përcaktojnë kryesisht ritmin e përparimit shkencor, por jo natyrën e krijimtarisë shkencore. Dihet që gjërat krijuese janë iracionale nga natyra dhe nuk mund të deduktohen në një mënyrë logjike, deduktive - përndryshe, çdo person që zotëron logjikën mund të bëjë zbulime shkencore (në këtë rast, shkenca thjesht nuk do të ishte e nevojshme). Përveç kësaj, nuk duhet të harrojmë se tabela periodike e elementeve dhe teoria e strukturës molekulare të përbërjeve organike u krijuan nga kimistët shumë kohë përpara formimit të parimeve të mekanikës kuantike dhe madje edhe para zbulimit të elektronit.
Dihet se zgjedhja e drejtimeve për kërkimin shkencor diktohet nga dy faktorë: kërkesa e nevojës sociale dhe impulsi i brendshëm i studiuesit për të zbuluar fenomene dhe modele të reja dhe për të depërtuar në sekretet e Natyrës. Në faza të ndryshme të zhvillimit të shoqërisë, në varësi të nivelit të arritur të njohurive, ndryshojnë tendencat në kërkimin shkencor dhe prioritetet në zgjedhjen e qëllimeve. Në kiminë e viteve 60-80, fokusi i kërkimit ishte në studimin e strukturës së imët të molekulave, mekanizmave të reagimit dhe dinamikës intramolekulare. Në dekadën e fundit, interesi për objektet dhe qëllimet me kompleksitet të shtuar është shfaqur qartë - studimi dhe modelimi i funksioneve të sistemeve molekulare biologjikisht të rëndësishme, si dhe krijimi i materialeve të reja të teknologjisë së lartë të ndërtuara nga elementë në shkallë nanoskopike. Ky trend pasqyron kalimin nga studimi i molekulave individuale dhe bashkëpunëtorëve të tyre të vegjël në studimin e strukturës së vetive dhe transformimeve të agregateve mjaft të mëdha të molekulave, ndërtimin e drejtuar të ansambleve të organizuara molekulare me qëllim të krijimit të makinave unike molekulare, d.m.th. pajisjet molekulare në të cilat ndryshimet e shkaktuara në molekulat përbërëse individuale shkaktojnë procese bashkëpunuese në të gjithë sistemin (K. Drexler). Pajisjet e tilla mund të përdoren për të shndërruar një lloj energjie në një tjetër, për të grumbulluar energji drite, për të regjistruar, ruajtur dhe transmetuar informacion, llogaritje molekulare, etj. "Dizajni i pajisjeve të tilla është një zonë," thekson V.I. Minkin, "e cila përcaktohet nga termi inxhinieri molekulare.” .
Qielli mbetet i hapur për kiminë, sepse ajo është një art dhe një shkencë. Arti, natyrisht, falë bukurisë së objekteve të tij, por edhe nga vetë thelbi i tij, falë aftësisë së tij për të shpikur dhe krijuar pafundësisht objektet e tij, veten, të ardhmen e tij. Ashtu si një artist, një kimist mishëron frytet e imagjinatës së tij në imazhet materiale. Guri, tingujt, vetë fjalët nuk përmbajnë vepra të një skulptori, kompozitori apo shkrimtari të krijuar prej tyre. Po kështu, kimisti krijon molekula të reja, materiale të reja dhe veti të reja nga elementët që i jep natyra. Ai krijon vërtet botë të reja që nuk ekzistonin derisa dolën nga duart e një kimisti, ashtu si një material, vetëm i dalë nga duart e një mjeshtri, fiton forcën dhe ekspresivitetin e një vepre arti. Kjo u përcoll në mënyrë të përsosur në krijimin e tij nga Opste Rodin.
Kimia e ka këtë potencial krijues. Ashtu si Marcel Berthelot: "Kimia vetë krijon objektet e saj". Ajo nuk krijon vetëm objekte, ajo krijon objektin e kërkimit të saj. Fillimisht nuk ekziston, është shpikur dhe krijuar në procesin e kërkimit. Nuk pret vetëm të zbulohet, por pret të krijohet. Thelbi i shkencës kimike gjeti shprehjen e tij të plotë në fjalët e artistit-shkencëtarit Leonardo da Vinci: “... aty ku natyra pushon së krijuari objektet e veta, njeriu merr përsipër dhe krijon, duke përdorur materiale natyrore dhe me ndihmën e natyrës, objekte të panumërta të reja...” .
Thelbi i kimisë nuk është vetëm në zbulime, por edhe në shpikje, në krijimin krijues, mbi të gjitha. Një libër kimie nuk duhet vetëm të lexohet, por edhe të shkruhet; Rezultati i kimisë jo vetëm duhet të kryhet, por duhet të jetë i kompozuar. Rëndësia filozofike e kimisë moderne qëndron në faktin se ajo lejon ndërtimin e substancave dhe materialeve të reja që nuk gjenden në natyrën e gjallë, dhe kjo, nga ana tjetër, paraqet një dimension të ri në kuptimin e ekzistencës njerëzore. Në fund të fundit, objektet e krijimtarisë kimike supramolekulare premtojnë të jenë shumë komplekse dhe të larmishme, si rezultat i të cilave mund të krijohen galaktika të tëra kimike. Kreativiteti, siç e dimë, i shërben kërkimit të kuptimit të jetës sonë, duke plotësuar nevojën më të lartë për vetëaktualizim.