Данная программа разработана В.М. Назаренко, МПГУ им. В.И. Ленина. В данной программе более глубоко развиваются МПС, на каждом уроке постоянно привлекаются знания учащихся из других предметов. При изучении этой темы необходимо придерживаться нескольких направлений:

1. Выяснить причины, вызывающие нарушение круговорота углерода в природе.

2. Рассмотреть физико-химическую природу оксидов углерода и оксида кремния.

3. Сравнить возможность их использования живыми организмами в процессе жизнедеятельности.

4. Раскрыть вопросы охраны окружающей природной среды в связи с добычей и использованием ископаемого твердого топлива и производство цемента.

5. Живой мир на планете Земля – это мир углерода, единственный элемент, сохраняющий в цепях одновременно одинарные и кратные связи.

6. Различие от углерода у кремния из-за увеличения заряда ядра и радиуса атома ослабевает связь валентных электронов с ядром, возрастает металличность, уменьшается электроотрицательность. Цепи из атомов кремния неустойчивы.

7. Сформулировать проблему: почему углекислый газ усваивается растениями в процессе фотосинтеза, а оксид кремния IV нет. Ответ на него заключается в следующем: в процессе усвоения растениями углекислого газа лежит реакция карбоксилирования рибулозо-1,5-дифосфата (связывание углекислого газа в темновой фазе фотосинтеза). Эта реакция возможна из-за молекулярной природы углекислого газа (он легко диффундирует через устьица в лист) и из-за наличия в его молекуле двойных связей, при разрыве которых происходит присоединение углекислого газа к углеводу.

В оксиде кремния IV атомы кремния не способны к образованию кратных связей: при образовании химических связей два валентных электрона из четырех переходят на a-подуровень, поэтому с кислородом образуются только одинарные связи. Оставшиеся у кремния и у кислорода неспаренные электроны образуют новые связи с соседними молекулами оксида кремния IV, что приводит к созданию гигантского полимера с атомной кристаллической решеткой, твердого, исключительно плотного инертного вещества, не способного растворяться в воде. В этой форме кремний не усваивается растениями, не включается в обменные процессы и, следовательно, выбывает из круговорота веществ в природе. Но в некоторых формах он участвует в обменных процессах веществ живых организмов. Кремний входит в состав стеблей растений, тканей животных. А искусственно полученные препараты на основе кремния менее канцерогенны, чем на основе углерода, способствуют более эффективному заживлению ран, язв, срастанию костей.

Обсуждая вопрос “Круговорот углерода в природе” следует объяснить, что круговорот состоит из двух циклов: