Поурочный план по химии на тему «Органическая химия. Особенности строения атома углерода. Гибридизация. Электронная природа и характеристика химических связей в органических соединениях».
№1. Тема: «Органическая химия. Особенности строения атома углерода. Гибридизация. Электронная природа и характеристика химических связей в органических соединениях.» Тема: «Органическая химия. Особенности строения атома углерода. Гибридизация. Электронная природа и характеристика химических связей в органических соединениях.». Учебно – воспитательные задачи:
Обобщить все ранее изученные знания по теме «Скорость химической реакции. Условия, влияющие на скорость реакции и смещение химического равновесия».Уметь решать задачи по данной теме. Уметь сравнивать, находить причинно-следственные связи, анализировать, делать выводы, наблюдать, работать в парах и группе.
Осуществлять нравственное, трудовое, эстетическое воспитание.
3. Развитие познавательного интереса
Цель. Закрепить знания о скорости химической реакции и условиях влияющих на скорость реакции и смещение химического равновесия.
Оборудование, наглядные пособия:
Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева. Карточки.
Тип урока: Совершенствование ЗУН
Методы: Словесно-наглядные.
Ход урока:
I. Проверка домашнего задания:
Работа по карточкам (2 уч-ся) на месте
Работа у доски .2 уч –сяПо сборнику
Работа классу Фронтальный опрос по вопросам прошлого урока
II. Изучение нового материала
Органическая химия - это раздел химической науки, в котором изучаются соединения углeрода - их строение, свойства, способы получения и практического использования.
Соединения, в состав которых входит углерод, называются органическими.
Кроме углерода, они почти всегда содержат водород, довольно часто - кислород, азот и галогены, реже - фосфор, серу и другие элементы. Однако сам углерод и некоторые простейшие его соединения, такие как оксид углерода (II), оксид углерода (IV), угольная кислота, карбонаты, карбиды и т.п., по характеру свойств относятся к неорганическим соединениям. Поэтому часто используется и другое определение:
Органические соединения - это углеводороды (соединения углерода с водородом) и их производные.
Благодаря особым свойствам элемента углерода, органические соединения очень многочисленны. Сейчас известно свыше 10 миллионов синтетических и природных органических веществ, и их число постоянно возрастает.
Органические соединения
Критерием деления соединений на органические и неорганические служит их элементный состав.
К органическим соединениям относятся химические вещества, содержащие в своем составе углерод, например:
Органические соединения отличаются от неорганических рядом характерных особенностей:
почти все органические вещества горят или легко разрушаются при нагревании с окислителями, выделяя СО2 (по этому признаку можно установить принадлежность исследуемого вещества к органическим соединениям);
в молекулах органических соединений углерод может быть соединен почти с любым элементом Периодической системы;
органические молекулы могут содержать последовательность атомов углерода, соединенных в цепи (открытые или замкнутые);
молекулы большинства органических соединений не диссоциирует на достаточно устойчивые ионы;
реакции органических соединений протекают значительно медленнее и в большинстве случаев не доходят до конца;
среди органических соединений широко распространено явление изомерии ;
органические вещества имеют более низкие температуры фазовых переходов (т.кип., т.пл.).
Органическая химия имеет исключительно важное познавательное и народнохозяйственное значение.
Природные органические вещества и их превращения лежат в основе явлений Жизни. Поэтому органическая химия является химическим фундаментом биологической химии и молекулярной биологии - наук, изучающих процессы, происходящие в клетках организмов на молекулярном уровне. Исследования в этой области позволяют глубже понять суть явлений живой природы.
Множество синтетических органических соединений производится промышленностью для использования в самых разных отраслях человеческой деятельности.Это - нефтепродукты, горючее для различных двигателей, полимерные материалы (каучуки, пластмассы, волокна, пленки, лаки, клеи и т.д.), поверхностно-активные вещества, красители, средства защиты растений, лекарственные препараты, вкусовые и парфюмерные вещества и т.п. Без знания основ органической химии современный человек не способен экологически грамотно использовать все эти продукты цивилизации.
Сырьевыми источниками органических соединений служат: нефть и природный газ, каменный и бурый угли, горючие сланцы, торф/
sp3-Гибридизация (тетраэдрическая)
Одна s- и три р-орбитали смешиваются, и образуются четыре равноценные по форме и энергии sp3-гибридные орбитали.
Орбитальная модель атома в sp3-гибридизованном состоянии.
Для атома углерода и других элементов 2-го периода этот процесс происходит по схеме:
2s + 2px + 2py + 2pz = 4 (2sp3)
Схема sp3-гибридизации атомных орбиталей.
left3810
Оси sp3-гибридных орбиталей направлены к вершинам правильного тетраэдра. Тетраэдрический угол между ними равен 109°28', что соответствует наименьшей энергии отталкивания электронов.
Впервые идею о направленности единиц сродства (валентностей) атома углерода по углам тетраэдра независимо друг от друга выдвинули в 1874 г. Вант-Гофф и Ле Бель.
sp3-Орбитали могут образовывать четыре -связи с другими атомами или заполняться неподеленными парами электронов.
А как наглядно изобразить пространственное строение атома в sp3-состоянии на рисунке?
В этом случае sp3-гибридные орбитали изображают не электронными облаками, а прямыми линиями или клиньями в зависимости от пространственной ориентации орбитали. Такое схематическое изображение используется при написании стереохимических (пространственных) формул молекул.
Переход от орбитальной модели (а) к пространственной формуле (б).
На примере молекулы метана показаны объемные модели и пространственная (стереохимическая) формула молекулы с sp3-углеродным атомом.
Модель молекулы метана
sp3-Гибридизованное состояние свойственно атому, если сумма числа связанных с ним атомов и числа его неподеленных электронных пар равна 4 Углерод в sp3-гибридном состоянии встречается в простом веществе - алмазе (14 547 байт).Это состояние характерно для атомов С, N, O и др., соединенных с другими атомами одинарными связями (sp3-атомы выделены красным цветом):
СH4, RCH3, NH3, RNH2, H2O, ROH, R2O;
а также в анионах типа: R3C:, RO и т.п.
Следствием тетраэдрического строения sp3-атома является возможность существования двух зеркальных стереоизомеров у соединения, содержащего такой атом с четырьмя разными заместителями ( HYPERLINK "http://cnit.ssau.ru/organics/chem1/vant_gof.htm" Вант-Гофф, Ле Бель, 1874).
sp2-Гибридизация (плоскостно-тригональная)
Одна s- и две p-орбитали смешиваются, и образуются три равноценные sp2-гибридные орбитали, расположенные в одной плоскости под углом 120° (выделены синим цветом). Они могут образовывать три -связи. Третья р-орбиталь остается негибридизованной и ориентируется перпендикулярно плоскости расположения гибридных орбиталей. Эта р-АО участвует в образовании -связи.
Для элементов 2-го периода процесс sp2-гибридизации происходит по схеме:
2s + 2px + 2py = 3 (2sp2)2pz-АО в гибридизации не участвует.
Для изображения пространственного строения атомов в sp2-состоянии используются те же приемы, что и в случае sp3-атомов:
Переход от орбитальной модели атома в sp2-гибридизированном состоянии (а) к пространственной формуле (б). См. также
Строение молекул с sp2-атомами отражают их модели:
sp2-Гибридизованное состояние свойственно атому, если сумма числа связанных с ним атомов и числа его неподеленных электронных пар равна 3 (примеры, 8 444 байт).
Углерод в sp2-гибридном состоянии образует простое вещество графит. Это состояние характерно для атомов С, N, O и др. с двойной связью (sp2-атомы выделены красным цветом):
H2C=CH2 (анимация, 21 266 байт), H2C=CHR, R2C=NR,RN=NR, R2C=O, RN=O, а также для катионов типа R3C+ и свободных радикалов R3C.
sp-Гибридизация (линейная)
Одна s- и одна р-орбиталь смешиваются, образуя две равноценные sp-орбитали, расположенные под углом 180, т.е. на одной оси.
Гибридные sp-орбитали участвуют в образовании двух -связей. Две р-орбитали не гибридизованы и расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях:
p-Орбитали образуют в соединениях две -связи.Для элементов 2-го периода sp-гибридизация происходит по схеме:
2s + 2px= 2 (2sp) 2py- и 2pz-АО не изменяются.
Схема sp-гибридизации
Для простоты изображения пространственного строения sp-атома обычно рисуют р-орбитали в форме электронных облаков, а гибридные орбитали изображают прямыми линиями:
Например, sp-атом углерода.Строение молекул с sp-атомами отражают их модели:
sp-Гибридизованное состояние свойственно атому, если сумма числа связанных с ним атомов и числа его неподеленных электронных пар равна 2
Углерод в sp-гибридном состоянии присутствует:
в соединениях с тройной связью
в соединениях типа R2C=C=CR2;
в простом веществе - карбине (10 928 байт), cтроение которого представляют формулами
кого и лесного хозяйства.
III. Закрепление:
Для закрепления и осмысления учебного материала попытайтесь ответить на следующие вопросы :1. Какие из приведенных соединений относятся к органическим ?
Варианты ответов (выберите правильный): HYPERLINK "http://cnit.ssau.ru/organics/chem1/P1_4.htm" \l "1#1" Ответ 1 : все приведенные соединенияОтвет 2 : б, в, г, дОтвет 3 : б, в, д, е, жОтвет 4 : все, кроме "е" и "з"
2. Что является критерием деления веществ на органические и неорганические? HYPERLINK "http://cnit.ssau.ru/organics/chem1/P1_4.htm" \l "2#2" Ответ 1 : происхождение веществаОтвет 2 : элементный состав соединенияОтвет 3 : способ полученияОтвет 4 : способность к горениюОтвет 5 : способность к диссоциацииОтвет 6 : молекулярная массаОтвет 7 : температуры кипения и плавления
Рефлексия: мое внутреннее состояние после урока. Для описания своего состояния изобразите «смайлик».
IV. Задание на дом: