Разработка урока: Особенности строения атома углерода

Урок 1.
Дата проведения урока: 11 класс
Тема урока: "Особенности строения атома углерода "
Цели занятия:
Раскрыть универсальный характер процесса гибридизации для органических, сложных неорганических веществ и аллотропных модификаций углерода.
Показать зависимость геометрии молекул от типа гибридизации электронных орбиталей, а свойств веществ от геометрии молекул.
Обратить внимание учащихся на влияние фундаментальных законов природы и особенностей строения молекул на существующий порядок и красоту в мире.
Оборудование: ПК, мультимедиапроектор, экран, электронная презентация. Шаростержневые модели молекул метана, пентана, графита, алмаза, этилена, ацетилена, модели молекул изготовленные из воздушных шариков, геометрические модели тетраэдра и треугольной пирамиды. Демонстрационная таблица “Аллотропные модификации углерода”, фотографии с изображением молекул и кристаллов, сообщения учащихся, портрет Л.Полинга.
План занятия
I. Сущность гибридизации электронных орбиталей, ее механизм.
II. Из истории вопроса. Полинг Л. – великий химик ХХ столетия, его заслуги в изучении и описании структур молекул.
III. Геометрия молекул органических и неорганических веществ, обусловленная:
sp3 __ гибридизацией;
sp2 __ гибридизацией;
sp – гибридизацией.
Задание к уроку: повторить гибридизацию электронных орбиталей атома углерода, свойства химической связи.
Ход занятия
I. Организационный момент.
II. Беседа по домашнему заданию
Какие свойства ковалентной связи мы изучили на прошлом уроке? (длина, Е, прочность, насыщаемость)
Что такое длина связи и от чего она зависит? (от размера атома и кратности связи)
Что такое энергия связи и от чего она зависит? (количество энергии, необходимой для разрыва связи; зависит от прочности связи)
Что такое прочность связи и от чего она зависит? (от того, какая связь - ?, или ?, и какие облака перекрываются - гибридные или негибридные)
Как взаимосвязаны свойства ковалентной связи? (чем больше длина, тем меньше прочность и энергия)
Как изменяется длина связи в молекулах галогеноводородов (см. на доске – 1-й столбец) и почему? (увеличивается, т.к. увеличивается размер атома)
Какое из данных соединений (на доске) самое прочное? (HF)
При растворении галогеноводородов в воде образуются кислоты. Какая из данных кислот будет самой сильной и почему? (HJ, т.к. кислотность – это способность отдавать Н+, самая непрочная связь у HJ)
Какая из кислот будет самой слабой? (HF – плавиковая кислота, растворяет стекло)Учитель: Свойства вещества зависят от размера атомов, их образующих.
Как изменяется прочность связи в ряду углеводородов (см. на доске – 2-й столбец) и от чего она зависит? (сверху вниз прочность связи увеличивается, т.к. увеличивается кратность и уменьшается длина)
Каким образом это влияет на свойства данных веществ? (для алканов, имеющих только ?-связи, характерны реакции замещения, для алкенов, имеющих ?-связи – присоединения, а для алкинов – реакции присоединения и реакции замещения атомов водорода при тройной связи)
На примере молекул простых веществ хлор, кислород, азот (см. на доске – 3-й столбец) объясните, как строение их молекул влияет на их свойства. (хлор в свободном виде не встречается – связь одинарная, кислорода в воздухе 21% – двойная связь, азота в воздухе 78%, инертное вещество – тройная связь)Учитель: Свойства органических и неорганических веществ зависят от кратности связи.
Как насыщаемость связей влияет на свойства веществ (см. на доске – 4-й столбец) (метан не имеет ненасыщенных связей, аммиак и вода имеют ненасыщенные связи, поэтому являются диполями).Учитель: Свойства веществ зависят от свойств ковалентной связи.
II. Изучение новой темы
№ ппЭтап плана Действия учителя Действия ученика Комментарии
Вступление Влияние законов природы и особенностей строения молекул на порядок и красоту окружающего мира Слайды №№ 3-20
Сущность гибридизации электронных орбиталей, ее механизм. Беседа. Что такое гибридизация, что ей предшествует, чему она способствует, почему идет выигрыш в энергии? С какими типами гибридизации атома углерода мы познакомились в 10 классе?
Демонстрация механизма гибридизации. Слайды №№ 21-24
Вывод. Для объяснения геометрии молекул используется понятие гибридизации. При гибридизации гибридные облака располагаются в пространстве таким образом, чтобы энергия их взаимодействия была минимальной. Определяющими в геометрии молекулы являются ?-связи. Слайд № 24
Из истории вопроса. Полинг Л. – великий химик ХХ столетия, его заслуги в изучении и описании структур молекул. Демонстрация презентации “Жизнь и деятельность Л.Полинга” (домашнее задание) Вывод. Мы должны гордиться тем, что живем в России, в которой жили и работали замечательные ученые-химики с мировым именем. Это Ломоносов М.В.– ученый-энциклопедист, Менделеев Д.И.–создатель Периодического закона, Бородин А.П.–химик и композитор, Бутлеров А.М.–создатель теории строения органических соединений, Лебедев С.В.–создатель 1 искусственного каучука в России и многие другие, которые внесли большой вклад в развитие химической науки.
Геометрия молекул веществ, обусловленная:
а)sp3 __ гибридизацией;
б)sp2 __ гибридизацией;
в)sp – гибридизацией. Эвристическая беседа. На примере строения молекул органических веществ (углеводородов) и неорганических веществ (соединений кремния, азота, кислорода, бора, бериллия; аллотропных модификаций углерода), учитель показывает универсальность понятия “гибридизация” и зависимость геометрии молекул от гибридизации, а свойств веществ от геометрии молекул. Слайды №№ 25-36.
Закрепление Беседа. Обобщение знаний по теме. Заполнение таблицы. Слайд № 37.
Фронтальная беседа по вопросам. Слайды 38-41.
8. Подведение итогов урока Мир молекул прекрасен и удивителен. И может быть, когда-нибудь, глядя на падающие снежинки или снежный узор на стекле, или бриллиант на руке, вы вспомните этот урок, нашу школу и поймете, что мы учителя делали все для того, чтобы зародить в ваших душах чувства прекрасного. И мне очень хочется, чтобы вы эти чувства сохранили и передали своим детям. Слайд №42.
IV. Домашнее задание: §7, записи в тетради, подготовиться к тестированию (см. Список используемых источников: Ильченко В.Р. Перекрестки физики, химии и биологии. – М.: Просвещение, 1986.
http://www.chemistry.ssu.samara.ru/CD “Виртуальная школа Кирилла и Мефодия” Уроки биологии. Животные.
CD “Виртуальная школа Кирилла и Мефодия” Уроки биологии. Общая биология.
CD “Виртуальная школа Кирилла и Мефодия” Уроки химии. 10-11 классы.
Приложение 1
Самостоятельная работа
по химии в 11 классе по теме
«Гибридизация электронных орбиталей »
Вариант 1
Выберите формулы соединений, имеющих сходную направленность, обусловленную sp2-гибридизацией электронных орбиталей:
C2H4, CH4, C3H6;
C2H4, BCl3, C6H6;
BH3, CH4, BeCl2;
NH3, SiH4, H2O.
Молекула какого вещества имеет линейную формулу?
BeCl2;
BCl3;
C (графит);
С (алмаз).
Электронные орбитали под углом 109°28’ располагаются в молекуле
С (карбин);
C2H2;
С (алмаз);
C2H4.
Плоскую треугольную форму молекулы имеет
C2H2;
BCl3;
CH4;
NH3.
Длина одинарной С-С связи в алканах равна
0,134 нм;
0,154 нм;
0,120 нм;
0,140 нм.
Фосфат-анион имеет тетраэдрическое строение. Какой тип гибридизации характерен для центрального атома аниона?
sp;
sp2d;
sp2;
sp3.
Установите соответствие между формулами веществ и типами гибридизации их центрального атома.
1. PH3 а) sp2
2. SiCl4 б)sp3. C2H2 в)sp3
Самостоятельная работа
по химии в 11 классе по теме
«Гибридизация электронных орбиталей и геометрия молекул»
Вариант 2
Выберите формулы соединений, имеющих сходную направленность, обусловленную sp3-гибридизацией электронных орбиталей:
C2H4, CH4, C3H6;
C2H4, BCl3, C6H6;
BH3, CH4, BeCl2;
NH3, SiH4, H2O.
Молекула какого вещества имеет тетраэдрическую формулу?
BeCl2;
BCl3;
C (графит);
С (алмаз).
Электронные орбитали под углом 180° располагаются в молекуле
С (карбин);
C2H2;
С (алмаз);
C2H4.
Линейную форму молекулы имеет
C2H2;
BCl3;
CH4;
NH3.
Длина одинарной С-С связи в молекуле бензола равна
0,134 нм;
0,154 нм;
0,120 нм;
0,140 нм.
Нитрат-анион имеет форму плоского треугольника. Какой тип гибридизации характерен для центрального атома аниона?
sp;
sp2d;
sp2;
sp3.
Установите соответствие между формулами веществ и типами гибридизации их центрального атома.
1. CCl4 а) sp2
2. NH3 б)sp3. BH3 в)sp3