Разработка урока по теме Гибридизация
Данный урок разработан для учащихся 10 класса естественно-математического профиля.”.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. 1 ученик готовит электронную презентацию “Жизнь и деятельность Л.Полинга”.
Оформление доски
Ход занятия
I. Организационный момент. Слайд №1.
II. Беседа по домашнему заданию (6 мин). Слайд №2, формулы веществ на доске.
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 сигма-связи, характерны реакции замещения, для алкенов, имеющих сигма и пи-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 (см.Приложение № 1) 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) Приложение 4 Вывод. Мы должны гордиться тем, что 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. Но мы также с большим уважением должны относиться к ученым других стран и среди них – Лайнус Полинг, который является ученым с мировым именем, и знать о нем должен каждый образованный человек.
Геометрия молекул органических и неорганических веществ, обусловленная:
sp3 __гибридизацией;
sp2 __гибридизацией;
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. Учащиеся в ходе беседы знакомятся с геометрией молекул неорганических веществ и влиянием на их свойства неподеленных электронных пар. 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. Свойства веществ зависят от особенностей строения молекул. 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. Для нас, учителей, это будет самой лучшей наградой Слайд №42.
IV. Домашнее задание: §3.3 записи в тетради
Приложение № 1
3. Изучение новой темы.
Нам осталось рассмотреть еще одно свойство ковалентной связи – направленность. Именно это свойство ковалентной связи определяет геометрию молекулы, т.е. расположение сигма-связей в пространстве. Для объяснения направленности ковалентной связи в многоатомных молекулах, используется модель гибридизации электронных орбиталей, предложенная Л. Полингом в 1931 году.Тема урока: Гибридизация электронных орбиталей. Геометрия молекул.
Цели урока:
Раскрыть универсальный характер процесса гибридизации для органических , сложных неорганических веществ и аллотропных модификаций углерода.
Показать зависимость геометрии молекул от типа гибридизации электронных орбиталей, а свойства веществ от геометрии молекул.
Обратить внимание учащихся на влияние фундаментальных законов природы и особенностей строения молекул на существующий порядок и красоту в мире.
План урока:
Сущность гибридизации электронных орбиталей, ее механизм.
Из истории вопроса. Полинг Л. – великий химик ХХ столетия, его заслуги в изучении и описании структур молекул.
Геометрия молекул органических и неорганических веществ, обусловленная:
sp3 __ гибридизацией;
sp2 __ гибридизацией;
sp – гибридизацией.
Введение в тему: Прежде, чем мы приступим к изучению первого вопроса плана, мне хотелось бы обратить внимание на эпиграф урока: «Сведение множества к единому – в этом первооснова красоты». Это высказывание великого древнегреческого философа и математика Пифагора. В чем же смысл этого выражения? Мир прекрасен и удивителен и образовался он в результате совместного действия множества фундаментальных законов природы, таких как закон сохранения массы и энергии, закон минимума энергии, закон всемирного тяготения, закон действия естественного отбора, законов симметрии и других законов (Слайд № 4).Когда мы видим проявление симметрии в телах живой природы, невольно испытываем чувство удовлетворения тем всеобщим порядком, который царит в природе (Слайды №№4-6). Даже то, что они производят, имеет определенную, правильную структуру (Слайд № 7).
А раковины простейших организмов красивы не только для красоты, а это есть результат действия законов всемирного тяготения и законов действия естественного отбора – это приспособления к водной среде обитания (Слайд № 8). Даже такие грозные организмы как вирусы – переходная форма между неживым и живым, имеют особую правильность в строении, и, изучив эти особенности, можно найти способы борьбы с ними (Слайд № 9).И в телах неживой природы, в кристаллах, мы видим строгий порядок в их структурах (Слайд № №10-12). Но за этой упорядоченностью стоит более глубокий порядок – порядок в молекулах и атомах, которыми образованы эти тела. Скорее всего, структура снежинок не была бы такой совершенной, если бы молекула воды не обладала бы определенной симметрией (Слайд № 13), и не соединялась бы водородными связями в кристаллах льда в виде шестиугольников (Слайд № 14). А алмазу не приписывались бы сверхъестественные свойства (Слайд № 15), и древние воины не носили бы его около сердца, и не был бы он самым твердым природным веществом, если бы атомы углерода, его образующие, не имели потрясающую правильность расположения в пространстве. Мы видим порядок и красоту в самых разнообразных молекулах: (Слайд № 16) и в молекуле хлорофилла, без которой не возможен такой важный процесс как фотосинтез, (Слайд № 17) и в молекуле белка, вторичная структура которой построена по принципу комплементарности и поддерживается водородными связями. (Слайд № 18) А также и в молекуле стеариновой кислоты, нерастворимость которой определяется большим углеводородным радикалом, (Слайд № 19) и в молекуле ДНК – носительнице наследственной информации о структуре клетки, и в молекуле гемоглобина, который выполняет дыхательную функцию во многих живых организмах.
Таким образом, можно сделать вывод: (Слайд № 20) весь порядок и красота в мире зависят от особенностей строения молекул, от их геометрии. Вот в этом удивительном и прекрасном мире молекул я и приглашаю вас
«Гибридизация электронных орбиталей и геометрия молекул»
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)sp
3. C2H2 в)sp3
«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)sp
3. BH3 в)sp3