Гибридизация атомных орбиталей и пространственное строение молекул

№

п/п

Компонент занятия

Структурный элемент

Цели

Методические особенности и краткие указания по проведению этапов занятия

Номер слайда в мультимедийной презентации

1

Организационный

Проверка готовности класса к занятию. Объявление темы

Слайд 1

2

Мотивация

Цели воспитания:

Включенные из различных источников иллюстрации, их комбинация и способ представления позволяют в полной мере осуществлять на уроке межпредметные связи, формировать научное мировоззрение, создавать условия для воспитания интереса к предмету и воспитывать у учащихся любовь к прекрасному.

Учитель: посмотрите на следующие фотографии и картинки и скажите, как они могут быть связаны с нашей темой занятия.(учащиеся высказывают свои предположения)

Учитель делает вывод: все предметы окружающие нас имеют свое строение, свою геометрию. Мы сегодня будем изучать геометрию молекул, строение которых обуславливает свойства тех или иных предметов.

Слайд 2-6

3

Основная часть.

Изучение нового материала

Цели обучения:

На уровне воспроизведения: знать определение характеристик химической связи

На уровне понимания: хорошо ориентируется в электронно- графических формулах нормального и возбужденного состояния атомов

На уровне применения использует знания полученные по строению атома для характеристики гибридизации атомных орбиталей

Цели воспитания:

Содействовать максимальной работоспособности на уроке

Цели развития:

способствовать развитию пространственного мышления

Учитель: Прежде чем мы начнем изучать нашу тему, давайте вспомним основные характеристики ковалентной связи ( на слайде по очереди высвечиваются характеристики) Ученики в ходе беседы дают определения энергии, длины и насыщаемости связи.

Учитель: сегодня мы раскроим значение ещё одной характеристики: направленность связи. (название высвечивается на экране. Учитель дает определение:

Ковалентные связи в молекулах, содержащих более двух атомов, имеют вполне определенную направленность в пространстве, т. е. располагаются в пространстве под опреде­ленными углами друг к другу. Эти углы и длины связей опре­деляют геометрию молекулы.

Задумывались ли вы на тем, что в образовании связи участвуют разные по энергии и форме орбитали. Вместе с тем связи, которые образуются при их участии, оказываются равноценными и расположенными симметрично.

Этот факт объясняется с позиции концепции гибридизации атомных орбиталей.

Слайд 7

Учитель: Итак, что такое «гибридизация?»

Учитель дает определение понятия «гибридизация» и комментирует слайд

Слайд 8

Учитель: Автором концепции о гибридизации атомных орбиталей является Лаймус Полинг. Кто знает почему на этой фотографии он изображен с апельсином? ( ученики высказывают предположения)

В 1979 г. Полинг опубликовал книгу «Рак и витамин С», в которой утверждает, что прием в значительных дозах витамина С способствует продлению жизни и улучшению состояния больных определенными видами рака. Однако авторитетные исследователи раковых заболеваний не находят его аргументы убедительными. Кроме того, Полинг ввел в научный обиход четыре уровня описания строения молекулы белка. В 1954 г. Полингу была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследование природы химической связи и ее применение для определения структуры соединений». Помимо двух Нобелевских премий, Полинг был удостоен многих наград. В их числе:

награда за достижения в области чистой химии Американского химического общества (1931),

медаль Дэви Лондонского королевского общества (1947),

советская правительственная награда – международная Ленинская премия «За укрепление мира между народами» (1971),национальная медаль «За научные достижения» Национального научного фонда (1975),

золотая медаль имени Ломоносова Академии наук СССР (1978),

премия по химии американской Национальной академии наук (1979) и медаль Пристли Американского химического общества (1984).

Слайд 9

Механизм гибридизации

Слайд 10

Учитель комментирует виды и условия устойчивой гибридизации

Слайд 11-12

Рассмотрим различные типы гибридизации на примере атома углерода. Исходя из электронной структуры атома углерода в основном состоянии, можно прийти к выводу о его двухвалентности, так как на внешнем электронном слое находятся два неспаренных электрона. Поэтому для описания четырехвалентного состояния прибегают к представлению о возбуждении атома углерода и гибридизации его атомных орбиталей (сокращенно АО). При возбуждении атома углерода один из двух электронов 2s-подуровня переходит на свободную орбиталь 2p-подуровня. Это возможно в связи с небольшой разницей в энергии 2s- и 2p-подуровней. Такой атом углерода в возбужденном состоянии имеет уже четыре неспаренных электрона: один на 2s- и три на 2p-орбиталях.

sр³-Гибридизация - смешение одной 2s- и трех 2р-орбиталей. Все четыре гибридные орбитали строго ориентированы в пространстве под углом 109°28' друг к другу, создавая утолщенными "лепестками" геометрическую фигуру - тетраэдр. Поэтому sp3-гибридизованный атом углерода часто называют "тетраэдрическим". Состояние углеродного атома с sp3-гибридными орбиталями (первое валентное состояние) характерно для предельных углеводородов - алканов. ( учитель демонстрирует шаростержневые модели молекул метана и пропана)

На слайде можно посмотреть и послушать описание образования молекулы пропана.

Данный вид гибридизации характерен так же и для сложных неорганических веществ и алмаза Учитель комментирует слайды

Слайды 13

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16-17

sр²-Гибридизация - смешение одной 2sаяся 2р-орбиталь не гибридизована и перпендикулярна плоскости, в которой расположены три sp2-гибридные орбитали. Состояние атома углерода с sp2-гибридными орбиталями (второе валентное состояние) характерно для непредельных углеводородов ряда этилена - алкенов.

На слайде можно посмотреть и послушать описание образования молекул этилена и бензола

Данный вид гибридизации характерен так же и для сложных неорганических веществ и графита Учитель комментирует слайды. ( учитель демонстрирует шаростержневые модель графита)

Слайды18

Слайд 19

Слайд 20-21

sр-Гибридизация - смешение одной 2s- и одной 2р-орбитали. Две гибридные орбитали расположены на одной прямой линии под углом 180° друг к другу (рис. 4). Остальные две негибридизованные 2р-орбитали расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Состояние атома углерода с sp-гибридными орбиталями (третье валентное состояние) характерно для непредельных углеводородов ацетиленового ряда - алкинов.

На слайде можно посмотреть и послушать описание образования молекулы ацетилена

Данный вид гибридизации характерен так же и для сложных неорганических веществ карбина. Учитель комментирует слайды.

Слайды 22

Слайд 23

Слайд 24-25

4

Обобщение

Цели развития:

Способствовать развитию умения анализировать, обобщать и систематизировать; развитию коммуникативных навыков.

Учитель: Подведем итог. 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 сигма связи. Рассмотрите последовательно 2 таблицы, зарисуйте их и приготовьте свои комментарии.

Ученики рисуют две сводные таблицы и самостоятельно комментируют их.

Слайд 26-27

5

Закрепление

Цели обучения:

На уровне применения:

Использует полученные знания для решения тестов

Закрепление материала. Выполнение теста с использованием слайдов. (Выполняется устно)

Слайды 28-31

6

Рефлексия

Цели развития:

Обеспечить стремление к развитию кругозора.

Способствовать развитию навыков адекватной самооценки

Учитель: Теперь давайте вернемся к началу нашего занятия. Посмотрите, как прекрасен наш окружающий мир и как иногда, он похож на знакомые нам модели молекул: молекула фуллерена на вольвокс, молекула этена на бабочку, молекула холестерина на гусеницу. Посмотрите как это замечательно!

Кроме того, кто-нибудь знает, если в мире какие-то архитектурные сооружения в виде моделей молекулы? (учащиеся высказывают свои версии)

Ато́миум — одна из главных достопримечательностей и символ Брюсселя (Бельгия). Атомиум был спроектирован к открытию всемирной выставки 1958 архитектором Андре Ватеркейном как символ атомного века и мирного использования атомной энергии и построен под руководством архитекторов Андре и Мишеля Полаков.

Сооружение, покрытое изначально алюминиевым слоем, а после завершённого в феврале 2006 капремонта — стальной оболочкой, состоит из девяти атомов, которые объединены в кристалл железа, увеличенный в 165 миллиардов раз. Высота атомиума составляет 102 м, вес — около 2400 тонн, а диаметр каждой из девяти сфер — 18 м. Шесть из них являются доступными для посетителей. Сферы соединены между собой трубами длиной 23 м, содержащими эскалаторы и соединительные коридоры. Всего между шарами существует 20 соединительных труб. В средней из них находится лифт, способный за 25 секунд поднять посетителей к ресторану и обзорной платформе, находящимся в самом высшем шаре Атомиума.

А сейчас я вас попрошу ответить на вопросы рефлексии. (приложение1.)

Слайд 32-34

Слайд 35

7

Домашние задание

Тест (приложение 2)

1. PH₃

а) sp²

2. SiCl₄

б)sp

3. C₂H₂

в)sp³

1. CCl₄

а) sp²

2. NH₃

б)sp

3. BH₃

в)sp³