Методическая разработка открытого занятия

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

открытого занятия по дисциплине

ОУДп.12 Химия

для обучающихся 1 курса

специальность 18.02.09 «Переработка нефти и газа»

Тема: «Комплексообразование. Понятие о комплексных соединениях. Номенклатура и значение комплексных соединений»

Цели занятия:

Учебная: сформировать представление обучающихся о составе, строении, номенклатуре, видах и классификации комплексных соединений; научить давать названия комплексным соединениям по формулам, составлять формулы по названиям.

Воспитательная: создать условия для самостоятельной работы обучающихся, закреплять умения наблюдать, сравнивать, делать выводы, выполнять тесты, воспитывать чувство ответственности за порученное дело.

Развивающая: развивать навыки творческого применения полученных знаний, логическое мышление, содействовать развитию умений высказывать свое мнение, выслушивать товарищей, задавать друг другу вопросы и дополнять выступления друг друга.

Вид занятия изучение нового материала

После изучения темы обучающиеся должны:

представлять:

- общую характеристику комплексных соединений;

знать:

- физические и химические свойства комплексных соединений и их применение;

уметь:

- записывать формулы комплексных соединений, давать им названия, записывать уравнения реакций электролитической диссоциации.

Формы организации:

Индивидуальная, групповая, исследовательская и самостоятельная работа

Контроль знаний:

1. Оценка презентаций;

2. Использование опорных знаний по теме;

3. Закрепление знаний по названию КС и составлению формул

4. Тестовая работа.

План занятия

1. Из истории возникновения комплексов

2. Альфред Вернер – основоположник координационной теории

3. Комплексные соединения: получение и основные положения

4.Применение комплексных соединений:

а) в аналитической химии;

б) в качестве красителей.

5. Токсичность тяжёлых металлов, их влияние на организм человека и способы выведения.

6. Биологическая роль комплексных соединений:

а) макро и микро элементы – биологически активные вещества в качестве комплексообразователей;

б) витамин В12 комплексное бионеорганическое соединение;

в) физиологическая функция гемоглобина;

г) процесс фотосинтеза на Земле и его значение.

7. Проверка знаний обучающихся (тестовая работа).

8. Домашнее задание

9. Заключение.

ХОД ЗАНЯТИЯ

1. Организационный момент

Ребята, у вас у каждого на столах лежит рейтинговый лист, где указаны этапы нашего занятия. В течении занятия вы должны принимать активное участие, отвечать на вопросы, выполнять задания. (см. Приложение)

За ваше участие и тестовую работу в конце занятия, вы получите итоговую оценку.

Во время занятия вы можете пользоваться дидактическим материалом, который лежит у вас на столе, записывать в тетрадь нужную для вас информацию о комплексных соединениях.

2. Изучение нового материала

Мир химии богат и разнообразен. Немало загадок и тайн приготовил он человеку. Но человек любознателен и настойчив – множество веществ и явлений было открыто уже очень давно. Однако не все еще познано.

Сегодня вашему вниманию я предлагаю вещество, качественный и количественный состав, которого определен экспериментально абсолютно точно К₄FeC₆N₆.

1. К какому классу соединений может принадлежать это вещество?

(В ходе беседы возникает предположение: судя по составу, вещество не может быть ни кислотой, ни основанием. Значит, это соль).

2. Если это соль, то какой кислоты? И какова же истинная формула вещества?

Начиная с XVIII в., накапливались сведенья о таких соединениях. Долгое время эти соединения оставались непонятными. Число их росло, расширялся круг элементов, способных давать такие соединения. Были предприняты попытки, объяснить, что скрывается за таинственной формулой, но эти попытки не выдержали испытание временем, т. к. не могли объяснить всю совокупность экспериментальных сведений.

Возникает проблемная ситуация: учащиеся знают состав и некоторые свойства вещества, однако их теоретические знания не позволяют объяснить его строение.

Сегодня мы рассмотрим соединения этого типа, которые называются комплексными соединениями. И чтобы отразить свойства вещества формулу, рассмотренной нами соли записывают K₄[Fe(CN)₆]. Эта формула будет занимать центральное место, и мы не раз еще вернемся к ней. К соединениям этого класса относятся [Cu(NH₃)₄]SO₄, K₃[Al(OH)₆], [Al(H₂O)₃(OH)₃]

И нашей задачей будет разобраться каковы эти соединения, живущие в квадратных скобках (Слайд 1).

Тема занятия (записать в тетрадь)

Комплексные (координационные) соединения чрезвычайно широко распространены в живой и неживой природе, применяются в промышленности, сельском хозяйстве, науке, медицине. Так, хлорофилл — это комплексное соединение магния с порфиринами, гемоглобин содержит комплекс железа(II) с порфириновыми циклами. Многочисленные минералы, как правило, представляют собой координационные соединения металлов. Значительное число лекарственных препаратов содержит комплексы металлов в качестве фармакологически активных веществ, например инсулин (комплекс цинка), витамин B12 (комплекс кобальта), платинол (комплекс платины) и т.д. В широком смысле слова почти все соединения металлов можно считать комплексными соединениями.

Основателем координационной теории комплексных соединений является швейцарский химик Альфред Вернер (1866 — 1919); за работы в этой области ему в 1913 году была присуждена Нобелевская премия по химии (Слайд 2)

По словам Л.А.Чугаева, «только с появлением теории Вернера химия комплексных соединений утратила характер лабиринта или темного леса, в котором исследователь рисковал заблудиться… Нынче в этом лесу проложены широкие дороги…».

Согласно теории А. Вернера, комплексные соединения — это сложные вещества, в которых можно выделить:

внутреннюю сферу, в которую входят: центральный атом (ион) – комплексообразователь. Ионами-комплексообразователями являются ионы металлов. Наибольшую склонность к комплексообразованию проявляют ионы d-элементов, т,е. элементы побочных подгрупп. Вокруг центрального иона-комплексообразователя находятся, связанные с ним донорно-акцепторными связями, противоположно заряженные ионы или нейтральные молекулы, которые называются лигандамн, или аддендами. Число лигандов (аддендов), которое координируется вокруг центрального иона-комплексообразователя, называется координационным числом. Внутреннюю сферу обозначают квадратными скобками.

внешнюю сферу - образуют ионы, не вошедшие во внутреннюю сферу. Если комплексный ион — катион, то во внешней сфере находятся анионы: [Cu(NH₃)₄]²⁺SO₄^2-, [Ag(NH₃)₂]⁺Cl^-. Если комплексный ион — анион, то во внешней сфере находятся катионы. Катионами обычно являются ионы щелочных и щелочноземельных металлов или катион аммония: K₄⁺[Fe(CN)₆]^4-, Na⁺[Ag(CN)₂]^-

(Используя дидактический материал, запишите основные термины:

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ

Комплексное соединение—химическое вещество, в состав которого входят комплексные частицы. В настоящее время строгого определения понятия «комплексная частица» нет. Обычно используется следующее определение.

Комплексная частица — сложная частица, способная к самостоятельному существованию в кристалле или растворе, образованная из других, более простых частиц, также способных к самостоятельному существованию. Иногда комплексными частицами называют сложные химические частицы, все или часть связей в которых образованы по донорно-акцепторному механизму.

Комплексообразователь — центральный атом комплексной частицы. Обычно комплексообразователь — атом элемента, образующего металл, но это может быть и атом кислорода, азота, серы, йода и других элементов, образующих неметаллы. Комплексообразователь обычно положительно заряжен и в таком случае именуется в современной научной литературе металлоцентром; заряд комплексообразователя может быть также отрицательным или равным нулю.

Лиганды — атомы или изолированные группы атомов, располагающиеся вокруг комплексообразователя. Лигандами могут быть частицы, до образования комплексного соединения представлявшие собой молекулы (H2O, CO, NH3и др.), анионы (OH⁻, Cl⁻, PO4³⁻ и др.), а также катион водорода H^+.

Внутренняя сфера комплексного соединения — центральный атом со связанными с ним лигандами, то есть, собственно, комплексная частица.

Внешняя сфера комплексного соединения — остальные частицы, связанные с комплексной частицей ионной или межмолекулярными связями, включая водородные.

Координационное число (КЧ) — число связей, образуемых центральным атомом с лигандами.

(Выполнение лабораторного опыта: Взаимодействие хлорида алюминия с гидроксидом натрия Слайд 7)

3. Напишите уравнение проведенной реакции (проверьте свое уравнение реакции) (Слайд 8)

Название комплексных соединений (запишите в тетрадь основные правила)

Номенклатура

1) В названии комплексного соединения первым указывают отрицательно заряженную часть — анион, затем положительную часть — катион.

2) Название комплексной части начинают с указания состава внутренней сферы. Во внутренней сфере прежде всего называют лиганды — анионы, прибавляя к их латинскому названию окончание «о». Например: Cl⁻ — хлоро, CN⁻ — циано, SCN⁻ — тиоцианато, NO3⁻ — нитрато, SO3²⁻ — сульфито, OH⁻ — гидроксо и т. д. При этом пользуются терминами: для координированного аммиака — аммин, для воды — аква, для оксида углерода(II) — карбонил.

3) Число лигандов указывают греческими числительными: 1 — моно (часто не приводится), 2 — ди, 3 — три, 4 — тетра, 5 — пента, 6 — гекса.

4) Затем называют комплексообразователь, используя корень его латинского названия и окончание -ат, после чего римскими цифрами указывают (в скобках) степень окисления комплексообразователя.

5) После обозначения состава внутренней сферы называют внешнюю сферу.

6) В названии нейтральных комплексных частиц комплексообразователь указывается в именительном падеже, а степень его не указывается, так как она однозначно определяется, исходя из электронейтральности комплекса. (Слайд 9)

Fe – феррат

Сu — купрат

Ag — аргентат

Аu — аурат

Hg — меркурат

Zn — цинкат

Аl — алюминат и т. д.

4. Работа с раздаточным материалом (примеры названий)

Примеры:

K3[Fe(CN)6] — гексацианоферрат(III) калия

(NH4)2[PtCl4(OH)2] — дигидроксотетрахлороплатинат (IV) аммония

[Сr(H2O)3F3] — трифторотриаквахром

[Сo(NH3)3Cl(NO2)2] — динитритохлоротриамминкобальт

[Pt(NH3)4Cl2]Cl2 — хлорид дихлоротетраамминплатины(IV)

[Li(H2O)4]NO3— нитрат тетрааквалития

Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов иона-комплексообразователя и лигандов. Если лигандами являются электронейтральные молекулы, то заряд комплексного иона равен заряду комплексообразователя.

(У вас на столах лежат Рейтинговые листы, возьмите лист своего варианта и выполните первые два задания)

5. Типы комплексных соединений

КЛАССИФИКАЦИЯ

Существует несколько классификаций комплексных соединений в основу которых положены различные принципы.

По заряду комплекса

1) Катионные комплексы образованы в результате координации вокруг положительного иона нейтральных молекул (H2O, NH3 и др.).

[(Zn(NH3)4)]Cl2 — хлорид тетраамминцинка(II)

[Co(NH3)6]Cl2 — хлорид гексаамминкобальта(II)

2) Анионные комплексы: в роли комплексообразователя выступает атом с положительной степенью окисления, а лигандами являются простые или сложные анионы.

K2[BeF4] — тетрафторобериллат(II) калия

Li[AlH4] — тетрагидридоалюминат(III) лития

K3[Fe(CN)6] — гексацианоферрат(III) калия

3) Нейтральные комплексы образуются при координации молекул вокруг нейтрального атома, а также при одновременной координации вокруг положительного иона — комплексообразователя отрицательных ионов и молекул.

[Ni(CO)4] — тетракарбонилникель

[Pt(NH3)2Cl2] — дихлородиамминплатина(II)

По природе лиганда

1) Аммиакаты — комплексы, в которых лигандами служат молекулы аммиака, например: [Cu(NH3)4]SO4, [Co(NH3)6]Cl3, [Pt(NH3)6]Cl4 и др.

2) Аквакомплексы — в которых лигандом выступает вода: [Co(H2O)6]Cl2, [Al(H2O)6]Cl3

3) Карбонилы — комплексные соединения, в которых лигандами являются молекулы оксида углерода(II): [Fe(CO)5], [Ni(CO)4].

4) Ацидокомплексы — комплексы, в которых лигандами являются кислотные остатки. К ним относятся комплексные соли: K2[PtCl4], комплексные кислоты: H2[CoCl4], H2[SiF6].

5) Гидроксокомплексы — комплексные соединения, в которых в качестве лигандов выступают гидроксид-ионы: Na2[Zn(OH)4], Na2[Sn(OH)6] и др.

6. Применение

(презентации ребят о значении комплексных соединений)

В аналитической химии: для обнаружения ионов железа (+2) и (+3)

(провести опыт)

K₃[Fe(CN)₆] и K₄[Fe(CN)₆]

Спасибо вам, ребята, за предоставленные презентации и я, считаю, что вы постарались сегодня донести до нас значение комплексных соединений в природе, химии, промышленности и физиологии человека.

7. Домашнее задание

Работа по конспекту (выучить основные понятия)

8. Закрепление ЗУН.

Закрепление включает в себя вопросы по названию КС, определению заряда центрального атома, составлению формул КС по названиям и тестовое задание. Тест включает в себя 10 вопросов, где надо выбрать один правильный ответ, есть вопросы – где надо написать набор букв. Ответы теста вы должны записать в рейтинговый лист. (см. Раздаточный материал).

Раздаточный материал

Вариант 1

1. Определить степень окисления центрального иона, назвать вещество, написать уравнение электролитической диссоциации:

K₃[Fe(CN)₆], K₂[Zn(OH)₄], [Ni(CO)₄], Na₃[Al(F)₆].

2. Составить формулы веществ по названиям:

Гексахлороплатинат (IV) калия

Нитрат хлоронитротетраамминкобальта (III)

Гексагидроксохромат (III) натрия

3. Тест. Комплексные соединения.

1 Какое соединение является комплексным

а) Kаl(SO₄) ₂ в) Na[Cr(OH)₄]

б) Al₂O_{3 ⃰} 3H₂ O _Г) NH2 - CH - CONa

│

СН3 CH₃

2 Комплексное соединение получается

а) при растворении осадка Cu(OH)₂ в растворе аммиака

б) при растворении осадка Cu(OH)₂ в растворе HCl

в) при нагревании осадка Cu(OH)₂

г) все приведённые выше ответы

3 При взаимодействии свежеприготовленного осадка амфотерного гидроксида цинка с избытком щелочи всегда образуется

а) средняя соль в) основная соль

б) двойная соль г) комплексная соль

4 Комплексная соль K₄[Fe(CN)₆] жёлтая кровяная соль используется в аналитической химии для обнаружения в растворе иона металла

а) Fe⁺² б) Al⁺³ в) Fe⁺³ г) Cr⁺³

5 Определите координационное число, заряд иона комплексообразователя, заряд комплексного иона в соединении K₄[Fe(CN)₆]

а) 6, +2, -4 в) 6, -4, +2

б) 4, +2, -6 г) 2, +6, -4

6 Какая комплексная соль образуется при окислении золота в водном растворе цианида калия

а) H[AuCl₄] в) K[Au(CN) ₂]

б) K₃[Fe(CN)₆] г) [PtCl₂ (NH₃)₂]⁰

7 Соотнесите название комплексного соединения и соответствующей химической формулы

А) K₂[HqI₄] 1) хлориддиаммины серы

Б) [Cu(NH₃) ₄]SO₄ 2) тейтрадомеркурат II калия

В) [Aq(NH₃) ₂]Cl 3) сульфатетраамин меди(II) Г) Na₃[Cr(OH)₆]

Г) Na₃[Cr(OH)₆] 4) хлоридгексааква хрома

5) гексогидроксохромит (III) натрия

8 Соотнесите формулы комплексных соединений к классам

1) [Pt(NH₃) ₂Cl₂] А) кислоты

2) H[AuCl₄] Б) основания

3) Na[Aq(CH) ₂] В) соли

4) [Aq(NH₃)₂]OH Г)неэлектролиты

9. В составе гемоглобина комплексообразователем является:

а) магний в) кобальт

б) железо г) хром

Вариант 2

1. Определить степень окисления центрального иона, назвать вещество, написать уравнение электролитической диссоциации:

Na₄[Fe(CN)₆], [Cr(H₂O)₆]Cl₃, Ca[Hg(CN)₄], [Ag(NH₃)₂]OH.

2. Составить формулы веществ по названиям:

Тетрахлороаурат (III) водорода

Нитрат гексаамминникеля (II)

Гексацианохромат (III) гексаамминкобальта (III)

3. Тест. Комплексные соединения

1 К комплексным соединениям не относится:

а) K[Al(OH₄)] в) Na₃[AlF₆]

б) Al(OH)_{3 Г)} [Al(H₂O) ₆]Cl₃

2 При действии избытка гидроксида натрия на раствор хлорида хрома (III) образуется:

а) Cr (OH)₃ в) NaCrO₂

б) Na[Cr (OH)₄] _Г) Cr (OH)₂Cl

3 Комплексное соединение получается

а) при взаимодействии с раствором HCl

б) при нагревании гидроксида железа (III)

в) при взаимодействии хлорида железа (III) с гидроксидом натрия

г) при взаимодействии хлорида железа (III) с роданитом аммония NH₄SCN

4 Комплексная соль K_3[Fe(CN)₆] красная кровяная соль используется в аналитической химии для обнаружения в растворе иона металла

а) CO⁺² б) Fe²⁺ в) Fe ⁺³ _Г) Cu²⁺

5 Определите координационное число, заряд иона комплексообразователя, заряд комплексного иона в соединении [Сu(NH₃)₄]SO₄

а) 2, +1,-2 в) 2, +4, -2

б) 4, +2,+2 г) 4, +1, -2

6 Какая комплексная соль используется аналитической химией для обнаружения иона Fe³⁺

а) [Aq(NH₃) ₂]OH в) K ₄[Fe(CN) ₆]

б) Na₂[Сu(OH) ₄] _Г) [Сu(NH₃)₄]SO₄

7 Соотнесите название комплексного соединения и соответствующей химической формулы

А) NH₄[AqCl₂] 1) тетракарбонил никеля

Б) Na₃ [Al(OH) ₆] 2) тетрагидроксоалюминат натрия

В) [Сu(NH₃) ₄] (OH)₂ 3) дигидроксидтетраамин меди

Г) [Ni(CО) ₄] 4) гексагидроксоалюминат натрия

5) дихлооаргентат аммония

6) хлориддиаммин серебра

8 Соотнесите формулы комплексных соединений к классам

1)K [Al (OH) ₄] А) аммиакаты

2) [Al(H₂O) ₆] Cl₃ Б) карбонилы

3) [Pt(NH₃) ₆] Cl ₄ В) аквакомплексы

4) [Fe(CО)₅ ] Г) гидроксокомплексы

10. В составе хлорофилла комплексообразователем является:

а) магний в) кобальт

б) железо г) хром

6. Заключение. Выводы по занятию.

Сдайте листочки, пожалуйста. Итак, ребята, мы сегодня узнали, что комплексные соединения составляют наиболее обширный и разнообразный класс неорганических веществ. Следует отметить, что успехи теоретической и прикладной химии за последние годы во многом связаны с изучением комплексных соединений.

Закончить наше занятие хочется такими словами Аристотеля, которые соответствуют вашей сегодняшней работе

«Ум заключается не только в знании, но и в умении применять знания на деле».

Литература

1. О.С. Габриелян, И.Т. Остроумов, С.Н.Соловьёв. Общая химия. Учебник для 11 классов для общеобразовательных школ с углубленным изучением химии. – М., 2005 – стр. 76 – 84.

2. Поурочные планы по учебнику О.С. Габриеляна 11 класс.Сост. В.Г.Денисова.- Издательство «Учитель»: Волгоград. Стр. 58 – 62.

3. Ф.Г.Фельдман, В.Г.Рудзитис. Основы общей химии. пособие для 11 класса. – Просвещение.1989.стр. 35 – 38.

4. Я иду на урок химии. 8 – 11 класс. Книга для учителя. -.М.: 2005.стр 115 – 122.

5. Проектная деятельность учащихся. Химия. – Волгоград:2006. стр. 133 – 158.

6. Энциклопедия по химии.

7. Сборник элективных курсов. Профильное обучение. Химия 9 класс. – Волгоград: 2005. стр. 141 – 144, 166 – 182, 199 – 207.

11