Урок по теме «Валентные состояния атома углерода»
УМК О.С.Габриелян «Химия 10 кл.»
Цели урока:
Образовательная – вызвать объективную необходимость изучения нового материала, способствовать овладению знаниями по теме “Валентные состояния атома углерода, познакомить обучающихся с понятием гибридизация и валентными состояниями атома углерода, научить определять по структурной формуле вещества гибридное состояние и форму атома углерода.
Развивающая – формировать умение устанавливать причинно-следственные связи, систематизировать материал, делать выводы по теме; способствовать развитию мышления, познавательных и общетрудовых умений.
Воспитательная – формировать добросовестное отношение к учебному труду, положительной мотивации к учению, коммуникативных умений; убеждать в необходимости привлечения средств науки химии к пониманию и описанию процессов, идущих в окружающем мире.
Задачи урока:
Изучить строение атома углерода в трёх валентных состояниях, понятие гибридизации; типы химической связи в молекулах алканов, алкенов, алкинов; пространственное строение молекул. Продолжить формирование умений в моделировании химических явлений.
Развитие умений обобщать и систематизировать знания, относящиеся к разным классам углеводородов; выявлять сущность свойств углеводородов и взаимосвязь между химической связью в органических соединениях и их строением и составом.
Продолжить формирование диалектико-материалистического мировоззрения на примере молекулы метана, этилена, ацетилена. Развитие умений в установлении причинно-следственных связей.
Методы: репродуктивный, частично-поисковый, исследовательский, словесный, наглядный, проблемное изложение, фронтальный опрос, самостоятельная работа.
Форма организации урока: лекция.
Средства обучения:
учебно-материальные: модели молекул органических веществ, компьютер, проектор, книги, ТСО;
дидактико-методические: химический язык, химический эксперимент, дидактический материал;
психолого-педагогические: познавательные задания (вопросы, тесты, алгоритмы).
Форма организации работы в классе: индивидуальная, фронтальная.
Хронометраж урока:
Организационный этап – 1 мин.
Актуализация опорных знаний – 5 мин.
Постановка цели и задач урока – 5 мин.
Изучение нового материала. Усвоение новых знаний и способов действий – 22 мин.
Закрепление изученного материала. Первичная проверка понимания – 3 мин.
Рефлексия и подведение итогов– 8 мин.
Домашнее задание – 1 мин.
Ход урока
I. Организационный этап
II. Актуализация опорных знаний.
1)Индивидуальный опрос у доски (по карточкам):
1. Для вещества состава С5Н12 составьте структурные формулы одного гомолога и одного изомера.
2. Составьте электронно-графическую формулу атома углерода в основном и возбужденном состоянии.
3. Составьте структурные формулы метана, этена, этина.
2)Экспресс-опрос класса с включением индивидуальных ответов у доски.
На этапе актуализации знаний ученики вспоминают типы химической связи, признаки ковалентной связи (направленность и насыщаемость), кратность ковалентных связей, - связь и - связь, теорию строения органических веществ и то, что углерод в органических соединениях четырехвалентен.
III. Постановка цели и задач урока.
Условие образования ковалентных связей - перекрывание электронных облаков взаимодействующих атомов. При этом, чем больше площадь перекрывания электронных облаков, тем прочнее химические связи.
-Будут ли эти 4 химические связи, образованные одним S и тремя р - электронными облаками РАВНОЦЕННЫ? (Конечно, нет) (слайд 1)
-Что же происходит в атоме С? ЕСТЬ ЛИ В ПРИРОДЕ ПОДОБНЫЕ ЯВЛЕНИЯ?
Демонстрация природного образа: (Слайды 2,3)
Учитель показывает ученикам йошту(гибрид крыжовника и черной смородины) и нэши (гибрид груши и яблока) и входе беседы выясняет: - Как называют одним словом эти фрукты ? (-гибриды)
-Какую цель преследует человек, создавая гибриды?
-Возможно ли подобное явление в атоме? Какая составная часть атома может быть подвержена гибридизации? (-электронные облака) (Слайд 4)
-Что с ними должно произойти? (-изменение формы)
Тема: Валентные состояния атома углерода (слайд 5)
Цель: Выяснить, почему и как изменяется форма и расположение электронных облаков в атоме углерода, изучить явление гибридизации. (слайд 6)
IV. Изучение нового материала.
Работая сегодня на уроке, вам предстоит заполнить таблицу «Валентные состояния атома углерода»
Число S- облаков | Число р- облаков | Гибридиза ция/ валентное состояние | Валентный угол | Геометрия Молекулы | Хим. связи | Длина Связи | Примеры веществ |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
Пока вы оформляете таблицу историческая справка. (слайд 7)
Учитель: В симметрично построенных молекулах, таких как CH4 и CCI4 и др., четыре химические связи атома углерода с другими атомами практически одинаковы. Чтобы объяснить это противоречие, физиками было введено понятие о гибридизации (смешении) электронных орбиталей. Согласно этой гипотезе, электроны находятся не на “чистых” s- и р-орбиталях, а на усредненных, обладающих одинаковой энергией. Такие орбитали называют гибридными. При смешении одной 2s- и трех 2р-орбиталей образуются четыре одинаковые sp3-гибридные орбитали. Их формы отличаются от форм исходных 2s- и 2р-орбиталей, один из “лепестков” этой орбитали значительно вытянут в одну сторону от ядра. Все они строго ориентированы в пространстве под углом 109о28', образуя геометрическую фигуру – тетраэдр. (слайды 9-11)
Учитель: при образовании молекулы этана одна из четырех sp3-гибридных орбиталей первого углеродного атома перекрывается с такой же орбиталью второго атома углерода с образованием углерод – углеродной связи. Остальные гибридные орбитали при перекрывании с 1s-орбиталями атомов водорода образуют шесть -связей C – H. Состояние углеродного атома с sp3-гибридными орбиталями характерно для соединений с одинарной связью – алканов. (слайды 12-13)
Лаб. опыт №1.
Постройте модель молекулы метана (1 вариант) и этана (2 вариант).
Учитель: При “смешении” одной 2s- и двух 2р-орбиталей образуются три одинаковые sp2-гибридные орбитали. Они расположены в одной плоскости под углом 120о друг к другу. Третий р-электрон, не вступая в гибридизацию и сохраняя форму своей орбитали неизменной, располагается в плоскости, перпендикулярной плоскости гибридных орбиталей. Этот тип гобридизации характерен для соединений с двойной связью – алкенов (например этилена). В молекуле этилена H2C = CH2 атом углерода находится в состоянии sp2-гибридизации. В этом случае одна углерод – углеродная связь (-связь) образована перекрыванием двух sp2-гибридных орбиталей (по одной от каждого углеродного атома), а другая – перекрыванием двух негибридизованных 2р-орбиталей в плоскости, перпендикулярной плоскости - связи. Так возникает качественно новая связь – -связь. (слайды 14-18)
Лаб. опыт №2. Постройте модель молекулы этена.
Учитель: А как же тройная связь? В каком гибридном состоянии будут находиться атомы углерода?
Ученик: в sp-гибридизации должны выравниваться только одна 2s- и одна 2р-орбиталь. (слайд 19)
Учитель: на слайде 20 дано объяснение третьего валентного состояния атома углерода. Схема образования двух одинаковых sp-гибридных орбиталей представлена на слайде 21. На слайдах хорошо видны две 2р-орбитали, не участвующие в гибридизации. Эти негибридизованные орбитали расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. sp-гибридизация характерна для углеводородов с тройной связью – алкинов (например ацетилена). В молекуле ацетилена
H – C C – H атом углерода находится в состоянии sp-гибридизации. Одна связь между углеродными атомами образована перекрыванием двух sp-гибридных орбиталей (по одной от каждого углеродного атома). В этом случае образуется обычная -связь. Две остальные sp-гибридные орбитали образуют с 1s-орбиталями двух водородных атомов две -связи C – H, расположенные друг относительно друга под углом 180o. Оставшиеся у каждого углеродного атома еще по две негибридизованные 2р-орбитали перекрываются в двух взаимно перпендикулярных областях, образуя две -связи.(слайды 22-24)
Лаб. опыт №3. Постройте модель молекулы этина.
Учитель: Дайте понятие гибридизации, исходя из того, что происходило с электронными орбиталями (облаками)?
Ученик: Гибридизация – выравнивание электронных облаков по форме и энергии. (слайд 25)
На протяжении изучения нового материала обучающиеся заполняют таблицу в тетрадях с опорой на презентацию учителя.
Проверка правильности заполнения таблицы. (слайд 26)
V. Закрепление изученного материала.
Какой тип гибридизации не существует и почему? (слайд 27)
Определите тип гибридизации каждого атома углерода в молекулах веществ (слайд 28)
1) СН3 - СН2 - СН3; 2) СН2 = СН - СН2 - СН3; 3) СН С - СН2 - СН3
VI. Рефлексия
Обчающимся заданы вопросы (слайд 29):
Достигли ли вы цели урока?
Какие вопросы вызвали наибольшее затруднение?
Что осталось непонятно?
Оцените свою работу по предложенному тесту (приложение 1)
VII. Домашнее задание (слайд 30)
§4, № 1, 2
По учебнику Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / О.С. Габриелян, Ф.Н. Маскаев, С.Ю. Пономарев, В.И. Теренин; под ред. В.И. Теренина. - 7-е изд., перераб. - М.: Дрофа, 2013.
Приложение 1.
Ф.И.______________________________________
Достигли ли вы цели урока?________________________________________________________
Какие вопросы вызвали наибольшее затруднение?_____________________________________________________________________
Что осталось непонятно?___________________________________________________________
Тест по теме "Валентные состояния атома углерода"
Вариант 1.
Сколько орбиталей второго энергетического уровня атома углерода не участвует в sp-гибритизации? 1)1 2) 2 3) 3 4) 4
Чему равны углы между осями углеродного атома для sp2-гибридных орбиталей?
1800 2) 1200 3) 900 4)109,50
Сколько σ- и π- связей образует атом углерода в sp3-гибритизации с атомами углерода и водорода?
1) 1σ- и 3 π- связи 2) 4 σ- связи 3) 2σ- и 2π- связи 4) 3σ- и 1 π- связи
4. Какой тип гибридизации в молекулах алканов?
1) sp2 2) sp3 3) sp 4) sp4
5. Тип гибридизации каждого атома углерода в молекуле СН3- С С - СН2 - СН3
1) sp3 - sp- sp- sp3 - sp3 2) sp3 - sp3 - sp2 - sp2 - sp3 3) sp- sp- sp3 - sp3 - sp3 4) sp3 – sp2 - sp2 - sp3 - sp3
Ф.И.______________________________________
1. Достигли ли вы цели урока?________________________________________________________
Какие вопросы вызвали наибольшее затруднение?_____________________________________________________________________
Что осталось непонятно?___________________________________________________________
Тест по теме "Валентные состояния атома углерода"
Вариант 2.
Сколько орбиталей второго энергетического уровня атома углерода не участвует в sp3-гибритизации? 1)1 2) 2 3) 3 4) 0
Чему равны углы между осями углеродного атома для sp-гибридных орбиталей?
1800 2) 1200 3) 900 4)109,50
Сколько σ- и π- связей образует атом углерода в sp2-гибритизации с атомами углерода и водорода?
1) 1σ- и 3 π- связи 2) 4 σ- связи 3) 2σ- и 2π- связи 4) 3σ- и 1 π- связи
4. Какой тип гибридизации в молекуле этилена?
1) sp2 2) sp3 3) sp 4) sp4
5. Тип гибридизации каждого атома углерода в молекуле СН3- СН2-СН2 - СН2 - СН3
1) sp3 - sp- sp- sp3 - sp3 2) sp3 - sp3 - sp2 - sp2 - sp3 3) sp3 - sp3 - sp3 - sp3 - sp3 4) sp3 – sp2 – sp3 - sp3 - sp3
Ф.И.______________________________________
Достигли ли вы цели урока?________________________________________________________
Какие вопросы вызвали наибольшее затруднение?_____________________________________________________________________
Что осталось непонятно?___________________________________________________________
Тест по теме "Валентные состояния атома углерода"
Вариант 3.
Сколько орбиталей второго энергетического уровня атома углерода не участвует в sp2-гибритизации? 1)1 2) 2 3) 3 4) 4
Чему равны углы между осями углеродного атома для sp3-гибридных орбиталей?
1800 2) 1200 3) 900 4)109,50
Сколько σ- и π- связей образует атом углерода в sp-гибритизации с атомами углерода и водорода?
1) 1σ- и 3 π- связи 2) 4 σ- связи 3) 2σ- и 2π- связи 4) 3σ- и 1 π- связи
4. Какой тип гибридизации в молекуле этина?
1) sp2 2) sp3 3) sp 4) sp4
5. Тип гибридизации каждого атома углерода в молекуле СН3- СН =СН - СН2 - СН3
1) sp3 - sp- sp- sp3 - sp3 2) sp3 - sp3 - sp2 - sp2 - sp3 3) sp- sp- sp3 - sp3 - sp3 4) sp3 – sp2 - sp2 - sp3 - sp3