Органичная химия

Мета: познайомити учнів з найпростішим представником органічних речовин – метаном; розглянути будову молекули метану, його молекулярну, структурну і електронну формулу; розкрити поняття «гібридизація електронних орбіталей», з’ясувати який тип гібридизації мають атом Карбону в молекулі метану; поглибити знання про фізичні властивості метану та про поширення метану в природі, сформувати навички складання кулестержневих моделей молекул.

Тип уроку: Комбінований

Форми роботи: фронтальна робота, розповідь учителя, розв’язання задач, інтерактивні та практичні методи

Обладнання: таблиці «Типи гібридизації» «Метан», набір для складання кулестрижневих моделей, кулестержнева модель будови метану.

Зібратися разом - це початок,

Триматися разом – це прогрес,

Працювати разом – це успіх.

Генрі Форд

Хід уроку

І Організаційний етап

Треба всім нам привітатись:

- Добрий день!

Дружно весело сказати:

- Добрий день!

Вліво-вправо повернемось,

Туди-сюди усміхнемось:

-Добрий, добрий, добрий день!

Сіли зручно за парти, підготувалися до роботи!

Посміхнулись!

Нехай на сьогоднішньому уроці в усіх буде бадьорий настрій, кмітливий розум, творче мислення і натхненна праця. Бажаю успіху!

ІІ Перевірка домашнього завдання.

Гра з кубиком , «Так чи ні»

(Вчитель по черзі кидає кубик учням. Учень, піймавши кубик, дає відповідь «так» чи «ні», коментує, в разі необхідності дає вірну відповідь.)

1.Органічна хімія – це хімія сполук Карбону (так).

2. Карбон в органічних сполуках завжди чотиривалентний (так).

3.На зовнішньому енергетичному рівні атома Карбону міститься 6 електронів (ні).

4. В основному стані в атомі Карбону 4 неспарені електрони (ні).

5. В збудженому стані в атомі Карбону 2 неспарені електрони (ні).

6. Атоми Карбону здатні утворювати як йонні, так і ковалентні сильно полярні зв’язки (ні).

7. Атоми Карбону здатні утворювати між собою міцні ковалентні зв’язки і з’єднуватися в довгі ланцюжки або цикли (так).

8. Основні положення теорії хімічної будови органічних речовин сформулював Д.І. Менделєєв (ні).

9. Хімічна будова - це послідовність з’єднання атомів відповідно до їхньої валентності в молекулі (так).

10. Властивості речовин залежать тільки від того, атоми яких елементів і в якій кількості утворюють молекулу (ні).

11. Структурні формули – це такі формули, в яких символи хімічних елементів сполучаються рисочками, кількість яких дорівнює валентності елемента в сполуці (так).

12. Ізомери – це речовини,що мають однаковий склад, але різну будову (так).

13. Ізомери – це речовини, що мають однакові властивості (ні).

14. Структурні формули бувають розгорнуті та скорочені (так).

15. До складу вуглеводнів входять С, Н, О та іноді інші елементи (ні).

ІІІ. Оголошення теми та мети уроку.

Вогонь я смертним дав і ось за що покараний,

Викрав я божественну іскру,

Приховав в стовбурі сухого очерету

І людям став вогонь люб’язним братом

Помічником, вчителем у всьому.

Есхіл «Прикований Прометей»

Давньогрецький філософ Геракліт вважав, що все зародилося з вогню. Світ народжувався і вмирав у вогні.

За давньогрецькою міфологією Прометей дав людям вогонь, про що і розповів Есхіл (давньогрецький драматург) в трагедії «Прихований Прометей»

ІV. Мотивація навчальної діяльності учнів.

Ми почали знайомство з органічними речовинами. На сьогоднішньому уроці пропоную вам познайомитися з найпростішою органічною речовиною. Цю речовину в побуті називають болотним газом або рудниковим газом. 98% цієї речовини входить до складу природного газу. Молекулярна формула цієї речовини – СН4, а хімічна назва – метан.

План уроку:

1. Будова молекули метану.

2. Фізичні властивості метану.

3. Поширення метану в природі.

V. Вивчення нового матеріалу

Поняття про вуглеводні.

Вуглеводні — це найпростіші за складом органічні сполуки. У їхніх молекулах карбоновий скелет зв'язаний тільки з атомами Гідрогену. Загальну формулу вуглеводнів можна подати так: СxНy . До вуглеводнів належать гази метан СН₄ та ацетилен С₂Н₂, рідини октан С₈Н ₁₈ та бензен С₆Н₆, а також тверді речовини, наприклад парафін, що є сумішшю вуглеводнів. Решту органічних сполук можна розглядати як похідні відповідних вуглеводнів. Наприклад, оцтова кислота СН ₃ - СООН — це похідне етану СН₃ – СН₃, оскільки обидві сполуки мають однаковий карбоновий скелет С-С. Тому іноді органічній хімії дають таке визначення: органічна хімія — це хімія вуглеводнів та їхніх похідних.

Кількість різних вуглеводнів дуже велика. їх класифікація заснована на кратності зв'язків між атомами Карбону і наявності циклічних фрагментів у молекулах, що демонструє відповідна схема.

1.Метан, його молекулярна, електронна та структурна формули

Розповідь учителя:

Найпростішою органічною сполукою серед вуглеводнів є метан, утворений одним атомом Карбону й чотирма атомами Гідрогену.

Молекулярна формула — CH4.

Як і в усіх інших органічних сполуках, атом Карбону чотиривалентний. Для того щоб виявляти таку валентність, він повинен мати чотири неспарені електрони. Це досягається в результаті збудження атома і переходу одного електрона із 2s-орбіталі у вакантну 2р-орбіталь:

С → С*

1s² 2s ²2р ² → 1s ²2s¹2р³

За рахунок чотирьох неспарених електронів атома Карбону і електронів чотирьох атомів Гідрогену в молекулі метану утворюються чотири спільні електронні пари:

Структурна формула — Н електронна формула - Н

| . .

Н—С —Н Н . . С . . Н

| . .

H H

У процесі утворення молекули метану в атомі Карбону відбувається sp ³-гібридизація електронних хмарин.

Гібридизація — це явище змішування різних за формою й енергією електронних орбіталей з утворенням однакових за формою й енергією гібридних орбіталей.

У процесі sp3-гібридизації відбувається цілковите змішування однієї s- і трьох р- орбіталей з утворенням чотирьох гібридних орбіталей.

Утворені гібридні орбіталі асиметричні й дуже витягнуті в один бік від ядра. Вони відштовхуються одна від одної під кутом 109°28′, тому молекула метану в просторі являє собою тетраедр.

Розглядаємо модель молекули метану:

У молекулі метану між атомами Карбону й Гідрогену утворюються чотири однакові за силою й довжиною ковалентні слабкополярні σ-зв’язки.

σ-зв’язок — це ковалентний зв’язок, утворений у результаті перекривання орбіталей уздовж лінії зв’язку (що єднає центри атомів).

σ-зв’язок міцний, має значну енергію.

σ C – Н

Оскільки електронегативності Карбону і Гідрогену різняться мало, то ковалентний зв’язок C – Н є малополярним, однак сама молекула метану – неполярна, тому що її не можна розділити на дві частини, одна з яких би мала позитивний заряд, а інша – негативний. Цим молекула метану відрізняється від молекули води.

Лабораторний дослід

Виготовлення кулестержневої моделі молекули метану.

Учням видано набір для складання моделей молекул органічних сполук. Знайдіть у ньому чотири однакові кульки – атоми Гідрогену, одну велику кульку іншого кольору – атом Карбону і чотири стержні. Зберіть кулестержневу модель молекули метану.

2.Фізичні властивості метану.

Робота з підручником ( )

1. Газ

2. Безбарвний

3. Без запаху

4. Легший за повітря (Мr(СН ₄) = 16, Мr(пов) = 29)

5. Майже не розчиняється у воді, але розчиняється в органічних розчинниках.

6. tпл = -182,5°С, tкип = -161,5°С

3. Поширення метану в природі (евристична бесіда)

— Назвіть природні джерела метану.

Учитель. Природній газ відомий людству здавна, але спочатку його використовували тільки в місцях природного виходу на поверхню. У Дагестані,Азербайджані, Ірані з незапам'ятних часів горіли такі «вічні вогні». У першому тисячолітті до нашої ери в Китаї використовували природній газ для випалювання солей із розсолів.

Учень. Природній газ – це корисна копалина. Газ утворився в надрах землі з органічних речовин тваринного походження під дією високих тисків і температур. Процес перетворення тривав мільйони років.

Природній газ почали добувати тільки в 20-х роках минулого століття з надр землі за допомогою свердловин.

Робота з географічною картою

• Покажіть родовища природнього газу на території України.

(Дашавське, Шебелинське, Хрестищенське, Єфремівське, Качанівське і Глібовське).

Отже, метан дуже поширений у природі. Він є головною складовою багатьох горючих газів, як природних (90–98 % природного газу), так і тих, що виділяються під час сухої перегонки деревини, торфу, кам’яного вугілля. Метан є основним компонентом:

• газів природних горючих (до 99,5 %),

• нафтових попутних (39-91 %),

• болотяних (понад 99 %) і рудникових (34-48 %) газів;

• присутній у газах грязьових вулканів (понад 95 %),

• спорадично зустрічається у вулканічних газах і в газах магматичних і метаморфічних порід.

Велика кількість метану розчинена у водах океанів, морів, озер. Кількість метану, розчиненого у пластових водах, на декілька порядків вища від його промислових запасів. Метан присутній також в атмосферах Землі, Юпітера, Сатурна, Урану; в газах поверхневого ґрунту Місяця. Основна маса метану літо- і гідросфери Землі утворилася при біохімічній і термокаталітичній деструкції розсіяної органічної речовини, вугілля і нафти. Метан піднімається із дна боліт і кам’яновугільних шарів, де він утворюється в процесі повільного розкладання рослинних решток без доступу повітря, тому метан часто називають болотним, або рудничним, газом.

1. Чому під час роботи в шахтних виробках необхідно застосовувати спеціальне устаткування для контролю за рівнем метану? (Метан вибухонебезпечний, не має запаху, смаку, кольору)

2. Чим небезпечні викиди метану в шахтах? (Метан — горючий газ)

Завдання. Складіть план дій населення в разі виявлення запаху газу.

• повідомити про це дорослих;

• закрити крани перед газовими приладами й на приладах й на приладах;

у газовому (балонному) устаткуванні – вентиль на балоні та крани на плиті;

• відкрити вікна та двері, створивши протяг для провітрювання приміщення;

• не допускати в приміщення відкритого вогню, не вимикати й не вмикати електроприлади та освітлення, щоб запобігти утворенню іскор;

• повідомити про витік газу за номером 104.

V .Узагальнення знань

Гра «Ти мені –я тобі» учні ставлять один одному запитання з вивченої теми.

Прочитайте вірш «Хто я?», прокоментуйте кожен його стовпчик.

Народився я в болоті,

В глибині на самім дні.

Там гнили рослинні рештки.

Тато й мама то мої.

Народився я веселим,

Сидіть на місці не схотів,

Поскакав собі до верху

І в повітря я злетів.

Там піймали мене люди,

Посадили у трубу.

І погнали в подорож далеку -

Дуже довгу і важку.

У тій подорожі славній

Я усім приносив користь:

Зігрівав комусь оселю,

Була вдячна й промисловість.

А робив я це тому,

Що коли горю на кисні

Виділяю теплоту.

Мені раді люди різні.

Потім нагрівати стали.

Й нагрівали, хай вам грець,

Доки там не розкладався

Я на водень і вуглець.

Довго я служив всім людям,

Та самотнім був там я.

І не знав свого я роду,

Де ж ти є, моя сім’я ?

І пішов я за порадой

До великого знавця .

Був то Бутлеров великий.

Кожен знав його ім’я.

І дізнався там від нього,

Що маю рід великий я,

Маю братців я багато.

Всі вони – моя сім’я.

А тепер скажи-хто я?

І хто є моя сім’я?

Виконайте завдання.

• Обчислити масові частки Карбону і Гідрогену в молекулі метану.

• Обчислити масу 7л метану.

Рефлексія.

Після сьогоднішнього уроку я зрозумів (зрозуміла)....

VІ Підсумок уроку

Підбиття підсумків уроку, виставлення оцінок

VІІ. Домашнє завдання

Опрацювати матеріал параграфа (до хімічних властивостей), відповісти на запитання виконати вправу : Знайти відносну густину метану за Гелієм.

Творче завдання. Підготувати повідомлення про застосування метану. Пояснити, на яких властивостях метану ґрунтується ця сфера його застосування.