Разработка урока по теме: "Предельные углеводороды"

Разработка урока по теме: "Предельные углеводороды", 9 класс

Тема: Метан. Молекулярная, электронная, структурная формулы метана. Распространение в природе. Значение моделирования в химии.

Цель: Познакомиться с классом органических соединений - алканами. Рассмотреть пространственное строение молекулы метана. Изучить физические свойства и нахождение в природе метана. Способствовать развитию речи, эмоций и творческих способностей; развивать умение выделять главное, существенное, уметь сравнивать и обобщать материал; формировать основные мировоззренческие идеи: причинно - следственные связи явлений, познаваемость мира; формировать основные группы компетентностей учащихся на различных этапах урока; воспитывать чувство товарищества, коллективизма, доброжелательности и требовательности к себе.

Оборудование: Таблица "Строение метана". Жетоны. Шаростержневые модели. Тригональная пирамида (тетраэдр), газовая зажигалка, нефть, шахтёрский фонарик, свеча.

Ход урока

1. Организационный момент.

Избежим мы сколиоза- сидим прямо за столом.

Держим ноги мы под партой только под прямым углом.

И про зрение помним-голову не клоним.

У меня есть жетоны. Ваши правильные ответы оцениваются баллами.

2. Объявляю тему, формулируем цели.

У меня на столе находятся правильная тригональная пирамида (тетраэдр), газовая зажигалка, нефть, шахтёрский фонарик, свеча.

Эти казалось бы необъединимые вещи объединяет тема сегодняшнего урока. Давайте договоримся, когда зайдет речь о любом из этих предметов или они у вас с чем-то будут ассоциироваться, вы мне скажите (перечень висит на доске).

3. Актуализация опорных знаний.

1) Я прочитаю вам загадку. И у меня будет к вам 2 вопроса:

О каком элементе идет речь?

Почему я загадала эту загадку?

Есть во всех живых я клетках,

Уголь я и карандаш.

Еще имею я талант:

Блестеть могу я как бриллиант!

2)

• Что такое органическая химия?

• Перечислить элементы - органогены.

• Какова валентность углерода и водорода в органических веществах.

• Выйти к доске и наглядно показать электронное строение атома углерода в обычном и в возбужденном состоянии.

• Почему неорганических веществ меньше 200 тысяч, а органических больше 20 млн., хотя элементный состав минимален?

3) Экспресс-контроль (бланки с вопросами лежат на столах у учеников)

1. Органическая химия - это специальный раздел химии, изучающий вещества, полученные из организмов.

2. В состав органических веществ обязательно входит углерод

3. Углерод в органических соединениях всегда четырехвалентен

4. К элементам-органогенам относятся Углерод, Водород , Кислород, Кальций, Натрий, Магний, Сера и Хлор

5. В молекулах органических соединений связи преимущественно ионные и ковалентные сильно полярные

6. Химическое строение - это последовательность соединения атомов соответственно их валентности в молекуле

7. Органические вещества имеют молекулярное строение

8. При полном сжигании органических веществ образуются углекислый газ и вода

9. В атоме Углерода в возбужденном состоянии содержится два неспаренных электрона

10. Атомы Углерода способны образовывать между собой прочные химические связи и соединяться в достаточно длинные цепочки или циклы

11. Химическое строение органических соединений наглядно подают структурными формулами, в которых химические связи между атомами обозначают двумя точками

12. Изомеры - это вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но разное строение

0,5 баллов каждый правильный ответ

Правильные ответы: − + + − − + + + − + − + (взаимопроверка)

4. Изучение нового материала.

Метан - простейший представитель углеводородов. Можно ли по названию класса органических соединений узнать их элементный состав?

Углеводороды - это органические соединения, состоящие из двух элементов - углерода и водорода.

Таких соединений очень много. Алканы - название предельных углеводородов по международной номенклатуре. Исторически алканы называют парафинами, что в переводе с латинского языка означает малоактивный. Алканы по сравнению с другими углеводородами относительно менее активные.

Их также называют насыщенными, т.к. все валентности атомов С насыщены  атомами водорода. Простейшим представителем предельных углеводородов является метан.

Особенности пространственного строения предельных углеводородов. Современные представления о строении вещества не сводятся только к установлению порядка соединений атомов, но также включают рассмотрение пространственного строения молекул и электронной природы химических связей.

Задания.

Предлагается выйти к доске и написать молекулярную, электронную, структурную формулы метана, выяснить, что они показывают.

СН4 - молекулярная формула (качественный, количественный состав);

 - электронная формула (ковалентная полярная связь);

 - структурная формула (порядок соединения атомов в молекуле).

Но данные формулы не отражают истинного строения молекул метана. Молекула метана не имеет плоского строения, как можно представить на основании структурной формулы, т.к. атомы размещаются в трехмерном пространстве.

 Работа с моделями молекулы метана (Демонстрация)

Молекула метана в действительности имеет форму тетраэдра. Тетраэдр - это пирамида, в основании которой лежит равносторонний треугольник. В центре тетраэдра находится атом углерода, а все его четыре валентности направлены к вершинам тетраэдра. Физическими методами исследования установлено, что валентные углы равны 109^о28'. (шаро-стержневая модель)

Учащимся предлагаются проблемные вопросы:

• Почему молекула метана имеет такую пространственную форму?

• Чем объясняется направление валентных связей атома углерода от центра к вершинам тетраэдра?

Ответ следует искать в электронном строении атома углерода и молекулы метана.

С 1S2 2S2 2P2  →   C * 1S2 2S1 2P3  

     (основное состояние)                      (возбужденное состояние)

Так как на втором энергетическом уровне Р-подуровне есть свободная орбиталь, то на неё переходит один из 2S2-электронов. В результате этого атом углерода в возбуждённом состоянии имеет четыре неспаренных электрона, т.е. становится четырёхвалентным.

(негибридные электронные облака)      (гибридные электронные облака)

Облака всех четырёх валентных электронов атома углерода выравниваются, становятся одинаковыми. При этом они принимают форму вытянутых в направлении к вершинам тетраэдра восьмёрок.

Явление, при котором происходит смешение и выравнивание по форме и энергии электронных облаков, называется гибридизацией.

Так как гибридизации подвергаются один S и три Р-электрона, то такое состояние называется SP3-гибридизацией.

Несимметричное распределение электронной плотности означает, что вероятность нахождения электрона по одну сторону от ядра больше, чем по другую. Гибридные электронные облака вытянуты в пространстве под углом 109^о28' к вершинам воображаемого тетраэдра, и в этом направлении они перекрываются с электронными облаками атомов водорода.

Итак, молекула метана имеет тетраэдрическое строение, что обусловлено SP3-гибридизацией атома углерода, тетраэдрическим направлением четырёх гибридных электронных облаков атома углерода.

Сравнивая масштабную и шаростержневую модели молекул метана, можно отметить, что шаростержневая модель, появившаяся до возникновения электронной теории, более наглядно рассматривает строение молекулы метана.

 Работа с таблицей "Строение метана"

Физические свойства метана. Нахождение метана в природе.

Мои помощники вам сейчас об этом расскажут(Задания двум ученикам подготовить презентации о физических свойствах метана и его нахождении в природе даю на предыдущем уроке)

5. Рефлексия

1. С каким органическим веществом мы сегодня познакомились?

2. Представителем какого класса органических веществ оно является?

3. Форма молекулы метана в пространстве.

4. Валентность С в метане, и во всех органических веществах.

5. Тип химической связи в молекуле метана.

6. Почему метан называют болотным газом.

7. Какова одна из причин аварий в угольных шахтах.

6. Домашнее задание