Разработка урока по теме "Валентные состояния атома углерода"

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:

1. 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.

2. 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.

3. 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:

1. Организационный этап – 1 мин.

2. Актуализация опорных знаний – 5 мин.

3. Постановка цели и задач урока – 5 мин.

4. Изучение нового материала. Усвоение новых знаний и способов действий – 22 мин.

5. Закрепление изученного материала. Первичная проверка понимания – 3 мин.

6. Рефлексия и подведение итогов– 8 мин.

7. 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»

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 109^о28', 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 120^о 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 180^o. 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.

1. Какой тип гибридизации не существует и почему? (слайд 27)

2. 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):

1. Достигли ли вы цели урока?

2. Какие вопросы вызвали наибольшее затруднение?

3. Что осталось непонятно?

4. 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.______________________________________

1. Достигли ли вы цели урока?________________________________________________________

2. Какие вопросы вызвали наибольшее затруднение?_____________________________________________________________________

3. Что осталось непонятно?___________________________________________________________

Тест по теме "Валентные состояния атома углерода"

Вариант 1.

1. Сколько орбиталей второго энергетического уровня атома углерода не участвует в sp-гибритизации? 1)1 2) 2 3) 3 4) 4

2. Чему равны углы между осями углеродного атома для sp²-гибридных орбиталей?

1. 180⁰ 2) 120⁰ 3) 90⁰ 4)109,5⁰

1. 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?________________________________________________________

1. Какие вопросы вызвали наибольшее затруднение?_____________________________________________________________________

2. Что осталось непонятно?___________________________________________________________

Тест по теме "Валентные состояния атома углерода"

Вариант 2.

1. Сколько орбиталей второго энергетического уровня атома углерода не участвует в sp³-гибритизации? 1)1 2) 2 3) 3 4) 0

2. Чему равны углы между осями углеродного атома для sp-гибридных орбиталей?

1. 180⁰ 2) 120⁰ 3) 90⁰ 4)109,5⁰

1. 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.______________________________________

1. Достигли ли вы цели урока?________________________________________________________

2. Какие вопросы вызвали наибольшее затруднение?_____________________________________________________________________

3. Что осталось непонятно?___________________________________________________________

Тест по теме "Валентные состояния атома углерода"

Вариант 3.

1. Сколько орбиталей второго энергетического уровня атома углерода не участвует в sp²-гибритизации? 1)1 2) 2 3) 3 4) 4

2. Чему равны углы между осями углеродного атома для sp³-гибридных орбиталей?

1. 180⁰ 2) 120⁰ 3) 90⁰ 4)109,5⁰

1. 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