Конспект урока "Строение предельных углеводородов"
план-конспект урока по химии (10 класс) по теме

ТЕМА УРОКА

«Строение предельных углеводородов»

Цели урока:

• Закрепить знание теории химического строения, уяснить принципы пространственного строения органических соединений, показать взаимосвязь между понятиями: состав вещества, его строении и свойства
• Продолжить развитие у учащихся навыков самостоятельной работы и системного подхода к принятию решений, умений анализировать, обобщать, делать выводы, формулировать и решать проблемы, задавать вопросы
• Пробудить любознательность,  готовность решать задачи самостоятельно, побудить учащихся к активности

Класс – 10

Тип урока:   Урок освоения новых знаний

Технологии, используемые при построении урока:  Проблемный метод обучения,       метод групповой дискуссии, информационные технологии

1.Организационный момент.

2. Мир прекрасен и многогранен. Он сложно устроен и постоянно изменяется. Однако подавляющее большинство химических процессов остаются невидимыми, но именно они определяют свойства окружающего мира. Чтобы управлять превращениями веществ, необходимо как следует разобраться в природе подобных реакций. В настоящее время известно около 20 миллионов органических соединений и около 600 тысяч неорганических. Каждое из химических веществ имеет свое внутреннее строение и может вступать в сотни многообразных реакций. Эти 2 аспекта взаимосвязаны. Внутреннее строение определяет химические свойства, а по химическим свойствам, в свою очередь часто можно судить об устройстве вещества. Строение любой молекулы представляет собой неисчерпаемый источник знаний и открытий.

В Англии, в королевском обществе, существует такая традиция – раз в год устраивать так называемые Бэкерианские чтения, посвященные актуальным вопросам науки. Такова была воля, высказанная в завещании известного английского натуралиста Генри Бэкара (1698-1774). В 1940 году очередное Бэкерианское чтение предложили провести двум английским ученым – Н.В. Сиджвику и Г. Пауэллу (см. презентацию).

        Их лекция была посвящена проблемам неорганической стереохимии. Авторы проанализировали огромный материал. Достаточно сказать, что работа, занявшая при публикации 17 журнальных страниц, содержала 357 ссылок на экспериментальные исследования, посвященные геометрии молекул. Они предложили простую модель, позволяющую связать состав молекулы с ее геометрией. А сейчас химики умеют не только изменять свойства природных веществ, но и конструировать абсолютно новые вещества с заранее заданными свойствами. Это направление называется молекулярным дизайном.

Химики-органики нередко обнаруживают, что структурные формулы новых соединений, полученных путем синтеза, весьма похожи на что-то, совсем не связанное с химией. Не надо обладать богатым воображением, чтобы в структурных формулах не разглядеть знакомые фигуры. Здесь можно увидеть и квадратную кислоту и «твистан» (от англ.-Twist – поворачивать, скручивать), «филицен» (от лат. Felis - кошка), «баскетан» (корзина) и т.п. приведенные примеры далеко не исчерпывают неистощимую фантазию и юмор химиков-синтетиков. Но все они руководствуются определенными знаниями, правилами построения органических молекул. Сегодня, нам предстоит выяснить, какими же правилами руководствуются химики при составлении формул.

3. Учитель вызывает к доске 2х учеников:

• Строение молекулы метана.
• Примеры гомологов метана и изомеров пентана

4. Работа класса – фронтальный опрос

• Какие углеводороды относятся к предельным и насыщенным?
• Какие виды химической связи присутствуют в молекулах предельных углеводородов?
• Какая связь называется сигма связью?
• При перекрывании каких электронных облаков образуется сигма связь?
• Какие электроны участвуют в образовании химической связи?
• Какая химическая связь называется ковалентной?
• Какие вещества называются изомерами?
• Какие вещества относятся к органическим?
• Приведите пример самого простого органического вещества? Чему равна валентность углерода в данном соединении?

Теперь вернемся к ответам у доски.

• Какие орбитали атома углерода участвуют в образовании связи в молекуле метана?
• Равноценны ли связи S-S?   S-P?
• Какова форма молекулы метана?

Выслушиваем ответы учащихся.

Проблемная ситуация 1.

Возникает несоответствие: в образовании связей участвуют разные электронные облака, а связи С-Н на рисунке (на доске) изображены одинаково. Задумайтесь над этой проблемой и попытайтесь ответить на вопрос «В чем причина несоответствия?»  (выслушиваем ответы учащихся). Выдвигаются гипотезы. Чтобы решить ситуацию учащиеся могут запрашивать информацию у учителя.

Прежде, чем приступить к обсуждению различных гипотез, необходимо обратить внимание на правила ведения дискуссии  

Правила дискуссии

Проблемная ситуация 2

Осмыслите те утверждения, которые вам предложены. С чем Вы согласны, а с какими утверждениями не согласны. Обоснуйте свой ответ

5. После работы с утверждениями ученики читают предложенный текст и отмечают по ходу чтения на полях «+» - уже знал, «V» - новое. В тетради записываем вопросы, возникающие во время чтения текста.
6. После работы с текстом возвращаемся к нашим утверждениям и снова проверяем каждое из них (индивидуально и фронтально).

УТВЕРЖДЕНИЕ 1 –  «+»

УТВЕРЖДЕНИЕ 2 –  «+».  (см. презентацию)

• Почему орбитали равноценны?
• Как выглядит гибридная орбиталь?
• Почему она вытянута в одну сторону?
• Что такое гибридизация?

Демонстрация: (вращение с помощью дрели модели s-орбитали, р-орбитали и гибридной орбитали)

УТВЕРЖДЕНИЕ 3 – «+»

• Учитель показывает правильный тетраэдр, объемную модель метана, шаростержневую модель, на магнитной доске учащийся составляет молекулу метана.
• Почему именно тетраэдрическая форма?
• Почему угол 109 28? (показать математические расчеты)

УТВЕРЖДЕНИЕ 4 – «-»

• Какое строение имеют молекулы предельных углеводородов? Почему? (вернуться к ответу второго ученика). Если ответа нет, то предлагаем учащимся собрать шаростержневую модель бутана и изобутана.

УТВЕРЖДЕНИЕ 5 – «+»

• Учитель вызывает ученика, чтобы на модели показать вращение вокруг сигма связи.
• На слайде набор слов (ЭТО, ВОКРУГ, ПОЛУЧАЮЩИЕСЯ, СВЯЗЕЙ, ПРИ, ФОРМЫ, ПРОСТЫХ, МОЛЕКУЛЫ, ВРАЩЕНИИ). Задание. Необходимо составить определение конформации. КОНФОРМАЦИЯ – это пространственные формы одной молекулы с различным запасом энергии. Это формы молекулы, получающиеся при вращении вокруг простых связей.
• Какая конформация наиболее устойчива? Почему?

УТВЕРЖДЕНИЕ 6 – «+»

Вопрос?       Могут ли быть другие типы гибридизации? Ответ обоснуйте.

ДЕМОНСТРАЦИЯ

• ОПЫТ 1 К раствору перманганата калия добавляем гексан.
• ОПЫТ 2  Горение гексана.

Домашнее задание: ответить на вопросы:

• Почему не идет первая реакция?
• Что можно сказать о реакционной способности предельных углеводородов?
• Что можно сказать о прочности сигма связи?
• Составить опорный конспект по теме урока (по плану – 6 утверждений)

7. Обратная связь. Необходимо восстановить всю логическую цепочку урока по записям на доске и презентации.  
8. Вернем к началу урока. Мир прекрасен и многогранен. Он сложно устроен и постоянно изменяется. И тому есть еще одно подтверждение.

 ДОКЛАД УЧ-СЯ

        Природный метан образуется при гниении органических соединений. Выделение пузырьков этого газа можно наблюдать, если провести по дну заболоченного водоема. Недаром метан называют болотным газом. На дне Мирового океана находятся огромные запасы метана в виде хдопьев, напоминающих снег и рыхлый лед. С точки зрения химии, эти хлопья – газовые  (например, СН4 6НО), которые принадлежат к классу клатратов ( от лат. - решетчатый). Так называются соединения, образованные включением молекул одного типа (молекул гостя) в полости кристаллического каркаса молекул другого типа  (молекул хозяина), при этом никакой специфической связи между молекулами «гостя» и «хозяина» не возникает. Метановые гидраты имеют кристаллическую решетку льда, где в полостях расположены молекулы метана. Горение такого вещества производит незабываемое впечатление, кажется. Что пылает снег. А после сгорания, на месте газового гидрата остается лужица воды. Сейчас в мире очень остро стоит энергетическая проблема, которая стала глобальной. Так, запасов нефти хватит на 30 лет. Природного газа – на 50, угля – на 420 лет. А Мировые запасы метана составляют в виде газовых гидратов – 2 10 м. Это в десятки раз больше, чем запасы всех остальных видов топлива. А, учитывая, что основные естественные энергоресурсы расходуются очень быстро, было бы очень заманчиво найти способ использования этого богатства.

И еще немного об углероде, о его красоте, которая определяется структурой атома. (демонстрируется фрагмент видеофильма о бриллиантах и алмазах).

В конце урока звучит проблемный вопрос: «Почему же именно углерод лежит в основе всего живого?».

Домашнее задание:

• Найти ответ на поставленный вопрос;
• Придумать проблемную ситуацию по теме урока.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ТЕКСТ

Каждая молекула имеет вполне определенную геометрию. Под геометрией молекул понимают пространственное расположение атомов, т.е. длины связей и углы между ними. Наглядный метод описания реальной геометрии молекул (концепция о гибридизации атомных орбиталей) был создан лауреатом Нобелевской премии Л. Полингом в 30 годах нашего века. Согласно этой модели, 4 электрона атома углерода находятся не в разных (2S и 2P), а в одинаковых состояниях, которые как бы складываются из состояний 2S и 2Р. При этом образуются 4 равноценных, тетраэдрически расположенных гибридных электронных облака.

                                         SP3–гибридизация                                                                                                

http://ru.wikipedia.org/wiki/Гибридизация_(химия)

Поскольку форма этих новых орбиталей есть нечто среднее между формами S и P орбиталей, то химики стали называть эти новые орбитали гибридными, а процесс их образования – гибридизацией атомных орбиталей.

Чем выше степень перекрывания электронных облаков, тем больше энергия      химической связи. Чтобы это перекрывание было максимальным, оно должно   происходить в направлении наибольшей электронной плотности.

Форма гибридных облаков определяется тенденция к максимальному перекрыванию, что обеспечивает большой выигрыш в энергии при образовании сигма связей. Т.е. более высокую их прочность.

Отталкивание электронов стало причиной взаимного расположения гибридных облаков в пространстве, при котором они максимально удалены друг от друга. В случае SP3 – гибридизации (в гибридизации участвуют все 3 S  P-орбитали). Это приводит к тетраэдрическому углу 1090 28 между осями гибридных облаков

Во многих органических соединениях может происходить вращение одной части молекулы относительно другой ее части вокруг какой-либо простой ковалентной связи  -- С—С--