Статья "Элективный курс "Химия благородных газов"
статья по химии (11 класс)

Элективный курс «Химия благородных газов» 10-11 класс

        Практически все основные разделы курса «Химия» профильного уровня для учащихся 10-11 классов средней общеобразовательной  школы, такие как «Основы теоретической химии», «Неорганическая химия», «Экспериментальные основы химии», «Химия и жизнь»  предполагают, изложение материала, который может  послужить базисом для изучения элективного курса «Химия инертных газов». Наиболее значимыми элементами школьной программы является формирование у обучающихся представлений о строении атома, видах химической связи и особенностях межмолекулярного взаимодействия. Вместе с тем по программам средней школы, разработанных О.С.Габриеляном, Р.Я.Рудзитисом, Н.В.Кузнецовой и др., тема благородных газов и их соединений не изучается.

 На примере химии инертных газов можно показать, что они были открыты вопреки ожиданиям развития Периодической системы Д.И. Менделеева. Первое потрясение научного сообщества было связано с открытием аргона, которому не нашлось место в ПСХЭ. В середине 20 века обсуждались новые потрясения, связанные с открытием реакционной способности благородных газов. Этот период в шутку и серьез был назван «кошмаром в химии». Развитие исследований, направленных на изучение способов получения инертных газов позволило в 1903 году при издании «Основ химии» выделить их в отдельную нулевую группу. Нулевая группа  как бы создавала буферную зону, отделяя наиболее электроположительные - щелочные металлы и наиболее электроотрицательные атомы - галогены.

В настоящее время химия благородных газов и их соединения является одним из современных и перспективных направлений химии, особенно отмечая новые прикладные области применения.

  Элективный курс предназначен для учащихся 10-11 классов средних образовательных заведений естественно-научного, физико-математического профилей. Курс базируется на знаниях, полученных учащимися при изучении химии, физики, биологии и математики и рассчитан на 20 часов. Содержание курса и время его проведения не противоречат последовательности изучения базового курса химии. В качестве основных форм проведения занятий предлагается  изучение теоретических вопросов, проведение семинаров, подготовка реферата и презентации. и метод проектов. Изучение курса направлено на достижение следующих целей:

    -  создание познавательную мотивацию к изучению нового предмета;

- формирование предметных знаний, умений и навыков, на которые недостаточно времени при изучении курса химии основной школы;

-  показать яркие, занимательные, эмоционально насыщенные эпизоды становления и развития науки химии;

-  интегрирование знаний по предметам естественного цикла основной школы на основе учебной дисциплины «Химия».

Задачи:

1. углубить, систематизировать и закрепить, знания учащихся о благородных газах, их строении и свойствах;
2. сформировать представления о специфических свойствах благородных газов; 
3. показать практическое значение и области применения элементов 18 группы;
4. научить применять полученные знания и умения в повседневной жизни;
5.  продолжить формирование умений анализировать химические ситуации и исследовательской деятельности;
6. развивать учебно-коммуникативные умения.

     Форма контроля: тестирование, итоговый проект.

В ходе изучения темы теоретические вопросы контролируются тестированием, исследовательская деятельность с использованием справочников, энциклопедий, дополнительной литературы в виде защиты итогового проекта по одной из тем, предложенных учителем или выбранной учеником, в рамках изучаемого курса.

По окончанию курса деятельность учащихся оценивается в виде зачета. Для получения зачета необходимо выполнить 60% тестовых заданий, и на итоговой конференции защитить свою проектную работу.

Ожидаемые результаты знаний и умений учащихся.

Они должны знать:

1. способы получения соединений благородных газов;
2. атомные характеристики благородных газов;
3. изотопы благородных газов и их местонахождение;
4. собенности химической связи благородных газов;
5. применение благородных газов.

Они должны уметь:

1. проводить самостоятельный поиск литературы;
2. определять цель и выделять объект исследования;
3. составлять уравнения реакций разных типов;
4. работать в группе, сформированной учителем.

Календарный план элективного курса «Химия благородных газов»

Ниже приведен пример элективного урока №8, рассчитанного на 1 академический час.

Цель занятия: Познакомить учащихся со способами получения фторидов криптона и радона.

Тип занятия: продолжение усвоения нового материала.

Методы проведения занятия: словесный, наглядный, использование средств СТОХ.

Оборудование: компьютер с презентацией, раздаточный материал.

Ход занятия:

1. Подготовительный момент (5 мин).

Ознакомление учащихся с темой занятия и раздача заданий для повторения материала.

2. Основной этап.

а) Актуализация знаний (15 мин).

Учитель раздает карточки с заданиями, уч-ся в течение 5 минут выполняют их, а затем проверяют правильность ответов.

Пример заданий (выполняется всей группой вместе с учителем на карточках):

1. Вставьте в клеточки пропущенные вещества, получающиеся в ходе реакций:

2. Продолжите схемы реакций:

XeO + H2O = …+ …

H2O2 + XeF2 = Xe + … + …

     … + H2O = XeO3 + …+ 12HF

3. Опишите химическую связь молекулы XeF4 с помощью  МО.
4. Что такое эксимерные молекулы? Как аналоги каких химических соединений они описываются и почему?

б) Объяснение нового материала (20 мин)

Учитель: Ученые хорошо изучили не только фториды ксенона, но также и других благородных газов. Сегодня мы разберем примеры фторидов криптона и радона.

Соединения криптона на примере дифторида криптона.

Дифторид криптона ученые Малм и Аппельман получили действием электрического разряда на смесь криптона и фтора с соотношением 1:1 и при низком давлении:

Kr + F2 = KrF2 

KrF2 является очень сильным фторокислителем, уступает он лишь атомарному фтору, но превосходит F2, O2 и др.

Задание: какое еще соединение благородного газа является сильным фторокислителем?

Как донор ионов фтора дифторид криптона уступает даже XeF2, т.к. из раствора KrF2, SbF5, XeF6 (1:1:1) в BrF5 при  оС был выделен XeF6-nSbF5.

Задание: если KrF2 в донорных свойствах уступает даже XeF2,  то какое соединение ксенона является самым сильным донором?

Соединения радона.

Радон окисляется в водных растворах перекиси, перманганата калия и др., т.е. какими свойствами он обладает?

 Активно изучением способов получения химических соединений радона занимались советские ученые Климов, Прусаков и Соколов.  Фториды радона они получили при взаимодействии радона с ClF3, KrF2 и другими фторидами ксенона при комнатной температуре. Также они предполагают, что в безводных фторсодержащих растворителях, например, в HF, в катодном пространстве, фторид радона (II) диссоциируют на два иона RnF+ и Rn2+(как нзывается такой тип молекул?). Также фторид радона можно получить взаимодействием самого радона с фторидами ксенона (II) и (IV):

Rn + XeF2 = RnF2

Существуют большие проблемы при работе с радоном

1. радон радиоактивен;
2. является одним из самых тяжелых инертных газов;
3. из-за своей плотной электронной оболочки он неохотно реагирует с теми веществами, с которыми легко реагируют ксенон и криптон. 

3. Подведение итогов (5 мин).

Как мы видим, все благородные газы реакционно способны. Самое трудное, как и для получения любого другого вещества, найти подходящие условия реакций. Химия стоит на пороге новых открытий, и самым неожиданным открытием ХХ века стало получением соединений благородных газов и изучение их химических и физических свойств.