10476

Метан - найпростіша органічна сполука, його склад, електронна й структурна формули, тетраедрична будова молекули. Фізичні властивості, поширення в природі

Конспект урока

Химия и фармакология

Тема. Метан найпростіша органічна сполука його склад електронна й структурна формули тетраедрична будова молекули. Фізичні властивості поширення в природі Навчальна мета уроку: через систему пізнавальних завдань сформувати знання про склад будову метану його фіз

Украинкский

2013-03-27

806 KB

35 чел.

Тема. Метан - найпростіша органічна сполука, його склад, електронна й структурна формули, тетраедрична будова молекули. Фізичні властивості, поширення в природі

Навчальна мета уроку: через систему пізнавальних завдань сформувати знання про склад, будову метану, його фізичні властивості й поширення в природі; пояснити s- і р-гібридизацію електронних хмарин на прикладі метану; розширити знання учнів про поширення органічних речовин у природі на прикладі метану.

Розвивальна мета уроку: розвивати вміння складати формули, а також уміння розв'язувати розрахункові задачі; розвивати пізнавальну активність, уміння спостерігати навколишній світ, замислюватися над його внутрішньою суттю; розвивати емоційну сферу учнів.

Виховна мета уроку: виховати старанність, наполегливість, вміння і навички визначення електронної будови органічних молекул, виховати екологічну культуру. 

Обладнання: модель молекули метану, моделі (схеми) утворення гібридизованих орбіталей.

На столах учнів: картка 1 «Утворення sp3-гібридизованих електронних хмарин», картка 2 «Будова молекули метану»,  варіанти самостійної роботи.

Базові поняття й терміни: структурна й електронна формули, s-, р-орбіталі, гібридизація, sр3 -гібридизація, просторова будова молекули.

Тип уроку: комбінований.

ХІД УРОКУ

І. Актуалізація й коригування знань

Цілі етапу: забезпечення мотивації, постановка навчального завдання й прийняття учнями мети; підготовка учнів до активного та свідомого засвоєння матеріалу, створення емоційного настрою учнів, формування інтересу до уроку.

Робота учнів біля дошки

До дошки запрошують трьох учнів, яким на вибір пропонують самостійно виконати такі завдання.

Завдання 1

Опишіть будову атома Карбону, спираючись на положення його в періодичній системі хімічних елементів.

Відповідь. С № 6, Mr(С) = 12, 6p, 6n, 6e-

Електронна формула: 1s22s22p6.

 Завдання 2

З наведених формул випишіть формули органічних сполук:

Н2O, NaОН, СО2, СН4, С2Н6, СаО. СаСO3, Н2СO3, С2Н6О, С6Н6, СН3СООН.

Відповідь: СН4, С,Н6, С,Н6O, С6Н6, СН3СООН.

Завдання 3

У результаті аналізу деякої найпростішої органічної речовини було виявлено в її складі 75 % Карбону й 25% Гідрогену. Визначте молекулярну формулу невідомої органічної речовини.

Дано:

ω(С) = 75%

ω(Н)= 25%

Розвязанння:

ω(Н)= 25%              ;       ;       ;     CH4

CXHY - ?

Відповіді учнів біля дошки

II. Вивчення нового матеріалу

Цілі етапу: забезпечити сприйняття й первинне засвоєння знань і способів дій, зв'язків і відносин в об'єкті вивчення; досягти засвоєння матеріалу шляхом дослідної діяльності самостійної роботи з опорними схемами, підручником і додатковою літературою.

1. Склад молекули метану. Брутто-, структурна й електронна формули метану

Учитель: Замислімось над тим, як побудована найпростіша органічна сполука. Ми вже знаємо, що в її молекулі має бути принаймні один атом Карбону. Крім Карбону, до складу молекули входить Гідроген, чотири

атоми якого приєднуються відповідно до валентності IV Карбону. У такий спосіб одержуємо речовину з формулою СН4. Це метан — безбарвний неотруйний газ. Його можна назвати «Адамом органічного світу». Замінивши в ньому один або кілька атомів Гідрогену на інші атоми й групи, можна одержати нові органічні сполуки.

Самостійна робота

  1.  Спробуйте скласти електронну й структурну формули метану, ґрунтуючись на понятті «валентність».
  2.  Дайте відповідь на запитання. Який тип хімічного зв'язку в молекулі метану?

(Оскільки до складу метану входять тільки атоми неметалів С і Н з різним ступенем електронегативності, то зв'язки в молекулі— ковалентні полярні, зміщені в бік більш електронегативного елемента — Карбону)

2. Поняття про гібридизації електронних орбіталей

Учитель: (ілюструє картку 1) Оскільки в молекулі всі валентні електрони атома Карбону спарені й немає електронів, які могли б утворювати ще зв'язки (усі зв'язки гранично «насичені»), то метан належить до насичених вуглеводнів і є першим їх представником.

Щоб зрозуміти просторову будову молекули метану, звернімося до розподілу електронів за рівнями й підрівнями атома Карбону. З електронної формули метану видно, що в утворенні зв'язків мають брати участь один s-електрон і три p-електрони атома Карбону, які перекриватимуться із s-орбіталями атомів Гідрогену, тобто можна припустити такі перекриття: s-s і три s-р.

Картка 1. Утворення sp3-гібридизованих електронних хмарин

Енергія зв'язків перекриття s-s-електронів і s-p-електронів має бути неоднаковою. Проте експериментально доведено, що всі зв'язки в молекулі метану мають однакову енергію. Пояснює це явище вчення Лайнуса Полінга про гібридизацію електрон них орбіталей, відповідно до якої електронні хмарини атома Карбону змінюють свою форму під дією електронних хмарин атомів Гідрогену, витягуючись у їх бік.

Такий процес називається гібридизацією, а утворені орбіталі нової форми називаються гібридизованими.Гібридизовані орбіталі більше перекриваються з електронними орбіта-лями інших атомів, що приводить до утворення більш міцних зв'язків.

Тепер усі зв'язки в молекулі метану однакові. Оскільки свою електронну форму змінюють один s- і три р-електрони атоми Карбону, то цей процес називається sp3 -гібридизацією.

3. Просторова будова молекули метану

Самостійна робота з опорною схемою в парах

(Картка 2 «Будова молекули метану») 

Картка 2. Будова молекули метану

Електронна конфігурація атома Карбону:

  1.  Основний стан — 1s22s22.
  2.  Збуджений стан — 1s2 2sі 2p3.

Використовуючи картку 2, дайте відповіді на питання.

  1.  Охарактеризуйте атом Карбону в основному та збудженому станах.
  2.  Які електронні хмарини атома Карбону беруть участь у sp3-гібридизації? Як змінюється їхня форма?
  3.  Молекула метану неполярна, незважаючи на те що зв'язки С - Н слабкополярні. Поясніть це явище, виходячи з тетраедричної будови молекули метану

місцях перекриття орбіталей електронна густина, а отже, і негативний заряд зростають, тому вони максимально розходяться в просторі. У результаті молекула метану набуває форми тетраедра: у центрі атом Карбону, біля вершин атоми Гідрогену, зв'язки С-Н спрямовані до вершин тетраедра під кутом 109º 28')

4. Фізичні властивості метану та його поширення в природі

Учитель: Людина, не знайома з хімією, може подумати, що метан рідкісний газ, що не має великого значення. Однак це не так. Самі того не підозрюючи, ми мало не щодня зустрічаємося з ним. Газ, що горить у кухонних плитах, принаймні на 30 % складається з метану. На газових заводах метан одержують у процесі сухої перегонки вугілля. Суха перегонка полягає в нагріванні вугілля без доступу повітря. За цих умов речовини, що містяться в ньому, не згоряють, а розкладаютося з виділенням різних газів. Напевно, у такий спосіб метан утворюється й у природних умовах, заповнюючи порожнечі й тріщини в кам'яновугільних шарах. Як і багато органічних сполук, метан горючий, а в суміші з повітрям вибухає. Шахтарі бояться «рудничного газу»: знайомство з ним коштувало багатьом із них життя. Вибухи на шахтах відбуваються так. Коли шахтарський відбійний молоток, врубаючись у вугільний шар, розкриває тріщину, заповнену метаном, газ змішується з повітрям, і достатньо іскри, щоб стався вибух.

Дуже багато метану міститься також у природних газах. У деяких районах вони виділяються із землі в таких кількостях, шо їх використовують у містах як паливо. Розширюється застосування природного газу як основної сировини для хімічної промисловості. Компоненти, що містяться в ньому, переробляються на безліч важливих продуктів.

Виявити метан можна й у будь-якому болоті або ставку. Рослинні рештки та інші речовини під впливом особливих бактерій без доступу повітря перетворюються на метан. Торкнеш мул і піднімуться бульбашки болотного газу, що також в основному складається з метану.

У живому організмі в такий спосіб переробляється целюлоза, з'їдена разом з їжею. Такий процес особливо інтенсивно відбувається у травоїдних, наприклад у шлунку жуйних тварин. Невелика кількість метану утворюється й у кишечнику людини.

Повідомлення учня

СНІГ, ЯКИЙ ГОРИТЬ

Природний метан утворюється в процесі гниття органічних сполук.Виділення бульбашок цього газу можна спостерігати, якщо провести дрючком по дну заболоченої водойми: недарма метан називають болотним газом. А нещодавно стало відомо, шо на дні Світового океану знаходяться величезні запаси метану у вигляді пластівців, шо нагадують сніг або пухкий лід. З точки зору хімії, ці пластівці — газові гідрати (наприклад, СН4 -6Н20), інші належать до класу клатратів (від лат. clatratus«ґратчастий»). Так називають сполуки, утворені включенням молекул одного типу (молекул гостя) у порожнини кристалічного каркаса молекул іншого типу (молекул господаря); при цьому жодного специфічного зв'язку між молекулами гостя й господаря не виникає. Метанові гідрати мають кристалічну структуру льоду, де в порожнинах розташовані молекули метану.

Горіння такої речовини справляє незабутнє враження; здається, шо палає сніг. А після згоряння на місці газового гідрату залишається лише калюжка води. Світові запаси метану у вигляді газових гідратів становлять 2·1016 м3.  Це в десятки разів більше, ніж запаси всіх інших видів палива (вугілля, нафти, торфу).

Робота з підручником

Опишіть фізичні властивості метану.

Учні вивчають матеріал підручника і складають конспект.

Конспект. Метан — безбарвний легкий горючий газ, шо не має запаху, практично не розчиняється у воді,tпл = -184 °С,tкип = -161.5 °С.

III. Рефлексія. Оцінка діяльності класу

Цілі етапу: забезпечити засвоєння нових знань і способів дій на рівні застосування в новій ситуації; самостійне виконання завдань, шо вимагають застосування знань у знайомій і зміненій ситуації.

Учням пропонують диференційовані завдання:

Середній рівень

  1.  Розгляньте молекулярну, електронну і структурну формули метану. У чому основні відмінності між ними?
  2.  Дайте характеристику фізичним властивостям метану.
  3.  Склад метану можна описати формулою Сn(Н2n+2), що відповідає складу насичених вуглеводнів. Наведіть формули насичених вуглеводнів.

Достатній рівень

  1.  Завдяки яким властивостям метану його можна спостерігати у вигляді бульбашок на поверхні заболочених водойм?
  2.  Видано дві колби, заповнені газами: вуглекислим газом і метаном. Розпізнайте їх з допомогою якісних реакцій.
  3.  Обчисліть відносну густину метану за воднем, киснем і повітрям.

Високий рівень

  1.  Дано речовини: гідроген пероксид і метан СН4. Як, використовуючи їх, одержати оксиди? Напишіть рівняння хімічних реакцій.
  2.  Обчисліть кількість теплоти, що виділилося в процесі згоряння 5,6 л природного газу (н. у.), що містить 94 % метану (за об'ємом), якщо внаслідок згоряння 1 моль метану виділяється 880 кДж теплоти.

  1.  Домашнє завдання

  1.  Підбиття підсумків

  1.  Самооцінювання учнів
  2.  Оцінювання вчителем роботи класу й окремих учнів
  3.  Аргументація виставлених оцінок


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46717. Проведение мероприятий по повышению финансовой эффективности предприятия и их последующая оценка 766 KB
  В учебниках и научных статьях категория прибыль неразрывно связывается с категорией дохода, капитала, процента, воздержания, ожидания и многими другими. В практическом же плане прибыль не представляет никакого секрета
46718. Понятие экологического права как самостоятельной отрасли российского права 27.08 KB
  Кодекс Российской Федерации об административных правонарушениях содержит главу 8 административные правонарушения в области охраны окружающей природной среды и природопользования. Экологическое право – это отрасль права представляющая собой совокупность норм регулирующих общественные отношения в области рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. Предмет и метод ЭП Предмет ЭП составляют общественные отношения возникающие при осуществлении хозяйственной и иной деятельности связанной с воздействием на...
46719. Международная миграция. Виды и роль международной трудовой миграции. Миграционная политика 28.71 KB
  Миграционная политика Миграция населения это добровольное перемещение переселение жителей в пределах страны из одного региона в другой регион внутренняя миграция или же переселение из одного государства в другую страну международная миграция. Международная миграция рабочей силы представляет собой процесс перемещения трудовых ресурсов из одной страны в другую с целью трудоустройства на более выгодных условиях чем в стране происхождения. Под эмиграцией понимается выезд из страны на постоянное место жительства под иммиграцией ...
46723. История развития рекламы в России 27.54 KB
  Формы рекламы такие как этикетка. Золотой век фото рекламы в Р. относят новый вид фоторекламы это брошюры буклеты каталоги с использованием фотоснимков.
46724. Организационные структуры предприятий 27.73 KB
  Большую часть организационных структур механического бюрократического типа можно разделить на две категории: функциональные и дивизиональные структуры см. Этот вид структуры результат департаментации разделения управления на элементы отделы каждый из которых имеет свою определенную задачу в управлении то есть выполняет определенную функцию. Выделяют 4 принципа деления структуры предприятия: 1 функциональный исходя из функций образуют финансовое подразделение производственные подразделения отдел маркетинга и т.