Тема:
Вивчення хімічних зв'язків і будови речовини
9 клас
Тема: Природа хімічного зв'язку. Види хімічного зв'язку. Ковалентний зв'язок
Мета: Ознайомити учнів із природою хімічного зв'язку, з розмаїтістю хімічних зв'язків і механізмом утворення ковалентного зв'язку;
виробити вміння складати структурні й електронні формули для різних сполук.
Обладнання Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва, таблиця та матеріали електронегативностей хімічних елементів.
Базові поняття Хімічний зв'язок, ковалентний зв'язок, полярний і неполярний й терміни зв’язок спільна електронна пара, неспарені електрони.
Тип уроку Комбінований.
Структура уроку
I. Організаційний етап....................................1 хв
II. Актуалізація опорних знань........................5 хв
III. Вивчення нового матеріалу........................25-30 хв
1. Розвиток вчення про хімічний зв'язок.
2. Види хімічного зв'язку.
3. Механізм утворення ковалентного зв'язку.
4. Причина хімічної інертності благородних газів.
IV. Узагальнення та систематизація знань.....5-10 хв
V. Домашнє завдання..................................... 1 -2 хв
VI. Підбиття підсумків уроку.............................1-2 хв
ХІД УРОКУ
І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП
II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ
Бесіда.
1) 3 яких частинок складається атом?
2) Який заряд має електрон?
3) Які електрони називають неспареними?
4) Що називають електронною парою?
5) Яка максимальна кількість електронів може знаходитися на зовнішньому електронному рівні?
6) Як за будовою зовнішнього електронного рівня можна визначити валентність елемента?
7) Яка величина характеризує здатність атомів віддавати електрони?
8) Яка величина характеризує здатність атомів приймати електрони?
III. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. РОЗВИТОК ВЧЕННЯ ПРО ХІМІЧНИЙ ЗВ'ЯЗОК
Бесіда.
Які сили змушують атоми з'єднуватися в молекули?
Розповідь учителя.
У ХУІ-ХУП ст. з'явилися перші спроби пояснити хімічну спорідненість на основі корпускулярних уявлень. Так, Р. Бойль гадав, що? рушійною силою хімічних реакцій є збіг форм частинок, що утворюють | різні комбінації в ході хімічних процесів; при цьому частинки повинні підходити одна одній, подібно до того, як підходить ключ до замка. Вважалося, що хімічні процеси варто розглядати як операцію « збирання-розбирання», тобто з'єднання або роз'єднання атомів. У XVIII ст. на зміну механістичним теоріям прийшли динамічні концепції взаємодії речовин. І. Ньютон виходив із припущення, що причиною хімічної спорідненості є сили притягання різної інтенсивності.
Початок XIX ст. завершив період динамічної інтерпретації сил хімічної спорідненості та відкрив так званий електрохімічний період. Коли взаємозв'язок між хімічними й електричними явищами став очевидним, наслідком цього було ототожнення електричних сил із тими, які зумовлюють хімічні процеси й утримують атоми в молекулах. Саме цей підхід поклав в основу своєї знаменитої електрохімічної теорії Берцеліус (популярна модель атома у вигляді електричного диполя).
Уперше поняття спорідненості з валентністю пов'язав А. Кекулє, відомий німецький хімік-органік. Він припустив, що валентність є чисельним вираженням величини спорідненості та числа хімічних зв'язків атома.
Вчення про хімічний зв'язок — це одна з центральних проблем хімії, розв'язання якої розвивалося від уявлень про «петельки» й «крючечки» в атомів до знань про електростатичну природу хімічного зв'язку. Хімічний зв'язок — це досить складне поняття. Можна сказати, що він утворюється за рахунок взаємодії всіх електронів і всіх ядер атомів, які входять до складу молекул. Простіше кажучи, хімічний зв'язок утворюється за рахунок перекривання електронних хмар різних атомів і за рахунок взаємодії неспарених електронів цих атомів. Для опису хімічного зв'язку застосовується математичний апарат квантової хімії.
2. ВИДИ ХІМІЧНОГО ЗВ'ЯЗКУ
Розповідь учителя.
Сучасна наука ділить хімічний зв'язок на кілька типів.
| ХІМІЧНИЙ ЗВ'ЯЗОК |
| Ковалентний |
| МеталічнийІснує у всіх металах |
| ІоннийЗв'язок між атомами елементівз великою різницею електронегативностей |
| ПолярнийЗв'язок між однаковими атомами |
| ДонорноакцепторнийУтворюється між атомом з неподіленою ел. парою й атомом з вільною орбіталлю |
| НеполярнийЗв'язок між атомами різних елементів з невеликою різницею електронегативностей |
Металічний зв'язок, як випливає з назви, існує тільки у металах. Він утворений за рахунок успільнення електронів зовнішніх електронних рівнів атомів металів, у результаті чого утворюється так званий електронний газ. Завдяки існуванню електронного газу (тобто металічного зв'язку), усі метали мають подібні загальні фізичні властивості — металічний блиск, електропровідність, теплопровідність, ковкість.
Ковалентний і донорно-акцепторний зв'язки утворені за рахунок спільної електронної пари.
3. МЕХАНІЗМ УТВОРЕННЯ КОВАЛЕНТНОГО ЗВ'ЯЗКУ
Бесіда.
1. Які електрони можуть брати участь в утворенні ковалентного хімічного зв'язку? (Електрони зовнішніх енергетичних рівнів.)
2. Чому електрони внутрішніх енергетичних рівнів не беруть участі в утворенні хімічного зв'язку?
Розповідь учителя.
Знаючи будову електронної оболонки атомів, можна припустити | можливі валентності елементів, тобто можливу кількість хімічних: зв'язків, які може утворити атом. Електрони, що беруть участь в утворенні хімічного зв'язку, ще називають валентними. В утворенні ковалентного зв'язку можуть брати участь тільки неспарені електрони. Спарювання електронів (накладення електронних орбіталей різних атомів) — енергетично вигідний процес, при якому відбувається виділення енергії. Ця енергія характеризує міцність хімічного зв'язку. Отже, молекула енергетично більш стійка, ніж одиночний атом із неспареним електроном. Потенційна енергія молекули менша за суму енергій утворюючих її атомів.
Бесіда.
1) Скільки неспарених електронів має атом Гідрогену?
2) Якою є валентність Гідрогену?
3) Скільки електронів знаходиться на зовнішньому енергетичному рівні атома Оксигену?
4) Скільки неспарених електронів знаходиться в оболонці атома Оксигену?
5) Якою є валентність Оксигену?
Розповідь учителя.
На основі цього можна зобразити електронно-крапкові формули Гідрогену і Оксигену.
Існування в атомі неспарених електронів енергетично невигідно. Атом з неспареними електронами існує дуже невеликий проміжок часу і намагається з'єднатися з іншим атомом, який має неспарений електрон. Неспарені електрони двох атомів утворюють спільну електронну пару. Спільна електронна пара і є ковалентним зв'язком.
Якщо атом Гідрогену зустрічається з іншим атомом Гідрогену, то утвориться молекула водню.
Якщо ж він зустрічається з атомом Оксигену, то утвориться молекула води.
Якщо ж атоми Оксигену зустрінуться один з одним, то утвориться молекула кисню. Причому в цій молекулі між атомами Оксигену утворяться дві спільні електронні пари, тобто два хімічні зв'язки.
При утворенні хімічних зв'язків у кожного атома зовнішній електронний рівень стає цілком заповненим за рахунок спільних електронних пар, що одночасно належать обом атомам. Цей стан, при якому зовнішній електронний рівень атома заповнений, є енергетичне найбільш вигідним.
Примітка. У класах з поглибленим вивчанням хімії можна розібрати також і механізм утворення донорно акцепторного зв'язку і водневого зв'язку.
4. ПРИЧИНА ХІМІЧНОЇ ІНЕРТНОСТІ БЛАГОРОДНИХ ГАЗІВ.
Бесіда.
1) Скільки неспарених електронів знаходиться на зовнішніх електронних рівнях
благородних газів?
2) Чи може відбуватися процес промотування (розпарювання електронних пар на зовнішніх електронних рівнях)? (Принципово може, крім атомів Гелію та Неону.)
Розповідь учителя.
Як ми вже з'ясували, стан атома із цілком заповненим зовнішнім електронним рівнем є найбільш вигідним. Отже, промотування в атомах благородних газів може відбуватися тільки із великими витратами енергії, і цей процес енергетичне невигідний. Тому благородні гази « вступають (чи вкрай важко вступають) у хімічні реакції. На даний мо-1 мент хімічними методами добуто сполуки благородних газів (ксенону! та криптону) тільки із найактивнішим елементом — Флуором.
IV. УЗАГАЛЬНЕННЯ ТА СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ЗНАНЬ
Завдання.
1) Складіть електронно-крапкові формули атомів Натрію, Карбону, Флуору, Кальцію,
Сульфуру, Хлору. Визначте валентності цих елементів.
2) Складіть електронно-крапкові формули натрій хлориду, натрій] флуориду, карбон оксиду, карбон флуориду, карбон хлориду,! кальцій флуориду, кальцій хлориду, кальцій сульфіду, карбоні сульфіду, сульфур флуориду, сульфур хлориду.
V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
1. Вивчити § 11 [1].
2. Виконати завдання 58-62 [1, с. 32].
VI. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ.
Тема: Види хімічного зв'язку. Ковалентний полярний і неполярний, іонний зв'язки
Мета: Сформувати поняття про різницю між ковалентним полярним, ковалентним неполярним та іонним зв'язками; сформувати поняття електронегативності; розглянути подібність та відмінність ковалентного та іонного зв'язків, причину їхньої відмінності.
Обладнання Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва, таблиця та матеріали електронегативностей хімічних елементів.
Базові поняття Хімічний зв’язок, ковалентний неполярний і полярний зв'язок, й терміни іонний зв'язок, спільна електронна пара, електронегативність, полярність зв'язку.