Урок химии в 9 классе по теме: «Строение молекул углеводородов. Типы гибридизации»
Этапы урока: I. Вводно-мотивационный 1. Сообщение темы и целей урока. 2. Проверка домашнего задания (тест, тренажер) 3. Актуализация знаний (сообщение по слайду, аудио- сообщение) II. Изучение нового материала 1. Типы электронных орбиталей 2. Типы химических связей 3. Состояния атома углерода 4. Типы гибридизации 5. Строение молекул углеводородов III. Закрепление и обобщение знаний Ход урока Здравствуйте, ребята. На прошлом уроке мы начали изучение органической химии и познакомились с углеводородами – веществами, образованными атомами углерода и водорода. В конце урока мы поставили вопрос «В чем причина многообразия органических соединений? Почему всего два вида атомов могут давать сотни тысяч индивидуальных веществ?» На этот вопрос я и предлагаю вам дать ответ сегодня. Итак, тема урока:
Давайте попробуем определить цели нашей работы:
Но, прежде чем мы начнем изучение нового материала давайте проверим наши знания. Кто считает, что освоил материал прошлого урока на достаточном уровне, чтобы самостоятельно ответь на тест? Пройдите за компьютер.
А мы работаем с тренажером. 1. Формула метана? 2. Общая формула алканов? 3. Формула этана? 4. Как называются вещества, имеющие одинаковую формулу, но разное строение? 5. Чем, по отношению друг к другу являются метан и пропан? 6. Найдите обозначение частицы, которой является группа СН3? Обменяйтесь листами и проверьте друг друга. В помощь вам, правильные ответы на экране. 1 а, 1 в, 2 г, 6 ж, 7 ж, 7 е. Поставьте оценку своему товарищу. Спасибо! Закончили работу за компьютером. Оценка за тест… Этот тест заключительный, поэтому, если ты не удовлетворен своей оценкой, у тебя есть возможность исправить ее в процессе изучения всей темы. Спасибо всем за работу, а сейчас давайте, восстановим те наши знания, без которых нам не обойтись сегодня. Итак, мы говорим о строении атома. Пожалуйста, пройдите к экрану и по слайду расскажите нам о типах электронных орбиталей.
Спасибо, ну а сейчас, вспомним типы химических связей.
Итак, сигма-связь. Перекрывание электронных облаков происходит по линии, соединяющей центры атомов.
Продолжим…
И пи-связь. Боковое перекрывание электронных облаков происходит по обе стороны от линии, соединяющей центры атомов.
Особенностью органических веществ является то, что в их молекулах атом углерода находится в особом, возбужденном состоянии.
При этом электрон с 2 S орбитали, поглощая энергию, переходит на 2P орбиталь. Углерод при этом имеет следующее электронное строение: 1S2 2S1 2 P3 . В его атоме не два свободных валентных электрона, а четыре. Подтверждением этому служит строение молекулы метана, с которым мы познакомились на прошлом уроке. Ведь по длине и энергии все связи С-Н в метане одинаковы. Итак, мы обнаружили особенности строения атома углерода. Какие же процессы происходят с электронными орбиталями в возбужденном состоянии атома углерода?
Определение гибридизации у вас есть на листах с планом-конспектом урока. Гибридизация – это смешение различных электронных орбиталей: s и p, s и d, p и d.
Гибридная sp – орбиталь выглядит следующим образом. Давайте познакомимся с видами гибридизации. У атома углерода 1 S и 3 P орбитали.
При гибридизации одной S и всех трех P- орбиталей, образуется четыре равноценных гибридных облака. Такой тип гибридизации называется SP3
Обратите внимание на угол между гибридными облаками. 360 0 пространство четыре взаимо- отталкивающиеся облака разделят на 90 0. Но в результате некоторых процессов, о которых мы узнаем несколько позже – этот угол 109 0 28| Какое же строение будет иметь молекула, в которую входит атом углерода в SP3 гибридизации?
Геометрическая форма- тетраэдр. Вокруг связи возможно вращение, молекула симметрична. Посмотрите, как происходит перекрывание электронных облаков? По линии, соединяющей центры атомов. Значит это- сигма- связь. Рассмотрим другие типы гибридизации. В нее могут вступать два P облака, тогда наблюдается SP2 гибридизация.
При смешении 1 S и 2 P облаков образуется 3 равноценных гибридных облака и остается 1 P «чистая» орбиталь, которая перпендикулярна плоскости, в которой лежат гибридные орбитали.
Обратите внимание на угол между гибридными облаками. Три орбитали расположатся в пространстве под углом …120 0 Какое же строение будет у молекулы, имеющей атом углерода в SP2 гибридизированном состоянии?
Рассмотрим молекулу этена. В нее входит два атома углерода. Каждый атом образует три сигма- связи с атомами водорода и углерода, так как перекрывание происходит по линии, соединяющей центры атомов. Но у каждого атома углерода остается по одной не гибридной, «чистой», P орбитали. Она перпендикулярна плоскости, в которой лежит молекула и перекрывание происходит над и под плоскостью. Следовательно это- пи- связь. Значит, между атомами углерода наблюдается одна сигма- связь и одна пи- связь. Такая связь называется двойной. Рассмотрим еще один возможный случай гибридизации электронных облаков.
В гибридизацию вступают 1 S и 1 P облака. В результате образуются два гибридных SP облака и остаются две не гибридные, «чистые», орбитали, которые перпендикулярны плоскости, в которой расположены гибридные орбитали.
Угол между гибридными облаками – 180 0, гибридные облака лежат на одной линии, молекула линейна. Тип гибридизации - SP. Рассмотрим молекулу этина, имеющего атом углерода в состоянии SP гибридизации.
Так как у нас всего две гибридные орбитали, то они затрачиваются: во-первых, на образование связи С-С, а, во-вторых, на образование связи С-Н. Все перекрывания лежат по линии, соединяющей центры атомов, следовательно это- сигма- связь. У каждого атома углерода есть еще по два не гибридных электронных облака. Они располагаются в плоскостях, перпендикулярных плоскости, в которой лежит молекула. А значит, перекрывание произойдет над и под этой плоскостью. Такой тип связи называется пи- связь. И здесь наблюдается тройная связь.
Образуется тройная связь. Молекула симметрична. Но вращение невозможно. Сегодня мы познакомились с некоторыми углеводородами: этаном, этеном, этином, каждый из которых является родоначальником ряда гомологов. Обратите внимание на количество атомов водорода, приходящихся на один атом углерода в этих молекулах. В этане – 3 атома Н на 1 С, в этене 2 Н на 1 С, в этине 1 Н на 1 С. Но, раз качественный и количественный состав молекул разный, то это вещества, имеющие различные физические и химические свойства. На последующих уроках мы определим номенклатуру и классификацию этих углеводородов Итак, мы изучили типы гибридизации и возможное строение атома углерода. Давайте закрепим наши знания.
1. Какие типы гибридизации мы знаем? 2. Сколько гибридных орбиталей участвуют в образовании сигма связи? 3. Чему равен угол связи в молекулах? 4. Какую форму имеют молекулы при этом типе гибридизации? 5. Сколько не гибридных орбиталей остается в каждом случае? 6. Какой тип связи они образуют? Давайте обратимся к свойствам ковалентных связей, о которых мы сегодня говорили.
Охарактеризуйте свойства одинарной сигма- связи. Какие свойства у двойной связи? Какая связь слабее: одинарная или двойная? Какие электроны участвуют в образовании тройной связи? Почему она короче двойной? Итак, мы узнали типы гибридизации и свойства, образованных с помощью гибридных облаков, связей. Но остается вопрос, насколько реально существование атома углерода в возбужденном гибридизированном состоянии? Насколько энергетически выгодны такие состояния атома углерода? Рассмотрим таблицу. Какие наблюдения вы сделали? Гибридные орбитали ниже по энергии. Наиболее энергетически выгодна SP орбиталь. Распаривание и переход электрона с S на P орбиталь сопровождается поглощением энергии. Это компенсируется выделением энергии в момент гибридизации.
В заключение урока сделаем выводы. Помогут нам в этом вопросы на экране
Спасибо за урок. Заявленные цели мы реализовали полностью. Поставьте себе оценку за урок. Если вы работа достаточно самостоятельно и новый материал вам полностью понятен- оценка «пять». Домашнее задание записано в плане-конспекте урока. Изучить по учебнику типы гибридизации. Зарисовать или с помощью пластилина изобразить модели молекул углеводородов, о которых мы сегодня говорили. Сдайте тетради, я посмотрю, как вы работали.
