Россия, г. Белгород
МБОУ СОШ № 18
Учитель химии и биологии
Бочарова Ирина Владимировна
Цель: Сформировать первоначальные представления о составе, строении и изомерии алканов.
Задачи:
Оборудование:
Ход урока.
I. Организационный момент.
Приветствие. Представление. Сообщение темы и цели урока. Слайд 1-2.
Обратить внимание на основные понятия урока. Слайд 3.
II. Актуализация опорных знаний. Изучение новой темы.
Из курса 9 класса вы знаете номенклатуру алканов. Смотрим на экран. Я буду показывать формулы алканов, а вы будете их называть.
Слайд 4. Ответ учащихся.
Слайд 5. Алканы образуют гомологический ряд, в котором каждый последующий член отличается от предыдущего на гомологическую разность — СН2. Члены гомологического ряда называются гомологами. Первые четыре гомолога имеют исторически сложившиеся названия. Названия углеводородов, начиная с пентана, образованы преимущественно от греческих названий чисел. Для наименования всех предельных углеводородов принят суффикс -ан. При отнятии одного атома водорода от алкана образуется радикал (заместитель), при этом в названии соотвествующего алкана суффикс –ан, заменяется на –ил (таблица №4 с.74).
Слайд 6. Исходя из общей формулы алканов, можно дать простейшее определение алканам. Это определение будет уточняться по мере изучения строения алканов.
- Что показывает химическое строение? Ответ учащихся.
В случае затруднения обратиться к слайду 7.
Химическое строение отражает структурная и электронная формула, но они не дают представления о пространственном строении молекул, которое существенно влияет на свойства молекул.
Пространственное строение, т.е. взаимное расположение атомов в пространстве зависит от направленности орбиталей этих атомов.
В алканах, главную роль играет пространственная ориентация АО углерода, поскольку сферическая 1s-орбиталь водорода лишена определенной направленности.
Чтоб легче было понять пространственное строение алканов, вспомним электронное строение атома углерода в основном и возбужденном состояниях. Слайд 8.
Слайд 9. В возбужденном состоянии электрон с 2s-орбитали переходит на 2p-орбиталь, Энергия, затрачиваемая на этот процесс компенсируется за счет образования новых связей. При образовании химических связей, например с атомами водорода, должно образоваться четыре С-Н связи: одна s-s-связь и три s-p-связей. Однако экспериментально доказано, что в молекуле метана все четыре ковалентные связи С-Н равноценны.
Слайд 10. Устранение этого противоречия стало возможным с появлением теории гибридизации (смешения) электронных орбиталей (американский ученый Л. Полинг, 1931 г.).
Согласно теории гибридизации при образовании химических связей электронные орбитали атома взаимодействуют между собой (смешиваются) и образуют такое же число гибридных орбиталей с одинаковой энергией и формой (как до смешения).
Несимметричное распределение электронной плотности означает, что вероятность нахождения электрона по одну сторону от ядра больше, чем по другую.
Явление, при котором происходит смешение и выравнивание по форме и энергии электронных облаков, называется гибридизацией.
Слайд 12.Образуются четыре гибридные орбитали, которые в пространстве взаимно отталкиваются, и принимают форму вытянутых в направлении к вершинам тетраэдра несимметричных восьмёрок. Гибридные электронные облака вытянуты в пространстве, физическими методами исследования установлено, под углом 109о28' к вершинам воображаемого тетраэдра, и в этом направлении они перекрываются с электронными облаками атомов водорода.
Если в гибридизации участвуют одна s- и три p-орбитали, то такая гибридизация называется sр3-гибридизацией.
Слайд 13. В молекуле метана ковалентные связи образованы за счет перекрывания четырех гибридных орбиталей атома углерода с s-орбиталями четырех атомов водорода по линии, соединяющей центры атомов. Подобный тип ковалентной связи получил название σ (сигма) — связи.
Так как в образовании каждой σ-связи в молекуле метана участвует по одной паре электронов, то такую связь еще называют простой (одинарной) связью.
σ - связь - это ковалентная связь, образующаяся вследствие перекрывания орбиталей по оси, соединяющей связываемые атомы. Чем больше объем перекрывания, тем прочнее связь, σ -связь - самая прочная из ковалентных связей.
В молекуле метана все четыре валентности заполнены водородом, поэтому алканы еще называют предельными или насыщенными УВ.
Слайд 14 - 15. Масштабная и шаростержневая модели молекул метана и этана показывают их пространственное строение (можно отметить, что шаростержневая модель, появившаяся до возникновения электронной теории, более наглядно рассматривает строение молекулы метана). Шаростержневые модели углеводородов являются упрощенными и не дают представления об относительных размерах атомных частиц и межъядерных-расстояниях. В масштабных моделях углеводородов атомные частицы изображают в виде сплющенных шаров в соответствии межъядерными расстояниями.
Слайд 16. Молекула пентана имеет зигзагообразное строение. Почему? Если есть затруднения пояснить по слайду.
В молекуле пентана атомы углерода, как и в метане, находятся в sр3- гибридизации, т.е. валентные углы между связями 109о28', поэтому углеродная цепь молекулы предельного углеводорода имеет не линейное, а зигзагообразное строение.
Это связано с тем, что атомы в молекулах предельных углеводородов могут свободно вращаться вокруг σ - связей. Слайд 17.
Лабораторный опыт (дома). С помощью пластилина и спичек, по возможности соблюдая направление связей и валентные углы, соберите шаростержневую модель молекул бутана. Убедитесь на опыте, что алканы имеют зигзагообразное строение.
Слайд 18. Что вы наблюдаете? Как называется это явление? Ответ учащихся.
Изомерия — это явление существования изомеров.
Изомеры - это вещества, имеющие одинаковый состав, но разное строение и свойства.
Каждый алкан имеет определенное число изомеров. Число изомеров можно определить по формуле:N=2n-4+1, n-индекс углерода. Слайд 21. Это формула выведена мною и моими учениками.
Правильность формулы доказывает таблица изомеров. (См. Таблицу 5 с.78)
Слайд 19-20. Зигзагообразная цепь атомов углерода может принимать различные пространственные формы.
Язык химии, который используется для передачи в названиях соединений информации об их строении - номенклатура.
Номенклатура органических соединений — система правил, позволяющих дать однозначное название каждому индивидуальному веществу.
Слайд 22. Общепринятой является систематическая номенклатура ИЮПАК. (IUPAC – International Union of the Pure and Applied Chemistry – Международный союз теоретической и прикладной химии).
Наряду с систематическими названиями используются также тривиальные (обыденные) названия, которые связаны с характерным свойством вещества, способом его получения, природным источником, областью применения и т.д., но не отражают его строения. В рациональной - алканы рассматриваются как производные метана.
Слайд 23.Рассмотрим порядок (алгоритм) составления названия алканов разветвленного строения по систематической номенклатуре.
На столах учащихся опорная схема «Алгоритм составления названия алканов с разветвленной цепью». Учащиеся знакомятся с его содержанием и совместными усилиями даем название разветвленному алкану по Слайдам 24-30. Учащиеся работают в тетради.
III. Закрепление. Слайд 31. Тест. Попросить учащихся работать самостоятельно. По мере выполнения учащимися теста, выяснить, сколько человек справились со всеми заданиями, сколько не справились с одним заданием. Прокомментировать правильные ответы. Пятое задание ( дать название разветвленному алкану) проверить у доски.
IV. Рефлексия.
Слайд 32. Основные понятия урока.
Слайд 33. Прочность σ- связи → sp3 → 109°28´ → тетраэдрическая.
Строение предсказывает свойства. Что вы можете сказать о свойствах алканов?
Алканы химически устойчивые, инертные соединения.
V. Домашнее задание.
Слайд 34.
1. Изготовить шаростержневую модель молекулы бутана.
2. Составить структурные формулы возможных изомеров гексана дать названия.
3. По учебнику прочитать § Алканы до химических свойств.
4. Выучить определения основных понятий.
