Урок "Теорія будови органічних сполук. Залежність властивостей речовин від складу та хімічної будови"

  Тема уроку: Теорія будови органічних сполук. Залежність властивостей речовин від складу і хімічної будови молекул.

Цілі уроку:1. Формування ключових компетентностей:

• основні компетентності у природничих науках і технологіях;
• спілкування державною мовою;
• уміння вчитись упродовж життя.

2. Формування предметних компетентностей:

 -     ознайомити учнів з передумовами виникнення теорії хімічної будови органічних сполук;

 -     формувати знання учнів про основні положення теорії хімічної будови; розширити і поглибити знання про взаємозв’язок між будовою та властивостями речовин; простежити розвиток теорії, визначити її наукове значення;

 -     навчити пояснювати існування сполук одного складу та різної будови;

 -     розвивати хімічну мову, логічне мислення, вміння аналізувати;

 -     виховувати розуміння про необхідність знання властивостей речовини для визначення її впливу на власне здоров’я і довкілля.

Обладнання: презентація «Теорія будови органічних сполук», куле-стержневі моделі молекул бутану та ізобутану, матеріали для створення моделей молекул органічних сполук (канцелярські скріпки, сірники, паперові стікери), ліхтарик, м’ясорубка, будильник.

Тип уроку: формування компетентностей.

Форми роботи: створення проблемної ситуації, пояснення з елементами демонстрації та бесіди з учнями, робота в групах, представлення результатів навчального проекту.

   Хід уроку

І. Організаційний момент.

ІІ. Оголошення теми і цілей уроку.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Викладач:

Перед вами ‒ звичайний будильник. Чуєте, тікає? Уявіть, що ми його розібрали і всі деталі склали в одну купу. Буде тікати? Звичайно, ні. Припустимо тепер, що ми будильник зібрали, але не зовсім правильно ‒ затікає? Ні. У чому ж справа? Адже ми ні однієї деталі не викинули.

Треба зібрати його правильно, щоб кожна деталь була на своєму місці. Неважко здогадатися, що подібний експеримент і з таким же результатом ми могли б провести з м’ясорубкою, ліхтариком, комп’ютером, автомобілем, з буть-якою матеріальною системою.

Таким чином, ми можемо сформулювати важливе наукове узагальнення:

Властивості буть-якої матеріальної системи визначаються її складом ‒ із яких елементів (деталей) вона складається, та її будовою ‒ як ці елементи (деталі) з’єднані між собою .

Тому наше завдання на сьогоднішньому уроці, довідатися хто з учених перший зрозумів наявність такої залежності і створив теорію, що дала поштовх розвитку всієї науки ‒ органічної хімії.   

IV. Актуалізація опорних знань.

Фронтальна бесіда:

1. Які елементи входять до складу органічних сполук?
2. Яку валентність проявляє Карбон в органічних сполуках?
3. Які типи хімічного зв’язку ви знаєте?

V. Вивчення нового матеріалу.

План 

1. Передумови  створення теорії хімічної будови органічних речовин.
2. Основні положення теорії будови органічних сполук О.М. Бутлерова.
3. Значення теорії хімічної будови органічних сполук.

Теорія  ‒ сукупність узагальнюючих положень, що відображають відношення і зв’язки між об’єктами, фактами і явищами.

Теорія не виникає на порожньому місці. Вона відображає рівень розвитку суспільства, саме при певному рівні виникають властиві цьому суспільству теорії. Теорія пояснює відомі факти які на той час уже є.

Будь яка теорія має свою передісторію.

Початок ХІХ ст. ‒ період бурхливого розвитку хімії. В цей час відкрито і досліджується багато органічних сполук, винайдено способи їх добування, створюються нові технологічні процеси.

Відкриття вчених:

1828р. ‒ німецький вчений Ф. Велер синтезував сечовину;

1842 р. ‒ російський хімік М.М.Зінін синтезував анілін;

1845р. ‒ німецький хімік Ф.Кольбе синтезував оцтову кислоту;

1853 р. ‒ англійський учений Е.Франкланд ввів поняття валентність;

1854 р. ‒ французький хімік М. Бертло синтезував жир.

Теорія хімічної будови ‒ це результат узагальнення ідей видатних учених-органіків: нім. Ф. Кекуле, англ. А. Купера та рос. О. Бутлерова.

  У 1857 р. Ф. Кекуле відніс Карбон до чотиривалентних елементів; у 1858 р.  А. Купер зазначив, що атоми Карбону здатні з’єднуватись один з одним у ланцюги і запропонував зображувати зв’язки між атомами у молекулі рисками.

У 1861 р. О. М. Бутлеров створив наукову теорію будови органічних речовин.

Теорію назвали хімічною, тому що на той час дослідження будови молекул проводилися лише хімічним шляхом. Зараз для цього використовують і фізичні методи, які дають інформацію про просторове розміщення атомів у молекулах.

Нині ми знаємо, що матеріальними носіями хімічного зв’язку є електрони і розрізняємо хімічну, електронну та просторову будову молекул.

Хімічна будова – це порядок сполучення атомів у молекулах хімічними зв’язками. Цей порядок відображений у структурних формулах.

Електронна будова – це природа конкретних хімічних зв’язків у тій чи іншій молекулі.

 Просторова будова – це реальне розміщення атомів один відносно одного в просторі, вона зображується за допомогою просторових формул.

Наприклад:

Молекулярна формула речовини: С₃Н₈

Структурна формула:          Н    Н   Н

             ǀ      ǀ     ǀ

Н ‒ С ‒ С ‒ С ‒Н

        ǀ      ǀ      ǀ

       Н    Н    Н

Напівструктурна формула:  СН₃ ‒ СН₂ ‒ СН₃  

Структурні формули – це хімічні формули у яких відображений порядок сполучення атомів у молекулах. У структурних формулах зв’язки між атомами зображуються рисками. Кожна речовина має лише одну структурну формулу.  

Основні положення теорії будови органічних сполук О.М. Бутлерова:

1. Атоми в молекулах з’єднані не безладно, а в певній послідовності відповідно до їхньої валентності.
2. Властивості речовин залежать не тільки від того, які атоми і в якій кількості входять до складу молекул, а й від послідовності їх сполучення в молекулі, характеру їх взаємозв’язку і взаємного впливу один на одного.
3. Знаючи властивості речовин, можна передбачити їхню будову, і навпаки, знаючи будову речовин, можна передбачити їхні властивості.

Робота в групах

 Учні об’єднуються у  групи і за допомогою кацелярських скріпок, сірників та паперових стікерів складають моделі будови молекул вуглеводнів, створюють молекули ізомерів.

Значення теорії хімічної будови органічних сполук.

Теорія будови створила передумови для пояснення і прогнозування різних видів ізомерії органічних молекул, а також напрямів та механізмів перебігу хімічних реакцій.

На основі цієї теорії органіки створюють речовини, які не тільки замінюють природні, але за своїми властивостями значно перевершують. Так, синтетичні барвники набагато кращі та дешевші від багатьох природних. У великих кількостях виробляють синтетичні каучуки з найрізноманітнішими властивостями. Широке застосування знаходять пластмаси, волокна, вироби з яких використовують в техніці, побуті, медицині, сільському господарстві тощо.

Розробивши теорію та підтвердивши її правильність синтезом нових сполук Бутлеров не вважав теорію абсолютною і незмінною. Він стверджував, що теорія повинна розвиватися, і передбачив, що це відбуватиметься внаслідок суперечностей між теоретичними знаннями і новими фактами.

VI. Закріплення вивченого матеріалу.

Бесіда:

1. Що таке хімічна будова органічних речовин?
2. Що виражає структурна формула речовини?
3. Яку залежність встановлює основне положення теорії О. М. Бутлерова?

VII. Підбиття підсумків уроку і домашнє завдання.