Хімічний зв'язок і будова речовини

Хімічний зв'язок і будова речовини

Мета: узагальнити знання  про хімічний зв’язок та будову речовин, показати взаємозв’язок між будовою речовин та  їх фізичними властивостями на   основі знань про типи хімічних зв’язків у неорганічних речовинах.   Сформувати  вміння характеризувати фізичні властивості речовин за типом кристалічних ґраток і видом хімічного зв’язку. Вдосконалити вміння визначати ступені окиснення елементів та записувати рівняння з використанням електронного балансу. Формувати навички самостійної роботи, орієнтації в інформаційному просторі.

Тип уроку:   урок  узагальнення  знань, умінь і навичок, їх творчогозастосування на практиці.

Форми роботи:  робота по карткам та з опорними схемами.

Обладнання:  таблиці, картки із завданнями, опорні схеми.

Хід уроку

І.  Організаційний момент

ІІ. Повторення і узагальнення набутих знань

Бесіда

1. Що називають хімічним зв’язком?
2. Які типи хімічного зв’язку ви знаєте?
3. Який зв’язок називають ковалентним?
4. Які типи ковалентного зв’язку існують?
5. Який зв’язок називають ковалентним неполярним?
6. Який зв’язок називають ковалентним полярним?
7. До якого елемента зміщуються спільні електроння пари?
8. Який зв’язок називають  йонним?

Робота з таблицею

Гра з кубиком

Вчитель називає сполуку і кидає кубик. Учень називає тин зв’язку і пояснює свій вибір.

H₂O, H₂S, NaCl, K₂S, N₂, BaI_2, Cl₂,NH₃, CH₄, CaBr₂ і т. д.

Фронтальна робота з класом

1. Поясніть утворення  наступних[]  речовин:

  а)  кисню; б)  барій сульфіду; в)  йодоводню.

 Напишіть електронні формули речовин. Вкажіть тип зв’язку. 

2. Які типи кристалічних ґраток ви знаєте? (Робота з таблицею)

3. Встановіть відповідність між типом кристалічних ґраток і властивостями речовини:

1.  Твердість, тугоплавкість, розчинність у воді, розчин проводить струм.(йонна)
2. велика твердість, тугоплавкість, нерозчинність у воді (атомна)
3. легкоплавкість, леткість, різна розчинність у воді (молекулярна)
4. дуже тверді, тугоплавкі, нелеткі, діелектрики (атомна)
5. при нагріванні легко випаровуються, мають невисоку твердість (молекулярна)

4. Яку решітку мають названі речовини:

       А) бром (молекулярна.),        Б)кухонна сіль(йонна.),     В) алмаз(атомна),

   Г) натрій гідроксид (йонна), Д)цукор(молекулярна.),    Ж) йод(молекулярна.)

5. Що називають ступенем окиснення?
6. Які ступені окиснення може мати хімічний елемент?
7. Визначте ступені окиснення елементів у сполуках:

Al₄C₃, CH₄, K₂SO₄, Ca₃(PO₄)₂.

8. Які реакції називають окисно-відновними?

Напишіть рівняння реакції між  кальцієм і азотом. Складіть електронний баланс. Вкажіть окисник і відновник, процеси окиснення і відновлення.

       3Са⁰  + N₂⁰  → Ca⁺²₃N^-3₂

     Са – 2е → Ca⁺²         6     3 відновник, окиснення

         N₂⁰ + 6е → 2N^-3               1 окисник, відновлення

Поясніть механізм утворення ковалентного зв’язку.

Ковалентний зв’язок – це хімічний зв’язок, що виникає за рахунок перекривання електронних хмарин неспарених електронів. Ковалентний зв’язок утворюється між атомами з однаковою або близькою електронегативністю. Необхідна умова – наявність неспарених електронів в обох атомів, що зв’язуються (обмінний механізм), або неподіленої пари в одного атома й вільної орбіталі – у другого (донорно-акцепторний механізм):

 Хімічний звязок, будова речовини

H – H                H₂

Одна загальна пара електронів; H одновалентний

 Хімічний звязок, будова речовини  N₂

Три загальні пари електронів; N тривалентний

Хімічний звязок, будова речовини

H – F       HF

Одна загальна пара електронів; H і F одновалентні

Хімічний звязок, будова речовини      NH⁴⁺

Чотири загальні пари електронів; N чотиривалентний

За характером перекривання електронних хмарин (“орбіталей”) ковалентний зв’язок поділяється на?-зв’язок і?-зв’язок. ?-зв’язок утворюється за рахунок прямого перекривання електронних хмарин (уздовж прямої, що з’єднує ядра атомів), ?-зв’язок – за рахунок бічного перекривання (по обидва боки від площини, у якій перебувають ядра атомів). За кількістю загальних електронних пар ковалентні зв’язки поділяються на такі:

– прості (одинарні) – одна пара електронів (?-зв’язок);

– подвійні – дві пари електронів (?-зв’язок і?-зв’язок);

– потрійні – три пари електронів (?-зв’язок і два?-зв’язки).

Подвійні й потрійні зв’язки називаються кратними зв’язками.

Наведіть приклади сполук із кратними зв’язками.

За розподілом електронної густини між атомами, що зв’язуються, ковалентний зв’язок поділяється на неполярний і полярний. Неполярний зв’язок утворюється між однаковими атомами, полярний – між різними (?? > 2).

Що таке електронегативність?

Електронегативність – це міра здатності атома в речовині притягувати до себе загальні електронні пари.

Електронні пари полярних зв’язків зміщені в бік більш електронегативних елементів. Власне зсув електронних пар називається поляризацією зв’язку. Часткові (надлишкові) заряди, що утворюються в процесі поляризації, позначаються?+ і?-, наприклад: H?+ ^ F?-.

Ковалентний зв’язок має спрямованість і насичуваність, а також здатність поляризуватися

Для пояснення і прогнозування взаємного напрямку ковалентних зв’язків використовують модель гібридизації.

Гібридизація атомних орбіталей і електронних хмар – це передбачуване вирівнювання атомних орбіталей за енергією, а електронних хмарин – за формою в процесі утворення атомом ковалентних зв’язків. Найчастіше трапляються три типи гібридизації: sp-, sp2- і sp3-гiбридизація. Наприклад:

– sp-гібридизація – у молекулах C₂H₂, BeH2, CO₂ (лінійна будова);

– sp2-гібридизація – у молекулах C₂H₄, C₆H₆, BF₃ (пласка трикутна форма);

– sp3-гібридизація – у молекулах CCl₄, SiH₄, CH₄ (тетраедрична форма); NH₃ (пірамідальна форма); H₂O (кутова форма).

Назвіть особливості металевого зв’язку.

Металевий зв’язок – це хімічний зв’язок, утворений за рахунок усуспільнення валентних електронів усіх атомів металевого кристала, що зв’язуються. У результаті утворюється єдина електронна хмарина кристала, що легко зміщається під дією електричної напруги, звідси – висока електропровідність металів.

Металевий зв’язок утворюється в тому випадку, коли атоми, що зв’язуються, великі й тому схильні віддавати електрони. Прості речовини з металевим зв’язком – метали (Na, Ba, Al, Cu, Au та ін.), складні речовини – інтерметалеві сполуки (AlCr₂, Ca₂Cu, Cu₅Zn₈ та ін.).

Металевий зв’язок не має спрямованості й насичуваності. Він зберігається й у розплавах металів.

Який зв’язок називається водневим?

Водневий зв’язок – це міжмолекулярний зв’язок, утворений за рахунок взаємодії високоелектронегативного атома й атома Гідрогену з більшим позитивним частковим зарядом. Утворюється в тих випадках, коли в одній молекулі є атом з неподіленою парою електронів і високою електронегативністю (F, O, N), а в іншій – атом Гідрогену, зв’язаний дуже полярним зв’язком з одним з таких атомів.

Наведіть приклади міжмолекулярних водневих зв’язків:

H – O – H… OH₂                             H – O – H… NH₃

H – O – H… F – H                            H – F… H – F

Внутрішньо-молекулярні водневі зв’язки існують у молекулах поліпептидів, нуклеїнових кислот, білків тощо. Мірою міцності будь-якого зв’язку є енергія зв’язку. Енергія зв’язку – це енергія, необхідна для розриву певного хімічного зв’язку в 1 моль речовини. Одиниця вимірювання – 1 кДж/моль. Енергії іонного й ковалентного зв’язків – одного порядку, енергія водневого зв’язку – на порядок менша.

2. Будова речовини

На які групи за типом будови поділяються всі речовини? На молекулярні й немолекулярні. Серед органічних речовин переважають молекулярні речовини, серед неорганічних – немолекулярні.

За типом хімічного зв’язку речовини поділяються на речовини з ковалентним зв’язком, речовини з іонним зв’язком (йонні речовини) та речовини з металевим зв’язком (метали). Речовини з ковалентним зв’язком можуть бути молекулярними й немолекулярними. Це істотно позначається на їхніх фізичних властивостях.

Наведіть приклади речовин молекулярної будови.

Молекулярні речовини складаються з молекул, зв’язаних між собою слабкими міжмолекулярними зв’язками, наприклад: H2, O2, N2, Cl2, Br2, S8, P4 та інші прості речовини; CO2, SO2, N2O5, H2O, HCl, HF, NH3, CH4, C2H5OH, органічні полімери й багато інших речовин. Ці речовини не характеризуються високою міцністю, мають низькі температури плавлення й кипіння, не проводять електричного струму, деякі з них розчиняються у воді або інших розчинниках.

Які властивості мають речовини немолекулярної будови? Немолекулярні речовини з ковалентними зв’язками, або атомні речовини (алмаз, графіт, Si, SiO2, SiC та ін.), утворюють дуже міцні кристали (виняток – шаруватий графіт), вони нерозчинні у воді та інших розчинниках, мають високі температури плавлення й кипіння, більшість із них не проводить електричного струму (крім графіту, що виокремлюється електропровідністю, і напівпровідників – силіцію, германію та ін.)

Охарактеризуйте фізичні властивості іонних речовин.

Усі іонні речовини – тверді тугоплавкі речовини, розчини й розплави яких проводять електричний струм. Багато які з них розчиняються у воді. Слід зазначити, що в іонних речовинах, кристали яких складаються зі складних іонів, наявні й ковалентні зв’язки, наприклад: (Na⁺)₂(SO₄^2-), (К⁺)3(PO₄^3-), (NH₄⁺)(NO^3-) тощо. Ковалентними зв’язками пов’язані атоми, з яких складаються складні іони.

Наведіть приклади фізичних властивостей речовин з металевим зв’язком. Метали (речовини з металевим зв’язком) дуже різноманітні за своїми фізичними властивостями. Характерними фізичними властивостями металів є їхня висока електропровідність (на відміну від напівпровідників, зменшується з підвищенням температури), висока теплоємність і пластичність (у чистих металів). У твердому стані майже всі речовини складаються з кристалів. За типом будови й типом хімічного зв’язку кристали (“кристалічні гратки”) поділяють на атомні (кристали немолекулярних речовин з ковалентним зв’язком), іонні (кристали іонних речовин), молекулярні (кристали молекулярних речовин з ковалентним зв’язком) і металеві (кристали речовин з металевим зв’язком).

ІІІ. Підведення підсумків уроку.

ІV. Домашнє завдання: