Просторова будова молекули

Предмет: хімія

8 клас

Тема уроку: Просторова будова молекули

Мета уроку: продовжувати формувати знання учнів про хімічний зв'язок; ознайомити з характеристикою ковалентного зв’язку та механізмом його утворення; розкрити значення поняття гібридизація; ознайомитися із різними методами знаходження можливості існування тої чи іншої молекули на прикладі методу валентних зв’язків та встановлення просторової будови молекули; розвивати вміння логічно мислити і здатність узагальнювати та наводити приклади, робити висновки, виробити вміння використовувати отримані знання на практиці.

Хід уроку.

І Організаційний етап.

Оголошення теми уроку та його мети і задач, плану уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань, мотивація навчальної діяльності.

Питання на обговорення в класі:

1. Що таке хімічний зв'язок?
2. Які типи хімічних зв’язків Вам відомі? Приклади ?
3. Що таке ковалентний зв'язок?
4. Що таке неполярний та полярний ковалентні звязки ?
5. Що таке електронегативність?

Тести на картках (для декількох учнів).

1. Розташувати молекули по стовпчикам за типом хімічного зв’язку: NaCl, H₂SO₄, H₂O, H₂,NH₃, NH₄Cl,H₂O₂

2. Розташуйте молекули зі збільшенням полярності зв’язку: H₂O, NH₃, PH₃, SO₂

4. Чому молекула NH₃ розчиняється у воді, а молекула CH₄ ні?

5. Порівняйте температури плавлення NaCl, H₂O та Fe? Як природа хімічного зв’язку впливає на температуру плавлення?

6. Що таке правило Октета?

7. Напишіть електронну та графічну формулу для Na та S?

8. Яку валентність може мати Сульфур згідно електронної будови?

7. Що таке «збуджений стан»? Наведіть приклади.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

Постановка проблемного питання.

І. З чим пов’язана просторова будова молекул? 

Перше за все треба розібратись з механізмом ковалентного зв’язку. Оскільки основною ознакою ковалентного зв’язку  є спільна електронна пара, яка належить обом хімічно сполученим атомам, оскільки перебування двох електронів у полії дії двох ядер енергетично вигідніше, ніж знаходження кожного електрона у полі свого ядра. Виникнення спільної електронної пари може проходити за різними механізмами: частіше -за обмінними, а інколи -за донорно-акцепторними.

При розгляді форми молекули зазвичай враховують кількість зв’язків та неподілених електронних пар центрального атому на зовнішньому енергетичному рівні. Неподілені електронні пари займають багато місця та відштовхують від себе зв’язки. Це наглядно видно на малюнку нижче, де в молекулі води 2 неподілені електронні пари, в молекулі амоніаку -одна, а молекулі метану-жодної:

Отже, для встановлення просторової будови, будемо користуватись:

А-кількість зв’язків, В-кількість  неподілених електронних пар

А+В-стеричне число.

Приклад 1   Молекула  H₂O

A=2, B=2        A+B=4 (тетраедер)

Положення атомів

Форма: кутова

Приклад 2 Молекула SO₂

A=2, B=1        A+B=3 (плоский трикутник)

Форма : кутова

Приклад 3 Молекула MgCl₂

A=2, B=0        A+B=2 (лінійна)

Форма : лінійна

ІІ. Також для пояснення  просторової будови молекули введено поняття гібридизація. Так що таке гібридизація? 

Гібридизація- це змішування орбіталей атомів при утворенні однакових зв’язків.

Атом С в молекулі метану CH₄ утворює 4 однакових зв’язки.  Для цього атом Карбону  переходить від основного стану в «збуджений».

Одна 2S та три 2p орбіталі змішуються ( стають рівнозначемі, гібрідними), тому гібридизація цього атома Карбону -sp³. Отже, як ми бачимо, тип гібридизації центрального атому визначає просторову будову молекули:

Приклад 4 молекула ClF₃

A=3, B=2       A+B=5 (тригональна біпираміда)

Cl:… 3S²3P⁵→….3S²3P⁴3d¹  отже Гібридизація Cl:sp³d¹

Форма: Т -подібна

Приклад  5 Молекула NH₃

A=3, B=1      A+B=4 (тетраедер)

Форма: тригональна піраміда

Приклад 6 Молекула AlCl₃

A=3, B=0      A+B=3 (плоский трикутник)

Форма : трикутник

Приклад 7 Молекула XeF₄

A=4, B=2      A+B=6 (октаедер)

Xe:…5S²5P⁶→…5S2⁵P4⁵d² отже Гібридизація Xe: sp³d²

Форма : Квадрат

Приклад 8 молекула SF₄

A=4, B=1      A+B=5 (тригональна бипіраміда)

Форма: диформований тетраедер

Приклад 9 Молекула CH4

A=4, B=o      A+B=4 (тетраедер)

Форма : тетраедер

Приклад 10 молекула IF5

A=5, B=1      A+B=6 (октаедер)

I:…5S²5P⁵→…5S²5P³5d²  отже Гібридизація I: sp³d²

Форма : квадратна піраміда

Приклад 11 молекула PF5

A=5, B=0      A+B=5 (тригональна біпираміда)

P:…3S²3P³→…3S¹3P³3d¹ отже Гібридизація P: sp3d

Форма: тригональна бипираміда

Приклад 12 Молекула SCL₆

A=6, B=0      A+B=6 (октаедер)

S:…3S²3P⁴→…3S¹3P³3d² отже Гібридизація S: sp³d²

Форма : октаедер

ІІ. Що таке σ-зв’язок  та π-зв’язки і як вони впливають на просторову будову молекули? 

Сигма-зв’язок (σ-зв’язок) — простий (одинарний) ковалентний зв’язок, що утворюється перекриванням електронних орбіталей по лінії, яка з’єднує атоми. Зв’язок характеризується осьовою симетрією:

В утворенні σ-зв’язку можуть брати участь як звичайні, так і гібридизовані орбіталі.

2. Пі-зв’язок (π-зв’язок) -ковалентний зв’язок, що утворюється перекриванням електронних орбіталей які розміщені по різні боки від площини, яка з’єднує центри атомов.

 Узагальнення та систематизація знань.

1. Як ви вважаєте яку  просторову будову мають  H₂S, SO₂,OF₂,NCL₃, BCl₃?
2. Який тип  гібридизації  центрального атома в молекулах  NH₃, PH₃, BH₃?
3.  Скільки σ- та π-зв’язків в молекулі?

4.Яка просторова будова правильна?

Підведення підсумків уроку.

V. Домашнє завдання:

1. Виконати індивідуальні задачі на картках.

Задача

1. Покажіть розподілення валентних електронів по орбіталям для кожного атому в розглянутій молекулі; 
2. Визначити механізм утворення зв’язку;
3.  Визначити полярність зв’язку;
4. Вкажіть чи має місце гібридизація;
5. Покажіть геометричну структуру молекули

Література

1 Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы.  17-е изд., перераб. и доп. - М.: 2020 

2 Березан О. Хімія. Довідник школяра  Підручники і посібники, 2021.- 560 с

3https://elearning.sumdu.edu.ua/free_content/lectured:c63732c3bf9b7070c82625f128c7980998d6c700/latest/39743/index.html

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учеб. для Вузов. - 4-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2001. - 743 с