Урок-дослідження за темою:"Спирти"

Тема: “Спирти. Метанол, етанол, гліцерин. Їхні молекулярні, електронні та структурні формули. Фізичні та хімічні властивості спиртів. Функціональна гідроксильна група.”

Мета: дати уявлення про оксигеновмісні органічні сполуки; сформувати поняття про спирти та їх функціональну групу; познайомити з фізичними та хімічними властивостями спиртів, їх застосуванням ; навчити учнів записувати молекулярні та хімічні формули спиртів; формувати різні види компетентності.

Реактиви: етанол, вода, металічний натрій, гліцерин, натрій гідрооксид розчин, купрум (II) сульфат

 Обладнання: порцелянова чашка, пробірки, сірники, скляний посуд.

Терміни та поняття: спирти, функціональна група, метанол, етанол, гліцерин, фізіологічна дія спиртів.

Тип уроку : урок-дослідження

Міжпредметні зв’язки:  біологія, екологія, медицина.

Девіз уроку: Недостатньо лише отримати знання; треба знайти їм застосування. - І. Гете

Хід уроку

І. Організація класу до уроку

Учитель. Сьогодні у нас незвичайний урок. Нас чекає шлях пошуку і досліджень, де ми познайомимося із новим класом сполук, а саме –Спиртами. Розглянемо їх найяскравіших представників-метанол, етанол, гліцерин та спробуємо поянити яким чином будова молекул впливає на реакційну здатність та застосування сполук і різних галузях.

Але перш ніж зробити  відкриття вчені зазвичай мають достатній багаж знань, який дає поштовх на звершення з місця. І тому ми зараз з вами повторимо раніше вивчений матеріал.

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів

1. «Склади тризначне число»  (ланцюжок понять)

Завдання: розташувати поняття у логічній послідовності:

а) бутан, етан, пропан;

б) етилен, метан, ацетилен;

в) поліетилен, ацетилен, етилен.

2. «Виключи зайвий термін» (пояснити, чому він зайвий);

а) метан, бутан, етилен, гексан, декан;

б) заміщення, вапнування, окиснення, розклад, обмін.

3. Конкурс «шкільних шпаргалок» (робота біля дошки):

а) СН₄ + О₂ = С? + ?О;             в) СН₄ ^{t =1500}   С₂Н_? + ?

б) С₂Н₄ + Н₂ = С_??                    г) С₂Н₂ + Br₂ = С_??_??_?

4. Відгадай речовину.

- Ця речовина безбарвна.

- Ця речовина не має запаху (якщо її не одорують етил- чи метилмеркаптаном).

- Без цієї речовини не може обійтись промисловість нашої країни.

- Ця речовина є причиною вибухів у шахтах.

- Цю речовину називають ще «болотний газ».

- Ця речовина є основним компонентом природного газу (98%), що дає нам змогу мати тепло в домівках зимою та допомагає в приготуванні їжі.

Відповідь: Метан

Учитель підводить підсумок щодо повторення вивченого матеріалу.

Учитель. Отож, тепер ми готові перегорнути сторінку  та відкритись новим знанням.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Деякі з Вас отримали додому творче заняття пошукового характеру. Зараз ми зробимо аналіз цих данних.

1.Історична довідка

Історія спиртів

Етиловий спирт, точніше рослинний хмільний напій, що його містить, був відомий людству з глибокої давнини.

Вперше спирт з вина отримали в 6-7 століттях арабські хіміки.

У Європі етиловий спирт був отриманий із продуктів бродіння в 11—12 столітті в Італії.

На територію сучасної Росії спирт вперше потрапив у 1386 році, коли генуезьке посольство привезло його з собою під назвою «аква віта» і презентувало великокнязівському дворові.

У 1660 році англійський хімік і богослов Роберт Бойль вперше отримав зневоднений етиловий спирт, а також відкрив його деякі фізичні і хімічні властивості, зокрема виявивши здатність етанолу бути високотемпературним паливом для пальників. Абсолютний (безводний) етиловий спирт був отриманий у 1796 році російським хіміком Т.Є. Ловіцем.

Перше дослідження метилового спирту було проведено в 1834 році французькими хіміками Жаном-Батистом Дюма і Еженом Пеліго; вони назвали його «метиловим або деревним спиртом», так як він був виявлений в продуктах сухої перегонки деревини.

Триатомний спирт — гліцерин — був виявлений у природних жирах ще в 1783 році шведським хіміком Карлом Шеєле, однак його склад був відкритий тільки в 1836 році, а синтез здійснено з ацетону в 1873 році Шарлем Фріделем.

Розповідь учителя.

Крім молекул Карбону та Гідрогену органічні речовини можуть містити інші атоми хімічних елементів. Сьогодні ми познайомимося з найпростішими органічними сполуками, що містять атоми Оксигену. Їх ще називають оксигеновмісними. Це – спирти.

Спирти –  сполуки, похідні насичених вуглеводнів, де один або кілька атомів Гідрогену заміщені на групу –ОН. Спирти, що містять одну групу –ОН, називаються одноатомними, від двох, або більше – багатоатомні.

СН₄            СН₃-ОН

С₂Н₆             С₂Н₅-ОН

Загальна формула одноатомних спиртів СnH_2п+1ОН або СnH_2п+2О.

Перша формула показує, що спирти – це похідні вуглеводнів, у молекулах яких один атом гідрогену заміщений гідроксильною групою, а друга – що склад спиртів і алканів(насичених вуглеводнів) відрізняється лише наявністю атома оксигену.

Групу - ОН називають функціональною групою, так як вона визначає хімічні властивості даного класу речовин.

Спирти класифікують за  кількістю –OH груп.

Їх поділяють на одно – та –багатоатомні(дві і більше –OH груп).

Прикладом багатоатомного спирту є гліцерин.

Його формула-C₃H₅(OH)₃.

Назву спирту утворюють від назви відповідного насиченого вуглеводню, додаючи до неї суфікс -ол. Якщо є потреба, указують номер атома Карбону , з яким зв’язана група -ОН. Крім того, часто використовують назви, в яких до слова спирт додають прикметник, що характеризує цей вуглеводень.

СН₃ОН – метанол (метиловий спирт),

С₂Н₅ОН – етанол (етиловий спирт).

Пропоную вам скласти формули та дати назви гомологічного ряду спиртів.

№ п/п	Назва насиченого вуглеводня	Формула спирту	Назва
1.	CH4-метан	CH3OH	Метан+суфікс ол= Метанол або метиловий спирт
2.	C2H6-етан	С2H5OH
3.	С3H8-пропан
4.	C4H10-бутан
5.	C5H12-пентан
6.	C6H14-гексан
7.	C7H16-гептан
8.	C8H18-октан
9.	C9H20-нонан
10	C10H22-декан

 

2. Наукова довідка

Запишемо та прокоментуємо таблицю, яка ілюструє фізичні властивості спиртів.

Назва спирту	Формула	Температура  кипіння, оС	Розчинність у воді при 25оС, г/100г Н2О
Метанол	СН3ОН	65	Повна
Етанол	С2Н5ОН	78	Повна
Пропанол	С3Н7ОН	97	Повна
Бутанол	С4Н9ОН	117	9
Пентанол	С5Н11ОН	138	1,9

 

Вчитель :Прошу асистента підтвердити розчинність спиртів на прикладі етанолу та гліцеролу.

Зробіть висновок.

3.Дослідна довідка

Хімічні властивості спиртів.

Спирти, як і всі органічні сполуки, горять. Метанол і етанол миттєво спалахують при підпалюванні й горять синюватим, майже непомітним полум’ям із виділенням великої кількості теплоти. Відбувається реакція повного окиснення, продуктами якої є CO₂ і H₂O:

2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O.

Завдяки тому, що електронна густина зв’язку OH зміщена до атома Оксисену, атом Гідрогену набуває більшої рухливості й легше відщеплюється.

Асистент робить дослід горіння.

Дослід

У порцелянову чашку наливаю невелику кількість етанолу та підпалюю його. Учні роблять висновки про колір та світність полум’я. Доповнюю висновки учнів про те, що вищі спирти горять світним полум’ям, що коптить. Це відбувається внаслідок неповного згоряння з виділенням сажі.

 

Під дією активних металів, таких як натрій, калій, магній, алюміній, відбувається заміщення атома Гідрогену на атом металу. Наприклад, у пробірку з етанолом покладемо шматочки натрію. Одразу відбувається реакція з виділенням газу. Це водень. Другим продуктом реакції є натрій етилат C₂H₅ONa:

2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂­.

Асистент робить дослід з натрієм.

Дослід

У пробірку наливаю 2мл етанолу і поміщаю невеликий шматочок (розміром з горошину) металічного натрію. Учні спостерігають за проходженням реакції. Після закінчення реакції краплю добутого розчину переношу з пробірки на скло і випаровую. На склі виділяються білі кристали Натрій етилату.

2С₂Н₅ОН + 2Na = 2С₂Н₅ОNa + Н₂  

До якого типу можна віднести цю реакцію? (заміщення)

Реакції спиртів можуть відбуватися і з відщепленням гідроксильної групи -OH . Так, спирти взаємодіють з галогеноводнями. Наприклад, C₂H₅OH + HCl → C₂H₅Cl + H₂O.

Спирти вступають в реакції дегідратації (відщеплення води). Так, якщо етанол нагріти вище 170 °С у присутності концентрованої сульфатної кислоти, відбувається реакція внутрішньомолекулярної дегідратації. Спирт перетворюється на ненасичений вуглеводень етилен: C₂H₅OH → CH₂=CH₂ + H₂O. Якщо етанол нагріти лише до температури 140 °С у присутності концентрованої сульфатної кислоти, відбувається реакція міжмолекулярної дегідратації. У результаті її утворюються діетиловий етер і вода:

C₂H₅OH + HOC₂H₅ → C₂H₅ – O – C₂H₅ + H₂O.

Якісна реакція на гліцерин

У пробірку наллємо купрум (II) сульфат об’ємом 0,5 мл та натрій гідроксид об’ємом 1-2 мл. Випадає блакитний осад купрум (II) гідроксиду. До осаду добавимо гліцерин об’ємом 1-2 мл. Суміш енергійно змішаємо. Осад розчиняється. Розчин набуває яскраво-синього забарвлення.

4.Практична довідка.

Використання спиртів

Спирти використовують як органічні розчинники, як паливо для двигунів (добавка метилового й етилового спиртів сприяє повноті згорання й запобігає забрудненню атмосфери).

їх використовують також для виробництва бутадієну, з якого в подальшому виготовляють синтетичний каучук, для добування низки фармацевтичних препаратів (медичного етеру, хлоретану тощо), а ще для добування оцтової кислоти та «фруктових есенцій» (естерів).

У майбутньому все більше й більше зростатиме значення метилового спирту для добування найрізноманітніших речовин, потрібних народному господарству. За багатством своїх застосувань, як вважають вчені, він перевершить етиловий спирт, і його роль можна буде порівняти з тією, котру сьогодні відіграють в органічному синтезі ненасичені вуглеводні.

Метиловий спирт використовують для добування формальдегіду, потрібного для виробництва пластмас та фенсло-формальдегідних смол і деяких етерів (за аналогією до етилового спирту).

Етиленгліколь та іфопіленгліколь використовують при виготовленні антифризу для автомобілів, у виробництві розчинників (діоксану, карбітолу), вони входять до складу гальмівної рідини. Етер з нітратною кислотою (динітрогліколь) являє собою вибухову речовину. Етиленгліколь також використовують у виробництві пластмас та поліефірного волокна.

Гліцерин застосовують у паперовій, поліграфічній, парфумерній та фармакологічній промисловості. Він входить до складу гальмівної рідини, пластифікаторів, алкідних та епоксидних лаків. Його етер з нітратною кислотою (нітрогліцерол) — надзвичайно вибухонебезпечна речовина, а його 1%-й розчин використовують як ліки при серцево-судинних захворюваннях.

Учитель. Довідка медична

Розповідь учителя.

А зараз ми познайомимося з фізіологічною дією спиртів на організм людини. Всі одноатомні спирти чинять на організм дуже згубну дію.

Метанол – надзвичайно отруйна рідина. Потрапляння в організм людини 10мл етанолу викликає атрофію зорового нерва, внаслідок чого наступає сліпота. 25 мл метанолу спричиняють смерть. Етанол – головний компонент алкогольних напоїв. За фізіологічною дією на організм це наркотик, який в невеликих дозах викликає стан сп’яніння, у великих навіть - смерть. Крім того, вживання напоїв, що містять етанол (алкогольні напої), викликає страшне захворювання – алкоголізм.

Особливо небезпечний алкоголь для дитячого організму. Навіть невеликі дози слабоалкогольних напоїв спричиняють незворотні зміни. Під дією алкоголю знижується швидкість реакції, здатність мислити, сповільнюється мовлення, втрачається контроль над координацією рухів. Крім того, вживання алкоголю призводить до неадекватних вчинків. Це і пояснює те, що найбільшу кількість злочинів люди скоюють в стані алкогольного сп’яніння. Саме через це в багатьох країнах світу існує сувора заборона на вживання алкоголю.

ІІІ. Узагальнення знань та вмінь учнів

Учитель. Наша подорож в країну спиртів завершилася. Перепусткою через кордон знову стануть набуті вами сьогодні знання з хімії. Проводжу бліц-закріплення вивченого матеріалу. (Учні повинні якомога швидше відповісти на запитання учителя).

1.  Функціональна група спиртів… (гідроксильна група).

2.  Спирт з найпростішою формулою… (метанол).

3.  Всі спирти мають спільну ознаку, яку можна визначити за допомогою нюху… (запах)

4.  Органічні речовини, у молекулах яких міститься гідроксогрупа, з'єднана з вуглеводневим радикалом… (спир­ти).

5.  Всі спирти за агрегатним станом… (рідини).

6.  Другий у гомологічному ряду насичених одноатомних спиртів… (етанол).

7.  Усі спирти діють на рецептори язика, бо мають… (смак).

8.  Усі спирти для людського організму… (отруйні).

9.  Назва хвороби, що викликається залежністю від уживання спирт­них напоїв… (алкоголізм).

10.  Хімічна назва етилового або винного спирту… (етанол).

11.  Група атомів, яка зумовлює хімічні властивості речовини… (функціональна)

12.  Перший представник гомологічного ряду одноатомних спиртів… (метанол).

13.  Спиртам характерна реакція з киснем, яка називається реакція го­ріння, або… (окиснення).

14.  Сполука, що утворюється в результаті взаємодії етанолу з натрієм, - це Натрій… (етилат).

15. Галузь, яка використовує спирт для виготовлення духів, одеколону… (парфумерія)

16.  З етилового спирту одержують харчову оцтову… (кислоту).

17.  З бутадієну, виготовленого зі спирту, одержують… (каучук).

18.  Спирт для лаків і фарб є… (розчинник)

19.  Сировина для виготовлення пластмас, яку одержують з метанолу… (формальдегід).

20.  На основі спирту у фармакології виготовляють… (ліки)

21.  Спирти — сировина для органічного… (синтез).

22. При повному окисненні спиртів утворюється вода і… (вуглекислий газ).

ІV. Домашнє завдання

1. Опрацювати параграф підручника, згідно вивченого матеріалу.

2. Творча робота. Виконати звернення до всіх людей з пропозицією, щодо впливу алкоголю на організм (гасло, малюнок, вірш, презентація на комп’ютері).

V. Підсумок уроку

Підсумок уроку проводжу у вигляді рефлексивного тесту (індивідуальне анкетування).

Прізвище та ім’я ________________

1.  Я дізнався (дізналася) про багато нового.                                           (Так)     (Ні)

2.  Мені це стане в пригоді в житті.                                                          (Так)     (Ні)

3.  На уроці було про що подумати.                                                          (Так)     (Ні)

4.  На всі запитання, що виникли на уроці, я одержав (-ла) відповіді.  (Так)     (Ні)

5.  На уроці я попрацював (-ла) сумлінно і мети уроку досяг (-ла).      (Так)     (Ні)