Урок "Гомологія. Гомологи метану"

Тема: Гомологія. Гомологи метану, їхні молекулярні і структурні формули і назви. Фізичні властивості.

Мета: Формувати знання учнів про гомологію, гомологічні ряди  на прикладі алканів; ознайомити учнів з номенклатурою алканів за міжнародною номенклатурою ІЮПАК; розвивати навички  і вміння складати структурні формули  і назви органічних речовин на прикладі алканів; формувати навички складання назв органічних речовин за структурними формулами та структурних формул – за назвами; розкрити значення методу моделювання  для вивчення будови і властивостей речовин; ознайомити з фізичними властивостями гомологів метану; показати зв’язок будови та властивостей  молекули метану.

Обладнання: моделі молекул алканів, парафін, таб. «Будова алканів», мультимедійна презентація до уроку.

Тип уроку: комбінований

Хід уроку

І. Організаційний момент.

Дорогі дев'ятикласники! В усі часи освічена людина користувалася повагою. Навчання – це прихований скарб, це світ знань про людей та їх оточення. Треба навчатися, щоб знати, діяти, жити. Упевнена, що зерна науки зростуть у ваших юних душах урожаєм мудрості та натхнення. Нехай світлим, радісним і плідним буде кожен ваш день, кожен крок. Ростіть здоровими, досягайте високих результатів у навчанні!

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Гра «морський бій»

Учень обирає на екрані мультимедійної дошки комірку із запитанням, зачитує, відповідає.

1. Скільки неспарених електронів має атом  Карбону в збудженому стані ? (4).

2. Яка гібридизація відбувається в атомах Карбону в молекулі метану? (SP³).

3. Які електрони беруть участь в SP³ гібридизації ? (один S і три Р – електрона).

4.Скільки гібридних орбіталей утворюється під час SP³ гібридизації ?(4).

5. Під яким кутом розташовуються в просторі гібридні орбіталі атома Карбону в молекулі метану? (109, 5º або 109º28′).

6. Яку просторову будову має  молекула метану? (тетраедричну).

7. Які види формул ви можете записати для метану? (молекулярну, електронну, структурну) .

8. Що відображають структурні формули? ( послідовність розміщення атомів у молекулі).

9. Який тип зв’язків між атомами в молекулі метану? (ковалентний).

10. Який газ називають болотним або рудниковим газом?  Чому? (метан).

11. Перелічите фізичні властивості метану.

12. Де зустрічається  метан у природі?

ІІІ. Перевірка домашнього завдання

Повідомлення учнів про застосування метану та його похідних, складання схеми.

(на випадок якщо учні не підготували)

ЗАСТОСУВАННЯ МЕТАНУ ТА ЙОГО ПОХІДНИХ

Сажу, одержувану під час термічного розкладу метану, використовують в основному у виробництві фарб і гуми як чорний пігмент та наповнювач для пластмас; водень — у виробництві амоніаку, для гідрування жирів, в органічних синтезах.

Хлорметан — газ, який легко переходить у рідину, тому його використовують як холодоагент у холодильних установках, ди-хлорметан, трихлорметан і тетрахлорметан — розчинники. CHCl₃ називається ще хлороформ. Його використовують як наркоз. CCl₄ також застосовують для гасіння вогню, особливо тоді, коли не можна використовувати воду. Важкі негорючі випари цієї речовини не дають кисню повітря контактувати з палаючою речовиною. Хлоропо-хідні метану — одні з нечисленних органічних сполук, які не горять.

Дізнайтеся більше

За результатами космічних досліджень, газ метан міститься в атмосфері Сатурна і Юпітера. Також припускають, що у твердому стані він може бути виявлений на Урані та Нептуні.

На дні Світового океану є великі запаси метану у вигляді пластівців, що нагадують сніг. Ці пластівці — газові гідрати CH₄ • 6H₂O, які мають кристалічну ґратку льоду, де в порожнинах розташовані молекули метану (рис. 59). Під час горіння такої сполуки здається, що горить сніг, а після згоряння залишається калюжка води. Запаси газових гідратів у десятки разів більше, ніж запаси вугілля, нафти, торфу, і становлять приблизно 2 10¹⁶ м³.

ІV. Мотивація навчальної діяльності

Перед вами модель молекули метану. Скільки тут атомів Карбону? Атоми карбону можуть утворювати ланцюги. Продовжимо карбоновий ланцюг на один атом, на два…

 Утворюються нові молекули. Вони всі схожі з метаном за будово, а тому й властивостями. А чим вони відмінні? Такі речовини називаються гомологами.

Мета уроку: познайомитися із змістом понять «гомологи», навчитися записувати їх молекулярні і структурні формули, називати ці речовини. Розглянути особливості будови алканів, їх фізичні властивості. Навчитися розрізняти гомологи та ізомери.

План уроку:

1. Гомологічний ряд алканів.

2. Особливості будови алканів.

3. Міжнародна номенклатура органічних сполук (ІЮПАК)

4. Фізичні властивості алканів

V. Вивчення нового матеріалу.

1. Гомологічний ряд алканів.

Метан є першим представником насичених вуглеводнів.

Алкани – міжнародна назва насичених вуглеводнів.

Алкани – це насичені вуглеводні з відкритими карбоновими ланцюгами загальної формули С_nH_2n+2

Наступним представником насичених вуглеводнів є етан. Його молекула містить два атоми Карбону і шість атомів Гідрогену, тобто молекулярна формула цієї сполуки C₂H₆. Третім представником насичених вуглеводнів є речовина з молекулярною формулою C₃H₈ – пропан. Порівнявши кількісний склад молекул метану, етану, пропану, бачимо, що кожна наступна формула відрізняється від попередньої на групу атомів СН₂ (гомологічна різниця).

Починаючи з метану, можна записати ряд формул, в якому кожна наступна формула відрізнятиметься від попередньої на групу атомів СН₂ (гомологічна різниця).

 Це будуть формули гомологів метану – сполук, які подібні за будовою і властивостями.

Гомологічний ряд – це ряд сполук, що мають однотипну будову, виявляють схожі хімічні властивості, але відрізняються за складом молекул на певне число груп атомів СН₂. Такі сполуки називаються гомологами.

Наявність гомологічних рядів є типовим явищем для органічної хімії. І якої складної будови не були молекули гомологів, в усіх без винятку рядах наступна формула відрізняється від попередньої на групу атомів СН₂.

Алкани мають лише прості одинарні зв’язки.

Робота з підручником

Розглянемо таблицю гомологічного ряду алканів з назвами (у підручнику або роздавальному матеріалі). Родоначальником цього гомологічного ряду вважають метан, іноді цей ряд так і називають — гомологічний ряд метану.

СН₄– метан

С₂Н₆ – етан

С₃Н₈– пропан

С₄Н₁₀ – бутан

С₅Н₁₂– пентан

С₆Н₁₄– гексан

С₇Н₁₆– гептан

С₈Н₁₈– октан

С₉Н₂₀– нонан

С₁₀Н₂₂– декан

Назви С₁ – С₄ склалися історично. Назви з С₅ утворюються від грецьких чи латинських числівників з додаванням суфікса –ан.

Префікс + суфік «ан» = назва алкану (див. табл. 1.)

Таблиця 1.

Номеклатура алканів (гомологічного ряду до десятого представника)

Назви  деяких радикалів

Радикали  -  це частинки з неспареними електронами.

•                   СН₃   метил

–  С₂Н₅    етил

•                  С₃Н₇  пропіл

― С₆Н₅     феніл

СН₃ – СН –         ізопропіл

    |     

   СН₃   

СН₃ – СН₂ – СН -         ізобутил

               |     

              СН₃

VІ. Осмислення знань (Додаток 1)

1.Утворіть правильні слова

натем, утбан,  натко, теан, ропна, етнгпае, олмгоог

2. «Біла ворона».Знайдіть у ряді зайве слово та поясніть чому

а) метан, етан, пропан, бутан, лактан

б) етен, етан, етин

в) октан, манган, метан

г) пропан, бутан, октан

д) меркаптан, метан, октан,

е) метан, етан, пропан… це

3. Знайдіть зайву формулу та яка не відноситься до гомологічного ряду метану

1.                CH₄, C₂H₆, С₃H₇, C₄H₁₀
2.                C₆H₁₄, C₈H₁₈, C₁₀H₂₂, C₁₁H₂₃

V. Вивчення нового матеріалу.

2. Особливості будови алканів.

1.                В атомах Карбону SP³ – гібридизація
2.                Кут між осями гібридних хмар 109˚28’
3.                Відстань між атомами карбону 0,154нм
4.                Ланцюг має зигзагоподібну форму.

3. Міжнародна номенклатура органічних сполук (ІЮПАК)

 Алгоритм для складання назв алканів.

1.                У молекулі вибирається головний – найдовший ланцюг і нумеруються атоми Карбону, починаючи з того кінця, до якого ближче стоїть радикал (замісник)
2.                Називаються радикали. Перед назвою кожного радикала ставиться цифра, яка вказує номер атома Карбону, біля якого міститься цей радикал. Цифру відокремлюють дефісом. Якщо кілька однакових радикалів, то записуються в порядку зростання номери атомів Карбону, біля яких стоять радикали. Після цифр записуються префікси: ди- (2 радикала), три – (3 радикала), тетра- (4 радикала), пента- і т.д.
3.                Називають вуглеводень, що відповідає числу атомів Карбону в гомологічному ланцюзі.

СН₃ – СН – СН – СН₂ – СН₃           3-етил-2-метилпентан

           |         |

          СН₃    С₂Н₅

           СН₃

            |

СН₃ – С  –  СН – СН₃                                     2,2,3 – триметилбутан

           |        |

         СН₃   СН₃

СН₃ – СН – СН – СН₂ – СН₃          

           |         |    2,3 – диметилпентан

          СН₃    СН₃

4. Фізичні властивості алканів:

Робота з текстом підручника

1.                Агрегатний стан: С₁- С₄ гази

                                           С₅-С₁₇ рідини

                                           С₁₈ … тверді речовини

2.                Нерозчинні у воді, але розчиняються в органічних  розчинниках
3.                С₁- С₄ без запаху

  С₅-С₁₇    мають характерний «бензиновий запах»

4.                Ізолятори (діелектрики)
5.                С₃ – С₄ легко скраплюються. Суміш цих газів (балонний газ) використовується як паливо.

Проблемне питання:  Метан, пропан, бутан – це гази без  запаху. Чому, коли відбувається витік газу з газової мережі, ми відчуваємо його на запах?

VІІ .Узагальнення й закріплення знань.

1.                Прийом «Порівняння»

Порівняймо два поняття: гомологи та ізомери.

(використайте слова «однаковий», «різний»,  «подібний»)

(Додаток 2)

2.                Для речовини СН₃ ― СН₂ ― СН₂ ― СН₂ ― СН₃ напишіть формули двох ізомерів і двох гомологів. Назвіть речовини.

3.  Які з наведених вуглеводнів, формули яких наведено нижче, належать до алканів?

С₄Н₁₀, С₅Н₁₀, С₃Н₈, С₂Н₄, С₆Н₁₀, С₂Н₂, С₇Н_16.

4.                Відносна молекулярна маса алкану становить 58. Встановіть склад вуглеводню.  Напишіть структурні формули ізомерів. Назвіть речовини.

Дано:                                                    Розвязання

Mr(CnH₂n+₂)= 58                 записати загальну формулу — CnH₂n+₂;

                                              Mr = 12n + 2n + 2;

 CnH₂n+₂                               обчислити n за відомою Мr.

                                               58 = 12n + 2n + 2

                                               56 = 14n

                                               n = 4             C₄H₁₀

5. Скласти структурні формули таких речовин:

а) 3 – етилгексан,

б) 3- етил - 2- метилгептан;

в) 2,4 – диметилпентан;

г)3,3,4 – диетил – 2,2 –диметилоктан.

VІІІ.  Підбиття підсумків уроку

Прийом «Закінчи речення»

На уроці я (дізнався / зрозумів / навчився)…

Найбільший мій успіх сьогодні — це…

Найбільші труднощі я сьогодні відчув…

Раніше я не вмів, а тепер умію…

На наступному уроці я хочу…

ІХ. Домашнє завдання

1. Опрацювати § ____, ст. 

2. Скласти ізомери гексану, записати їх структурні формули, дати назви за номенклатурою

3. Підготувати цікаву інформацію на тему: «Алкани навколо нас", «Цікаве про алкани»

4. Творче завдання: Створити 3D модель представника гомологічного ряду за допомогою програми Avogadro .