Урок "Поняття про лужні, інертні елементи, галогени"

8 клас

Тема. Поняття про лужні, інертні елементи, галогени.

Мета уроку:

• пояснити учням за якими властивостями елементи об’єднують у групи, формувати уявлення у школярів про схожі та відмінні властивості груп елементів, вчити аналізувати і робити висновки;
• розвивати вміння й навики пошуку й обробки інформації, спостережливість, логічне мислення, стимулювати активну пізнавальну діяльність;
• виховувати любов до предмету, відповідальність.

Тип уроку: комбінований.

Форми роботи: розповідь учителя, демонстраційний експеримент.

Обладнання: періодична система хімічних елементів Д.І. Менделеєва, натрій металічний, спиртовий розчин фенолфталеїну, ампула з бромом, йод кристалічний, керосин, скляний циліндр, скальпель, фільтрувальний папір, склянка з етанолом, халат, гумові перчатки та захисні окуляри.

Базові поняття і терміни: галогени, лужні метали, благородні гази.

Хід уроку

І. Організація класу

Вітальня учителя з класом, перевірка відсутніх, оголошення теми уроку.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності

Вам відомо, що існує безліч речовин, утворених невеликою кількістю хімічних елементів. Але чи відомо вам, що з усієї різноманітності, усього здавалося б хаосу елементів, можна виділити певні елементи, які є хімічними «родичами»? Що існують таємничі природні закони, що одним елементам надають риси схожості, а інших перетворюють у антиподів. Сьогодні ми спробуємо у цьому розібратись. 

ІІІ. Актуалізація опорних знань

1. Перевірка домашнього завдання.
2. Усне опитування учнів.

*У чому полягав поділ елементів на тріади Йоганном Деберайнером?

*Який зв'язок між повторюваністю властивостей елементів і музикою? У чому заслуга класифікації елементів Дж. Ньюлендсом?

*За якими параметрами вирішив розмістити хімічні елементи Лотар Майєр у своїй таблиці? 

IV. Вивчення нового матеріалу

1. Лужні метали

До лужних металів належать прості речовини, утворені елементами І групи: Літієм, Натрієм, Калієм, Рубідієм та Цезієм. Також лужним елементом є Францій, однак це штучний, дуже радіоактивний метал. 

Усі лужні метали є сріблясто-білими (за виключенням цезію), які легко ріжуться ножем. Цезій, у неокисненому стані – золотистого кольору. У ряду Li→Na→K→Rb→Cs досить помітно змінюються властивості. Наприклад, зростає густина. Літій – це найлегший метал на планеті.

Виділіть ті метали, які є важчими за воду.

Спробуйте дома зобразити графічну зміну густини лужних металів. Який можна зробити висновок?

Також різко зростає активність цих металів. Наприклад, усі вони бурхливо взаємодіють з водою. Але якщо літій починає реагувати досить повільно, то шматок цезію, швидко кинутий у контейнер з Н₂О, спричинить ефект вибуху ручної гранати. Як відбувається взаємодія цезію з водою ви можете подивитись з 5.10 хвилини, просканувавши QR-код:

Взаємодія лужних металів з водою описується загальним рівнянням:

2Ме + 2Н₂О = 2МеОН + Н₂↑;

де Ме – лужний метал (літій, натрій, калій, рубідій, цезій, францій). У результаті взаємодії утворюється найлегший газ у світі – водень, та розчині у воді гідрати оксидів, які називають лугами – милкі, небезпечні речовини, що спричиняють сильні опіки шкіри.

Інструктаж з правил ТБ!

Демонстрація:

«Метал стрибунець». Високий скляний циліндр наполовину заповнюється водою і додається кілька крапель спиртового розчину фенолфталеїну. Далі, майже до верху, наливається шар керосину. З шару гасу дістається невеликий шматок натрію, обтирається фільтрувальним папером від залишків гасу і скальпелем відрізається невеликий шматочок металу, розміром з горошину. Учням демонструється металічний блиск на зрізі, який одразу тускніє і стає матовим (питання до учнів: чому так відбувається?). Далі цей шматочок поміщається у циліндр. Метал тоне, але досягаючи межі поділу фаз керосин/вода він зупиняється і починається взаємодія з водою із виділенням газу. При цьому бульбашки газу захоплюють натрій і підіймають на поверхню керосину. Тоді метал знову опускається і процес повторюється до того моменту, поки весь натрій не розчиниться. При цьому нижній, водний шар поступово забарвлюється у малиновий колір.

Школярам пропонується пояснити побачене, опираючись на отримані знання про лужні метали. Скальпель і пінцет поміщаються у склянку зі спиртом для нейтралізації залишків натрію (учням пояснюється, що це спеціальний метод утилізації залишків лужних металів після експерименту, адже зі спиртом взаємодія відбувається повільніше, ніж з водою).

2. Інертні гази

Можливо, ви зустрічались з таким терміном, «як благородні метали». Яскравим їх представником є золото. То чому ж «благородні?» Якщо ми поглянемо на новенькі залізні вироби, що сяють своєю відполірованою поверхнею, то через певний час ми станемо помічати сліди іржі, яка поступово «з’їдатиме» усю поверхню металу. Саме тому залізні предмети, які ми дістаємо з дна водойми чи з під шару ґрунту, зовсім не блискучі. Залізо доволі активний метал, тому реагує з речовинами із навколишнього середовища. Інша справа золото… Знайдені археологами золоті прикраси й вироби не втратили свого блиску. Тобто золото, з хімічної точки зору, пасивний і неактивний метал. Тому його і нагородили епітетом «благородний».

 Однак, існують не лише благородні метали, а й благородні гази. Також їх називають інертними через їх хімічну пасивність. Як ї у випадку лужних металів, інертні гази розташовуються в одній групі у Періодичній системі. До цих хімічних елементів належати: Гелій, Неон, Аргон, Криптон, Ксенон, Радон, і, відкритий нещодавно, Оганесон. Прості речовини цих елементів – одноатомні гази, що не мають запаху і кольору. Особливим є оганесон, який формально при нормальних умовах є твердою речовиною. Він та радон є радіоактивними. Також слід звернути увагу на те що радон, будучи важким газом, з часом накопичується у закинутих підвальних приміщеннях без вентиляції. Саме тому не рекомендується тривалий час там знаходитись.

Для демонстрації ці інертні гази зберігають у запаяних ампулах при зниженому тиску. Якщо через ці гази пропустити електричний струм, то вони будуть світитись:

(саму звідси назви «неонові вогні», «неонові вивіски», адже неон вперше почали використовувати з такими цілями)

Як було сказано раніше, благородні гази є доволі інертними у хімічному плані. Проте у 1962 році Ніл Барлетт продемонстрував, що при певних умовах ці гази можна змусити вступати у хімічні реакції, зокрема, з фтором. Так, він добув речовину тетрафторид ксенону ХеF₄. Ксенон та радон є найактивнішими, гелій та неон – найбільш інертними. 

(Знайдіть дома інформацію про походження назв благородних газів, та відкриття Оганесону)

3. Галогени

Особливою групою хімічних елементів зі схожими властивостями є так звані галогени: Флуор, Хлор, Бром, Йод, Астат та Теннессін. Усі вони є типовими неметалічними елементами. Термін «галоген» з грецької мови означає той, що породжує сіль. Усі прості речовини галогенів – двохатомні молекули: F₂ – зелено-жовтий газ, Cl₂ – хлор (жовто-зелений газ), Br₂ – бром (червоно-коричнева рідина) демонстрація ампули з бромом, І₂ – йод (чорно-фіолетові кристали з металічним блиском) демонстрація кристалів йоду, Аt₂ – астат (нестабільні темно-сині кристали, радіоактивний). Як ви помітили, я нічого не сказав про просту речовину такого галогена, як Теннессін (Ts). Справа у тому, що, як і Оганесон, цей елемент був відкритий практично нещодавно. Комісія IUPAC офіційно визнала відкриття цього елемента 30 грудня 2015 року. Його властивості ще є предметом численних суперечок.

Галогени є найактивнішими неметалами. Їх активність зростає у ряду І→Br→Cl→F. При чому проста речовина фтор – найбільш реакційноздатний газ серед існуючих. У його середовищі згоряють навіть золото та платина! Уявіть з якими труднощами пов’язане відкриття Флуору!

Хлор використовувався у Першу світову війну, як хімічна зброя. Бром – має надзвичайно неприємний запах (з грецької «бром» так і перекладається – «смердючий»), а йод взагалі допоміг відкрити звичайнісінький кіт! Подуйте лише, наскільки цікавою є «біографія» кожного елемента!

V. Узагальнення і систематизація

а) Учням пропонується написати і урівняти рівняння реакцій лужних металів з водою, використовуючи розглянуту на уроці загальне рівняння взаємодії.

б) Заповніть таблицю, розмістивши у порожніх клітинках формули простих речовин, що належать до групи лужних металів, інертних газів, галогенів:

VI. Рефлексія

Учням пропонується скласти коротке есе на тему «Група елементів, що є для мене найцікавішою?»

VII. Домашнє завдання

Повторити §1 (ст. 5).

Розв’яжіть задачі:

а) Вкажіть у якій сполуці масова частка Оксигену більша, у натрій гідроксиді NaOH чи калій гідроксиді КОН?

б) У 150 мл води розчинили 16,4 г хлороводню НCl. Яка масова частка розчиненої речовини в одержаному розчині?