Урок "Теорія будови органічних сполук"

Тема: Теорія будови органічних сполук.

Тема уроку: Теорія будови органічних сполук.

Мета уроку:

навчальна: ознайомити учнів з основними положеннями теорії хімічної
будови органічних сполук О. Бутлерова, охарактеризувати сутність сучасної теорії будови органічних сполук, її значення; сформувати в учнів поняття про ізомерію; розглянути залежність властивостей речовин від складу і хімічної будови молекул на прикладі ізомерів, сформувати вміння складати структурні та напівструктурні формули органічних речовин; сприяти формуванню судження про роль теорії в системі наукових знань;
розвиваюча: розвивати вміння порівнювати, робити висновки;
виховна: виховувати цілеспрямованість, розширювати світогляд учнів;

корекційна: розвивати вміння робити логічні висновки; активізувати пізнавальну діяльність, розвивати інтерес до вивчення предмету, формування уміння працювати самостійно; вести діалог.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.
Форми роботи: фронтальна робота, самостійна робота учнів.
Методи навчання: словесні (бесіда, пояснення), демонстрація, практичні
(виконання вправ), міні-гра «Бліц-фініш»).

Ключові компетентності: вільне володіння державною мовою,  компетентності в галузі природничих наук, техніки і технологій.
Обладнання: моделі молекул органічних речовин, зразки органічних речовин, набір для складання кулестержневих моделей молекул.

ХІД УРОКУ

Вступ

• Органічна хімія - це розділ хімічної науки, предметом вивчення якого є сполуки Карбону з іншими елементами.
• Сполуки, до складу яких входить Карбон, називаються органічними.

Окрім Карбону, вони майже завжди містять Гідроген, досить часто - Оксиген, Нітроген і галогени, рідко - Фосфор, Сульфур і інші елементи. Проте сам Карбон і деякі найпростіші його сполуки, наприклад, карбон(II) оксид, карбон(IV) оксид, карбонатна кислота, карбонати, карбіди й т.п., за характером властивостей відносяться до неорганічних сполук. Тому часто використовується й інше означення:

• Органічні сполуки - це вуглеводні (сполуки Карбону з Гідрогеном) і їх похідні.

Завдяки особливим властивостям елемента Карбону органічні сполуки дуже численні. Зараз відомо понад 10 мільйонів синтетичних і природних органічних речовин, і їх число постійно зростає.

Органічні сполуки 

Критерієм розділу сполук на органічні і неорганічні служить їх елементний склад.

До органічних сполук відносяться хімічні речовини, що містять в своєму складі Карбон, наприклад:

Органічні сполуки відрізняються від неорганічних рядом характерних особливостей:

• майже всі органічні речовини горять або легко руйнуються при нагріванні з окисниками, виділяючи СО₂ (за цією ознакою можна встановити належність досліджуваної речовини до органічних сполук);
• в молекулах органічних сполук Карбон може бути сполучений майже з будь-яким елементом Періодичної системи;
• органічні молекули можуть містити послідовність атомів Карбону, сполучених в ланцюги (відкриті або замкнуті, розгалужені або нерозгалужені);
• молекули більшості органічних сполук не дисоціюють на достатньо стійкі іони;
• реакції органічних сполук протікають значно повільніше і в більшості випадків не доходять до кінця;
• серед органічних сполук широко поширене явище ізомерії;
• органічні речовини мають більш низькі температури фазових переходів (т. кип., т. пл.).

Значення органічної хімії

Органічна хімія має виключно важливе пізнавальне і господарське значення.

Природні органічні речовини і їх перетворення лежать в основі явищ Життя. Тому органічна хімія є хімічним фундаментом біологічної хімії і молекулярної біології - наук, що вивчають процеси, що відбуваються в клітках організмів на молекулярному рівні. Дослідження в цій області дозволяють глибше зрозуміти суть явищ живої природи.

Безліч синтетичних органічних сполук виробляється промисловістю для використовування в різних галузях людської діяльності.
Це - нафтопродукти, пальне для різних двигунів, полімерні матеріали (каучуки, пластмаси, волокна, плівки, лаки, клеї і т.д.), поверхнево-активні речовини, фарбники, засоби захисту рослин, лікарські препарати, смакові і парфумерні речовини і т.п. Без знання основ органічної хімії сучасна людина не здатна екологічно грамотно використовувати всі ці продукти цивілізації.

Сировинними джерелами органічних сполук служать: нафта і природний газ, кам'яне і буре вугілля, горючі сланці, торф, продукти сільського і лісового господарства.

Розвантажувальна вправа «Слуховий диктант». Вчитель називає слова (хімічні терміни), а учні собі схематично на листочках замальовують картинки до цих слів. Після закінчення диктанту учні повинні відтворити текст диктанту, спираючись на свої схематичні малюнки. Для учнів з ООП: 1-2 терміни (малюнки до них), після закінчення диктанту – показати малюнки.

Вивчення нового матеріалу

Основою сучасної органічної хімії є теорія будови органічних сполук, створена на базі теорії хімічної будови О.М. Бутлерова і електронних (квантовохімічних) уявлень про будову атома і природу хімічного зв'язку.

О.М. Бутлеров - творець теорії хімічної будови органічних речовин, що лежить в основі сучасної хімії. В 1861 р. вперше виступив з повідомленням "О хімічній будові речовин", в якому:

• показав обмеженість існуючих теорій будови в хімії;
• підкреслив основоположне значення теорії атомності;
• дав визначення поняття хімічної будови як розподілення між атомами сил спорідненості, унаслідок яких утворюються хімічні зв'язки різної міцності;
• вперше звернув увагу на те, що різна реакційна здатність різних сполук пояснюється "більшою або меншою енергією", з якою зв'язуються атоми (тобто енергією зв'язків), а також повним або неповним споживанням одиниць спорідненості при утворенні зв'язку (у вуглекислому газі - повне, в чадному газі - неповне).

Бутлеров О.М. обгрунтував ідею про взаємний вплив атомів в молекулі. Передбачив і пояснив (1864 р.) ізомерію багатьох органічних сполук, у тому числі двох ізомерних бутанів, трьох пентанів і різних спиртів до амілових (С₅) включно. Провів велике число експериментів, підтверджуючих висунуту ним теорію. Написав "Вступ до повного вивчення органічної хімії" (1864 р.) - перше в історії науки керівництво, засноване на теорії хімічної будови. Створив школу хіміків, в яку входили В.В. Марковніков, О.М. Зайцев Є.Є. Вагнер, О.Є. Фаворській та ін.

Основні положення теорії хімічної будови О.М.Бутлерова:

1. Атоми в молекулах сполучені один з одним в певній послідовності відповідно до їх валентності. Послідовність міжатомних зв'язків в молекулі називається її хімічною будовою і відображається однією структурною формулою (формулою будови).
2. Хімічну будову можна визначати хімічними методами. (Наразі використовуються також сучасні фізичні методи).
3. Властивості речовин залежать від їх хімічної будови.
4. За властивостями даної речовини можна визначити будову її молекули, а за будовою молекули - передбачати властивості.
5. Атоми і групи атомів в молекулі  взаємно впливають один на одного.

Теорія Бутлерова стала науковим фундаментом органічної хімії і сприяла швидкому її розвитку. Спираючись на положення теорії, О.М. Бутлеров дав пояснення явищу ізомерії, передбачив існування різних ізомерів і вперше отримав деякі з них.

Структурні формули

Структурна формула показує порядок з'єднання атомів в молекулі, тобто її хімічну будову. Хімічні зв'язки в структурній формулі зображають рисками. Зв'язок між Гідрогеном і іншими атомами можна не вказувати (такі формули називаються скороченими структурними).
Наприклад:

     CH₄             CH₃ - CH₃          CH₃ – CH₂ - CH₃       напівструктурні формули

Поняття про ізомерію

Речовини однакового елементного складу, але з різними властивостями називаються ізомерами, а це явище - ізомерією.

Отже:

• ізомерія - це явище існування сполук, що мають однаковий якісний і кількісний склад, але різну будову і різні властивості.

Наприклад, якщо молекула містить 4 атоми Карбону і 10 атомів Гідрогену можливе існування 2-х ізомерних сполук:

Структурні ізомери

Структурні ізомери - речовини однакового якісного і кількісного складу, які відрізняються порядком сполучення атомів, тобто хімічною будовою.

Приклад:

Ізомерія може бути різних видів: структурна, ізомерія положення кратного зв’язку, ізомерія положення функціональної групи, просторова, міжкласова.

Закріплення вивченого матеріалу:

1. Гра з органічної хімії https://learningapps.org/1812373 

2. Чи можливе існування ізомерів для наступних речовин:
С₂Н₆, С₃Н₆, С₅Н₁₂, СН₃-СН=СН₂, СН₂=СН—СН₂—СН₃?

3. «Бліц – фініш»

Закінчіть твердження:

- Органічні речовини здебільшого у воді …..

- Органічних речовин у порівнянні з неорганічними ……

- Основою органічних сполук є …
- До органогенних елементів належать….
- Валентність Карбону в органічних сполуках становить …
- Теорію будови органічних сполук сформулював ….
- Ізомери – це речовини з …..
- Властивості органічних речовин залежать від …
- Знаючи будову речовини можна передбачити її ….
- Спробуйте порівняти сполуки С2Н6 і С3Н6. Що спільного і відмінного у
них?

Домашнє завдання: параграф 1, завдання 1, 2 с. 18. 

Завдання для дистанційного або індивідуального навчання:

1. Які з наведених сполук відносяться до органічних?

Варіанти відповідей (виберіть правильну):
Відповідь 1: всі наведені сполуки
Відповідь 2: б, в, г, д
Відповідь 3: б, в, д, е, ж
Відповідь 4: всі, крім "е" і "з"
 

2. Що є критерієм розподілу речовин на органічні і неорганічні?
Відповідь 1: походження речовини
Відповідь 2: елементний склад сполуки
Відповідь 3: спосіб отримання
Відповідь 4: здатність горіти
Відповідь 5: здатність  дисоціювати
Відповідь 6: молекулярна маса
Відповідь 7: температури кипіння і плавлення
 3. Ізомерами називаються . . .

Відповідь 1: речовини, що мають подібну будову і подібні хімічні властивості, але різний кількісний склад
Відповідь 2: речовини, що мають однаковий якісний склад, але різні властивості
Відповідь 3: речовини, що мають однаковий якісний і кількісний склад, але різну будову молекул
Відповідь 4: речовини, молекули яких містять однакову кількість атомів Карбону, але різну кількість атомів інших елементів

4. Які з представлених на малюнку сполук є ізомерами?
 

Відповідь 1: 1, 2 і 1, 5
Відповідь 2: 1, 2 і 3, 6
Відповідь 3: 3, 6 і 1, 5
Відповідь 4: 2, 3 і 1, 5