Урок з хімії "Метан"

Тема. Метан: молекулярна, електронна та структурна формули. Поширення у природі. Гомологи метану.

Мета.  - Розглянути склад , будову , структурну та  електронну формули  метану, просторову будову молекули , його фізичні властивості; розширити знання  учнів  про  поширення  органічних речовин  у  природі на прикладі метану; пояснити  гібридизацію електронних  хмар.

• розвивати психічні процеси: мовлення, увагу, слухове зосередження на інформації, креативне та логічне мислення, вміння аналізувати та узагальнювати;
• виховувати культуру спілкування.

Обладнання: комп’ютер; модель молекули метану, схеми  утворення  гібридизованих  орбіталей; сигнальні картки зеленого, жовтого та синього кольорів; картки із завданнями для індивідуальної роботи; листи ватману для роботи в групах, кольорові фломастери.

Хід уроку

І. Організаційний момент

ІІ. ПЕРЕВІРКА  ДОМАШНЬОГО  ЗАВДАННЯ..

ІІІ. Актуалізація необхідних учням знань для вивчення нового матеріалу

Метод:  гра с кубиком. (Вчитель по черзі кидає кубик учням. Учень, піймавши кубик, дає відповідь «так» чи «ні», коментує, в разі необхідності дає вірну відповідь.

• 1.Органічна хімія – це хімія сполук Карбону (так).
• 2. Карбон в органічних сполуках завжди чотиривалентний (так).
•     3. Атоми Карбону здатні утворювати між собою міцні ковалентні зв’язки і з’єднуватися в довгі ланцюжки або цикли (так).
•  4. Основні положення теорії хімічної будови органічних речовин сформулював      Д.І. Менделєєв (ні).
• 5. Ізомери – це речовини,що мають однаковий склад, але різну будову (так).
•  6. Ізомери – це речовини, що мають однакові властивості (ні).
•  7. Структурні формули бувають розгорнуті та скорочені (так).
•  8. До складу вуглеводнів входять С, Н, О та іноді інші елементи (ні).

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності та повідомлення  теми і мети уроку.

Тема нашого уроку називається» Метан: молекулярна, електронна та структурна формули. Поширення у природі. Гомологи метану.»  ( запис теми в зошит)

  Поширення метану в природі деякою мірою відоме вам з курсу фізичної географії України. Цей безбарвний, без запаху і смаку газ - чи не головна складова природного і важливий компонент попутного нафтового газів. Залежно від родовища об'ємна частка метану в природному газі становить від 75 до 99 %.

Завдання

Назвіть перспективні нафтогазоносні райони України і покажіть їх на карті.

 ( робота з картою)

• А для того щоб  ще  більше  зацікавити вас у вивченні цієї  теми ми послухаємо тих  учнів , які  вдома самостійно  підготували «Цікавинки про вуглеводні»

Цікаво?

У позаминулому столітті в сольовій копальні «Камера Спалена», що в горі Величка (Польща), були робітники, яких називали «грішниками, що каються». Вони надягали мокрий одяг з каптурами і повзали шахтами. Тримаючи в руці довгі ціпки, на кінці яких жевріли смолоскипи. У такий  спосіб вони випалювали метан під стелею, не дозволяючи його концентрації сягнути критичної межі.

Пізнавально!

Виходи метану на земну поверхню трапляються в сейсмоактивних місцевостях, у місцях розломів земної кори, на дні океану тощо.

Захоплююче!

Метан утворюється при  розкладанні залишків рослин і тварин           бактеріями за відсутності повітря (анаеробне середовище), тому його             часто називають     болотним. Біогаз – продукт переробки фекалій і сміття – також переважно складається з метану.

Болотний газ хімічними методами вперше дослідив у 1776р. італійський природодослідник Алессандро Вольта і встановив його відмінність від водню. Також це природне джерело метану вивчали Бертолле, Дальтон, Берцеліус тощо. Болотний газ у неглибокій замуленій водоймі збирали в такий спосіб. Товстостінну склянку або пляшку занурювали у воду, аби вона заповнилася рідиною, потім повертали її догори дном, вставляли лійку і збирали метан, розпушуючи дно  за допомогою ціпка. Коли в склянці збирався газ, її закорковували під водою й після цього виймали на поверхню.

ІV. Повідомлення теми уроку

План уроку:

1. Будова молекули метану.

Розглянемо будову та властивості органічних речовин  на прикладі  найпростішого  представника  вуглеводнів –МЕТАНУ. Одним із  факторів , що впливає на  властивості хімічних сполук є будова  молекули  речовини, тому ознайомимося з його  будовою. Метан  термічно  можна  розкласти на  прості речовини -  Карбон і Гідроген. Отже, він  складається  з  цих  елементів. Відповідно до кількісного аналізу , на один атом карбону  припадає  4 атоми Гідрогену. Звідси і формула молекулярна формула  метану – СН4. Структурна формула ____                  Електронна  формула ____________

Оскільки в молекулі метану  всі  валентні  електрони  атома  Карбону  спарені і немає  електронів ,  що  могли б  утворювати  ще  зв’язки , то метан  належить  до  насичених  вуглеводнів та є їх першим представником.

Запитання . Який тип зв’язку  в  молекулі  метану?

( До складу  метану входять  тільки атоми неметалів С і Н з  різним ступенем електронегативності, то зв’язки в молекулі - ковалентні полярні , зміщені у бік більш електронегативного  елемента- Карбону).

2.  Поняття про  гібридизацію  електронних  орбіта лей.

Щоб  зрозуміти  просторову  будову  молекули метану, повернемося до розподілу електронів  за  рівнями атома  Карбону.

С  1s2 2s2 2p2
 

Із електронної  формули  видно , що в утворенні  зв’язків повинні  брати  участь  один s- електрон та три  р- електрони, які  будуть перекриватися  . Енергія цих  зв’язків повинна  бути  неоднаковою. Але вчення  Лайнуса  Полінга довели , що вся енергія в молекулі метану  - однакова. Такий процес називається ГІБРИДИЗАЦІЄЮ, а одержані орбіта лі нової  форми – гібридними. Оскільки свою  форму  змінюють один s- і три р- електрони  атома Карбону , то цей процес називається sр3 – гібридизацією.

3. Просторова будова молекули.

У  місцях перекриття  орбіта лей  електронна  густина  , а отже,  і  негативний  заряд  , зростає, тому вони  будуть максимально  розтовхуватись  в  просторі.  У  результаті  молекула метану  набуває  форми тетраедра : у центрі -  атом  Карбону , у вершинах  - атоми  Гідрогену. С-Н зв’язки  спрямовані  до  вершини  під  кутом 109  28 .

4. Фізичні властивості метану.

(робота з підручником  за  таблицею)

 СН4 – безбарвний газ , без запаху ,  у  двічі  легший  за повітря. У воді  майже  не  розчиняється , розчиняється у органічних речовинах. Температура  кипіння  -162 С. У природному  газі  понад 98 %  метану.  У  природі  утворюється  внаслідок  гниття  рослин  без  доступу повітря . Багато на болотах у вугільних шахтах. Утворюється  метан у надрах  Землі.  Становить  основу  атмосфери  планети.

(перегляд відео «Вибух метану»

Гра «Ромашка»

Учень зриває пелюсток, зачитує, відповідає.

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

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

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

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

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

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

7. Де зустрічається  метан у природі?

5 Гомологічний  ряд метану.( написаний на дошці, учні вивчають його разом з учителем)

Сполуки , що складаються із  Карбону  і  Гідрогену , в яких  усі  валентності  атомів Карбону , що вільні після утворення  зв’язків С-С , насичені атомами  Н , називаються НАСИЧЕНИМИ  ВУГЛЕВОДНЯМИ. Алкани – ценасичені вуглеводні з відкритими карбоновими ланцюгами загальної формули  С_nH_2n+2.   Сполуки , що мають  подібну будову  молекул  і подібні хімічні властивості   та  різняться  між  собою  за складом на  одну  чи  кілька груп  СН4  називаються  ГОМОЛОГАМИ , а ряд сполук – ГОМОЛОГІЧНИМ  РЯДОМ.

 Гомологічний ряд насичених вуглеводнів (алкані або, парафінів)

Алкани мають лише прості одинарні зв’язки.

Загальна формула С_nH_2n+2

VІ. Узагальнення отриманих на уроці знань

 ( з  допомогою  презентації у  віршованій  формі)

Розв’язання   задачі біля дошки.

VІІ. Підбиття підсумків уроку

Інтерактивна гра « Мікрофон».

VІІ.  Виставлення  оцінок та домашнє завдання