Каталог статей

Тема уроку: « Метан. Молекулярна, електронна і структурна формули метану, поширення в природі»

Мета уроку: Розглянути склад, будову, структурну й електронну формули метану, просторову будову молекули, його фізичні властивості; розширити знання учнів про поширення органічних речовин у природі, розвивати вміння складання формул метану, виховувати самостійність, взаємодопомогу.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

                                         Хід уроку.

І Організаційний етап

ІІ Перевірка домашнього завдання

1.Що вивчає органічна хімія?

2. Який елемент обов’язково входить до складу органічних речовин?

3. Чи можна провести чітку межу між органічними й неорганічними речовинами?

4. Спробуйте назвати галузь промисловості, яка не використовує (чи не виробляє) органічних речовин.

5. Які елементи, крім Карбону, найчастіше входять до складу органічних речовин?

ІІІ Актуалізація опорних знань.

Фронтальна робота за питаннями:

• Яку валентність проявляє в органічних сполуках атом Карбону ?
• Наведіть схему будови атома Карбону.
• З якими особливостями будови атома Карбону пов’язане розмаїття органічних сполук?

Узагальнення вчителя:

Карбон – особливий елемент. Жоден інший елемент не здатен утворювати таку кількість сполук. Причина цього розмаїття полягає в тому, що атоми Карбону здатні:

1. З’єднуватися один з одним в ланцюги різної будови – відкриті (нерозгалужені, розгалужені), замкнені;
2. Утворювати не лише прості (одинарні), але й кратні (подвійні, потрійні) зв’язки.
3. Утворювати міцні зв’язки майже з будь-яким іншим елементом.

Ці унікальні властивості Карбону пояснюються сполученням двох факторів:

• Наявністю на зовнішньому енергетичному рівні (2s і 2р ) чотирьох електронів (тому атом Карбону несхильний ні віддавати, ні приєднувати вільні електрони з утворенням йонів);
• Дрібний розмір атома (порівняно з іншими елементами IV групи).

Унаслідок цього Карбон утворює переважно ковалентні, а не йонні зв’язки і проявляє валентність IV.

 IV Вивчення нового матеріалу.

1)Склад молекули метану. Структурна і електронна формули метану.

Розглянемо будову і властивості органічних речовин на прикладі найпростішого представника – метану.

Метан термічно можна розкласти на прості речовини – вуглець і водень. Отже, він складається з елементів що входять до складу цих сполук. На один атом Карбону припадає чотири атоми Гідрогену. Звідси формула метану – СН₄ .

Завдання.

1. Напишіть, як роз приділяються електрони за рівнями і підрівнями атома Карбону.
2. Як змінюється розподіл електронів при отриманні атомом Карбону додаткової енергії?

У атома Карбону є чотири неспарених електронів, що здатні утворювати хімічні зв’язки. З урахуванням того що у всіх органічних сполуках Карбон чотиривалентний, а Гідроген одновалентний, дійдемо висновку, що метан формулу СН₄.

Структурна формула метану.

Електронна формула метану.

Метан належить до насичених вуглеводнів – алканів.

Який тип зв’язку в молекулі метану? – ковалентні полярні – σ-зв’язки.

2)Поняття про гібридизацію електронних орбіталей.

Із електронної формули метану видно, що в утворенні зв’язків повинні брати участь один s-електрон і три р-електрони атома Карбону, які будуть перекриватися із s-хмарами атомів Гідрогену.

Енергія зв’язків перекриття s- s- електронів і s- р-електронів повинна бути неоднаковою. Проте експериментально доведено, що всі зв’язки в молекулі метану мають однакову енергію.

Ясність у це питання дозволило внести вчення Лайнуса Полінга про гібридизацію електронних орбіта лей. Відповідно до його теорії, електронні хмари атома Карбону змінюють свою форму під дією електронних хмар атомів Гідрогену, витягуючись і їхні бік, утворюючи гібридні хмари. Такий процес називається гібридизацією.

Гібридизація –це явище змішування різних за формою й енергією електронних орбіта лей з утворенням однакових за формою й енергією гібридних орбіталей.

Оскільки свою електронну форму змінюють один s- і три р-електрони атома Карбону, то цей процес називається s р³-гібридизацією.

3. Просторова будова молекули метану.

У місцях перекриття хмар електронна густина, а отже, і негативний заряд, зростає, тому вони будуть максимально розштовхуватися в просторі. У результаті молекул метану набуває форми тетраедра: у центрі – атом Карбону,  у вершинах – атоми Гідрогену, С_Н зв’язки спрямовані до вершини тетраедра під кутом 109º28`.

σ –зв’язок – це ковалентний зв’язок, утворений у результаті перекривання орбіта лей уздовж лінії зв’язку (що єднає центри атомів).

4) Фізичні властивості метану і поширення в природі.

Учні вивчають за підручником § 28, с. 102-106.

Практично не розчинний у воді, t_кип = -161,6◦С, t_пл = -182,5 ◦С, горючий.

V. Первинне застосування одержаних знань.

1) зобразіть структурну формулу метану.

2) Подумайте, чим відрізняються структурна формула на рисунку й модель молекули метану?

3) Яку просторову будову має молекула метану?

4) Скільки загальних електронних пар у молекулі метану?

5) Зобразіть електронну формулу молекули метану.

6) Які фізичні властивості проявлятиме молекула метану?

7) Поширення метану в природі (евристична бесіда).

Назвіть природні джерела метану.

Метан дуже поширений у природі. Він є головною складовою багатьох горючих газів, як природних (90-98%), так і тих, що виділяються під час сухої перегонки деревини, торфу, кам’яного вугілля, а також у процесі крекінгу нафти.

 Метан піднімається із дна боліт і кам’яновугільних шарів, де він утворюється в процесі повільного розкладання рослинних решток без доступу повітря, тому метан часто називають болотним, або рудничним, газом.

8) запишіть рівняння горіння метану. Укажіть тип реакції за різними ознаками.

9) Чому під час роботи в шахтних виробках необхідно застосовувати спеціальне устаткування для контролю за рівнем метану? (Метан вибухонебезпечний, не має запаху, смаку, кольору).

10) Чим небезпечні викиди метану в шахтах ? (Метан – горючий газ.)

VІ Домашнє завдання

Вивчити § 21, ст.. 124-125 Виконати творче завдання . Підготувати повідомлення про застосування метану. Пояснити, на яких властивостях метану ґрунтується ця сфера його застосування.