Инфоурок / Химия / Конспекты / Химическая связь. Строение вещества
Обращаем Ваше внимание: Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии (2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации).

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Я люблю природу», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

ПРИЁМ ЗАЯВОК ТОЛЬКО ДО 15 ДЕКАБРЯ!

Конкурс "Я люблю природу"

Химическая связь. Строение вещества




Московские документы для аттестации!

124 курса профессиональной переподготовки от 4 795 руб.
274 курса повышения квалификации от 1 225 руб.

Для выбора курса воспользуйтесь поиском на сайте KURSY.ORG


Вы получите официальный Диплом или Удостоверение установленного образца в соответствии с требованиями государства (образовательная Лицензия № 038767 выдана ООО "Столичный учебный центр" Департаментом образования города МОСКВА).

ДИПЛОМ от Столичного учебного центра: KURSY.ORG


библиотека
материалов

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

Теоретического занятия №1

ТЕМА: «Химическая связь. Строение вещества».

1. ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

А.Учебная цель:

Систематизировать, обобщить и углубить знания учащихся о типах химической связи, видах кристаллических решеток, степени окисления.

Студент должен знать:

  • виды химической связи: ионная, ковалентная, металлическая, водородная;

  • механизмы её образования (обменный и донорно-акцепторный)

Понятия:

  • Ионы

  • Электроотрицательность

  • Степень окисления

  • Донор

  • Акцептор

  • Ковалентная связь

  • Ионная связь

  • Полярная ковалентная связь

  • Неполярная ковалентная связь

  • Катионы

  • Анионы

  • G-связь

  • П-связь

Студент должен уметь:

  • определять характер химической связи в различных соединениях и степени окисления элементов;

  • составлять схемы образования химической связи в соединениях;

  • составлять структурные формулы молекулярных соединений;

  • предсказывать свойства веществ по типу химической связи или по типу кристаллической решетки.

Б. Студент должен иметь представление:

    • о строении атома;

    • периодическом изменении свойств элементов;

    • химических свойствах основных классах неорганических веществ.

В. Развивающая цель:

  • развивать умения анализировать и делать выводы;

  • способствовать пробуждению интереса к изучаемой дисциплине;

  • находить главную мысль в тексте;

  • аргументировать свои ответы;

  • развивать умения применять полученные знания.
    Г. Воспитательная цель:

- развитие в студентах чувства ответственности и коллективизма;

- формирование научно-материалистического мировоззрения;

- воспитание трудолюбия, усидчивости, умения вести диалог.

2. ТИП ЗАНЯТИЯ:

Комбинированное.

Продолжительность - 80 мин.

З. МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ: Кабинет «Химии» ГОУ СПО «Тульское областное медицинское училище № 1»

4. МАТЕРИАЛЬНОЕ ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ:

таблица: «Периодическая таблица Менделеева»

5. МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ:

Общая биология.

Тема: «Неорганические вещества в организме человека»

6. ВНУТРИПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ:

Темы :

1. «Периодический закон Д. И. Менделеева»

2. «Строение вещества».



ХОД ЗАНЯТИЯ

  1. Организационный момент.

Проверить готовность кабинета и студентов к занятию. Ознакомить студентов с целью и планом занятия по данной теме.

  1. Объявление темы цели и плана занятия.

Тема занятия: «Химическая связь. Строение вещества.»

  1. Контроль уровня знаний.

Проверка знаний по теме: «Положение элемента в периодической системе система. Строение атома»

  1. Проверка письменного домашнего задания – характеристики элемента по плану.

  2. Письменная проверочная работа по вариантам.


  1. Изложение нового материала.

Лекция по теме «Химическая связь. Строение вещества» по плану:

  • Понятие о химической связи;

  • Понятие электроотрицательности;

  • Ионная связь;

  • Ковалентная связь (полярная и неполярная; по обменному механизму и по донорно-акцепторному; G- и П- связи)

  • Свойства ковалентной связи


  1. Обобщение и систематизация знаний.

Фронтальная беседа по основным понятиям темы.


  1. Закрепление знаний нового материала.

Решение заданий на закрепление лекционного материала.



  1. Заключительная часть.

Оценка работы студентов, замечания.


  1. Домашнее задание.

    • Учебника О. Е. Саенко «Химия» глава 3, параграф 1-2 и материал лекции.

    • Выполнить письменно в тетрадях № 5, 8, 9 стр. 59

    • Индивидуально подготовить сообщения на тему: «Единая природа химической связи»


Контроль уровня знаний.


  • Проверка письменного домашнего задания.


Характеристика элемента по плану:


  1. Положение элемента в периодической системе. Период, группа, подгруппа.


  1. Порядковый номер, заряд ядра, количество протонов, количество электронов, количество нейтронов.


  1. Электронное строение атома. Электронные формулы (полная, сокращённая, электронно-графическая) с учётом возможных возбуждённых состояний. Тип элемента (s, p, d, f).


  1. Возможные валентные состояния атома.


  1. Металл, неметалл, амфотерный металл.


  1. Высший оксид элемента, его характер.


  1. Гидроксид элемента, его характер.


  1. Пример формул солей.


  1. Водородные соединения.


Примерный ответ.

Характеристика химического элемента-металла по его положению в периодической системе на примере лития.

Литий ― это элемент 2 периода главной подгруппы I группы периодической системы Д. И. Менделеева, элемент IA или главной подгруппы (подгруппы щелочных металлов).

Строение атома лития можно отразить так: 3Li ― 2ē, 1ē. Атомы лития будут проявлять сильные восстановительные свойства: легко отдадут свой единственный внешний электрон и получат в результате степень окисления (с. о.) +1. Эти свойства атомов лития будут слабее выражены, чем у атомов натрия, что связано с увеличением радиусов атомов: R (Li) < R (Na). Восстановительные свойства атомов лития выражены сильнее, чем у бериллия, что связано и с числом внешних электронов, и с расстоянием от ядра до внешнего уровня.

Литий ― простое вещество, представляет собой металл, а, следовательно, имеет металлическую кристаллическую решетку и металлическую химическую связь. Заряд иона лития: не Li+1 (так указывают с. о.), а Li+. Общие физические свойства металлов, вытекающие из их кристаллического строения: электро- и теплопроводность, ковкость, пластичность, металлический блеск и т. д.

Литий образует оксид с формулой Li2O ― это солеобразующий, основной оксид. Это соединение образовано за счет ионной химической связи Li2+O2-, взаимодействуют с водой, образуя щелочь.

Гидроксид лития имеет формулу LiOH. Это основание ― щелочь. Химические свойства: взаимодействие с кислотами, кислотными оксидами и солями.

В подгруппе щелочных металлов отсутствует общая формула "Летучие водородные соединения". Эти металлы не образуют летучих водородных соединений. Соединения металлов с водородом ― бинарные соединения ионного типа с формулой M+H-.




  • Проверочная письменная работа по вариантам:


  1. Атому какого химического элемента соответству­ет приведенная ниже электронная формула? Составьте формулы его высшего оксида и водород­ного соединения, если оно существует.


Вариант I: 1s2 2s2 2р6 3s2 Зр6 3d10 4s1;

Вариант II: 1s2 2s2 2р6 3s2 Зр6 3d10 4s2;

Вариант III: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s24 5.


  1. С какими веществами, формулы которых приве­дены ниже, может реагировать простое вещество, обра­зованное этим химическим элементом? Напишите уравнения возможных химических реакций.


Вариант I: НСl, H2SO4 (конц.), О2, С2Н5ОН, Н2О, Cl2, AgNO3;

Вариант II: СН3СООН, О2, S, CuO, CuSO4, H2, СН4;

Вариант III: Al, O2, H2, NaOH, NH3, Н2С=СН2, Н2О.


4. Объяснение нового материала.

План лекции:

  • Понятие о химической связи;

  • Понятие электроотрицательности;

  • Ионная связь;

  • Ковалентная связь (полярная и неполярная; по обменному механизму и по донорно-акцепторному; G- и П- связи)

  • Свойства ковалентной связи


  • Химическая связь - это взаимодействие двух атомов, осуществляемое путем обмена электронами. При образовании химической связи атомы стремятся приобрести устойчивую восьмиэлектронную (или двухэлектронную) внешнюю оболочку, соответствующую строению атома ближайшего инертного газа. Различают следующие виды химической связи: ковалентная (полярная и неполярная; обменная и донорно-акцепторная), ионная, водородная и металлическая.



  • Электроотрицательность - это способность атомов химического элемента оттягивать к себе общие электронные пары, участвующие в образовании химической связи. Самый электроотрицательный элемент - фтор, самый электроположительный - франций.

hello_html_174fee88.png
ряд электроотрицательностей



Относительные электроотрицательности элементов (по Полингу)

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

период

1

H
2,1

 

 

 

 

 

 

 

He
-

2

Li
0,97

Be
1,47

B
2,01

C
2,50

N
3,07

O
3,5

F
4,10

 

Ne
-

3

Na
1,01

Mg
1,23

Al
1,47

Si
1,74

P
2,1

S
2,6

Cl
2,83

 

Ar
-

4

K
0,91

Ca
1,04

Sc
1,20

Ti
1,32

V
1,45

Cr
1,56

Mn
1,60

Fe
1,64

Co
1,70

Ni
1,75

 

Cu
1,75

Zn
1,66

Ga
1,82

Ge
2,02

As
2,20

Se
2,48

Br
2,74

 

Kr
-

5

Rb
0,89

Sr
0,99

Y
1,11

Zr
1,22

Nb
1,23

Mo
1,30

Tc
1,36

Ru
1,42

Rh
1,45

Pd
1,35

 

Ag
1,42

Cd
1,46

In
1,49

Sn
1,72

Sb
1,82

Te
2,01

I
2,21

 

Xe
-

6

Cs
0,86

Ba
0,97

La*
1,08

Hf
1,23

Ta
1,33

W
1,40

Re
1,46

Os
1,52

Ir
1,55

Pt
1,44

 

Au
1,42

Hg
1,44

Tl
1,44

Pb
1,55

Bi
1,67

Po
1,76

At
1,90

 

Rn
-

7

Fr
0,86

Ra
0,97

Ac**
1,00

*Лантаноиды - 1,08 - 1,14
**Актиноиды - 1,11 - 1,20








  • Ковалентная связь образуется за счёт общих электронных пар, возникающих в оболочках связываемых атомов.

Различают обменный и донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи.

 

1)     Обменный механизм. Каждый атом дает по одному неспаренному электрону в общую электронную пару:

 

H

 

hello_html_6cd97fc8.png

hello_html_m3078b5b6.png

 


2)     Донорно-акцепторный механизм. Один атом (донор) предоставляет электронную пару, а другой атом (акцептор) предоставляет для этой пары свободную орбиталь;

 

 

Если электронная плотность расположена симметрично между атомами, ковалентная связь называется неполярной. Неполярная ковалентная связь возникает между атомами с одинаковой электроотрицательностью (ЭО) (H2, O2, N2 и т. д.). В этом случае центр общей электронной плотности находится на одинаковом расстоянии от ядер обоих атомов. По числу общих электронных пар (т.е. по кратности) различают одинарные, двойные и тройные ковалентные связи. Если между двумя атомами образуется только одна общая электронная пара, то такая ковалентная связь называется одинарной. Если между двумя атомами возникают две или три общие электронные пары, образуются кратные связи – двойные и тройные. Двойная связь состоит из одной hello_html_m7448eb7f.png-связи и одной hello_html_7b77917d.png-связи. Тройная связь состоит из одной hello_html_m7448eb7f.png-связи и двух hello_html_7b77917d.png-связей.

Ковалентные связи, при образовании которых область перекрывания электронных облаков находится на линии, соединяющей ядра атомов, называются hello_html_m7448eb7f.png-связями.

В образовании hello_html_m7448eb7f.png-связей могут участвовать s- и s-электроны (Н2),

hello_html_m550a1839.png



s- и p-электроны (HCl),

hello_html_28e1abfd.png



р- и р-электроны (Cl2)

hello_html_14f7f96d.png



Кроме того, hello_html_m7448eb7f.png-связи могут образовываться за счет перекрывания «чистых» и гибридных орбиталей.

Ковалентные связи, при образовании которых область перекрывания электронных облаков находится по обе стороны от линии, соединяющей ядра атомов, называются hello_html_7b77917d.png-связями.

В образовании hello_html_7b77917d.png-связей могут участвовать только р- и d-электроны.

hello_html_95515b9.png



Два атома могут обобществлять неcколько пар электронов. В этом случае говорят о кратных связях:

 

Ниже линиями показаны химические связи в молекулах водорода, кислорода и азота:

hello_html_m2aeeddd6.jpg

где пары точек (:) – спаренные электроны; «крестики» (х) – неспаренные электроны.




Если ковалентная связь образуется между атомами с различной ЭО, то центр общей электронной плотности смещен в сторону атома с большей ЭО. В этом случае имеет место ковалентная полярная связь. Двухатомная молекула, связанная ковалентной полярной связью, представляет собой диполь – электронейтральную систему, в которой центры положительного и отрицательного зарядов находятся на определенном расстоянии друг от друга.

Графический вид химических связей в молекулах хлороводорода и воды следующий:

hello_html_m7e21badd.jpg

где стрелками показано смещение общей электронной плотности.


Если электронная плотность смещена в сторону одного из атомов, то ковалентная связь называется полярной.

Полярность связи тем больше, чем больше разность электроотрицательностей атомов.


  • Ковалентная связь – это химическая связь, осуществляемая за счет обобществления электронных пар. Теорию ковалентной связи предложил в 1916 г. американский ученый Гилберт Льюис. За счет ковалентной связи образуется большинство молекул, молекулярных ионов, свободных радикалов и атомных кристаллических решеток. Ковалентная связь характеризуется длиной (расстояние между атомами), направленностью (определенная пространственная ориентация электронных облаков при образовании химической связи), насыщаемостью (способность атомов образовывать определенное число ковалентных связей), энергией (количество энергии, которое необходимо затратить для разрыва химической связи).


  • Ионная связь.

Ионы - это заряженные частицы, в которые превращаются атомы в результате отдачи или присоединения электронов.

 

(фторид натрия состоит из ионов натрия Na+ и фторид-ионов F-)

 

Если разность электроотрицательностей атомов велика, то электронная пара, осуществляющая связь, переходит к одному из атомов, и оба атома превращаются в ионы.

Химическая связь между ионами, осуществляемая за счет электростатического притяжения, называется ионной связью.


Как уже подчеркивалось выше, способность того или иного атома образовывать ионную связь характеризуют понятием степени окисления элемента.

Степень окисления — условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что все связи имеют ионный характер.

Это означает, что более электроотрицательный атом, смещая к себе полностью одну электронную пару, приобретает заряд l-. Неполярная ковалентная связь между одинаковыми атомами дает вклад в степень окисления:

При пользовании степенями окисления полезно придерживаться следующих правил:

1) сумма степеней окисления атомов в любой частице равна ее электрическому заряду. Следовательно, степень окисления элемента в его простом веществе равна нулю;

2) в соединениях фтор всегда проявляет степень окисления -1;

3) степень окисления кислорода в соединениях обычно равна -2 (кроме ОF2, Н2О2 и др.);

4) степень окисления водорода равна +1 в соединениях с неметаллами и -1 в соединениях с металлами (КН, СаН2).

Максимальная положительная степень окисления элемента обычно совпадает с номером его группы в периодической системе. Максимальная отрицательная степень окисления элемента равна максимальной положительной степени окисления - минус восемь.

Исключение составляют фтор, кислород, железо: их высшая степень окисления выражается числом, значение которого ниже, чем номер группы, к которой они относятся. У элементов под­группы меди, наоборот, высшая степень окисления больше еди­ницы, хотя они и относятся к I группе.

Понятие степени окисления введено в предположении о пол­ном смещении пар электронов к тому или другому атому (показывая при этом заряд ионов, образующих ионное соедине­ние). Поэтому следует помнить, что в полярных соединениях сте­пень окисления означает число электронов, лишь смещенных от данного атома к атому, связанному с ним.

Совсем формальным понятие степени окисления становится, когда оно используется при рассмотрении ковалентного соединения.

Различие между понятием степени окисления и валентности в ковалентных соединениях наглядно можно проиллюстрировать на хлорпроизводных метана: валентность углерода везде равна че­тырем, а степень окисления его (считая степени окисления водо­рода + 1 и хлора -1 во всех соединениях) в каждом соединении разная:

                                                -4        -2        0           +2             +4
                                    CH
4   CH3Cl   CH2Cl2     CHCl3        CCl4


5. Обобщение и систематизация знаний по теме:

«Основные понятия и законы химии»


Блиц-опрос:

  1. Что такое химическая связь?

(Под химической связью понимают такое взаимодействие атомов, которое связывает их в молекулы, ионы, радикалы, кристаллы)

  1. Какие виды связи вам известны?

(Ковалентная, ионная, металлическая, водородная)

  1. Что такое электроотрицательность? Как она изменяется в периодах и группах?

(Это способность атомов атомов химического элемента оттягивать к себе общие электронные пары, участвующие в образовании химической связи.В периодах слева направо она увеличивается, а в группах сверху вниз уменьшается)

  1. Дайте определение ковалентной связи.

  2. От чего зависит полярность связи?

  3. Между какими элементами образуется ковалентная связь?

  4. Какие механизмы образования ковалентной связи вы знаете?

  5. Что называется степенью окисления?

  6. Что такое ионы? Катионы? Анионы?

  7. Дайте определение ионной связи.


6. Закрепление знаний.


Решение заданий:

1. Составьте схему образования химических связей в молекулах: сероводорода, метана, фосфина, бромоводорода, оксида серы (IV), оксидов углерода

2. В каком соединении полярность связи наименьшая: HI, HCl, HBr, H2O ?


Работа в тетрадях.

1) С помощью знаков > или < покажите, у какого элемента э.о. больше или меньше. (На доске крупно написаны пары элементов.)

а) С_____S б) F_____CI в)Na_____К

S_____С1 О_____CI Si______Ge

2) Укажите стрелкой, к какому элементу смещаются электроны при образовании следующих соединений: Н2О, N2, NH3, HBr, NaBr.


3) У доски работают 4 человека, остальные в тетрадях по заданию: Определите типы химической связи в соединениях:

1. 2.

РН3, SO3, Br2, NCI3, LiF, F2,

CaF2, Li2O, Cl2, HC1, KBr, N2,

HC1O, HPO3 HCIO2, HNO2.


3. 4.

K2O, SO2, H2, NaBr, CO2, BaO

NO, MgF2, I2, O2, CS2, P4,HC1O3,

H2CO3. HCIO4, HNO3


  1. Заключительная часть:


  • оценка работы студентов,

  • замечания.


  1. Домашнее задание.


  • Учебник О. Е. Саенко «Химия» Глава 3, параграфы 1-2.

  • Решить задачи: 5, 8, 9 страница 59.

  • Учить материал лекции.














МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА


Теоретического занятия № 2.


Тема: «Металлическая и водородная связь.

Кристаллические решетки».

1. ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

А. Учебная цель. Обеспечить создание у студентов представлений об особенностях возникновения металлической и водородной связей, способствовать формированию убеждения в единой природе химической связи.

Студент должен знать:

Понятия:

  • Металлическая связь

  • Кристаллическая решетка

  • Валентные электроны

  • Водородная связь

  • Как возникает металлическая химическая связь;

  • Механизм возникновения водородной связи;

  • Типы кристаллических решеток;

  • Основные особенности каждого вида химической связи (металлической, ковалентной, ионной)

Студент должен уметь:

  • Определять вид химической связи в соединениях;

  • Составить схему образования химической связи в веществе;

  • Предсказывать свойства веществ на основе знания типа кристаллической решетки.

Б. Студент должен иметь представление:

- о строении атома и химических свойствах основных классах неорганических веществ.

В. Развивающая цель:

  • развивать умения студентов работать самостоятельно с учебным текстом;

  • развивать способности применять теоретические знания на

практике;

  • аргументировать свои ответы и делать выводы;

  • способствовать развитию химического мышления и химического языка.
    Воспитательная цель:

  • формирование у студентов интереса к дисциплине;

  • формирование чувства ответственности,

  • добросовестного отношения к учебе.


2. ТИП ЗАНЯТИЯ: Комбинированное - 80 мин.

З. МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ: кабинет «Химии» ГОУ СПО «Тульское областное медицинское училище № 1»

4. МАТЕРИАЛЬНОЕ ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ:

Таблица «Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева»; раздаточный материал: карточки для самопроверки, тестовые задания.

5. ВНУТРИПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ: Темы: Свойства основных классов неорганических веществ.

ПЛАН – ХРОНОКАРТА

«Металлическая и водородная связь.

Кристаллические решетки».

Тип занятия: комбинированное. Продолжительность занятия — 80 мин.

ПЛАН - ХРОНОКАРТА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОГО

ЗАНЯТИЯ

(комбинированный урок).

Наименование структурного элемента

Ориентировочное время

1.

Организационный момент

1 мин.

2.

Контроль уровня знаний

25 мин.

3.

Сообщение темы

1 мин.

4.

Изложение нового материала

35 мин.

5.

Обобщение и систематизация полученных знаний

2 мин.

6.

Закрепление нового материала

15 мин.

7.

Заключительная часть

1 мин.


ХОД ЗАНЯТИЯ.


  1. Организационный момент.

Проверить готовность кабинета и студентов к занятию. Ознакомить студентов с целью и планом занятия по данной теме.


  1. Объявление темы цели и плана занятия.

Тема занятия: «Химическая связь. Строение вещества»


  1. Контроль исходного уровня знаний.

  1. Проверка письменного домашнего задания у доски.

  2. Фронтальный опрос по вопросам

  • Что такое химическая связь?

  • Какие виды химической связи вам известны?
    (
    ионная, ковалентная неполярная, ковалентная полярная)

  • Что такое электроотрицательность? Как она изменяется в периодах и группах?

  • Дайте определение ковалентной связи.

  • От чего зависит полярность связи?

  • Между какими элементами образуется ковалентная связь?

  • Какая связь называется ионной?

c) Индивидуальный опрос по карточкам


1. Изобразите строение атома азота и объясните, почему атом азота в аммиаке проявляет валентность, равную 3, а в ионе аммония его валентность равна 4, почему он не проявляет валентность, равную 5.



2. Приведите пример вещества, в молекуле которого имеются G- и П-связи. Приведите примеры веществ, в молекулах которых имеются

a) s-s-, б) p-s- химические связи.

Какие свойства веществ определены этими вида­ми химической связи?



3. Составьте схемы образования химических связей в двухатомных молекулах азота и брома. Сравните число связей и прочность.




NaCl, H2, Na,


CO2, Mg, Cl2,


HCl, Li2O, Al,


OF2, N2, CaF2


d) Задание для всей группы.

На доске вы видите химические формулы. Предложите задание, которое можно выполнить, используя эти формулы.

(Определить вид химической связи в каждом из веществ)

Задание: формулы соединений с ионной связью подчеркнуть волнистой линией ( ~), с ковалентной неполярной – прямой линией ( __ ), с ковалентной полярной - двумя прямыми линиями (== ).

Учащиеся, выполнив работу, проверяют её по образцу на доске, который делает студент.

Этап постановки учебной задачи (вопросы студентам):

  • Формулы каких веществ остались неподчёркнутыми?

(Na, Mg , Al )

  • Что вы можете о них сказать, используя периодическую систему химических элементов Д.И.Менделеева?

(Это металлы, их атомы содержат на внешнем уровне малое число электронов: Na – 1е-, Mg – 2е-, Аl – 3е-; они легко отдают внешние электроны)




  1. Изложение нового материала.

План лекции:

  1. Металлическая связь.

  2. Водородная связь.

  3. Кристаллические решетки.

  4. Единая природа химической связи.


  1. Металлическая связь. Изучите текст §3 на стр. 53 – 54. В паре проверьте друг друга по «Листу рассказа»:

Атомы большинства металлов содержат на внешнем энергетическом уровне (от 1 до 3) электронов. Эти электроны легко (отрываются) , и атомы при этом превращаются (в положительно заряженные ионы- катионы). Оторвавшиеся электроны (беспорядочно движутся) от одного (атома или катиона) к другому, связывая их вместе. При присоединении электронов к иону временно образуются (атомы), а затем электроны снова отрываются от атома, и он снова превращается в (катионы) . В куске металла существуют все время то (атомы) , то (катионы) . Их так и называют «атом-ионы». Связь в металлах между («атом-ионами» ) посредством (большого количества не связанных с ядрами подвижных электронов) называется (металлической связью).

Выпишите в тетрадь схему металлической связи. Что обозначает буква n ?

( Mene e+n ; n – число отданных с внешнего слоя электронов)

Промежуточный контроль

Программа А. Составьте схемы образования металлической связи для натрия, кальция, алюминия.

( Na0 – e Na+

Ca0 – 2e Ca2+

Al0 – 3e Al3+ )


Программа В. Предложите, как можно повысить твёрдость металлов и сплавов.

Контроль преподавателя



  1. Водородная связь. Водородная связь - зто связь между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и отрицательно заряженным атомом другой молекулы. Водородная связь возникает между молекулами, в состав которых входит водород и атомы с высокой ЭО (кислород, фтор, азот). Ковалентные связи H–O, H–F, H–N являются сильно полярными, за счет чего на атоме водорода скапливается избыточный положительный заряд, а на противоположных полюсах – избыточный отрицательный заряд. Между разноименно заряженными полюсами возникают силы электростатического притяжения – водородные связи. Водородные связи могут быть как межмолекулярными, так и внутримолекулярными. Энергия водородной связи примерно в десять раз меньше энергии обычной ковалентной связи, но тем не менее водородные связи играют большую роль во многих физико-химических и биологических процессах. В частности, молекулы ДНК представляют собой двойные спирали, в которых две цепи нуклеотидов связаны между собой водородными связями.



hello_html_55a04d3c.png

Межмолекулярные водородные связи между молекулами воды и фтороводорода можно изобразить  (точками) следующим образом:

hello_html_m61be5438.jpg

Вещества с водородной связью имеют молекулярные кристаллические решетки. Наличие водородной связи приводит к образованию ассоциатов молекул и, как следствие, к повышению температур плавления и кипения.

  1. Кристаллические решетки. Различные виды химической связи обусловливают существование различных типов кристаллических решеток.

Вещества, состоящие из молекул, имеют молекулярное строение. К таким веществам относятся все газы, жидкости, а также твердые вещества с молекулярной кристаллической решеткой, например йод. Твердые вещества с атомной, ионной или металлической решеткой имеют немолекулярное строение, в них нет молекул. Кристаллическое строение. Оно характеризуется правильным расположением частиц в строго определенных точках пространства. При мысленном соединении этих точек пересекающимися прямыми линиями образуется пространственный каркас, который называют кристаллической решеткой.

Точки, в которых размещены частицы, называются узлами кристаллической решетки. В узлах воображаемой решетки могут находиться ионы, атомы или молекулы. Они совершают колебательные движения. С повышением температуры амплитуда колебаний возрастает, что проявляется в тепловом расширении тел.

В зависимости от вида частиц и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, атомные, молекулярные и металлические.

Кристаллические решетки, состоящие из ионов, называются ионными. Их образуют вещества с ионной связью. Примером может служит кристалл хлорида натрия, в котором, как уже отмечалось, каждый ион натрия окружен шестью хлорид-ионами, а каждый хлорид-ион - шестью ионами натрия. Такому расположению соответствует наиболее плотная упаковка, если ионы представить в виде шаров, размещенных в кристалле . Очень часто кристаллические решетки изображают, как показано на рис hello_html_m1c9ecd8b.jpg, где указывается только взаимное расположение частиц, но не их размеры.

Число ближайших соседних частиц, вплотную примыкающих к данной частице в кристалле или в отдельной молекуле, называется координационным числом.

В решетке хлорида натрия координационные числа обоих ионов равны 6. Итак, в кристалле хлорида натрия нельзя выделить отдельные молекулы соли. Их нет. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую макромолекулу, состоящую из равного числа ионов Na+ и Cl-, NanCln, где n - большое число . Связи между ионами в таком кристалле весьма прочны. Поэтому вещества с ионной решеткой обладают сравнительно высокой твердостью. Они тугоплавки и малолетучи.

Плавление ионных кристаллов приводит к нарушению геометрически правильной ориентации ионов относительно друг друга и уменьшению прочности связи между ними. Поэтому расплавы их проводят электрический ток. Ионные соединения, как правило, легко растворяются в жидкостях, состоящих из полярных молекул, например в воде.

Кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы, называются атомными. Атомы в таких решетках соединены между собой прочными ковалентными связями. Примером может служить алмаз - одна из модификаций углерода. Алмаз состоит из атомов углерода, каждый из которых связан с четырьмя соседними атомами. Координационное число углерода в алмазе 4 hello_html_m3e489d54.jpg. В решетке алмаза, как и в решетке хлорида натрия, молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую молекулу. Атомная кристаллическая решетка характерна для твердого бора, кремния, германия и соединений некоторых элементов с углеродом и кремнием.

Кристаллические решетки, состоящие из молекул (полярных и неполярных), называются молекулярными.

Молекулы в таких решетках соединены между собой сравнительно слабыми межмолекулярными силами. Поэтому вещества с молекулярной решеткой имеют малую твердость и низкие температуры плавления, нерастворимы или малорастворимы в воде, их растворы почти не проводят электрический ток. Число неорганических веществ с молекулярной решеткой невелико.

Примерами их являются лед, твердый оксид углерода (IV) ("сухой лед"), твердые галогеноводороды, твердые простые вещества, образованные одно- (благородные газы), двух- (F2, Сl2, Br2, I2, Н2, О2, N2), трех- (О3), четырех- (Р4), восьми- (S8) атомными молекулами. Молекулярная кристаллическая решетка йода показана на рис . Большинство кристаллических органических соединений имеют молекулярную решетку.



Гибридизация орбиталей.

Гибридизация орбиталей - это изменение формы некоторых орбиталей при образовании ковалентной связи для достижения более эффективного перекрывания орбиталей.

1. sp3- Гибридизация. Одна s- орбиталь и три p- орбитали превращаются в четыре одинаковые "гибридные" орбитали, угол между осями которых равен 109°28'.

--®

hello_html_m3c1ff127.png

Молекулы, в которых осуществляется sp3- гибридизация, имеют тетраэдрическую геометрию (CH4, NH3).

2. sp2- Гибридизация. Одна s- орбиталь и две p- орбитали превращаются в три одинаковые "гибридные" орбитали, угол между осями которых равен 120°.

--®

hello_html_m6c0c2eef.png

 Если связь образуется при перекрывании орбиталей по линии, соединяющей ядра атомов, она называется s- связью. Если орбитали перекрываются вне линии, соединяющей ядра, то образуется p- связь. Три sp2- орбитали могут образовывать три s- связи (BF3, AlCl3). Еще одна связь (p- связь) может образоваться, если на p- орбитали, не участвующей в гибридизации, находится электрон (этилен C2H4).

Молекулы, в которых осуществляется sp2- гибридизация, имеют плоскую геометрию.

3. sp- Гибридизация. Одна s- орбиталь и одна p- орбиталь превращаются в две одинаковые "гибридные" орбитали, угол между осями которых равен 180°.

--®

hello_html_m74694fb.png

 Две sp- орбитали могут образовывать две s- связи (BeH2, ZnCl2). Еще две p- связи могут образоваться, если на двух p- орбиталях, не участвующих в гибридизации, находятся электроны (ацетилен C2H2).

Молекулы, в которых осуществляется sp- гибридизация, имеют линейную геометрию.


5. Обобщение и систематизация.

Задача 1. Определите, как изменяется прочность соединений в ряду: HF, НСl, НВr, HI.

Решение. У этих двухатомных молекул прочность связи зависит от длины связи. А поскольку радиус атома при переходе от фтора к иоду возрастает, то длина связи Н - галоген в этом направлении возрастает, т.е. прочность соединений при переходе от фтора к иоду уменьшается.

Задача 2. Сколько электронов и протонов содержат следующие молекулы и ионы: а) AlH4- ; б) NF3?

Решение

а) Число протонов в атоме элемента равно порядковому номеру элемента, поэтому атом алюминия содержит 13 протонов, атом водорода - один протон. Всего в ионе содержится 17 протонов. Заряд иона равен -1, поэтому число электронов на единицу превышает число протонов и равно 18.

б) Атом азота содержит 7 протонов, атом фтора - 9 протонов. Всего в молекуле NF3 содержится 7+3•9 = 34 протона. Заряд молекулы равен 0, поэтому число электронов равно числу протонов.

Ответ. а) 17 протонов, 18 электронов; б) 34 протона, 34 электрона.

Задача 3. Каковы валентность и степень окисления азота: а) в азотной кислоте; б) в хлориде аммония?

Решение.

а) Структурную формулу азотной кислоты иногда изображают с пятивалентным азотом следующим образом:

O

//

H - O - N

\\

O

В действительности, пятивалентный азот не существует, поскольку для этого атом азота должен иметь пять неспаренных электронов.

Распаривание 2s-электронов азота требует очень большой затраты энергии и практически не происходит. Атом азота в азотной кислоте имеет валентность IV. Три ковалентные связи N-О образованы за счет неспаренных электронов, и одна - за счет неподеленной пары электронов азота. Структурную формулу азотной кислоты можно писать так:

O

/

H - O - N

\\

O

где стрелочка обозначает донорно-акцепторную связь. Степень окисления водорода равна +1, кислорода -2, а сумма степеней окисления атомов в молекуле равна 0, поэтому на долю атома азота приходится условный заряд +5.

б) Валентность азота в ионе равна IV. Три ковалентные связи N-Н образованы за счет неспаренных электронов азота, и одна - за счет неподеленной пары электронов.

Степень окисления водорода равна +1, а сумма степеней окисления атомов в ионе равна заряду иона (-1), поэтому на долю атома азота приходится условный заряд -3.

Ответ. а) валентность IV, степень окисления +5. б) валентность IV, степень окисления -3.

Задача 4. Определите степени окисления элементов в следующих соединениях: К2MnО4; Ba(ClO3)2; F2O; Ca(NO2)2; H2SiF6; H2O2; Cr2(SO4)3.

Решение. Используем следующие правила определения степеней окисления: 1) сумма степеней окисления атомов в молекуле равна 0; 2) степень окисления Н равна +1 в соединениях с неметаллами; 3) степень окисления О равна -2, кроме соединений со фтором и перекисных соединений; 4) степень окисления F фтора равна -1; 5) степень окисления металла равна заряду иона металла. Используя эти правила, находим:

1) K2MnO4: K+1, Mn+6, O-2;

2) Ba(ClO3)2: Ba+2, Cl+5, O-2;

3) F2O: F-1, O+2;

4) Ca(NO2)2: Ca+2, N+3, O-2;

5) H2SiF2: H+1, Si+4, F-1;

6) H2O2: H+1, O-1;

7) Cr2(SO4)3: Cr+3, S+6, O-2.

Задача 5. Приведите структурную формулу 3-аминобензойной кислоты. Укажите характер химических связей, валентности и степени окисления элементов.

Решение. Все связи в молекуле 3-аминобензойной кислоты - ковалентные полярные, кроме связей С-С в бензольном кольце, которые являются ковалентными неполярными:

Валентности элементов равны: С - IV, О - II, Н - I, N - III. Степени окисления: Н+1, О-2, N-3. Степени окисления атомов углерода различны. Атомы С в бензольном кольце при связях С-Н имеют степень окисления -1 (т.к. углерод - более электроотрицательный элемент, чем водород), атом С при связи С-N имеет степень окисления +1 (азот более электроотрицателен, чем углерод), атом С при связи С-С - степень окисления 0 (связь между одинаковыми атомами). Наконец, атом С в группе СООН связан тремя связями с более электроотрицательными атомами О и имеет степень окисления +3.

 hello_html_2ae9de2a.png



6. Закрепление нового материала:

Решение заданий:

1. Определите тип химической связи и постройте схемы образования в веществах: Са, СаF2, F2, OF2.


Ответ:


hello_html_m180d665c.gif




2. Назовите химические элементы, распределение электронов на энергетических уровнях которых изо­бражены следующими рядами чисел:

а) 2,8,1; б) 2,8,7; в) 2,8,8; г) 2,8,8,2. Приведите примеры соединений, в состав которых входят эти химические элементы, а ме­жду атомами устанавливается химическая связь: а) ковалентная; б) ионная; в) металлическая.


Ответ: а) Na

б) Cl

в) Са

Ковалентная связь образуется между атомами неметаллов Сl2 ;

Ионная связь образуется между атомами металлов и неметеллов NaCl, CaCl2 ;

Металлическая связь характерна только для металлов Na, Ca.


3. Объясните, в каком из соединений — воде или се­роводороде

а) ковалентная связь более полярна,

б) в ка­ком соединении образуются водородные связи?


Ответ: более полярная связь в молекуле воды, так как электроотрицательность кислорода больше, чем серы (это видно по положению в ПСХЭ). Следовательно, на водороде в молекуле воды частично положительный заряд больше, чем таковой же на водороде в молекуле сероводорода и частично отрицательный заряд на атоме кислорода больше, чем на атоме серы. Исходя из этого, водородная связь образуется между молекулами воды, но не образуется между молекулами сероводорода.

Соответственно это сказывается и на свойствах этих веществ, вода – жидкость, а сероводорд - газ.


Тестирование.

1 вариант

Выберите один правильный ответ.


1. Атомы каких элементов могут отдавать электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы:

а) С б) Li в) Ва г) Р

2. Вещества с ионной связью:

a) SO2 б) КС1 в) ВаС12 г) NH3. Выберите правильный ответ.

3. Вещества с молекулярной кристаллической решеткой:

a)HF б)Н2 B)LiF г) ВаС12. Выберите правильный ответ.

4. Большая температура плавления у: a) LiF б) HI в) I2 г) HCi .

Выберите правильный ответ.

5. Степень окисления углерода +4 имеется в соединении:

a) Na2CO3 б) СН4 в) С02 г) SiC.




2 вариант

Выберите один правильный ответ.

1. Атомы каких элементов могут принимать электроны, превращаясь в отрицательно заряженные ионы:

а)Са 6)Na в)Br r)F?

2. Вещества с полярной ковалентной связью:

а) Р2О5 б) KF в) BaF2 r)H2S. Выберите правильный ответ.

3. Вещества с ионной кристаллической решеткой:

a)KF 6)CsCl в) HI г)С12. Выберите правильный ответ.

4. Большая температура плавления у:

a)KF б)НВг в)Вг2 г)Н2О. Выберите правильный ответ.

5. В каком соединении степень окисления углерода равна -4:

а) СО2 б) СС14 в) СН4 г) Н2СО3.


Химическая связь. Единая природа химической связи.

Тест 1

1. Между одинаковыми неметаллами образуется связь

1) ионная 2)водородная

3) ковалентная неполярная 4) ковалентная полярная

2. Ионная связь имеется в соединении

1) Н2S04 2) СuS04 3) СС14 4) HОН

3. Ионной связи нет в соединении

1) Н202 2) Na20 3) NH4С1 4) NаОН

4. В молекуле СО имеются только

1) G-связи 2) П-связи

3) одна G- и одна П-связь 4) одна G- и две П-связи

5. Укажите неполярную молекулу с полярными ковалентными связями

1) НСТ 2) ВF3 3) С12 4) H2О2

Тест 2

1. Между разными неметаллами образуется связь


1) ковалентная неполярная 2) ионная

3) водородная 4) ковалентная полярная

2. Полярная ковалентная связь имеется в молекуле
1) С0
2 2) КI 3) F2 4) Н2


3. Водородная связь образуется между молекулами

1) НСНО 2) С2Н5ОН 3) СН3ОСН3 4) СН3СОСН3

4. Между атомами S и О в молекуле S02 имеются только

1) G-связь 2) П-связь

3) одна G- и одна П-связь 4) одна G- и две П-связи

5. Укажите неполярную молекулу с полярными ковалентными связями

1) ВеF2 2) Н2 3) СО 4) СН2С12

Тест 3

1. Между неактивными металлами и неактивными не­металлами образуется связь

1) ковалентная полярная 2) ионная
3) металлическая 4) ковалентная неполярная

2. Металлическая связь имеется в соединении

1) FеО 2) FеС13 3) Fе 4) Fе(ОН)3

  1. Полярной ковалентной связи нет в соединении

1) Н2S04 2) Nа2S04 3) Nа2S03 4) Na2S

  1. В молекуле ВF3 имеются только

1) П-связи 2) G-связи

3) одна G - и одна П-связь 4) одна G - и две П-связи

5. Укажите неполярную молекулу с полярными ковалентными связями

1) СО 2) F2 3) СН4 4) Н28

Тест 4

1. Между активными металлами и активными неметал­лами образуется связь

1) ковалентная полярная 2) ионная
3) металлическая 4) ковалентная неполярная


  1. Неполярная ковалентная связь имеется в молекуле

1) НС1 2) NаС1 3) SiF4 4) 02

  1. Водородная связь не образуется между молекулами

1) Н20 2) НF 3) Н2S 4) НСООН

  1. В молекуле Н202 имеются только

1) G-связи 2) П-связи

3) одна G- и одна П-связь 4) одна G- и две П-связи

5. Укажите неполярную молекулу с полярными ковалентными связями

1)02 2)НС1 3)S02 4)С02


Ответы: 1) 32142

2) 41231

3) 13423

4) 24314



Свойства ковалентной химической связи. Гибридизация орбиталей и геометрия молекул

Тест 1

1. Определите гибридизацию центрального атома в мо­лекуле ВF3

1) 2) sр2 3) sр3 4) d2sр3

2. Расположение sp3-гибридных орбиталей

1) линейное 2) тригональное

3) тетраэдрическое 4) октаэдрическое

3. Угол между sр-гибридными орбиталями равен
1)180° 2)120° 3) 109°28' 4)90°

4. Соединение, орбитали всех атомов углерода которого
находятся в
sр2-гибридизации

1) пропен 2) бутен-1 3) этен 4) бутен-2

5. Какую геометрическую форму имеет молекула Н20?
1) линейную 2) треугольную

3) угловую 4)тетраэдрическую


Тест 2

1. Определите гибридизацию центрального атома в мо­лекуле CO2

1) s p 2) sр2 3) sр3 4) sр3d2

2. Расположение sр2-гибридных орбиталей

1) линейное 2) тригональное

3) тетраэдрическое 4) октаэдрическое

3. Угол между sр3-гибридными орбиталями равен
1) 180° 2) 120° 3) 109°28' 4) 90°

4. Соединение, орбитади всех атомов углерода которого находятся в sр2-гибридизации

1) хлоропрен 2) изопрен

3) этанаяь 4) пентадиен-1,3

5. Какую геометрическую форму имеет молекула NF3?
1) тетраэдрическую 2) угловую

3) треугольную 4) пирамидальную



Ответы: 1) 23133

2) 12314


7.Заключительная часть:

-оценка работы студента,

-замечания.

8. Домашнее задание:

  1. Изготовить кристаллическую решётку алмаза, воспользовавшись данными справочников или энциклопедий.

  2. Подготовить творческую работу (тест, кроссворд, головоломку, “Крестики – нолики”, химическую сказку и др.) по темам “Химическая связь” и “Кристаллические решётки”.


Тест по теме «Химическая связь. Строение вещества»

1. Сколько электронов участвует в образовании химических связей в молекуле аммиака?

а) 2; б) 6; в) 8; г) 10.

2. Для твердых веществ с ионной кристаллической решеткой характерна низкая:

а) температура плавления; б) энергия связи;

в) растворимость в воде; г) летучесть.

3. Расположите приведенные ниже вещества в порядке возрастания полярности ковалентных связей. В ответе укажите последовательность букв.

а) S8; б) SO2; в) H2S; г) SF6.

4. Какие частицы образуют кристалл нитрата натрия?

а) Атомы Na, N, O; б) ионы Na+, N5+, O2–;

в) молекулы NaNO3; г) ионы Na+, NO3.

5. Укажите вещества, которые в твердом состоянии имеют атомные кристаллические решетки:

а) алмаз; б) хлор;

в) оксид кремния(IV); г) оксид кальция.

6. Укажите молекулу с наибольшей энергией связи:

а) фтороводород; б) хлороводород;

в) бромоводород; г) йодоводород.

7. Выберите пары веществ, все связи в которых ковалентные:

а) NaCl, HCl; б) CO2, NO;

в) CH3Cl, CH3K; г) SO2, NO2.

8. В каком ряду молекулы расположены в порядке увеличения полярности связей?

а) HBr, HCl, HF; б) NH3, PH3, AsH3;

в) H2Se, H2S, H2O; г) CO2, CS2, CSe2.

9. Вещество, в молекулах которого имеются кратные связи, – это:

а) углекислый газ; б) хлор;

в) вода; г) этанол.

10. На какое физическое свойство образование межмолекулярных водородных связей не оказывает влияния?

а) электропроводность;

б) плотность;

в) температура кипения;

г) температура плавления.

Ключ к тесту














Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 13 декабря. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru


Общая информация

Номер материала: ДБ-107393
Курсы профессиональной переподготовки
133 курса

Выдаем дипломы установленного образца

Заочное обучение - на сайте «Инфоурок»
(в дипломе форма обучения не указывается)

Начало обучения: 13 декабря
(набор групп каждую неделю)

Лицензия на образовательную деятельность
(№5201 выдана ООО «Инфоурок» 20.05.2016)


Скидка 50%

от 13 800  6 900 руб. / 300 часов

от 17 800  8 900 руб. / 600 часов

Выберите квалификацию, которая должна быть указана в Вашем дипломе:
... и ещё 87 других квалификаций, которые Вы можете получить

Похожие материалы

Получите наградные документы сразу с 38 конкурсов за один орг.взнос: Подробнее ->>