Конспект урока химии "Ковалентная химическая связь. Механизм образования ковалентной связи. Электроотрицательность."

План урока №20

Предмет: Химия

Тема программы: Строение вещества

Тема урока: Ковалентная химическая связь. Механизм образования ковалентной связи. Электроотрицательность.

Тип урока: комбинированный

Цели урока:

Образовательная:

·        изучить механизм образования ковалентной химической связи;

·        научиться составлять электронные формулы молекул веществ;

·        ввести понятие электроотрицательности и на основе этого объяснить природу ковалентной полярной связи.

Развивающая:

·        закрепить знания учащихся о распределении электронов в атоме;

·        формировать умения написания электронных формул веществ;

·        формировать умения определять вид ковалентной связи.

Воспитательная: воспитывать умение работать в сотрудничестве, оказывать взаимовыручку и взаимопомощь.

Материально-дидактическое обеспечение урока: учебник, таблица Менделеева, таблицы электроотрицательности, примеры веществ с ковалентной связью.

Межпредметные и внутрипредметные связи: Основные понятия и законы химии.

Ход урока:

I. Организационный этап (2 мин):

- приветствие;

- проверка отсутствующих;

- проверка готовности учащихся к работе;

- проверка подготовленности кабинета к уроку;

- организация внимания.

II. Этап всесторонней проверки знаний (10 мин):

Метод: фронтальный опрос

III. Этап подготовки учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала (1 мин):

- сообщение темы и цели урока;

- мотивация учебной деятельности учащихся.

IV.Этап усвоения новых знаний (20 мин)

План изложения:

1. Ковалентная связь

2. Механизмы образования ковалентной связи

3. Элекроотрицательность

V. Этап закрепления новых знаний (10 мин):

Метод: тест «Ковалентная связь»

VI. Этап информации учащихся о домашнем задании, инструктаж по его выполнению (2 мин):

- поведение итогов урока;

- аргументация выставленных оценок;

- сообщение домашнего задания: повторить определения;

- инструктаж по выполнения домашнего задания.

Преподаватель: Решетник В. И.

Задания для всесторонней проверки знаний

1. Назовите максимальное количество электронов на внешнем энергетическом электронном уровне у неметаллов.

2. Какие типы химической связи вы еще помните?

3.Что такое ион?

4. Какую связь называют ионной?

5. Записать схему образования ионной связи оксида натрия

Ковалентная химическая связь

Ковалентная химическая связь – это связь, осуществляемая за счет образования общих (связывающих) электронных пар.

Если между двумя атомами имеется одна общая электронная пара, то такая связь называется одинарной (ординарной), если две – двойной, если три – тройной.

Связь принято обозначать горизонтальной черточкой между атомами. Например, в молекуле водорода одинарная связь: H-H; в молекуле кислорода двойная связь: O=O; в молекуле азота тройная связь:

Чем выше кратность связи, тем прочнее молекула: наличие тройной связи объясняет высокую химическую устойчивость молекул азота.

Образование и виды ковалентной связи

Механизмы образования ковалентной связи

Существуют два механизма образования ковалентной связи: обменный механизм и донорно-акцепторный механизм:

обменный механизм. При обменном механизме для образования общей электронной пары два связывающихся атома предоставляют по одному неспаренному электрону. Именно так происходит, например, при образовании молекулы водорода.

Общая электронная пара принадлежит каждому из связанных атомов, то есть электронная оболочка у них завершена.

донорно-акцепторный механизм. При донорно-акцепторном механизме общую электронную пару представляет один из связывающихся атомов, тот, который является более электроотрицательным. Второй атом представляет свободную орбиталь для общей электронной пары.

Ковалентная химическая связь в химических веществах может быть полярной и неполярной. Связь не имеет дипольного момента, то есть полярности, если связаны два атома одного и того же элемента, имеющие одно и то же значение электроотрицательности. Так, в молекуле водорода связь неполярная.

В молекуле хлороводорода HCl ковалентной одинарной связью соединены атомы с разной электроотрицательностью. Общая электронная пара оказывается сдвинутой в сторону хлора, у которого выше сродство к электрону и электроотрицательность. Возникает дипольный момент, связь становится полярной. При этом происходит частичное разделение заряда: атом водорода становится положительным концом диполя, а атом хлора – отрицательным.

Любая ковалентная связь обладает следующими характеристиками: энергия, длина, кратность, полярность, поляризуемость, насыщаемость, направленность в пространстве

Электроотрицательность

Только о небольшой части всех химических связей можно сказать, что они являются чисто ковалентными. В таких соединениях поделенная пара электронов всегда находится на одинаковом расстоянии от ядер обоих атомов. Это возможно тогда, когда между собой связаны одинаковые атомы. Например, из рассмотренных нами в этой главе молекул чисто ковалентными окажутся двухатомные молекулы водорода, кислорода, хлора, азота:

Когда между собой связываются разные атомы, поделенная пара химической связи всегда смещена к одному из атомов. К какому? Разумеется, к тому атому, который проявляет более сильные акцепторные свойства.

Под электроотрицательностью (ЭО) понимают относительную способность атомов притягивать электроны при связывании с другими атомами. Электроотрицательность характеризует способность атома к поляризации химических связей.

Молекулы многих соединений состоят из атомов разного вида и поэтому содержат полярные ковалентные связи. Например, полярные ковалентные связи присутствуют в соединениях аммиака, воды, диоксида серы.

Электроотрицательность зависит не только от расстояния между ядром и валентными электронами, но и от того, насколько валентная оболочка близка к завершенной. Атом с 7 электронами на внешней оболочке будет проявлять гораздо большую электроотрицательность, чем атом с 1 электроном.

Фтор является "чемпионом" электроотрицательности по двум причинам. Во-первых, он имеет на валентной оболочке 7 электронов (до октета недостает всего одного электрона) и, во-вторых, эта валентная оболочка (...2s² 2p⁵) расположена близко к ядру.

Ионную связь можно рассматривать как предельный случай полярной ковалентной связи.

Внешне соединения с ионными и ковалентными связями могут довольно сильно отличаться друг от друга. Ионные соединения – обычно твердые и хрупкие вещества, плавящиеся при высоких температурах. Растворы ионных соединений проводят электрический ток, потому что при растворении они распадаются на заряженные ионы. Типичное ионное соединение – поваренная соль NaCl.

Иногда встречается утверждение, что ионная связь – это химическая связь, возникающая в результате кулоновского притяжения противоположно заряженных ионов. Действительно, электростатическое притяжение противоположных зарядов в ионных соединениях вносит заметный вклад в энергию связи. Но в то же время ковалентная составляющая химической связи никогда не выключается полностью даже в наиболее ионных соединениях.

Таким образом, граница между полярными ковалентными и ионными соединениями достаточно условна. Например, чистая вода (полярное ковалентное соединение) все-таки обладает электропроводностью (правда, очень низкой), а если поваренную соль (ионное соединение) расплавить и нагреть до кипения в вакууме, то в парах будут присутствовать молекулы Na–Cl, а не отдельные ионы Na⁺ и Cl^–.

Электроотрицательность можно выразить количественно и выстроить элементы в ряд по ее возрастанию. Наиболее часто используют шкалу электроотрицательностей, предложенную американским химиком Л. Полингом. Электроотрицательность (X) измеряется в относительных величинах (таблица 1).

Таблица 1. Электроотрицательности (X) некоторых элементов.

Данные из справочника: CRS HandbookofChemistryandPhysics (издание 2007 года).

Электроотрицательнось по Полингу – это свойство атомов, связанных химическими связями, т.е. находящихся в составе химических соединений. Соединения таких благородных элементов, как гелий, неон и аргон до сих пор не получены, поэтому не определена и ЭО этих элементов.

Для фтора во многих книгах приводится значение X = 4,0 и в этом нет ошибки. Просто в таблице 1 приведены уточненные данные и, кроме того, значение 3,98 вполне может быть округлено до 4,0.

Менее всего электроотрицательны атомы щелочных и щелочноземельных металлов Li, Na, Mg и т.д. И это понятно – ведь их внешние электронные оболочки далеки от завершения и для них выгоднее сдвинуть свои валентные электроны к чужому атому, чем "добирать" электроны у соседей.

Допустим, между двумя какими-то элементами образовалась химическая связь. Теперь разность электроотрицательностей этих элементов (ΔX) позволит нам судить о том, насколько эта связь отличается от чисто ковалентной.

Какие бы два атома не были связаны между собой, для вычисления ΔX нужно из большей электроотрицательности вычесть меньшую.

Таким образом, при возникновении химической связи происходит не только обобществление электронов, но и в ряде случаев передача электронов от одного атома другому. Эта передача может быть частичной или почти полной. Электроны всегда передаются от атома с меньшей электроотрицательностью атому с большей электроотрицательностью.

Задания для закрепления новых знаний

Тест «Ковалентная связь»

1. Какая ковалентная связь в молекуле кислорода?

a)     одинарная

b)    двойная

c)     тройная

d)    четверная

2. Положительно заряженный ион - это?

a)     анион

b)    электрон

c)     катион

d)    анод

3. Какой вид ковалентной связи у атомов одного и того же элемента с одинаковым значением электроотрицательности?

a)     полярный

b)    неполярный

c)     донорно-акцепторный

d)    нет ни одного правильного ответа

4. Какими характеристиками обладает любая ковалентная связь?

a)     энергия

b)    длина

c)     кратность

d)    все перечисленные ответы верны

5. По какому механизму образуется молекула водорода?

a)     обменный механизм

b)    донорно-акцепторный механизм

c)     по обменному, либо по донорно-акцепторному механизму

d)    нет ни одного правильного ответа