Инфоурок / Химия / Конспекты / Конспект урока "Строение атома углерода. Валентные состояния атома"
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 «Законы экологии», 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 21 ОКТЯБРЯ!

Конкурс "Законы экологии"

Конспект урока "Строение атома углерода. Валентные состояния атома"

библиотека
материалов

Конспект урока по химии в классе.

Тема урока: «Строение атома углерода. Валентные состояния атома углерода.»

Цели урока: актуализировать знания обучающихся об электронном строении атомов и молекул, о способах образования химических связей, углубить представление обучающихся о механизмах образования ковалентной связи;

сформировать представления о гибридизации атомных орбиталей, о состоянии атома углерода в трех валентных состояниях;

сформировать умение по химической формуле вещества определять вид гибридизации и форму молекулы, изображать строение молекул с помощью электронных облаков.

Оборудование: таблицы «Вид химической связи», «s- и p- электронные облака»; объемные модели молекул метана, этилена, ацетилена; таблицы с изображением электронного строения этих молекул; изображения или модели молекул Hhello_html_m7636bcda.gifO, NHhello_html_m506b855f.gif, BaClhello_html_4147c67d.gif и др.

Ход урока.

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний.

  1. Взаимопроверка в парах – пересказ основных положений теории строения органических веществ; фронтальный опрос по вопросам после параграфа

  2. Разбор письменных заданий у доски.

III. Изложение нового материала.

Задание классу:

- Вспомните электронное строение атома.

Ответы обучающихся.

- Положение электрона в атоме определяется:

  1. Энергетическим уровнем (удаленностью от ядра), число энергетических уровней в атоме равно номеру периода, в котором находится элемент.

  2. Подуровнем (формой орбитали которую при движении описывает электрон). Число подуровней в уровне равно номеру уровня.

s-орбиталь имеет форму сферы, p-орбиталь – форму гантели.

3. Орбиталью. В каждом подуровне существует определенное число орбиталей.

На s-подуровне 1-орбиталь, на p – 3, на d – 5, на f – 7. Орбитали определенным образом расположены в пространстве. Например, три р-орбитали располагаются в трех взаимноперпендикулярных плоскостях .

На одной орбитали не может быть более двух электронов. Электроны в подуровне располагаются так, чтобы занять как можно больше орбиталей.

4.Спином. Спин – особое свойство электрона, его собственный магнитный момент. Он может быть положительным или отрицательным. На одной орбитали располагаются электроны с разными спинами, что изображается так: hello_html_m1ced4918.gif

Максимальное число электронов на уровне вычисляется по формуле 2nhello_html_m12cf2709.gif, где n – номер уровня, на последнем уровне у элементов главных подгрупп число электронов равно номеру группы.

Рассмотрим электронное строение атома углерода: 1hello_html_m5d2622d9.gif2hello_html_m5d2622d9.gif2hello_html_m317fbf75.gif

Графически атом углерода можно показать так:

С

При сообщении атому углерода энергии электрон с 2s-подуровня может переходить на 2p-подуровень. Такое состояние атома углерода называется возбужденным, при этом углерод проявляет валентность IV.

Атомы образуют химические связи, так как стремятся завершить свой внешний энергетический уровень, как правило, до 8-ми электронов (водород до – 2).

Неспаренные электроны способны образовывать химические связи за счет образования общих электронных пар с другими атомами. Такой вид связи называется ковалентной. Если между двумя атомами образуется только одна общая электронная пара, то такая связь называется одинарной, если общих электронных пар две – двойной.


По другому вид связи можно представить как перекрывание электронных облаков:

Н

:

Н∙ ∙ С ∙ ∙Н - перекрываются s- и p облака

:

Н

Н ∙ ∙ Н - перекрываются s – облака

∙ ∙

H ∙ ∙ Cl: - перекрываются s- и p – облака

∙ ∙

∙ ∙ ∙ ∙

: Cl ∙ ∙ Cl : - перекрываются р- и р-облака

∙ ∙ ∙ ∙


- Перекрывание облаков на линии соединения центров атомов называется - σ (сигма) связью, - связь присутствует в простых, двойных и тройных связях, но между двумя атомами такая связь только одна!

Остальные связи между двумя атомами образуются за счет бокового перекрывания

Р - облаков. Они называются – π (пи) связями. Вторая связь в двойной связи, вторая и третья связи в тройной связи – это π - связи: СНhello_html_m4f60e240.gif= СНhello_html_1d922193.gif

Запись в тетрадь. Ковалентные связи, при образовании которых область перекрывания электронных облаков находится на линии, соединяющей центры ядер атомов, называется - σ (сигма) связью. π (пи) связями называются ковалентные связи, при образовании которых область перекрывания электронных облаков находится по обе стороны от линии, соединяющей центры ядер атомов.


Задания для самостоятельной работы:

а) покажите образование связей в молекулах hello_html_m29f2f2ef.gif , hello_html_mb2599f1.gif, hello_html_5c78fb91.gif, hello_html_708c7c25.gif,

б) посчитайте числоhello_html_423bde8d.gif и hello_html_6b2fd1c.gif связей(проверить правильность выполнения задания у доски)

Объяснение учителя.

- Во всех этих случаях механизм образования связи – обменный, то есть каждый атом для образования связи предоставляет свой неспаренный электрон.

Существует способ связи, когда один атом предоставляет электронную пару (донор), а другой свободную орбиталь (акцептор). Такой механизм образования химической связи называется донорно-акцепторным.

Рассмотрим пример образования молекулы угарного газа СО. Судя по степени окисления углерода (+2), в образовании связи участвуют два электрона, а значит углерод находится в невозбужденном состоянии. После обобществления неспаренных электронов у кислорода, - завершенный энергетический уровень, а у углерода , ему еще требуется , поэтому кислород предоставляет ему свою неподеленную электронную пару (донор) на пустую орбиталь. Это обозначается стрелкой. Таким образом, в молекуле угарного газа тройная связь между атомами углерода и кислорода, причем, одна связь образована по донорно-акцепторному механизму.

Запись в тетради. Донорно-акцепторная химическая связь – это связь, образованная по донорно-акцепторному механизму: когда один атом предоставляет неподеленную электронную пару в общее пользование - донор, а другой свободную орбиталь – акцептор.


- В молекуле метана hello_html_m78834656.gif валентность углерода IV, значит у него 4 неспаренных электрона: 1s и 3p – электрона, следовательно, 3 связи С–Н должны быть одинаковые, образованные перекрыванием s- и p- электронных облаков, а одна должна отличаться, так как образована перекрыванием s- и s- электронных облаков. Экспериментально доказано, что все связи в молекуле метана одинаковые, значит все электронные облака углерода стали равными. Это объясняется явлением, которое называется гибридизацией орбиталей.

Запись в тетради. Гибридизация атомных орбиталей – это смешение атомных орбиталей (электронных облаков) различного типа (например, s- и p- орбиталей), в результате которого образуются одинаковые по форме и энергии гибридные орбитали.


- Облака в молекуле располагаются таким образом, чтобы отталкивание между ними было минимальным, поэтому молекула приобретает определенную геометрическую форму.

Рассмотрим процесс гибридизации в молекуле метана. Атом углерода содержит 1 s- и 3 p- электрона на внешнем энергетическом уровне в возбужденном состоянии; все облака превращаются в гибридные – имеющие форму неправильной объемной восьмерки и располагаются в пространстве в виде тетраэдра, так как при этом отталкивание между облаками наименьшее.

Такая гибридизация называется hello_html_m5df8635c.gif- гибридизация (по облакам, участвующим в ней). Угол между облаками составляет hello_html_3426a513.gif, а hello_html_m5df8635c.gif- гибридизация называется первым валентным состоянием.

hello_html_m5df8635c.gif- гибридизация возможна у тех атомов углерода, которые связаны с другими атомами только простыми σ связями.

Второе валентное состояние, или hello_html_29098d1.gif- гибридизация будет у тех атомов углерода, которые связаны с соседними атомами σ связями и одной hello_html_6b2fd1c.gif связью. В этом случае на σ связь расходуется 1p- облако, оно не вступает в гибридизацию. Три гибридных облака соединяются в форме плоского треугольника под углом - hello_html_m2b2250e.gif, длина связи = 0,134нм.

sp - гибридизация происходит при смешивании одной s- и одной p- орбиталей. Образуются две равноценные sp - гибридные атомные орбитали, расположенные линейно под углом hello_html_m10d86425.gif и направленным в разные стороны от ядра атома углерода. Две оставшиеся негибридизованные p- орбитали располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Такое состояние гибридизации характерно для соединений, имеющих тройную ковалентную связь.

Закрепление материала.

Задание классу.

  1. Составьте молекулярную и электронную формулы этана и этилена.

  2. Сравните геометрическое строение молекул аммиака и метана, ацетилена и этилена. В чем их сходство и различия.


IV. Постановка домашнего задания.


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: 25 октября. 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: ДВ-177937

Похожие материалы