Конспект урока "Виды химической связи". 8 класс

Урок-лекция по теме «Виды химических связей. Типы кристаллических решеток»

Цель урока: сформировать понятие о химической связи и научить учащихся определять ее тип в различных соединениях по химической формуле вещества.

Задачи:

Образовательные:

сформировать представление учащихся о единой природе химической связи;

познакомить учащихся с различными типами химических связей;

научить школьников определять типы химических связей в различных соединениях.

Развивающие:

формировать умение определять тип химической связи в соединении;

развивать устную речь учащихся, умение применять знания в новой ситуации;

развитие творческого химического мышления.              

Воспитательные:

развивать познавательный интерес учащихся;

способствовать росту инициативы и самостоятельности;

формирование культуры общения, чувства уважения друг к другу.

Тип урока: урок усвоения новых знаний

Техническое обеспечение урока: компьютер, проектор, интерактивная доска, презентация к уроку, листы для учащихся.

Основные понятия: химическая связь; виды химической связи; ковалентная, ионная, электроотрицательность, степень ионности, кристаллические решетки: атомные, ионные, молекулярные.

Оборудование: модели кристаллических решеток; эбонитовая палочка; бюретка с водой, карточки-задания (для закрепления).

Ход урока

I. Организационный момент

Учитель сообщает учащимся результаты контрольной работы; делает анализ выполнения заданий, разбирает типичные ошибки; можно предложить учащимся сделать работу над ошибками.

II. Изучение нового материала

План изложения

1. Определение химической связи. Причины образования химической связи.

2. Ионная связь. Тип кристаллической решетки соединений с ионной связью. Физические свойства веществ.

3. Ковалентная связь.

4. Разновидности ковалентной связи: а) неполярная; б) полярная.

5. Типы кристаллических решеток соединений с ковалентной связью. Физические свойства веществ.

Вопрос. Какие виды химической связи известны? А какие типы кристаллических решеток?

Ответ. Известны ковалентная связь, ионная связь, металлическая связь, водородная связь. Типы кристаллических решеток — ионная, атомная, молекулярная.

Главными задачами урока являются выяснение причин возникновения различных видов химической связи и изучение механизмов образования связи.

Вопрос. Что такое химическая связь?

Ответ. Под химической связью понимаются электрические силы притяжения, удерживающие частицы друг около друга. Частицами могут быть атомы, ионы, молекулы.

1)      Причиной образования химической связи между частицами является стремление системы к минимуму энергии. Энергия образующейся системы — химической связи — меньше энергии, которой обладают изолированные частицы. Идет выигрыш в энергии.

Среди частиц самые устойчивые те, у которых внешний энергетический уровень завершен. Благородные газы на внешнем энергетическом уровне имеют октет электронов, у Не — 2е^-. Таким образом, атомы, имеющие на внешнем энергетическом уровне меньше 8 электронов, стремятся приобрести структуру инертных газов, т. е. иметь октет электронов на внешнем энергетическом уровне.

Образование такой устойчивости может идти несколькими способами и приводит к образованию соединений с разными видами химической связи: ковалентной, ионной, металлической, водородной.

Любая химическая связь образуется только тогда, когда сближение частиц (двух или более) приводит к понижению полной энергии системы. Определяющими являются энергия взаимодействия — Е и межъядерное расстояние — r.

Важнейшим фактором характеристики атома при образовании химической связи является его электроотрицательность (ЭО) — способность притягивать электроны.

Определение типа связи:

— если атомы обладают одинаковой ЭО, возникает ковалентная связь;

— если атомы обладают ЭО разной, но не резко отличаются, разность в ЭО < 1,7 — возникает ковалентная полярная связь;

— если атомы обладают ЭО разной, резко отличаются, разность в ЭО > 1,7 — возникает ионная связь.

Таким образом, при разности в ЭО больше, чем 1,7, возникает ионная связь.

2) Ионная связь — связь за счет электростатического притяжения противоположно заряженных частиц (катионов — положительно заряженных и анионов — отрицательно заряженных). Ионная связь возникает между атомами, резко отличающимися в ЭО — типичные металлы и типичные неметаллы. Рассмотрим механизм образования ионной связи в соединении NaCl.

Это соединение образовалось между атомом Na — типичный металл, ЭО_Na = 0,9, и атомом Сl — типичный неметалл, ЭО_Cl = 3,2.

Разность в ЭО = 2,3, следовательно, возникает ионная связь.

При взаимодействии Na с Сl₂:

2Na + Cl₂ = 2NaCl

в результате окислительно-восстановительной реакции образуются катионы сильно электроположительного элемента (металла) и анионы сильно электроотрицательного элемента.

Наблюдается отдача одного s-электрона атома Na:

Возникает устойчивая частица с октетом электронов на внешнем энергетическом уровне: 1s²2s²2p⁶ — Na⁺, катион натрия. Атом хлора присоединяет электрон на р-подуровень:

Возникает устойчивая частица, так же с октетом электронов на внешнем энергетическом уровне — аннон хлора. Между образовавшимися ионами возникают силы электростатического притяжения, которые будут удерживать их друг около друга, осуществляется тем самым ионная связь. Она характерна для бинарных, образованных металлами и неметаллами, а также более, сложных — трехэлементных — соединений: щелочи, соли. В этом случае катионы и анионы могут быть не только простыми, но и сложными.

Пример: катион аммония — NH₄⁺; сульфат — анион SO₄^2-; гидроксид — анион ОН^-.

Катионы и анионы, взаимодействуя друг с другом, образуют вещества в твердом состоянии с ионной кристаллической решеткой. В пространстве катионы и анионы упорядоченно располагаются. Чем меньше размер иона и чем больше его заряд, тем сильнее его электростатическое поле и тем прочнее химическая связь.

3) При высоких температурах многие вещества с ионной связью, например галогениды, переходят в газообразные соединения. В газовой фазе могут находиться молекулы NaCl и их агрегаты (NaCl)₂ с непрочными ковалентными связями, а также ионы Na⁺ и Сl^-.

Следует знать, что соединений с ионной связью — ограниченное количество, чисто ионная связь в соединениях не существует. В этих случаях следует говорить о степени ионности. Чем она выше, тем связь более ионная.

По мере увеличения количества электронов на внешнем энергетическом уровне атома металла усиливается прочность их связи с ядром атома, уменьшается способность к образованию ионной связи. У алюминия с галогенами возникают ковалентные связи, однако под влиянием, например, полярных растворителей эти связи становятся ионными.

Ионная связь — крайний случай ковалентной полярной связи. Что же такое ковалентная связь?

Связь посредством общих электронных пар называется ковалентной. Она возникает в случае разности в ЭО меньше 1,7, приближающейся к нулю. Если атомы обладают одинаковой ЭО — возникает ковалентная неполярная связь; если атомы обладают разной ЭО — возникает ковалентная полярная связь.

4) Связь, осуществленная за счет образования общих электронных пар, в одинаковой мере принадлежащих обоим атомам, называется ковалентной.

Разновидности ковалентной связи:

а) неполярная ковалентная связь возникает между атомами, обладающими одинаковой ЭО.

Пример: O₂; O₃; N₂; Сl₂; Н₂ и т.д.

б) полярная ковалентная связь возникает между атомами, которые различаются не резко в ЭО.

Пример: НСl, NH₃, Н₂O и т. д.

5)Все вещества с ковалентной связью как правило при обычных условиях могут быть жидкостями, газами, твердыми по агрегатному состоянию; низкоплавкие, летучие. Они могут образовывать два типа кристаллических решеток.

Атомные кристаллические решетки — в узлах кристаллической решетки — атомы, между которыми ковалентные связи.

Пример: алмаз, графит, бор, кремний,

SiC — карборунд; SiO₂ — кварц; некоторые силициды, карбиды, оксиды: Аl₂О₃; Сr₂O₃; физические свойства веществ с атомной кристаллической решеткой — твердые, тугоплавкие, нелетучие, в воде нерастворимые.

Молекулярные кристаллические решетки — в узлах находятся молекулы, между которыми слабые силы межмолекулярного взаимодействия. Большинство веществ с такой решеткой — газыO₂; N₂; СO₂; Сl₂, жидкости — вода, спирт, кислоты, Вr₂; твердые вещества — нафталин, I₂, нефть, глюкоза, сахароза. Они обладают летучестью, хрупки в кристаллическом виде, имеют низкуюt ° кипения и t ° плавления. В зависимости от полярности молекул они могут быть растворимы в воде, диссоциировать, проводить электрический ток.

III. Обобщения и выводы по узловым вопросам темы

Таким образом, мы выяснили причины и механизмы образования ионной и ковалентной связи, а также отметили зависимость физических свойств веществ от вида химической связи, типа кристаллической решетки.

Учащимся можно показать демонстрационный опыт, подтверждающий способность поляризованных молекул ориентироваться в электрическом поле и перемещаться в область высокого напряжения (если позволит время).

Мехом натирается эбонитовая палочка, которая приближается к тонкой струе воды, вытекающей из бюретки. Струя притягивается к палочке. Струя бензола или эфира не притянется к наэлектризованной палочке.

IV. Закрепление

1. Определить вид химической связи в соединениях. Обосновать ответ:

ВаСl₂; SO₂; С₂Н₆; F₂; КВr; I₂.

2. В каком из указанных соединений наиболее полярная связь? Расположить соединения в порядке возрастания полярности:

HCl; F₂; Н₂O; NH₃; H₂S

3. В чем причина резкого отличия в физических свойствах СО₂ и SiO₂?

Ответы на вопросы закрепления

1. Ионная связь: КВr; ВаСl₂. Элементы, образующие соединения, резко отличаются в ЭО. Ковалентная полярная связь.

SO₂; C₂H₆ — элементы, образующие соединения, отличаются в ЭО не резко. Ковалентная неполярная связь.

F₂; I₂ — элементы, образующие соединения, одинаковы по ЭО.

2. Наиболее полярная связь в соединении Н₂O.

ЭО_н = 2,1; Э0_O = 3,5, разность в ЭО 3,5 - 2,1 = 1,4.

3. СO₂ — ковалентная полярная связь: газ. Твердое вещество — молекулярная кристаллическая решетка, легкоплавкое, летучее;

SiO₂ — ковалентная полярная связь, твердое вещество, тугоплавкое; атомная кристаллическая решетка.

IV. Домашнее задание

1) § 3-4 с. 24-37.

Использованая литература:

1.      Чикин, Е.В. Химия : учебное пособие / Е.В. Чикин. - Томск : Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012. - 170 с. - ISBN 978-5-4332-0034-0 ;

2.      Тихонов, Г.П. Химия для специалистов водного транспорта : учебное пособие / Г.П. Тихонов, И.А. Минаева, А.Я. Пономарев ; Министерство транспорта Российской Федерации, Московская государственная академия водного транспорта. - М. : Альтаир : МГАВТ, 2012. - 266 с. : табл., ил. - Библиогр. в кн. ;

3.      Марков, В.Ф. Материалы современной электроники : учебное пособие / В.Ф. Марков, Х.Н. Мухамедзянов, Л.Н. Маскаева ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина. - Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2014. - 272 с. : схем., ил. - ISBN 978-5-7996-1186-6 ;

4.      Корощенко, А.С. Химия. Дидактические материалы. 10-11 классы / А.С. Корощенко, Р.Г. Иванова, Д.Ю. Добротин. - М. : Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 2007. - 198 с. - ISBN 978-5-691-011030 ;