Поурочный план по химии на тему «Органическая химия. Особенности строения атома углерода. Гибридизация. Электронная природа и характеристика химических связей в органических соединениях».

№1.  Тема: «Органическая химия. Особенности строения атома углерода. Гибридизация.   Электронная природа и характеристика химических связей          в органических соединениях.»

        Тема: «Органическая химия. Особенности строения атома углерода. Гибридизация.   Электронная природа и характеристика химических связей          в органических соединениях.».

 Учебно – воспитательные задачи:

1.        Обобщить все ранее изученные знания по теме «Скорость химической реакции. Условия, влияющие на скорость реакции и смещение химического равновесия».Уметь решать задачи по данной теме. Уметь сравнивать, находить причинно-следственные связи, анализировать, делать выводы, наблюдать, работать в парах и группе.

2.        Осуществлять нравственное, трудовое, эстетическое воспитание.

3. Развитие познавательного интереса

     Цель. Закрепить знания  о скорости химической реакции и  условиях влияющих на скорость реакции и смещение химического равновесия.

 Оборудование, наглядные пособия:

Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева. Карточки.

 Тип  урока:  Совершенствование ЗУН

   Методы: Словесно-наглядные.

Ход урока:

I. Проверка домашнего задания:

Работа по карточкам (2 уч-ся) на месте

Работа у доски .2 уч –ся

По сборнику

Работа классу  Фронтальный опрос по вопросам прошлого урока

II. Изучение нового материала

·         Органическая химия - это раздел химической науки, в котором изучаются соединения углeрода - их строение, свойства, способы получения и практического использования.

·         Соединения, в состав которых входит углерод, называются органическими.

Кроме углерода, они почти всегда содержат водород, довольно часто - кислород, азот и галогены, реже - фосфор, серу и другие элементы. Однако сам углерод и некоторые простейшие его соединения, такие как оксид углерода (II), оксид углерода (IV), угольная кислота, карбонаты, карбиды и т.п., по характеру свойств относятся к неорганическим соединениям. Поэтому часто используется и другое определение:

·         Органические соединения - это углеводороды (соединения углерода с водородом) и их производные.

Благодаря особым свойствам элемента углерода, органические соединения очень многочисленны. Сейчас известно свыше 10 миллионов синтетических и природных органических веществ, и их число постоянно возрастает.

Органические соединения

Критерием деления соединений на органические и неорганические служит их элементный состав.

К органическим соединениям относятся химические вещества, содержащие в своем составе углерод, например:

Органические соединения отличаются от неорганических рядом характерных особенностей:

·         почти все органические вещества горят или легко разрушаются при нагревании с окислителями, выделяя СО₂ (по этому признаку можно установить принадлежность исследуемого вещества к органическим соединениям);

·         в молекулах органических соединений углерод может быть соединен почти с любым элементом Периодической системы;

·         органические молекулы могут содержать последовательность атомов углерода, соединенных в цепи (открытые или замкнутые);

·         молекулы большинства органических соединений не диссоциирует на достаточно устойчивые ионы;

·         реакции органических соединений протекают значительно медленнее и в большинстве случаев не доходят до конца;

·         среди органических соединений широко распространено явление изомерии ;

·         органические вещества имеют более низкие температуры фазовых переходов (т.кип., т.пл.).

Органическая химия имеет исключительно важное познавательное и народнохозяйственное значение.

Природные органические вещества и их превращения лежат в основе явлений Жизни. Поэтому органическая химия является химическим фундаментом биологической химии и молекулярной биологии - наук, изучающих процессы, происходящие в клетках организмов на молекулярном уровне. Исследования в этой области позволяют глубже понять суть явлений живой природы.

Множество синтетических органических соединений производится промышленностью для использования в самых разных отраслях человеческой деятельности.
Это - нефтепродукты, горючее для различных двигателей, полимерные материалы (каучуки, пластмассы, волокна, пленки, лаки, клеи и т.д.), поверхностно-активные вещества, красители, средства защиты растений, лекарственные препараты, вкусовые и парфюмерные вещества и т.п. Без знания основ органической химии современный человек не способен экологически грамотно использовать все эти продукты цивилизации.

Сырьевыми источниками органических соединений служат: нефть и природный газ, каменный и бурый угли, горючие сланцы, торф/

 sp³-Гибридизация (тетраэдрическая)

Одна s- и три р-орбитали смешиваются, и образуются четыре равноценные по форме и энергии sp³-гибридные орбитали.

Орбитальная модель атома в sp³-гибридизованном состоянии.

Для атома углерода и других элементов 2-го периода этот процесс происходит по схеме:

2s + 2p_x + 2p_y + 2p_z = 4 (2sp³)

Схема sp³-гибридизации атомных орбиталей.

Оси sp³-гибридных орбиталей направлены к вершинам правильного тетраэдра. Тетраэдрический угол между ними равен 109°28', что соответствует наименьшей энергии отталкивания электронов.

Впервые идею о направленности единиц сродства (валентностей) атома углерода по углам тетраэдра независимо друг от друга выдвинули в 1874 г. Вант-Гофф и Ле Бель.

sp³-Орбитали могут образовывать четыре -связи с другими атомами или заполняться неподеленными парами электронов.

А как наглядно изобразить пространственное строение атома в sp³-состоянии на рисунке?

В этом случае sp³-гибридные орбитали изображают не электронными облаками, а прямыми линиями или клиньями в зависимости от пространственной ориентации орбитали. Такое схематическое изображение используется при написании стереохимических (пространственных) формул молекул.

Переход от орбитальной модели (а) к пространственной формуле (б).

На примере молекулы метана показаны объемные модели и пространственная (стереохимическая) формула молекулы с sp³-углеродным атомом.

Модель молекулы метана

sp³-Гибридизованное состояние свойственно атому, если сумма числа связанных с ним атомов и числа его неподеленных электронных пар равна 4 Углерод в sp³-гибридном состоянии встречается в простом веществе - алмазе (14 547 байт).
Это состояние характерно для атомов С, N, O и др., соединенных с другими атомами одинарными связями (sp³-атомы выделены красным цветом):

СH₄, RCH₃, NH₃, RNH₂, H₂O, ROH, R₂O;

а также в анионах типа:    R₃C:^,    RO^   и т.п.

Следствием тетраэдрического строения sp³-атома является возможность существования двух зеркальных стереоизомеров у соединения, содержащего такой атом с четырьмя разными заместителями (Вант-Гофф, Ле Бель, 1874).

sp²-Гибридизация (плоскостно-тригональная)

Одна s- и две p-орбитали смешиваются, и образуются три равноценные sp²-гибридные орбитали, расположенные в одной плоскости под углом 120° (выделены синим цветом). Они могут образовывать три -связи. Третья р-орбиталь остается негибридизованной и ориентируется перпендикулярно плоскости расположения гибридных орбиталей. Эта р-АО участвует в образовании -связи.

 

Для элементов 2-го периода процесс sp²-гибридизации происходит по схеме:

2s + 2p_x + 2p_y = 3 (2sp²)
2p_z-АО в гибридизации не участвует.

Для изображения пространственного строения атомов в sp²-состоянии используются те же приемы, что и в случае sp³-атомов:

Переход от орбитальной модели атома в sp²-гибридизированном состоянии (а) к пространственной формуле (б). См. также

Строение молекул с sp²-атомами отражают их модели:

  sp²-Гибридизованное состояние свойственно атому, если сумма числа связанных с ним атомов и числа его неподеленных электронных пар равна 3 (примеры, 8 444 байт).

Углерод в sp²-гибридном состоянии образует простое вещество графит. Это состояние характерно для атомов С, N, O и др. с двойной связью (sp²-атомы выделены красным цветом):

H₂C=CH₂ (анимация, 21 266 байт), H₂C=CHR, R₂C=NR,
RN=NR, R₂C=O, RN=O, а также для катионов типа R₃C⁺ и свободных радикалов R₃C^.

sp-Гибридизация (линейная)

Одна s- и одна р-орбиталь смешиваются, образуя две равноценные sp-орбитали, расположенные под углом 180, т.е. на одной оси.

 

Гибридные sp-орбитали участвуют в образовании двух -связей. Две р-орбитали не гибридизованы и расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях:

p-Орбитали образуют в соединениях две -связи.
Для элементов 2-го периода sp-гибридизация происходит по схеме:

2s + 2p_x= 2 (2sp)
2p_y- и 2p_z-АО не изменяются.

Схема sp-гибридизации

Для простоты изображения пространственного строения sp-атома обычно рисуют р-орбитали в форме электронных облаков, а гибридные орбитали изображают прямыми линиями:

Например, sp-атом углерода.
Строение молекул с sp-атомами отражают их модели:

  sp-Гибридизованное состояние свойственно атому, если сумма числа связанных с ним атомов и числа его неподеленных электронных пар равна 2

Углерод в sp-гибридном состоянии присутствует:

·         в соединениях с тройной связью

·         в соединениях типа R₂C=C=CR₂;

в простом веществе - карбине (10 928 байт), cтроение которого представляют формулами

кого и лесного хозяйства.

III. Закрепление:

Для закрепления и осмысления учебного материала попытайтесь ответить на следующие вопросы :

1. Какие из приведенных соединений относятся к органическим ?

Варианты ответов (выберите правильный):
Ответ 1 : все приведенные соединения
Ответ 2 : б, в, г, д
Ответ 3 : б, в, д, е, ж
Ответ 4 : все, кроме "е" и "з"

2. Что является критерием деления веществ на органические и неорганические?
Ответ 1 : происхождение вещества
Ответ 2 : элементный состав соединения
Ответ 3 : способ получения
Ответ 4 : способность к горению
Ответ 5 : способность к диссоциации
Ответ 6 : молекулярная масса
Ответ 7 : температуры кипения и плавления

Рефлексия: мое внутреннее состояние после урока. Для описания своего состояния изобразите «смайлик».

IV. Задание на дом: