Разработка урока по теме "Гибридизация"

Данный урок разработан для учащихся 10 класса естественно-математического профиля.”.

Цели занятия:

1.    Раскрыть универсальный характер процесса гибридизации для органических, сложных неорганических веществ и аллотропных модификаций углерода.

2.    Показать зависимость геометрии молекул от типа гибридизации электронных орбиталей, а свойств веществ от геометрии молекул.

3.    Обратить внимание учащихся на влияние фундаментальных законов природы и особенностей строения молекул на существующий порядок и красоту в мире.

Оборудование: ПК, мультимедиапроектор, экран, электронная презентация. Шаростержневые модели молекул метана, пентана, графита, алмаза, этилена, ацетилена, модели молекул изготовленные из воздушных шариков, геометрические модели тетраэдра и треугольной пирамиды. Демонстрационная таблица “Аллотропные модификации углерода”, фотографии с изображением молекул и кристаллов, сообщения учащихся, портрет Л.Полинга.

План занятия

I. Сущность гибридизации электронных орбиталей, ее механизм.

II. Из истории вопроса. Полинг Л. – великий химик ХХ столетия, его заслуги в изучении и описании структур молекул.

III. Геометрия молекул органических и неорганических веществ, обусловленная:

a.    sp^{3 __} гибридизацией;

b.    sp^{2 __} гибридизацией;

c.    sp – гибридизацией.

Задание к уроку: повторить гибридизацию электронных орбиталей атома углерода, свойства химической связи. 1 ученик готовит электронную презентацию “Жизнь и деятельность Л.Полинга”.

Оформление доски

Ход занятия

I. Организационный момент. Слайд №1.

II. Беседа по домашнему заданию (6 мин). Слайд №2, формулы веществ на доске.

1.    Какие свойства ковалентной связи мы изучили на прошлом уроке? (длина, Е, прочность, насыщаемость)

2.    Что такое длина связи и от чего она зависит? (от размера атома и кратности связи)

3.    Что такое энергия связи и от чего она зависит? (количество энергии, необходимой для разрыва связи; зависит от прочности связи)

4.    Что такое прочность связи и от чего она зависит? (от того, какая связь - ?, или ?, и какие облака перекрываются - гибридные или негибридные)

5.    Как взаимосвязаны свойства ковалентной связи? (чем больше длина, тем меньше прочность и энергия)

6.    Как изменяется длина связи в молекулах галогеноводородов (см. на доске – 1-й столбец) и почему? (увеличивается, т.к. увеличивается размер атома)

7.    Какое из данных соединений (на доске) самое прочное? (HF)

8.    При растворении галогеноводородов в воде образуются кислоты. Какая из данных кислот будет самой сильной и почему? (HJ, т.к. кислотность – это способность отдавать Н⁺, самая непрочная связь у HJ)

9.    Какая из кислот будет самой слабой? (HF – плавиковая кислота, растворяет стекло)
Учитель: Свойства вещества зависят от размера атомов, их образующих.

10. Как изменяется прочность связи в ряду углеводородов (см. на доске – 2-й столбец) и от чего она зависит? (сверху вниз прочность связи увеличивается, т.к. увеличивается кратность и уменьшается длина)

11. Каким образом это влияет на свойства данных веществ? (для алканов, имеющих только сигма-связи, характерны реакции замещения, для алкенов, имеющих сигма и пи-связи – присоединения, а для алкинов – реакции присоединения и реакции замещения атомов водорода при тройной связи)

12. На примере молекул простых веществ хлор, кислород, азот (см. на доске – 3-й столбец) объясните, как строение их молекул влияет на их свойства. (хлор в свободном виде не встречается – связь одинарная, кислорода в воздухе 21% – двойная связь, азота в воздухе 78%, инертное вещество – тройная связь)
Учитель: Свойства органических и неорганических веществ зависят от кратности связи.

13. Как насыщаемость связей влияет на свойства веществ (см. на доске – 4-й столбец) (метан не имеет ненасыщенных связей, аммиак и вода имеют ненасыщенные связи, поэтому являются диполями).
Учитель: Свойства веществ зависят от свойств ковалентной связи.

  II. Изучение новой темы

№ пп	Этап плана	Действия учителя	Действия ученика	Комментарии
	Вступление (см.Приложение № 1)	Влияние законов природы и особенностей строения молекул на порядок и красоту окружающего мира		Слайды №№ 3-20
	Сущность гибридизации электронных орбиталей, ее механизм.	Беседа. Что такое гибридизация, что ей предшествует, чему она способствует, почему идет выигрыш в энергии? С какими типами гибридизации атома углерода мы познакомились в 10 классе? Демонстрация механизма гибридизации.		Слайды №№ 21-24
		Вывод. Для объяснения геометрии молекул используется понятие гибридизации. При гибридизации гибридные облака располагаются в пространстве таким образом, чтобы энергия их взаимодействия была минимальной. Определяющими в геометрии молекулы являются ?-связи.		Слайд № 24
	Из истории вопроса. Полинг Л. – великий химик ХХ столетия, его заслуги в изучении и описании структур молекул.		Демонстрация презентации “Жизнь и деятельность Л.Полинга” (домашнее задание)	Приложение 4
		Вывод. Мы должны гордиться тем, что замечательные ученые-химики с мировым именем. Это Ломоносов М.В.– ученый-энциклопедист, Менделеев Д.И.–создатель Периодического закона, Бородин А.П.–химик и композитор, Бутлеров А.М.–создатель теории строения органических соединений, Лебедев С.В.–создатель 1 искусственного каучука в России и многие другие, которые внесли большой вклад в развитие химической науки. Но мы также с большим уважением должны относиться к ученым других стран и среди них – Лайнус Полинг, который является ученым с мировым именем, и знать о нем должен каждый образованный человек.
	Геометрия молекул органических и неорганических веществ, обусловленная: a.    sp3 __гибридизацией; b.    sp2 __гибридизацией; c.     sp – гибридизацией.	Эвристическая беседа. На примере строения молекул органических веществ (углеводородов) и неорганических веществ (соединений кремния, азота, кислорода, бора, бериллия; аллотропных модификаций углерода), учитель показывает универсальность понятия “гибридизация” и зависимость геометрии молекул от гибридизации, а свойств веществ от геометрии молекул. Учащиеся в ходе беседы знакомятся с геометрией молекул неорганических веществ и влиянием на их свойства неподеленных электронных пар.		Слайды №№ 25-36.
	Закрепление	Беседа. Обобщение знаний по теме. Заполнение таблицы.		Слайд № 37.
		Фронтальная беседа по вопросам.		Слайды №№ 38-41.
8.	Подведение итогов урока	Мир молекул прекрасен и удивителен. Свойства веществ зависят от особенностей строения молекул. И может быть, когда-нибудь, глядя на падающие снежинки или снежный узор на стекле, или бриллиант на руке, вы вспомните этот урок, нашу школу и поймете, что мы учителя делали все для того, чтобы зародить в ваших душах чувства прекрасного. И мне очень хочется, чтобы вы эти чувства сохранили и передали своим детям. Для нас, учителей, это будет самой лучшей наградой		Слайд №42.

IV. Домашнее задание: §3.3 записи в тетради

  Приложение № 1

3. Изучение новой темы.

Нам осталось рассмотреть еще одно свойство ковалентной связи – направленность. Именно это свойство ковалентной связи определяет геометрию молекулы, т.е. расположение сигма-связей  в пространстве. Для объяснения направленности ковалентной связи в многоатомных молекулах, используется модель гибридизации электронных орбиталей, предложенная  Л. Полингом в 1931 году.

Тема урока: Гибридизация электронных орбиталей. Геометрия молекул.

Цели урока:

1.      Раскрыть универсальный характер процесса гибридизации для  органических , сложных неорганических веществ и аллотропных модификаций углерода.

2.      Показать зависимость геометрии молекул от типа гибридизации электронных орбиталей, а свойства веществ от геометрии молекул.

3.      Обратить внимание учащихся на влияние фундаментальных законов природы и особенностей строения молекул на существующий порядок и красоту в мире.

План урока:

1. Сущность гибридизации электронных орбиталей, ее механизм.
2. Из истории вопроса. Полинг Л. – великий химик ХХ столетия, его заслуги в изучении и описании структур молекул.
3. Геометрия молекул органических и неорганических веществ, обусловленная:

a)      sp^{3 __} гибридизацией;

b)      sp^{2 __} гибридизацией;

c)      sp – гибридизацией.

Введение в тему: Прежде, чем мы приступим к изучению первого вопроса плана, мне хотелось бы обратить внимание на эпиграф урока: «Сведение множества к единому – в этом первооснова красоты». Это высказывание великого древнегреческого философа и математика Пифагора. В чем же смысл этого выражения? Мир прекрасен и удивителен и образовался он в результате совместного действия множества фундаментальных законов природы, таких как закон сохранения массы и энергии, закон минимума энергии, закон всемирного тяготения, закон действия естественного отбора, законов симметрии и других законов (Слайд № 4).Когда мы видим проявление симметрии в телах живой природы, невольно испытываем чувство удовлетворения тем всеобщим порядком, который царит в природе (Слайды №№4-6). Даже то, что они производят, имеет определенную, правильную структуру (Слайд № 7).

А раковины простейших организмов красивы не только для красоты, а это есть результат действия законов всемирного тяготения и законов действия естественного отбора – это приспособления к водной среде обитания (Слайд № 8). Даже такие грозные организмы как вирусы – переходная форма между неживым и живым, имеют особую правильность в строении, и, изучив эти особенности, можно найти способы борьбы с ними (Слайд № 9).И в телах неживой природы, в кристаллах, мы видим строгий порядок в их структурах (Слайд № №10-12). Но за этой упорядоченностью стоит более глубокий порядок – порядок в молекулах и атомах, которыми образованы эти тела. Скорее всего, структура снежинок не была бы такой совершенной, если бы молекула воды не обладала бы определенной симметрией (Слайд № 13), и не соединялась бы водородными связями в кристаллах льда в виде шестиугольников (Слайд № 14). А алмазу не приписывались бы сверхъестественные свойства (Слайд № 15), и древние воины не носили бы его около сердца, и не был бы он самым твердым природным веществом, если бы атомы углерода, его образующие, не имели потрясающую правильность расположения в пространстве. Мы видим порядок и красоту в самых разнообразных молекулах: (Слайд № 16) и в молекуле хлорофилла, без которой не возможен такой важный процесс как фотосинтез, (Слайд № 17) и в молекуле белка, вторичная структура которой построена по принципу комплементарности и поддерживается водородными связями. (Слайд № 18) А также и в молекуле стеариновой кислоты, нерастворимость которой определяется большим углеводородным радикалом, (Слайд № 19) и в молекуле ДНК – носительнице наследственной информации о структуре клетки, и в молекуле гемоглобина, который выполняет дыхательную функцию во многих живых организмах.

Таким образом, можно сделать вывод: (Слайд № 20) весь порядок и красота в мире зависят от особенностей строения молекул, от их геометрии. Вот в этом удивительном и прекрасном мире молекул я и приглашаю вас                                     

«Гибридизация электронных орбиталей и геометрия молекул»

                                                                     Вариант 1

1.     Выберите формулы соединений, имеющих сходную направленность, обусловленную sp²-гибридизацией электронных орбиталей:

a)     C₂H₄, CH₄, C₃H₆;

b)     C₂H₄, BCl₃, C₆H₆;

c)     BH₃, CH₄, BeCl₂;

d)     NH₃, SiH₄, H₂O.

2.     Молекула какого вещества имеет линейную формулу?

a)     BeCl₂;

b)     BCl₃;

c)     C (графит);

d)     С (алмаз).

3.     Электронные орбитали под углом 109°28’ располагаются в молекуле

a)     С (карбин);

b)     C₂H₂;

c)     С (алмаз);

d)     C₂H₄.

4.     Плоскую треугольную форму молекулы имеет

a)     C₂H₂;

b)     BCl₃;

c)     CH₄;

d)     NH₃.

5.     Длина одинарной С-С связи в алканах равна

a)     0,134 нм;

b)     0,154 нм;

c)     0,120 нм;

d)     0,140 нм.

6.     Фосфат-анион имеет тетраэдрическое строение. Какой тип гибридизации характерен для центрального атома аниона?

a)     sp;

b)     sp²d;

c)     sp²;

d)     sp³.

7.     Установите соответствие между формулами веществ и типами гибридизации их центрального атома.

1. PH3	а) sp2
2. SiCl4	б)sp
3. C2H2	в)sp3

         «Гибридизация электронных орбиталей и геометрия молекул»

                                                               Вариант 2

1.     Выберите формулы соединений, имеющих сходную направленность, обусловленную sp³-гибридизацией электронных орбиталей:

a)     C₂H₄, CH₄, C₃H₆;

b)     C₂H₄, BCl₃, C₆H₆;

c)     BH₃, CH₄, BeCl₂;

d)     NH₃, SiH₄, H₂O.

2.     Молекула какого вещества имеет тетраэдрическую формулу?

a)     BeCl₂;

b)     BCl₃;

c)     C (графит);

d)     С (алмаз).

3.     Электронные орбитали под углом 180° располагаются в молекуле

a)     С (карбин);

b)     C₂H₂;

c)     С (алмаз);

d)     C₂H₄.

4.     Линейную форму молекулы имеет

a)     C₂H₂;

b)     BCl₃;

c)     CH₄;

d)     NH₃.

5.     Длина одинарной С-С связи в молекуле бензола равна

a)     0,134 нм;

b)     0,154 нм;

c)     0,120 нм;

d)     0,140 нм.

6.     Нитрат-анион имеет форму плоского треугольника. Какой тип гибридизации характерен для центрального атома аниона?

a)     sp;

b)     sp²d;

c)     sp²;

d)     sp³.

7.     Установите соответствие между формулами веществ и типами гибридизации их центрального атома.

1. CCl4	а) sp2
2. NH3	б)sp
3. BH3	в)sp3