Тема 9.урок №1: «Валентность, валентные возможности атомов».

Тема 9.урок №1: «Валентность, валентные возможности атомов».

 «Логика, если она отражается

 в истине и здравом смысле,

 всегда ведёт к цели,

 к правильному результату».

Не бойся, что не знаешь

– бойся, что не учишься!

Цель урока:

 Образовательная: дать понятия «валентность», «валентные электроны», научить определять валентность атома в основном состоянии; закрепить знания о возбужденном состоянии атома и научить определять его валентные возможности; закрепить знание «валентность атома»; дать представление об атомах-донорах и атомах-акцепторах.

Развивающая: развитие интеллектуальных способностей при выполнении мыслительных операций: анализа, синтеза, оценки, сравнения,  логики  при выполнении  различных  разноуровневых  дидактических  заданий;

Воспитательная: продолжить  формирование  личной заинтересованности  учеников  в  процессе  обучения  как  главной форме познания и проявления индивидуальных качеств  личности; продолжить формировать новые и развивать уже существующие группы интересов учащихся  на теоретическом и практическом  материале урока, конструируя элементы будущей картины мира глазами школьников.

Оборудование: периодическая таблица, словарь Ожигова, карточки

Ход урока

I. Организационный момент

II. Вступительная беседа

Вы никогда не задумывались над таким фактом, почему атом фосфора образует множество соединений?

а) с водородом — РН₃.б) с кислородом — Р₂O₅; Р₂O₃;

атом хлора:а) с водородом — НСl;б) с кислородом — Сl₂O₃; Сl₂O; Сl₂o₇.

Нам предстоит выяснить, вследствие каких причин возможно такое.

III. Изучение нового материала

1.История «валентности»

Слово «валентность» (от лат.  valentia - сила) возникло в середине XIX в., в период завершения второго химико-аналитического этапа развития химии. К тому времени было открыто более 60 элементов.

Истоки понятия «валентность» содержатся в работах разных ученых. Дж. Дальтон установил, что вещества состоят из атомов, соединенных в определенных пропорциях Э.Франкланд, собственно, и ввел понятие валентности как соединительной силы. Ф.А.Кекуле отождествлял валентность с химической связью. А.М.Бутлеров обратил внимание на то, что валентность связана с реакционной способностью атомов. Д.И.Менделеев создал периодическую систему химических элементов, в которой высшая валентность атомов совпадала с номером группы элемента в системе. Он же ввел понятие «переменная валентность».

 Что  же такое  валентность?

2. Работа с карточками ( раздаю карточки, учащиеся читают определения)

«Валентность химического элемента  - способность его атомов соединяться с другими атомами в определенных соотношениях». «Валентность - способность атомов одного элемента присоединять определенное количество атомов другого элемента». «Валентность - свойство атомов, вступая в химические соединения, отдавать или принимать определенное количество электронов (электровалентность) или объединять электроны для образования общих для двух атомов электронных пар (ковалентность)».

Какое  определение валентности, по вашему мнению, более совершенно и в чем вы видите недостатки других? (Обсуждение в группах.)

Валентность и валентные возможности -  важные характеристики химического элемента. Они определяются структурой атомов и периодически изменяются с увеличением зарядов ядер.

Таким  образом, делаем вывод, что:

 

Валентность– это количество ковалентных связей, которое образует атом в соединении с ковалентной связью.

		Валентность азота равна III, т.к. азот образует три связи
		Валентность азота равна IV, т.к. азот образует четыре связи

Валентность атома химического элемента не может быть выше полного числа орбиталей на внешнем уровне этого элемента.

Например,

Азот	7 N 1s22s22p3	У атома азота на внешнем втором  уровне 1s и 3p орбитали, всего 4 орбитали, следовательно, максимально возможная валентность равна IV
Фосфор		У атома фосфора в основном (стационарном) состоянии валентность  равна III или   IV
		У атома фосфора, в отличие от азота есть свободные d – орбитали, поэтому для фосфора характерно возбуждённое состояние, когда 3s2электроны распариваются и валентность принимает значение V

Валентные возможности атомов определяются числом не спаренных электроном, а так же числом не поделённых электронных пар способных переходить на свободные орбитали атома другого элемента (участвовать в образовании ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму).

3.Валентные возможности атомов

Что, по-вашему, означает понятие « валентная  возможность»?

Учащиеся высказывают свое мнение. Вспоминают значение слов «возможность», «возможный», уточняют смысл этих слов в толковом словаре С.И.Ожегова:

«Возможность  -  средство, условие, необходимое для осуществления чего-нибудь»;

«Возможный - такой, который может произойти, осуществимый, допустимый, дозволительный, мыслимый».

Учитель подводит итог.

В тетрадях.  Валентные возможности атомов - это   допустимые валентности элемента, весь спектр их значений в различных соединениях.

Строение наружных энергетических уровней атомов химических элементов и определяет в основном свойства их атомов. Поэтому эти уровни называют валентными. Электроны этих уровней, а иногда и предвнешних уровней могут принимать участие в образовании химических связей. Такие электроны также называют валентными.

Валентность атома химического элемента определяется в первую очередь числом неспаренных электронов, принимающих участие в образовании химической связи.

Валентные электроны атомов элементов главных подгрупп расположены на s- и р-орбиталях внешнего электронного слоя. У элементов побочных подгрупп, кроме лантаноидов и актиноидов, валентные электроны расположены на s-орбитали внешнего и d-орбиталях предвнешнего слоев.

Для того чтобы верно оценить валентные возможности атомов химических элементов, нужно рассмотреть распределение электронов в них по энергетическим уровням и подуровням и определить число неспаренных электронов в соответствии с принципом Паули и правилом Хунда для невозбужденного (основного, или стационарного) состояния атома и для возбужденного (то есть получившего дополнительную энергию, в результате чего происходит распаривание электронов внешнего слоя и переход их на свободные орбитали). Атом в возбужденном состоянии обозначают соответствующим символом элемента со звездочкой. Например, рассмотрим валентные возможности атомов фосфора в стационарном и возбужденном состояниях:

В невозбужденном состоянии атом фосфора имеет три не-спаренных электрона на р-подуровне. При переходе атома в возбужденное состояние один из пары электронов d-подуровня может переходить на свободную орбиталь d-подуровня. Валентность фосфора при этом изменяется с трех (в основном состоянии) до пяти (в возбужденном состоянии).

Разъединение спаренных электронов требует затрат энергии, так как спаривание электронов сопровождается понижением потенциальной энергии атомов. Вместе с тем расход энергии на перевод атома в возбужденное состояние компенсируется энергией, выделяющейся при образовании химических связей неспаренными электронами.

Так, атом углерода в стационарном состоянии имеет два неспаренных электрона. Следовательно, с их участием могут образоваться две общие электронные пары, осуществляющие две ковалентные связи. Однако вам хорошо известно, что во многих неорганических и во всех органических соединениях присутствуют атомы четырехвалентного углерода. Очевидно, что его атомы образовали четыре ковалентные связи в этих соединениях, находясь в возбужденном состоянии.

Затраты энергии на возбуждение атомов углерода с избытком компенсируются энергией, выделяющейся при образовании двух дополнительных ковалентных связей. Так, для перевода атомов углерода из стационарного состояния 2s²2р² в возбужденное — 2s¹2р³ требуется затратить около 400 кДж/моль энергии. Но при образовании С—Н-связи в предельных углеводородах выделяется 360 кДж/моль. Следовательно, при образовании двух молей С—Н-связей выделится 720 кДж, что превышает энергию перевода атомов углерода в возбужденное состояние на 320 кДж/моль.

В заключение следует отметить, что валентные возможности атомов химических элементов далеко не исчерпываются числом неспаренных электронов в стационарном и возбужденном состояниях атомов. Если вы вспомните донорно-ак-цепторный механизм образования ковалентных связей, то вам станут понятны и две другие валентные возможности атомов химических элементов, которые определяются наличием свободных орбиталей и наличием неподеленных электронных пар, способных дать ковалентную химическую связь по донор-но-акцепторному механизму. Вспомните образование иона аммония NH4+. (Более подробно мы рассмотрим реализацию этих валентных возможностей атомами химических элементов при изучении химической связи.)

4. Вывод по изученному материалу
Сделаем общий вывод.
Валентные возможности атомов химических элементов определяются:

 1) числом неспаренных электронов (одноэлектронных орбиталей);

 2) наличием свободных орбиталей;

3) наличием  неподеленных  пар электронов.

IV. Закрепление

1. Какими тремя факторами определяются валентные возможности атомов химических элементов?
2. Почему максимальная валентность атомов элементов 2-го периода не может быть больше четырех?
3.  Укажите валентность  атома азота в ионе аммония NH⁺₄?.
4. Определите валентность  атомов углерода в веществах с формулами С₂Н₆, С₂Н₄, С₂Н₂.
5. Определите валентность  атомов в веществах с формулами N₂, NF₃, NH₃, Н₂O₂, OF₂, O₂F₂.
6. Определите валентные возможности атомов серы и хлора в основном и возбужденном состояниях.

V.Рефлексия

Ученикам предлагается на бумажных сотовых телефонах написать SMS –сообщение другу о том, как прошёл урок, оценить как плодотворно он работал.

 

VI . Домашнее задание. § 44