Урок 9 классе «Сравнительная характеристика элементов углерода и кремния».

Здравствуйте! Сегодня на уроке мы будем говорить о двух химических элементах.

Названия этих элементов происходит от латинских слов «карбо» и «ляпис креманс». (Учащиеся сразу понимают, что речь пойдет об углероде и кремнии.).

«Карбо» - «карбонеум» - означает «уголь» - углерод, а «ляпис креманс» - камень, дающий огонь – кремний.

Сегодня на уроке нам необходимо будет дать сравнительную характеристику этих элементов, используя ранее полученные знания.

В тетрадях учащиеся записывают тему урока: «Сравнительная характеристика элементов углерода и кремния».

Сравнить, значит выбрать в первую очередь, критерии сравнения. Скажите, пожалуйста, какие критерии мы, по вашему мнению, должны сравнивать. Учащиеся отвечают: положение в ПС, строение атомов, валентные возможности, степени окисления и т.п.


2 этап урока

Используя знания о строении атомов, характеристике элементов по положения в ПС, учащиеся самостоятельно заполняют сравнительную таблицу № 1.


Таблица № 1. Сравнительная характеристика элементов углерода и кремния

Критерии сравнения	С углерод	Si кремний
Положение в ПС	2 период, IV группа, главная подгруппа (А)	3 период, IV группа, главная подгруппа (А)
Строение атомов	Zя=+6, р=6, е=6, n=12-6=6, внешние е=4	Zя=+14, р=14, е=14, n=28-14=14, внешние е=4
Электронная конфигурация атомов	1s22s22p2	1s22s22p63s23p2
Валентные возможности	II в стационарном состоянии IV в возбужденном состоянии
Возможные степени окисления	от -4 до +4 -4 -3 -2 -1 0 СН4, С2Н6, С2Н4, СаС2, С, +1 +2 +3 +4 С2F2, СО, С2 F6, СО2	-4, 0, +2, +4 -4 0 +2 +4 Mg2 Si, Si , SiO, SiO2
Радиус атома	возрастает
Электроотрицательность (по шкале Полинга)	2,5	1,9
Формула высшего оксида, его характер, название	СО2 – кислотный, оксид углерода (IV), углекислый газ, диоксид углерода	SiO2 – кислотный, , оксид кремния (IV)
Формула высшего гидроксида, его характер, название	H2CO3 – слабая нестойкая кислота (СО2+ H2O), соли - карбонаты	H2SiO3 – слабая кислота, имеет полимерную структуру (SiO2 nH2O), соли - силикаты
Водородное соединение	СН4 - метан	SiН4 – силан (неустойчив)
В природе	Необходимый элемент органических веществ	Наиболее распространенный (после кислорода) элемент земной коры

По окончании самостоятельной работы по заполнению таблицы, все вместе с учителем заполняют заранее написанную на доске таблицу. В процессе совместного заполнения учащиеся вместе с учителем отмечают, проговаривают некоторые особенности элементов, на которые необходимо обратить внимание:

1. 
   Почти во всех своих соединениях углерод и кремний четырехвалентны, т.е. атомы данных элементов находятся в возбужденном состоянии. Учитель (ученик) показывает это на доске:

2. 
   Разнообразие степеней окисления у атомов углерода обусловлено существованием органических соединений, в неорганических веществах его наиболее характерные степени окисления: -4, 0, +2, +4
3. 
   Характерным отличием углерода и кремния является способность углерода к цепеобразованию. Атомы углерода, соединяясь друг с другом, образуют устойчивые соединения, аналогичные соединения кремния неустойчивы.

3 этап урока

От характеристики химических элементов – к простым веществам.


Работа с компьютерной презентацией.

Для атомов углерода характерна аллотропия. Учащиеся вспоминают определение понятию – «аллотропия». Учитель спрашивает: «У каких ранее пройденных химических элементов есть аллотропные модификации?».

Учащиеся приводят примеры: элемент кислород (О) – О₂ – кислород, О₃ – озон; элемент сера (S) – кристаллическая и пластическая сера.


Далее учитель спрашивает учащихся, может быть им известны аллотропные модификации углерода.

Углерод существует в форме следующих простых веществ: алмаз, графит, карбин, фуллерен. Уголь, сажу можно рассматривать как разновидности графита.

Интерес представляет древесный уголь.

С ним был знаком еще первобытный человек: он находил его на местах пожарищ и после разводимых им костров. Древесный уголь обладает большой пористостью и не тонет. В 1785 г. ученый – химик Товий Ловиц нечаянно пролил винную кислоту (бурого цвета из-за примесей) на смесь песка с углем. Ловиц собрал пролившийся раствор, отфильтровал его от песка с углем. В фильтре осталось бесцветное вещество. Оказалось, что уголь поглотил примеси, содержащиеся в винной кислоте. Так было открыто явления, которое называют адсорбцией.

Адсорбция – свойства угля и других твердых веществ удерживать на своей поверхности газы и растворенные вещества. Вещества, на поверхности которых происходит адсорбция, называют адсорбентами.

Адсорбция угля обуславливается его пористостью. Чем больше пор, тем лучше сорбционная способность угля. Но, обычно, поры угля заполнены различными веществами. Чтобы их очистить, уголь нагревают в струе водяного пара. Такой уголь, с очищенными порами, называют активированным.

В первую мировую войну, явление адсорбции нашло применение в борьбе с боевыми отравляющими веществами. Хлор (удушающий газ) был применен в 1915 году на западном фронте около города Ипра против англо-французских войск. Атака хлором лишила боеспособности целую дивизию (15 тыс чел были выведены из строя, 5 тыс – погибли).

Русский профессор Николай Зелинский (позднее академик) изобрел и провел испытание в июле 1915 г противогаза, действующего на основе явления адсорбции.


Кремний образует простое вещество – кристаллический кремний. Существует так же аморфный кремний – порошок белого цвета.


Далее учитель останавливается и обозначает физические свойства каждого простого вещества, образованного атомами углерода (слайды).


Учитель обращает внимание учащихся на то, что алмаз и графит, состоящие из атомов углерода, имеют такие разные физические свойства. Почему? (не всегда учащиеся могут дать ответ на этот вопрос). Учитель обращает внимание на различное строение кристаллических решеток алмаза и графита.

В кристалле алмаза каждый атом углерода образует четыре прочные ковалентные связи, они направлены к вершинам тетраэдра, все расстояния между атомами одинаковые. В графите же расстояние между атомами в слое гораздо меньше, чем расстояние между слоями (образцы кристаллических решеток).





4 этап урока


Его цель: расширение общекультурного кругозора учащихся, установление межпредметных связей химии с историей.

На предыдущем уроке, в качестве домашнего задания, учитель предложил учащимся найти интересные факты об истории алмаза и подготовить выступлении с компьютерной презентацией.

Если есть учащиеся, выполнившие задание, учитель предоставляет им слово, если нет, то рассказывает сам и показывает свою презентацию.


5 этап урока

Подведение итогов. Рефлексия.


Учащиеся отвечают на вопросы:

Какие новые понятия были изучены на уроке?

Какие вопросы вызвали затруднения? И т.п.

Учитель ставит оценки тем, учащимся, которые показали хорошие и отличные знания в процессе урока, были активны.