Урок "Органическая химия" 10 класс

Тема: «Органическая химия - химия соединений углерода. Многообразие органических веществ»

Цели занятия:

Образовательные: сформировать понятие о предмете органической химии, рассмотреть особенности органических веществ; ознакомить с понятием валентности; начать формировать навыки составления структурных формул; раскрыть значение органических веществ.

Воспитательные: продолжить формирование познавательного интереса к предмету через использование нестандартных форм обучения и создание проблемных ситуаций.

Развивающие: развивать учебно-интеллектуальные умения выделять главное и существенное, устанавливать причинно-следственные связи (развивать логическое мышление); продолжить развитие учебно-организационных умений, направленных на выполнение поставленной задачи, осуществление самоконтроля и самоанализа учебной деятельности, развитие критического мышления.

Межпредметные связи.

Биология. Тема: «Органические вещества клетки»

Химия в медицине. Тема: «Значение химии в медицине»

Ход урока.

План:

1.    Предмет органической химии. Органические вещества.

2.    Краткая история.

1. Предмет органической химии. Органические вещества.

Что же такое “органическая химия” и как произошел термин “органические вещества”?

Органическая химия – наука об органических соединениях и их превращениях. Первоначально органическим считались вещества, найденные в живых организмах и животных. Такие, встречающиеся в живой природе вещества, обязательно содержат углерод. Долгое время считалось, что для получения сложных соединений углерода используется некая “движущая сила”, действующая только в живой материи. В лабораториях удавалось синтезировать лишь самые простые углеродосодержащие соединения, такие, как диоксид углерода CO2, карбид кальция CaC2, цианид калия KCN. Началом синтеза органических веществ по праву считается синтез мочевины из неорганической соли – цианата аммония NH4CNO, произведенный Вёлером в 1828 году. Это и повлекло за собой необходимость определения органических веществ. Сегодня к ним относятся более миллиона углеродосодержащих соединений. Некоторые из них выделены из растительных и животных источников, однако гораздо большее их число синтезировано в лабораториях химиками-органиками.

На каком основании органические вещества выделяют в отдельную группу? Каковы их отличительные признаки?

Так как углерод непременно присутствует во всех органических веществах, органическую химию с середины XIX века часто называют химией соединений углерода.

Термин “органическая химия” был введен шведским ученым Й. Берцелиусом в начале XIX века. До этого вещества классифицировали по источнику их получения. Поэтому в XVIII веке различали три химии: “растительную”, “животную” и “минеральную”. Еще в XVI веке ученые не делали различий между органическими и неорганическими соединениями. Вот, например, классификация веществ на основании знаний того времени:

1.     Масла: купоросное (серная кислота), оливковое;

2.     Спирты: винный, нашатырный, соляный (соляная кислота), селитряной (азотная кислота);

3.     Соли: поваренная, сахар и т.д.

Несмотря на то, что эта классификация, мягко говоря, не соответствует нынешней, многие современные названия пришли к нам из того времени. Например, название “спирт” (от   латинского “спиритус” – дух) присваивалось всем легколетучим жидкостям. Уже в XIX века химики не только вели интенсивный поиск новых веществ и способов их получения, но и уделяли особое внимание определению состава веществ.

Вопрос: Как вы думаете, сколько органических соединений сейчас известно? (Учащиеся называют предполагаемое количество известных органических веществ. Обычно эти числа занижены по сравнению с фактической численностью органических веществ). В 1999 году зарегистрировано 18-миллионное органическое вещество.

Вопрос: В чем же причины многообразия органических веществ? Учащимся предлагается попытаться найти их в том, что уже известно о строении органических веществ. Ученики называют такие причины, как: соединение углерода в цепи разной длины; соединение атомов углерода простыми, двойными и тройными связями с другими атомами и между собой; множество элементов, входящих в состав органических веществ. Учитель приводит еще одну причину – разный характер углеродных цепей: линейные, разветвленные и циклические, демонстрирует модели бутана, изобутана и циклогексана.

Органическая химия изучает соединения, основу которых составляют атомы углерода, связанные между собой и многими элементами периодической системы простыми и кратными связями, способные образовывать линейные и разветвленные цепи, циклы, полициклы и др.

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

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

за исключением  простейших (оксидов углерода, угольной кислоты и ее солей, карбидов)

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.).

Многочисленность и разнообразие органических соединений требует особого внимания к их классификации. В основу этой классификации положены два главных структурных признака молекул:

• строение углеродной цепи,
• наличие и природа функциональной группы.

Углеродная цепь (углеродный скелет молекулы) - последовательность химически связанных между собой атомов углерода.

Функциональная группа - атом или группа атомов, определяющая химические свойства соединения и его принадлежность к конкретному классу.

Значение органической химии

Органическая химия имеет исключительно важное научное и практическое значение. Объектом её исследований в настоящее время являются более 20 млн. соединений. Поэтому органическая химия стала крупнейшим и наиболее важным разделом современной химии. Все многообразие органических веществ можно условно разделить на три типа:

А) 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.

Б) Искусственные – это продукты химических преобразований природных веществ в соединения, которые в живой природе не встречаются. Так на основе природного органического соединения целлюлозы получают искусственные волокна (ацетатное, вискозное и др.)

В) Синтетические – это соединения, которые получают синтетическим путем, то есть соединением простых молекул в более сложные, не встречающиеся в природе. К ним относятся, например, синтетические каучуки, плстмассы, лекарственные препараты, красители и т.п.

Успехи в области получения и использования органических соединений имеют большое значение для промышленности, сельского хозяйства, бытовых нужд.Без знания основ органической химии современный человек не способен экологически грамотно использовать все эти продукты цивилизации.

2. Краткая история развития органической химии.

Впервые понятия об органических веществах и об органической химии ввёл шведский учёный Берцелиус. В своём учебнике химии Берцелиус (1827) высказывает убеждение, что "... в живой природе элементы повинуются иным законам, чем в безжизненной" и что органические вещества не могут образовываться под влиянием обычных физических и химических сил, но требуют для своего образования особой "жизненной силы". Органическую химию он и определил, как химию растительных и животных веществ. Последующее развитие органической химии доказало ошибочность этих взглядов.

В 1928 году Вёллер показал, что неорганическое вещество-циановокислый аммоний-при нагревании превращается в продукт жизнедеятельности животного организма-мочевину.

В 1845 г. Кольбе синтезировал органическое вещество-уксусную кислоту, в качествеисходных веществ он использовал древесный уголь, серу, хлор и воду. За сравнительно короткий период были синтезированы и другие органические кислоты, которые раньше выделялись только из растений.

В 1854 г. Бертло удалось синтезировать вещества, относящиеся к классу спиртов.

В 1861 г. А.М.Бутлеров действуя известковой водой на параформальдегид впервые осуществил синтез метиленитана, которое относится к сахарам, которые играют важную роль в процессах жизнедеятельности организмов.
Развитиие органической химии требовали разрешения вопроса, являются ли молекулы беспорядочным нагромождением атомов, удерживаемых силами притяжения, или же они представляют собой частицы с определённым строением, которое можно установить, исследуя свойства вещества. В органической химии к тому моменту накопились факты и обобщения, которые могли служить основойсдля решения вопроса о строении молекул.
Решающую роль сыграло открытие валентности элементов. Её открытие непосредственно подводило к мысли, что молекулы имеют определённое строение. Оставался открытым вопрос: как определять строение молекулы. Этот вопрос не мог быть решён без подлинно научной теории органической химии, которая и была создана А.М.Бутлеровым в 1861 году. Он писал: "Исходя из мысли, что каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в образовании этого последнего и действует здесь определённым количеством принадлежащей ему химической силы, я называю химическим строением распределение действия данной сил, вследствие которого химические атомы, посредственно влияя друг на друга, соединяются в химическую частицу."

Вопросы для закрепления знаний:

1. Как в древности получали органические вещества? Почему данные вещества назвали органическими?

О т в е т. Все органические вещества получали исключительно из продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов или в результате их переработки. Отсюда и произошло название «органические вещества».

 2. Что изучает органическая химия?

О т в е т. Раздел химии, который изучает органические вещества, стали называть органической химией.

3. Кто ввел понятия «органические вещества» и «органическая химия»?

Ответ. Й. Я. Берцелиус.

4. Какой химический элемент в обязательном порядке входит в состав органических веществ?

О т в е т. В состав всех органических веществ входит химический элемент углерод.

5. Какое еще можно дать определение органической химии?

О т в е т. Органическая химия – это химия соединений углерода.

6. Помимо углерода какой химический элемент входит в состав органических веществ?

О т в е т. Помимо углерода в состав всех органических веществ входит химический элемент водород. Могут еще входить О, S, N и другие элементы.

7. Какое химическое свойство может быть общим для органических веществ?

О т в е т. Все органические вещества горят.

8. Какие вещества образуются в ходе горения органических веществ?

О т в е т. При горении органических веществ образуются углекислый газ и вода.

9. Как подтвердить, что одним из продуктов горения является углекислый газ?

О т в е т. Пропустить углекислый газ через известковую воду, она помутнеет.

Задание на дом.