химия

Тип урока: Урок по усвоению новых знаний

Вид урока: Урок - проблемная лекция.

Тема урока: «Теория химического строения органических соединений А.М. Бутлерова и ее основные положения. Понятие об изомерии и изомерах».

Цель урока:

                   Образовательная: Сформировать понятие о сущности теории химического строения, о порядке соединения атомов в молекулах органических соединений, об их взаимном влиянии; сформировать понятие об изомерии и изомерах.

                   Развивающая: Продолжить развитие умений: наблюдать, сравнивать, выявлять причинно – следственные связи, анализировать, делать выводы.

                    Воспитывающая: Воспитание сознательной дисциплины, умения работать в коллективе, воспитание интернационализма.

Методы и методические приемы: словесный, наглядный, практический, проблемно-поисковый, игровой.

Оборудование: Набор для моделирования, набор реактивов для эксперимента, экран, проектор, презентация, периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.

Ход урока

I – этап. Организационный момент.

1. Проверка готовности к уроку и отсутствующих.

2. Объявление темы урока и его задач.

II – этап. Изучение нового материала.

Посмотрите внимательно на слова органическая химия и органические вещества.

Вопросы: 1) Как вы думаете, от какого слова они произошли?

                   2) На основании того, что данные слова произошли от слова организм, сформулируйте понятия: органические вещества и органическая химия.

(После того, как учащиеся сами сформулируют понятия на экране, открывается слайд с определениями)

Органические вещества – это вещества, синтезируемые живыми организмами.

Органическая химия – это наука, изучающая вещества, синтезируемые живыми организмами.

На протяжении всего учебного года мы изучали теоретические вопросы неорганической химии. Давайте вспомним, какие классы сложных веществ вы знаете и каковы их особенности в строении?

Примеры: Н₂О_, КОН, Н₂SО₄, ВаSО₄.

(- оксиды – состоят из двух элементов и на втором месте обязательно стоит кислород;

- основания – на первом месте стоит металл, на втором месте обязательно одна или несколько гидроксогрупп;

- кислоты – обязательно на первом месте стоит один или несколько атомов водорода, на втором месте – кислотный остаток;

- средние соли – на первом месте один или несколько атомов металла, на втором – один или несколько кислотных остатков).

Для того, чтобы дальше изучить новый материал проведем конкурс «Третий лишний».

Конкурс «Третий лишний»: На основании знаний о составе оксидов, оснований, кислот и солей выберите из группы веществ, вещества, отличающиеся по строению.

Задание для 1 ряда:

«NаОН   С₆Н₁₂О₆   Сu(ОН)₂»

«С₅₂Н ₁₀₄О₆     Nа₂О        СО₂»

Задание для 2 ряда:

«НСl      НNО₃      (С₆Н₁₀О₅)_n»

«СuSО₄  (СН₂NН₂СОО)_n  Nа₂SО₄»

Задание для 3 ряда:

«Н₂О    С₂Н₆   СО»

«NаСl   НСООН   КСl»

Вопрос: На основании выполненного задания скажите: «Из каких видов атомов в основном состоят вещества оказавшиеся лишними?» (Н, С, О)

Вопросы: Скажите по каким веществам определяют калорийность пищевых продуктов? (жиры, белки, углеводы). Где все эти вещества синтезируются? (в живых организмах).

Пояснение учителя:

С₆Н₁₂О₆ – формула глюкозы (углевод)

(СН₂NН₂СОО)_n  - фрагмент молекулы белка

С₅₂Н ₁₀₄О₆ – общая формула молекулы жира.

Вопрос: Какими веществами они являются, если они входят в состав живых организмов?

Давайте выясним при помощи химического эксперимента есть ли в природе вещества, которые состоят из атомов углерода и водорода, но не синтезированные в живых организмах.

Химический эксперимент с парафиновой свечой:

1) нагревание предметного стекла над пламенем свечи;

2) нагревание перевернутого химического стакана над горящей свечой.

Вопросы: 1) Какой элемент входит в состав сажи?

2) Какой элемент кроме кислорода входит в состав воды?

3) На основании результатов наблюдений проведенных опытов, какие виды атомов входят в состав парафиновой свечи? (С и Н).

Следовательно, если у данного вещества качественный состав такой же как у углеводов животного происхождения является ли оно органическим веществом?

Таким образом, на основании полученной информации о составе веществ дайте другое определение органическим веществам и органической химии.

Вопрос: Какие атомы входят в состав рассмотренных веществ? (С, Н, О).

Органические вещества – это вещества в основном, состоящие из атомов углерода и водорода и небольшой процент приходится на атомы кислорода, азота, фосфора серы и галогенов.

Органическая химия - это наука, изучающая вещества, состоящие из атомов углерода и водорода.

До создания теории строения органических соединений таких веществ было известно очень много, но не было возможности объяснить особенности их строения и свойств.

Теория строения органических веществ А.М. Бутлерова – созданная в 1861 году, является основой органической химии. Данная теория и в настоящее время используется учеными всего мира для получения новых органических веществ и изучения их свойств. 

При изучении основных положений теории все мы сегодня на уроке поработаем в роли Бутлерова.

И так, прежде чем определить строение органических веществ – нужно установить валентность атома углерода в органических соединениях.

Напомню, как вы определяли валентность в неорганических веществах на примере следующих веществ:

II II  IV II     I  I

СО, СО₂, НСl.

 2  2   4  4    1   1

Задание 1. (всем): Определите валентность углерода в следующих веществах:

СН₄, С₂Н₆, С₃Н₈, С₄Н₁₀, С₅Н₁₂.

Вопросы: Может атом иметь дробную валентность? (нет)

Какую валентность имеет атом углерода на основании строения по положению в периодической системе химических элементов?

(Разбор строения атома углерода студентами у доски, составление электронно – ячеечных формул углерода двух и четырех валентного).

На основании строения следует, что углерод может быть двух или четырех валентным и способ определения валентности в неорганических веществах не подходит для определения валентности атома углерода в органических соединениях.

Если посмотреть на формулы органических веществ из задания, то в соединении СН₄ и валентность атома углерода равна четырем. Углерод в органических соединениях всегда четырехвалентен. Чтобы доказать, что углерод четырех валентен и в других соединениях, представленных в задании, выполним второе задание.

Задание 2. (всем на местах): На основании данных, что углерод всегда четырех валентен, а водород - одновалентен при помощи трафаретов моделей атомов соедините три атома углерода и восемь атомов водорода в одну молекулу С₃Н₈. (Например: С = О, О = С = О).

(Затем один из студентов у доски составляет формулу у доски).

На основании составленных формул следует, что в органических соединениях атомы углерода могут соединятся в цепи.

Определение: Формула, в которой указывается последовательность соединения атомов называется структурной формулой. (запись структурной формулы на доске СН₃ –СН₃)

Вопрос: Что вы сейчас учитывали при составлении структурной формулы С₂Н₆?  (валентность).

Иными словами, атомы в молекуле соединяются хаотично, беспорядочно или с учетом какой - то величины?

Давайте попытаемся сформулировать первое положение теории строения органических соединений.

Вопросы: Атомы в молекуле соединяются беспорядочно? (в определенной последовательности). Согласно какой величины соединяются атомы? (согласно валентности).

Положение 1: Атомы в молекуле располагаются не беспорядочно, а в определенной последовательности согласно их валентности.

Существуют вещества, которые имеют одинаковую молекулярную формулу, а физические свойства разные. Объяснить данное явление попробуем при выполнении следующего задания.

Задание 3. (всем на местах): При помощи трафаретов атомов соедините в одну молекулу четыре атома углерода и десять атомов водорода С₄Н_10.

СН₃ - СН₂ – СН₂ – СН₃ (ᵗкипения – 0,5); СН₃ – СН – СН₃  (ᵗкипения – 11,7);

                                                                              |

                                                                             СН₃

Вопрос: Два данных вещества имеют одинаковую формулу, физические свойства разные. На основании данных о разной температуре кипения в веществе с молекулярной формулой С₄Н₁₀ (формула одинаковая)_, от чего еще могут зависить свойства вещества?  (от последовательности соединения атомов).

Положение 2: Свойства веществ зависят не только, какие атомы и в каком количестве входят в состав молекулы, но и от последовательности их соединения.

Определение: Вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу, на разную последовательность соединения атомов называются изомерами.

Изомерия – это явление, при котором могут существовать вещества, имеющие одинаковый состав, но разную последовательность соединения атомов.

Чтобы разобрать третье положение теории строения органических веществ, обратимся к неорганической химии. (На доске составлена схема атома цинка и его электронно – ячеечная формула).

Вопросы: К какому классу простых веществ можно отнести цинк и почему? (Цинк является металлом, так как на последнем энергетическом уровне содержатся всего два электрона.)

С какими простыми и сложными веществами может взаимодействовать цинк? (неметаллами, кислотами и солями).

В данном случае на основании чего мы определили свойства цинка? (на основании строения).

А если мы будем знать химические свойства вещества, то что мы можем прогнозировать? (его строение).

Этот вывод лежит в основе третьего положения теории строения органических соединений.

Положение 3: По строению вещества можно предвидеть его свойства, а по свойствам вещества можно предвидеть его строение.

Так как мы с вами еще не изучали органические вещества, то это положение помогла нам понять неорганическая химия. Эти две науки тесно взаимосвязаны между собой.

Чтобы разобрать четвертое положение теории строения органических соединений. Вернемся к основным классам неорганических соединений: оксидам, кислотам, основаниям и солям. (Н₂О_, КОН, Н₂SО₄, ВаSО₄).

Вопрос: Как выдумаете почему каждый из перечисленных классов веществ имеет сходные химические свойства? Что влияет на химические свойства основных классов неорганических соединений? (взаимное влияние атомов в молекуле вещества)

 Положение 4: Атомы и группы атомов в молекулах веществ взаимно влияют друг на друга.

III – этап. Заключение.

И так давайте еще раз внимательно в своих тетрадях просмотрите содержание основных положений теории строения органических веществ .

А теперь давайте сыграем в игру «Перевертыши».

Конкурс «Перевертыши»:

Внимательно посмотрите на экран презентации и скажите, что написала я не так в каждом положении.

Положение 1: Атомы в молекуле располагаются беспорядочно, без учета их валентности.

Положение 2: Свойства веществ не зависят от того какие атомы и в каком количестве входят в состав молекулы и не зависят от последовательности их соединения.

Положение 3: По строению вещества нельзя предположить его свойства, а по свойствам вещества нельзя предположить его строение.

Положение 4: Атомы и группы атомов в молекулах взаимно не влияют друг на друга.

Изомеры – это вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу и одинаковую последовательность соединения атомов.

Итак, сейчас мы с вами повторили основные положения теории строения органических соединений и понятие изомерии. Даю вам следующее задание.

Задание:

I - уровень

На слайде презентации изображены формулы веществ. Посчитаете сколько среди них изомеров?

        ;

;          ;

;

СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН_{2 –} СН₂ – СН₂ – СН₂ – СН₂ – СН₃.

(4).

II – уровень.

Составить формулу двух изомеров для вещества:

СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН_{2 –} СН₂ – СН₂ – СН₃.

Что сегодня на уроке мы с вами изучили?

- основные положения теории строения органических соединений А.М. Бутлерова;

- понятия изомеров и изомерии.

Эти вопросы важны при изучении органической химии.

Рефлексия.

Домашнее задание: Выучить конспект.