СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ
Оценка 4.7

СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ

Оценка 4.7
Разработки уроков
docx
химия
10 кл
16.12.2023
СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ
метод. разработка кристаллогидраты.docx

Министерство промышленности и торговли Тверской области

ГБП ОУ «Торжокский государственный промышленно-гуманитарный

колледж»

Дисциплина «химия»

 

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ТЕМА:  «СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Торжок, 2023

 

 

Министерство промышленности и торговли Тверской области

 

ГБП ОУ «Торжокский государственный промышленно-гуманитарный колледж»

Рецензент

должность, место работы
_______ ____________

__. __. 2023

УТВЕРЖДАЮ

зам. директора по УМР

_____________ О.В.Гамелько

__. __. 2023

 

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ТЕМА:  « СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОГИДРАТОВ »

 

 

Составлена в соответствии с ФГОС СПО

 

Преподаватель высшей категории         ___________Т.В.Королёва

 

Председатель ПЦК    ____________         Т.В.Королёва

__. __. 2023

Методист   ____________      Т.В.Белякова

__. __. 2023

Рецензент

Преподаватель ___ категории ____________ ________________

__. __. 2023

 

 

 

 

Информационная карта урока (ИКУ)

Тема:  «Свойства кристаллогидратов»

Тип урока: урок открытия новых знаний, обретения новых умений и навыков.

Вид урока: урок смешанного типа.

Целевая аудитория студенты первого курса СПО

Время 90 минут

 

 

Цели: 

 

 

образовательные:

- Методы познания веществ и химических явлений: расчеты на массовую долю вещества находящуюся в растворе.

Экспериментальные основы химии: получение кристаллов солей, приготовление растворов.

Химия и жизнь: цемент и другие вяжущие.

 

развивающие:

- развивать  у учащихся умения планировать свою деятельность;

- развивать и формировать информационную компетентность;

- развивать умения наблюдать, обобщать, работать в группе.

 

воспитательные:

- формировать эмоционально-ценностное отношение к живой природе, подвести к пониманию необходимости охраны природы.

 

СОДЕРЖАНИЕ

МЕТОДИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТАРИЙ

РЕЗУЛЬТАТЫ

1.                  Орг. момент.

2.                  Мотивационный этап. Постановка целей и задач урока

1. Показать актуальность выбранной темы.

2. Расширить знания учащихся о кристаллогидратах.

3. Расширить знания учащихся о теории химической связи.

4. Использовать разнообразные методы активизации познавательной активности учащихся с целью более глубокого усвоения материала.

ДЗ.- составить рассказ в виде кроссенса

Виды деятельности: репродуктивная и самостоятельная работа с учебником, компьютером, учебными таблицами и рисунками, презентациями, тестами.

Формы организации учебной деятельности:

Индивидуальная: создание рисунка экосистемы

Групповая работа (4 группы): по изучению структуры экосистемы.

Фронтальная: работа с тренажёром, тетрадями.

 

 

Результаты

Планируемые результаты: после урока у учащиеся должно сформироваться целостное представление о кристаллогидратах, об их структуре, устойчивости, классификациях, применении.

 

 

При растворении веществ молекулы (или ионы) связываются с молекулами раствори­теля, образуя соединения, называемые солъватами (от латинского solvere – растворять); этот процесс называется сольватацией. В частном случае, когда растворителем является вода, эти соединения называются гидратами, а процесс их образования — гидратацией. В зависимости от природы растворенного вещества, сольваты могут образовываться различными путями. При растворении веществ с ионной структурой молекулы растворителя удерживаются около иона силами электростатического притяжения. Кроме того, может иметь место донорно-акцепторное взаимодействие. Ион растворенного вещества обычно выступают в качестве акцепторов, а молекулы растворителя — в качестве доноров электронных пар. Происходит гидратация и переход в раствор ионов. Гидратируются как катионы, так и анионы. Как правило, гидратированные катионы прочнее чем анионы, а гидратированные простые катионы — прочнее, чем сложные. Это связано с тем, что у простых катионов есть свободные валентные орбитали, которые могут частично акцептировать неподеленные электронные пары атомов кислорода, входящих в молекулы воды. При растворении веществ с молекулярной структурой сольваты образуются вследствие диполь-дипольного взаимодействия.

При попытке выделить исходное вещество из раствора удаляя воду, получить его часто не удается. Например, если мы растворим в воде бесцветный сульфат меди CuSO4, то получим раствор голубого цвета, который придают ему гидратированные ионы меди. После упаривания раствора (удаления воды) и охлаждения из него выделятся кристаллы синего цвета. Исходный сульфат меди можно получить из этого соединения, нагрев его до 250 °С(14). При этом происходит реакция:

CuSO4· 5H2O = CuSO4 + 5H2O

Разные информационные источники дают нам следующую терминологию.

Гидраты – продукты присоединения воды (гидратации) к молекулам, атомам, ионам. Они могут быть твердые, жидкие и реже газообразные.

Твердые гидраты, имеют свое название – кристаллогидраты.

Кристаллогидраты – твердые вещества, продукты присоединения воды (гидратация) к атомам, молекулам или ионам.

Кристаллогидраты – кристаллы, включающие молекулы воды.

Кристаллогидраты — вещества, включающие в себя обособленные частицы H2O, в которых атомы кислорода связаны с двумя атомами водорода ковалентными связями, а частицы Н2О в целом связаны с другими атомами либо химическими, либо межмолекулярными связями.

Кристаллогидраты – это кристаллические вещества, содержащие в своем составе отдельные молекулы воды или их агломераты.

Кристаллизационная вода – вода, входящая в состав кристаллогидратов.

Кристаллогидраты — являются представителями обширных классов соединений, куда кроме них должны быть еще отнесены: кристаллоамиакаты, кристаллоалкоголяты, кристаллоэфираты и т. д. До сих пор кристаллогидраты не выделялись в особый класс соединений, а упоминались попутно при описании некоторых солей, потому что реакции их исследовались в водных растворах, когда принято игнорировать участвующую в превращении воду (2), (14), (38), (39).

1.3 Номенклатура кристаллогидратов

Для кристаллогидратов как и для всех химических соединений существуют правила названий. Название кристаллогидрата строится из систематического названия соли и указывается количество молекул кристаллизационной воды входящих в формальную единицу. Рассмотрим конкретные примеры.

CuSO4· 5H2O – пентагидрат сульфата меди;

Na2CO3· 10H2O – декагидрат карбоната натрия;

AlCl3· 6H2O – гексагидрат хлорида алюминия.

Следует отметить, что содержание воды в кристаллогидратах формально может иметь и нецелочисленное значение, поэтому в таких случаях поступают следующим образом: CdSO4 · 2,67 H2O - 2,67- гидрат сульфата кадмия, SO2 ·n H2O – полигидрат диоксида серы. Однако рассмотренный способ названия кристаллогидратов довольно упрощенный. Если нам известна структура образуемого соединения, то мы можем его назвать более конкретно, при этом указав в какой форме вода находится в данном соединении и с какими ионами она связанна. Исследование строения кристаллов CuSO4· 5H2O показало, что в его формульной единице четыре молекулы воды связаны с атомом меди, а пятая – с сульфатными ионами. Таким образом, формула этого вещества – (Cu(H2O)4)SO4· H2O, имеет называние моногидрат сульфата тетрааквамеди (II).

Аналогичное строение имеет соединение (Fe(H2O)6)SO4· H2O – моногидрат сульфата гексаакважелеза(II).

Другие примеры:

(Ca(H2O)6)Cl2 – хлорид гексааквакальция;

(Mg(H2O)6)Cl2 – хлорид гексааквамагния.

Однако часто нам не нужно применять систематическую номенклатуру, а можно воспользоваться тривиальными названиями веществ. Так CuSO4 · 5H2O – медный купорос, Na2CO3· 10H2O – «кристаллическая» сода и т.д. (2), (26).

1.4 Классификация

Классификацию кристаллогидратов можно вести по различным критериям:

1. По наличию связи структуры безводного вещества и кристаллогидрата

· фазы определенного состава - вид кристаллогидратов, у которых при удалении кристаллизационной воды происходит сжатие кристаллической решетки, поэтому структура безводного вещества и кристаллогидрата не связанны между собой. К данному классу относятся кристаллогидраты многоосновных кислот, оснований и клатратов.

· неопределенного состава – вид кристаллогидратов, у которых процесс удаления воды может быть осуществлен без существенных изменений в кристалле. Это возможно при наличии в кристалле достаточного количества свободных промежутков, каналов (чтобы уместились молекулы воды). У веществ этого класса может происходить обратимая гидратация и дегидратация. Примерами таких веществ являются цеолиты (32).

2. По количеству молекул воды входящих в формульную единицу кристаллогидрата

· Существует кристаллогидраты, в которых на одну молекулу или частицу гидратированного вещества приходится 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12 молекул воды.

· Но наиболее распространенными являются кристаллогидраты с 1,2,4,6,8 молекулами воды.

· Для многих веществ известны кристаллогидраты различного состава.

- MgCl2∙ nH2O где n= 2,4,6,8,12.

- CaCl2∙ nH2O где n= 1,2,4,6,8.

- NaOH∙ nH2O где n=1,2,3,4,6,8.

- H2SO4∙ nH2O где n= 1,2,4,6,8.

3. По природе соединения участвующего в образовании кристаллогидратов

*Органическое

*Неорганическое

3. По агрегатному состоянию гидратообразователя при н.у.

*Твердое (соли)

*Газ (предельные у/в, С12, НS, Аг, Хе, SО2)

*Жидкость (серная кислота, этиловый спирт)

5. Класс соединений

*Кислоты (H2SO4.H2O)

*Основания (NaOH.H2O)

*Соли (ZnSO4·7H2O,MnSO4·7H2O)

6. Температурная устойчивость

· Если кристаллизационная вода удерживается Ван-дер-Ваальсовыми силами, то такие вещества стабильны при температурах ниже нуля (клатраты)

· Если кристаллизационная вода удерживается в кристаллогидрате слабыми межмолекулярными связями, то она легко удаляется при нагревании:

Na2CO3· 10H2O = Na2CO3 + 10H2O (при 120 ° С);

K2SO3· 2H2O = K2SO3 + 2H2O (при 200 ° С);

· Если же в кристаллогидрате связи между молекулами воды и другими частицами близки к химическим, то такой кристаллогидрат или дегидратируется (теряет воду) при более высокой температуре, например:

Al2(SO4)·18H2O = Al2(SO4)3 + 18H2O (при 420 ° С);

СoSO·7H2O = CoSO4 + 7H2O (при 250 ° С);

или при нагревании разлагается с образованием других химических веществ, например:

2{FeCl3· 6H2O} = Fe2O3 + 6HCl + 9H2O (выше 250 ° С);

2{AlCl3· 6H2O} = Al2O3 + 6HCl + 9H2O (200 – 450 ° С) (14).

7. По состоянию воды в гидратах

· Псевдогидраты - это соединения, в которых часть молекул кристаллизационной воды образуют гидроксид ионы или ионы гидроксония (HClO4·H2O = H3O·ClO, Sr(BO2)2·4H2O = Sr(B(OH)4)2) Воду, входящую в состав псевдогидратов называют конституционной (39).

*молекулы воды изолированы друг от друга. Атомы кислорода в воде координируются вокруг центрального иона: CuCl2∙ 2H2O, CoCl2∙2H2O (Приложение 2, Рис 3).

*Внутрисферные кристаллогидраты – молекулы кристаллизационной воды удерживаются благодаря ковалентной связи с катионом (Al(H2O)6 )Cl3, (Mg(H2O)6)Cl(Приложение 2, Рис 1).

*Смешанные кристаллогидраты – кристаллизационная вода удерживается за счет образования водородных связей и донорноакцепторного взаимодействия. К данной группе можно отнести купоросы (CuSO4·5H2O или (Cu(H2O)4)SO4·H2O), пятая молекула воды связывается именно водородными связями (Приложение2, Рис 2) (2).

*молекулы воды образуют цепи. В ряде случаев молекулы воды связывают два катиона Zn(OH)H2O и BaCl2∙ H2O. Образуются бесконечные цепи.

*Молекулы воды образует слои, объединяемые ионами соли (CaSO4·2H2O). В соединении Mg2(OH)2(H2O)3CO3 в каналах структуры.

*Своеобразными упорядоченными твердыми растворами внедрения типа соль — лед являются некоторые кристаллогидраты с большим числом молекул воды, например Na2SO4·10Н2О, Na2СO3·10Н2О (тектогидраты). Они имеют структуру льда, которая стабилизируется за счет стягивающего действия электростатически взаимодействующих ионов противоположного знака. Вследствие этого температура плавления тектогидратов намного превышает температуру плавления льда (2).

1.5 Значение кристаллогидратов

Образование и разрушение газовых клатратов используются, для разделения газов опреснения морской воды. Клатраты в природе часто играют роль естественного хранилища газов. Кристаллогидраты занимают важное место в строительстве в процессах схватывания и твердения вяжущих. В растительных клетках часто встречаются кристаллы оксалата кальция. Кристаллы представлены в основном моно(CaC2O4∙H2O) и дигидратами (CaC2O4∙2H2O). Первые кристаллизуются в клиноромбической системе, вторые в гексагональной. Они откладываются только в вакуолях. Форма кристаллов оксалата кальция довольно разнообразна и часто специфична для определенных групп растений. Это могут быть одиночные кристаллы ромбоэдрической, октаэдрической или удлиненной формы (клетки наружных отмерших чешуи луковиц лука), друзы (чешек, druza — группа) — шаровидные образования, состоящие из многих мелких сросшихся кристаллов (клетки корневищ, коры, корки, черешков и эпидермы листьев многих растений), рафиды (греч. рафис — швейная игла) — мелкие игольчатые кристаллы, соединенные в пучки (стебель и листья винограда), и кристаллический песок — скопления множества мелких одиночных кристаллов (паренхимные клетки многих пасленовых бузины). Наиболее часто встречающаяся форма кристаллов — друзы.

Выводы: с момента первоначального изучения кристаллогидратов до настоящего времени в науке накопилось большое количество сведений о таком классе химических соединений, как кристаллогидраты. Школьное химическое образование не должно отставать от достижений, происходящих в научном мире, поэтому целью данной главы является проведение анализа химической литературы и выяснение того, как рассматривается тема кристаллогидраты на современном этапе развития химии. Анализ показал, что по данной теме появилось достаточно много новой информации. Данная тема имеет очень важное значение, как в общенаучном плане, так и прикладном плане. Это дает нам возможность проанализировать содержание данной темы в курсе химии средней школы.



Дайте определение кристаллогидратам?

Как называется вода, содержащаяся в кристаллогидратах (кристаллизационная)?

Дайте классификацию кристаллогидратов по типу кристаллизационной воды (внутрисферные и внешнесферные)? Приведите примеры.

Допишите уравнения реакций и назовите образующиеся продукты:

CuSO+ 5H2O = ?

CoSO4 + 7H2O = ?

NiSO4 + 7H2O = ?

Как, одним словом можно назвать данные кристаллогидраты?

Как вы думаете, процесс дегидратации любого кристаллогидрата происходит при одинаковой температуре? Давайте рассмотрим конкретные примеры:

1) Кристаллизационная вода удерживается в кристаллогидрате слабыми межмолекулярными связями, то она легко удаляется при нагревании:

Na2CO3· 10H2O = Na2CO3 + 10H2O (при 120 ° С)(частично процесс идет при комнатной температуре);

K2SO3· 2H2O = K2SO3 + 2H2O (при 200 ° С);

CaCl2· 6H2O = CaCl2 + 6H2O (при 250 ° С).

2) Если же в кристаллогидрате связи между молекулами воды и другими частицами близки к химическим, то такой кристаллогидрат или дегидратируется (теряет воду) при более высокой температуре, например:<

 

 

Арт-техника

Рефлексия учебной деятельности и эмоций, самоанализ урока

Атр- техника «Каракули»

Задачи:

• снятие эмоционального и физического напряжения (эмоциональный сброс);

• развитие спонтанности и креативности;

• снижение контроля. Необходимые материалы: бумага (А4), ручка или карандаш, цветные мелки или фломастеры

Ход:  на листе А4. Ручкой или карандашом. Закрытыми глазами.  Хаотично, без контроля движений. 1-2 минуты

Ответы на вопросы:

1. Понравился ли вам урок?

2.Что показалось самым удачным, интересным?

3.Что узнали нового?

 

 


 

Министерство промышленности и торговли

Министерство промышленности и торговли

Министерство промышленности и торговли

Министерство промышленности и торговли

Информационная карта урока (ИКУ)

Информационная карта урока (ИКУ)

Орг. момент. 2.

Орг. момент. 2.

Гидраты – продукты присоединения воды (гидратации) к молекулам, атомам, ионам

Гидраты – продукты присоединения воды (гидратации) к молекулам, атомам, ионам

Однако рассмотренный способ названия кристаллогидратов довольно упрощенный

Однако рассмотренный способ названия кристаллогидратов довольно упрощенный

По количеству молекул воды входящих в формульную единицу кристаллогидрата ·

По количеству молекул воды входящих в формульную единицу кристаллогидрата ·

Если же в кристаллогидрате связи между молекулами воды и другими частицами близки к химическим, то такой кристаллогидрат или дегидратируется (теряет воду) при более высокой температуре,…

Если же в кристаллогидрате связи между молекулами воды и другими частицами близки к химическим, то такой кристаллогидрат или дегидратируется (теряет воду) при более высокой температуре,…

Своеобразными упорядоченными твердыми растворами внедрения типа соль — лед являются некоторые кристаллогидраты с большим числом молекул воды, например

Своеобразными упорядоченными твердыми растворами внедрения типа соль — лед являются некоторые кристаллогидраты с большим числом молекул воды, например

Анализ показал, что по данной теме появилось достаточно много новой информации

Анализ показал, что по данной теме появилось достаточно много новой информации

Арт-техника Рефлексия учебной деятельности и эмоций, самоанализ урока

Арт-техника Рефлексия учебной деятельности и эмоций, самоанализ урока
Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
16.12.2023