Цель: Углубление знаний учащихся о Периодическом законе Д.И.Менделеева и его периодической системе элементов. Познакомить учащихся с различными типами химических связей. Получение знаний путем логического мышления.
Ход урока: Орг. момент. Сегодня урок – лекция с элементами беседы. По ходу объяснения нового материала буду задавать вопросы, на которые я надеюсь вы дадите ответы.
Опрос домашнего задания:
1. Какое число валентных электронов у атома кальция?
2. Определите химический элемент, имеющую схему распределения электронов в атоме или электронную формулу
А)2е,8е,6е.
Б)2е,8е,8е,2е.
В)1 ,2 ,2 ,3 ,3 ,3 ,4
4. Назовите элементы, имеющие на внешнем энергетическом уровне спаренные и неспаренные электроны.
5. Составьте схему строения атомов натрия, магния, алюминия, фосфора, серы, хлора. 4.Что называется Э.О?
6.Назовите элементы с максимальной Э.О.
7. Назовите элементы с минимальной Э.О.
8. Как изменяется Э.О. в пределах периода?
9. Как изменяется Э.О. в группе, главной подгруппе?
10.Пользуясь таблицей «Относительная Э.О. элементов», расположите приведенные химические элементы в порядке убывания Э.О. Бром, кислород, йод, сера, азот, бор, углерод, магний -1-й ученик . Бериллий, фосфор, сера, хлор, фтор, барий, кремний, азот- 2-й ученик
Новая тема: Вопросы:
1. Назовите вещества, молекулы которых состоят из одного атома ,двух одинаковых атомов, двух различных атомов.
2. Почему возможно существование молекул, состоящих из двух атомов?
3. Как атомы соединяются в молекулы?
4. Одинаковы ли связи между атомами в молекулах различных веществ?
Ответы на некоторые поставленные вопросы вы получите, изучив тему «Основные типы химических связей». Для его понимания необходимы знания периодического закона Д.И.Менделеева и строение атома. Ядро атома окружено электронным облаком, в пределах которого электроны находятся в непрерывном движении. Электроны- это элементарные частицы с определенной массой. Они обладают свойством совершать сложные движения, благодаря этому электрон можно встретить в любой части атома. Области, где чаще всего встречаются электроны, имеют сложные конфигурации. С некоторыми из них - и р - конфигурациями - мы уже знакомы.
Электроны, которые участвуют в образовании химических связей между атомами, называются валентными. Их число, как правило, совпадает с номером группы в ПСХЭ Д.И.Менделеева. Валентные электроны могут быть спаренными и неспаренными . От числа неспаренных электронов в большинстве случаев зависит свойство атомов вступать во взаимодействие ,т.е образовывать химическую связь (ХС).
- Условия возникновения химической связи (УХС – принятое нами уловное обозначение).
Вспомним строение атома водорода. Он состоит из одного протона и одного электрона, поэтому в целом атом электронейтрален . У атома водорода есть один неспаренный электрон, который образует сферическое облако. Изобразить условно атом водорода можно различными способами: Н , или кратко Н
Если атом водорода лишится электрона, то он перейдет в положительно заряженный ион водорода или протон.
Изобразим ион водорода условно различными способами:
Будет ли возможна химическая связь при столкновении двух ионов водорода; иона водорода и атома водорода; двух атомов водорода и какие условия необходимы, чтобы химическая связь возникла?
1. В случае столкновения двух ионов водорода, или двух протонов, оба ядра водорода, приблизившись, оттолкнутся друг от друга как одноименно заряженные частицы.
Вывод: связь между ионами водорода возникать не будет.
2. В случае столкновения иона водорода и атома водорода частицы могут взаимодействовать. И оба водорода будут притягиваться к области повышенной электронной плотности, к месту, где находится в данный момент электрон: Вывод: между ионом водорода и атомом водорода может возникнуть связь. Для этого необходимо, чтобы наибольшая электронная плотность находилась между ядрами. Однако образующаяся при этом частица очень неустойчивая и стремиться перейти в нейтральное состояние ,т.е присоединить к себе еще один электрон и образовать молекулу водорода.
3. При столкновении двух атомов водорода может происходить перекрывание двух электронных облаков ,т.е в пространстве между ядрами этих атомов образуется единое электронное облако. Это происходит в том случае, если у двух столкнувшихся атомов водорода движение электронов вокруг собственной оси (спины) окажутся антипараллельными:
Область наибольшей электронной плотности должна находиться при этом между ядрами взаимодействующих атомов.
Если движение электронов вокруг собственной оси окажется параллельными , то электроны между ядрами взаимодействующих атомов не будут образовывать связывающее облако. Химическая связь не возникнет.
Вывод: химическая связь между атомами водорода возникает только в том случае, когда движение электронов вокруг собственной оси будет антипараллельным.
Химическая связь между атомами, осуществляемая электронными парами, получила название ковалентной связи .
Работа тетради: Записать определение.
Химическая связь, образованная посредством общих электронных пар, называется ковалентной связью.
Условия возникновения ХС рассмотрены на примере молекулы водорода. Но во взаимодействие чаще всего вступают атомы с разной химической природой, с различными значениями электроотрицательности.
Выясним, влияет ли химическая природа взаимодействующих атомов на характер химической связи. Ответ на поставленный вопрос можно получить, рассмотрев образование молекул конкретных веществ.
- Влияние химической природы взаимодействующих атомов на характер химической связи.
На основании знаний периодического закона Д.И.Менделеева известно, что свойства находятся в периодической зависимости от величины заряда их ядер. Каждый атом имеет свою химическую природу и свойства. Одним из них является Э.О., которая означает свойство атомов оттягивать к себе электроны других атомов для завершения наружного электронного слоя. Э.О. атомов возрастает в периоде слева направо и в главных подгруппах снизу вверх.
Если Э.О. атома А меньше Э.О. атома В в молекуле АВ, то большая вероятность нахождения электронной пары будет в области атома В. Это , в свою очередь, вызывает появление избыточного заряда на связи ( + у А, - у В), и молекула становится полярной.
При образовании молекул реальных веществ обязательно учитывается химическая природа взаимодействующих атомов и значение Э.О.
Рассмотрим на трех конкретных примерах влияние Э.О. на характер ХС.
Работа в тетради: Записать конспект лекции.
Пример1. Взаимодействуют атомы с равными или очень близкими значениями Э.О., например , при образовании молекулы хлора.
Если совпадают все вышеизложенные условия образования ХС, то атомы хлора образуют двухатомную молекулу хлора. Стрелками в атоме хлора указываем только неспаренный электрон: В силу равных значений Э.О. и других свойств обоих атомов вероятность притяжения общей пары электронов у каждого атома хлора будет одинакова. Она будет находиться на равном расстоянии от ядер обоих атомов. Следовательно, смещения валентных электронов в сторону какого- либо атома не произойдет.
Вывод: связь в молекуле хлора ковалентная ,т.к осуществляется парой электронов. Ковалентная неполярная связь образуется между атомами, электроотрицательность которых одинакова, например при образовании простых веществ (водорода, фтора, хлора, азота, кислорода), молекулы которых состоят из двух одинаковых атомов.
Пример2. Взаимодействуют атомы с различной величиной Э.О. В качестве примера рассмотрим образование хлороводорода: Сдвиг электронной пары указывают стрелкой ( ). В этом случае во взаимодействие вступают атомы с различными значениями Э.О. .Э.О. атома хлора гораздо выше Э.О. атома водорода. Поэтому объединенная пара электронов будет смещена в сторону атома хлора, что приводит к появлению в области хлора избыточного отрицательного заряда -, а в области атома водорода – избыточного положительного заряда +.
Образуется диполь, изображаемый условно так:
Вывод: связь в молекуле хлороводорода ковалентная полярная. При взаимодействии элементов, имеющих небольшие различия в значениях электроотрицательности, происходит образование ковалентной полярной связи.
Пример3. Образование молекулы, когда взаимодействую два атома с резко отличными значениями Э.О. Это возможно при взаимодействии типичных -элементов с -элементами главных подгрупп ПС ХЭ Д.И.Менделеева.
В качестве примера предлагаем рассмотреть механизм образования хлорида натрия, где натрий- типичный металл, а хлор- типичный неметалл.
Э.О атома хлора больше Э.О. атома натрия и электрон от атома натрия полностью переходит к атому хлора. В результате этого перехода натрий приобретает положительный заряд, а хлор- отрицательный ,т.е они становятся ионами. Хлорид натрия образовался из ионов натрия и хлора, которые несут противоположные заряды и удерживаются вместе электростатическими силами притяжения.
Вывод: связь атомов при образовании хлорида натрия ионная. Заряженные частицы, в которые превращается атом в результате отдачи или присоединения электронов, называются ионами, а тип связи между ними – ионной связью.
Таблица.
Теперь можно ответить на вопрос, поставленный в начале урока: какие бывают виды ХС?
Мы изучили условия образования химической связи (УХС) и ее виды. Сделаем некоторые выводы.
Чтобы образовалась химическая связь(ХС), необходимо соблюдать три основных условия:
1. Должно произойти перекрывание электронных облаков
2. Взаимодействующие атомы, как правило, должны иметь неспаренные электроны.
3. Спины неспаренных электронов взаимодействующих атомов должны быть антипараллельными.
4. Ковалентная связь осуществляется электронными парами взаимодействующих атомов. В зависимости от природы взаимодействующих атомов образующаяся молекула может оказаться неполярной, соответствующая связь называется неполярной ковалентной связью (КНПС). Если образующаяся молекула становится полярной, то и связь называется полярной ковалентной связью (КПС).
ХС образуется не только путем объединения неспаренных электронов взаимодействующих атомов. Очень часто в образовании связи участвуют спареннае неподеленные электронные пары.
Металлическая связь (МС). Особая связь существует в таких простых веществах, как металлы, когда они находятся в жидком или твердом состоянии. Атомы металлов легко теряют электроны, которые «блуждают» между образовавшимися в результате этой потере положительно заряженными ионами металлов. Между «блуждающими» электронами и образовавшимися ионами возникает взаимодействие. Положительные ионы металлов окружены как бы электронным газом. Наличие свободных электронов объясняет некоторые свойства металлов, такие как электропроводность и теплопроводность. Таким образом ,МС отличается от ковалентной связи и от ионной.
Водородная связь (ВС). Она образуется между иолекулами , в котрых водород связан с сильно Э.О. атомами (кислородом, хлором, фтором).
Так, в молекуле фтороводорода атом фтора оттягивает электронную пару на себя. В результате атом водорода «оголяется», лишаясь практически электронов и превращается в протон. Протон взаимодействует с неподеленной электронной парой другого атома фтора, обобществляя ее и через водород возникает вторая более слабая связь.
Сделаем общий вывод о различных видах связи. Деление химической связи на виды условно, т.к все виды химической связи имеют единую природ электрическую, но различный механизм ее образования.
Закрепление: Работа по таблице «Виды химических связей»
Ковалентная Ионная Металлическая
Неполярная полярная
Природа
связанных химических
элементов Одинаковые
атомы
неметалла Атомы разных неметаллов
или металлов и неметалла
Типичные металлы и типичные неметаллы Металлы
Сущность
химической
связи Образование общих электронных пар, связывающих ядра атомов Передача электронов более электроотрицательному атому, взаимодействие ионов Обобществление электронов и свободное перемещение их в поле ядер атомов металла
Механизм
Образования
Химической
Связи(схема)
Структурные
Элементы
Вещества
(примеры) Атомы (углерод, кремний)
Молекулы(кислород, йод) Атомы (оксид кремния, карбид кремния)
Молекулы (оксид углерода, вода) Ионы (хлорид натрия) Ионы-атомы
(все металлы) К типичным металлам относятся щелочные, а также щелочноземельные: кальций, барий.
О видах химических связи в простом веществе можно судить по положению соответствующего элемента в периодической системе. Если простое вещество является металлом, то химическая связь в нем металлическая. У простого вещества неметалла связь ковалентная неполярная.
Чтобы судить о видах химической связи в сложном веществе, недостаточно знать только положение в таблице Д.И.Менделеева каждого из элементов, образующих вещество. Необходимо знать Э.О. каждого элемента. При большом различии их Э.О. преобладает ионная связь, при меньшем различии ковалентная полярная.
Демонстрация: Составление моделей молекул с различными химическими связями (кислорода, воды, аммиака, метана). Такие модели называются шаростержневыми . Изобразите состав этих молекул (заменив шарики химическими знаками). Назовите вид химической связи в этих веществах. В каких веществах химическая связь будет наиболее (наименее) полярной?
Закрепление:
Ответить на вопросы:
1. Какие виды химической связи вам известны? Приведите пример на каждый вид связи.
2. Какие частицы объединяются в каждом виде химической связи? Выполните задание:
1. У веществ, формулы которых приведены:
Выписать вещества, имеющие только ковалентные химические связи, написать их электронные и структурные формулы и в ионных соединениях выделить ионы и указать их заряды.
2. Из нижеприведенных формул выпишите формулы веществ с ковалентной полярной связью:
Какими признаками вы руководствовались при выполнении этого задания?
3. Определите вид химической связи в следующих соединениях: 4. Составьте электронные формулы хлора ( ), сероводорода( ), йода ( ), оксида углерода ( ), хлорида калия ( ). 5. Определите вид химической связи в следующих соединениях: Работа по карточкам. Обобщение: Что нового вы узнали на уроке? Какие выводы можно сделать с сегодняшнего урока?
Домашняя работа: № 62. Ответить на вопросы и выполнить задания на стр. 172.
Итоги урока.
|