Тема 1. Общие способы получения металлов. Сплавы.

ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 1

Дисциплина: Химия.

Тема: Общие способы получения металлов. Сплавы. Распознавание руд железа.

Цель занятия: изучить новые понятия: металлотермия, пирометаллургия, гидрометаллургия и электрометаллургия, способы получения металлов, расширить знания обучающихся за счет рассмотрения таких понятий как сплавы и коррозия металлов.

Планируемые результаты

Предметные: знать основные способы получения металлов и сплавов в промышленности, способы защиты от коррозии металлических конструкций, основные отличия состава и свойств черных и цветных сплавов.

Метапредметные: связывать изученный материал со своей профессиональной деятельностью, использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту и на производстве.

Личностные: иметь правильное представление о месте химии в современной научной картине мира; понимать роль химии для человека при решении практических задач.

Норма времени: 2 часа

Вид занятия: Лекция.

План занятия:

1) Общие способы получения металлов.

2) Понятие о металлургии.

3) Металлотермия.

4) Пирометаллургия, гидрометаллургия и электрометаллургия.

5) Коррозия.

6) Сплавычерные и цветные.

7) Распознавание руд железа.

Оснащение: Учебник, плакат «коррозия металлов».

Литература:

1. Химия 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. Носителе (DVD) / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.:Просвещение, 2014. -208 с.: ил.

2. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов. – 5 - изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2017. – 272с., с цв. ил.

Преподаватель: Тубальцева Ю.Н.

Тема 1. ОБЩИЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ. СПЛАВЫ.

План:

1. Общие способы получения металлов.

2. Понятие о металлургии.

3. Металлотермия.

4. Пирометаллургия, гидрометаллургия и электрометаллургия.

5. Коррозия.

6. Сплавычерные и цветные.

Общие способы получения металлов.

1. Восстановление металлов из оксидов углем или угарным газом

Mе_xO_y+ C = CO₂ + Me,

Mе_xO_y+ C = CO + Me,

Mе_xO_y+ CO = CO₂+ Me

Например,

ZnO_y+ C= CO+ Zn

Fe₃O₄+ 4CO^t= 4CO₂+ 3Fe

MgO+C^t=Mg+CO

2. Обжиг сульфидов с последующим восстановлением (если металл находится в руде в виде соли или основания, то последние предварительно переводят в оксид)

1 стадия – Mе_xS_y+O₂=Mе_xO_y+SO₂

2 стадия - Mе_xO_y+ C = CO₂ + Me или Mе_xO_y+ CO = CO₂+ Me

Например,

2ZnS+ 3O₂^t= 2ZnO+ 2SO₂↑

MgCO₃^t= MgO + CO₂↑

3 Алюмотермия (в тех случаях, когда нельзя восстановить углём или угарным газом из-за образования карбида или гидрида)

Mе_xO_y+ Al = Al₂O₃+ Me

Например,

4SrO + 2Al^t= Sr(AlO₂)₂+ 3Sr

3MnO₂+ 4Al^t= 3Mn + 2Al₂O₃

2Al+ 3BaO^t= 3Ba+Al₂O₃ (получают барий высокой чистоты)

4. Водородотермия - для получения металлов особой чистоты

Mе_xO_y+ H₂= H₂O + Me

Например,

WO₃+ 3H₂^t= W + 3H₂O↑

MoO₃+ 3H₂^t= Mo + 3H₂O↑

Восстановление металлов электрическим током (электролиз)

А) Щелочные и щелочноземельные металлы получают в промышленности электролизом расплавов солей (хлоридов):

2NaCl –^{расплав, электр. ток.}→2Na+Cl₂↑

CaCl₂ –^{расплав, электр. ток.}→Ca+Cl₂↑

расплавов гидроксидов:

4NaOH –^{расплав, электр. ток.}→ 4Na+O₂↑ + 2H₂O (!!! используют изредка для Na)

Б) Алюминий в промышленности получают в результате электролиза расплава оксида алюминия в криолите Na₃AlF₆ (из бокситов):

2Al₂O₃ –^{расплав в криолите, электр. ток.}→ 4Al + 3O₂↑

В) Электролиз водных растворов солей используют для получения металлов средней активности и неактивных:

2CuSO₄+2H₂O –^{раствор, электр. ток.} →2Cu+O₂+ 2H₂SO₄

Понятие о металлургии

Как вы знаете металлы в природе встречаются как в чистом виде так и в виде сложных соединений. Только в свободном виде встречаются золото и платина. И в самородном виде, и в форме соединений могут находиться в природе серебро, медь, ртуть и олово. Все остальные металлы, которые находятся в ряду напряжения до Sn, встречаются в природе только в виде соединений.

Среди таких соединений:

· хлориды (сильвин, галит, или каменная соль, сильвинит);

· нитраты (чилийская селитра);

· сульфаты (глауберова соль, гипс);

· карбонаты (мел, мрамор, известняк; магнезит, доломит);

· силикаты, в том числе содержащие алюминий – алюмосиликаты (белая глина, или каолин, полевые шпаты, слюда);

· сульфиды (серный колчедан, киноварь, цинковая обманка);

· фосфаты.

Минералы и горные породы, содержащие металлы или их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами.

Если руды содержат соединения двух или нескольких металлов, то они называются полиметаллическими. Например, медно-молибденовые, свинцово-серебрянные и т. д.

Металлотермия.

Металлотермия -процессы получения металлов, основанные на восстановлении их оксидов и галогенидов другими, более активными металлами; протекают с выделением тепла. С помощью металлотермии получают такие металлы, как, например, Ti, U, РЗЭ, Nb, Та, безуглеродистые сплавы, отличающиеся высокой чистотой (главным образом по углероду). Высокая чистота конечных продуктов металлотермического восстановления обусловливает, например, высокую пластичность полученных металлов, т. к. содержание мн. примесей в них, в первую очередь примесей внедрения, на очень низком уровне.

Металлотермические процессы инициируются теплом. Исходным соединениями для металлотермии в основном служат оксиды, хлориды и фториды.

Коррозия.

Коррозия наносит прямой ущерб, ежегодно от неё теряется около 1/3 произведённого за год во всём мире металла, но и косвенно разрушает конструкции, на которые был затрачен труд (машины, крыши, памятники архитектуры, мосты…) Тратятся ежегодно огромные средства на борьбу с этим явлением. Коррозия не щадит памятники архитектуры: Царь-пушку (1586 г.), Царь-колокол (1735 г.), медный всадник в Санкт-Петербурге, Памятник Минину и Пожарскому в Москве, только в этом случае налёт тёмно-зелёный, его называют патиной. Неизлечимо больна Эйфелева башня – символ Парижа, она изготовлена из обычной стали и необратимо ржавеет и разрушается. Башню красили 18 раз, отчего её масса (9.00 тонн) каждый раз увеличивается на 70 тонн.

В результате коррозии уменьшается прочность, блеск, снижается электропроводность, возрастает трение между деталями.

Учебник Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман, Химия 11 класс, страница 1108 - 111.

1. Что такое коррозия?

2. Виды коррозии – химическая и электрохимическая.

3. Методы защиты от коррозии.

Сплавы черные и цветные.

Работа с учебником, заполнение таблицы.

Учебник Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман, Химия 11 класс, страница 150 – 154.

Сплав	Состав	Свойства	Область применения

Демонстрация. В процессе обсуждения областей применения сплавов учитель демонстрирует образцы из коллекции «Металлы и сплавы», отмечая при этом их физические свойства, стойкость к коррозии, преимущества сплавов.

Название, состав.	Свойства.	Применение.
Алюминевые сплавы (Al,Mg,Zn,Mn,Be)	Легкость, высокая электро и тепло проводность, коррозионная стойкость,высокая удельная прочность.	В авиации, в машиностроении, электротехнические устройства.
Железоуглеродистые сплавы (чугун, сталь), ферросплавы (С,Р,S, Mn,Fe,W).	Механическая прочность, твердость. Упругость, коррозионная устойчивость.	Конструкционные материалы для всех областей техники.
Медные сплавы(Cu,Zn,Al,Sn,Ni,P).	Прочность,высокая электропроводность и коррозионная стойкость, пластичность.	Теплотехническая аппаратура, подшипники, втулки, пружины,декаративно-прикладные изделия.
Твердые сплавы (сталь, Со,Ni,Mo).	Высокая твердость, тугоплавкость, износоустойчивость.	Рабочие части буровых инструментов, инструмент для обработки металлов.
Типографские сплавы (Pb,Sb,Sn и др.)	Низкие температуры плавления и хорошие литейные свойства.	Элементы наборов шрифта, полиграфическая промышленность.
Титановые сплавы (Мn,W,Ni,Cu,Mo).	Легкость, высокая прочность, коррозионная стойкость.	Ракетостроение, авиация, химическая аппаратура.

Учащиеся отвечают на вопросы учебника на странице 154:

Доменное производство чугуна, записать химические уравнения в тетрадь и на доске.

 

7. Лабораторная работа № 10

Вопросы для самоконтроля

1. Опишите положение металлов в ПСХЛ

2. Какая группа периодической системы состоит только из металлов?

3. Как изменяются металлические свойства: в главных подгруппах, в периодах?

4. Приведите примеры металлов, способных вытеснять водород из кислот.

5. Назовите 2 металла, способных вытеснять медь из сульфата меди (||)

6. Какие 2 металла не могут вытеснять алюминий из хлорида алюминия?

7. Какие типы реакций характерны для металлов?

А) Присоединения

Б) Замещения

В) Обмена.

8. Приведите примеры и напишите уравнения.

9. Завершите уравнение возможных реакций:

a) Hg+HCl=

b) Mg + H₂SO₄=

c) Fe + AgNO₃=

d) K + S =

e) Ag+H₂O=

10. Что такое сплавы?

11. Почему возможно растворение металла в металле?

12. Почему в технике преимущественно применяют сплавы, а не чистые металлы.

13. Какие сплавы вы знаете, назовите их применение.

14. Как производят сталь?

15. В чем преимущество железных сплавов над медными?

ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 2

Дисциплина: Химия.

Тема: Неметаллы.

Цель занятия: Изучить положение неметаллов в ПС; особенности строения атомов неметаллов; явление аллотропии на примере неметаллов; физические свойства неметаллов.

Планируемые результаты

Предметные: знать общие свойства металлов, неметаллов, основных классов неорганических соединений; строение и химические свойства изученных неорганических соединений, уметь определять: валентность и степень окисления химических элементов, тип химической связи в соединениях, заряд иона, окислитель и восстановитель, принадлежность веществ к разным классам неорганических и органических соединений, владеть о сновополагающими химическими понятиями, теориями, законами и закономерностями; уверенное пользование химической терминологией и символикой, навыками составления уравнений химических реакций.

Метапредметные: применение основных методов познания (наблюдения, научного эксперимента) для изучения различных сторон химических объектов и процессов, с которыми возникает необходимость сталкиваться в профессиональной сфере;

Личностные: химически грамотное поведение в профессиональной деятельности и в быту при обращении с химическими веществами, материалами и процессами;

Норма времени: 2 часа

Вид занятия: Лекция.

План занятия:

1. Неметаллы. Особенности строения атомов.

2. Неметаллы – простые вещества.

3. Зависимость свойств галогенов от их положения в Периодической системе.

4. Окислительные и восстановительные свойства неметаллов в зависимости от их положения в ряду электроотрицательности.

Оснащение: Таблицы – Периодическая таблица Д.И.Менделеева, металлическая кристаллическая решетка, коллекция металлов.

Литература:

3. Химия 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. Носителе (DVD) / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.:Просвещение, 2014. -208 с.: ил.

4. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов. – 5 - изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2017. – 272с., с цв. ил.

Преподаватель: Тубальцева Ю.Н.

 

Тема 2. НЕМЕТАЛЛЫ.

План:

1. Неметаллы. Особенности строения атомов.

2. Неметаллы – простые вещества.

3. Зависимость свойств галогенов от их положения в Периодической системе.

4. Окислительные и восстановительные свойства неметаллов в зависимости от их положения в ряду электроотрицательности.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называют атомом?

2. Что называют простым веществом?

3. Что называют сложным веществом? Сколько валентных электронов может быть у металлов?

4. Сколько валентных электронов может быть у неметаллов?

5. У каких элементов – металлов или неметаллов – радиус атома больше?

6. Что такое электроотрицательность (ЭО)?

7. У каких элементов – металлов или неметаллов – ЭО больше?

8. Какие свойства, окислительные или восстановительные, проявляют металлы?

9. Какие свойства, окислительные или восстановительные, проявляют неметаллы?

10. Назовите тип кристаллической решетки, который характерен для металлов. Его особенности.

11. Назовите типы кристаллических решеток, характерные для неметаллов.

12. Назовите тип химической связи в металлах. Его особенности.

13. Назовите тип химической связи в неметаллах.

14. Составить схему строения атомов неметаллов с порядковыми номерами 6, 7, 8, 9, 10.

15. Сделать вывод о числе внешних электронов в атомах неметаллов.

16. Составить окислительно – восстановительные реакции:

K + S → K₂S

Mg + Cl₂ →?

ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 3

Дисциплина: Химия.

Тема:

Цель занятия:

 

В результате проведения занятия обучающийся должен

знать:

уметь:

владеть:

Норма времени: 2 часа

Вид занятия:

Тип занятия:

План занятия:

1.

2.

…….

 

Оснащение:

Литература: Химия 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. Носителе (DVD) / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.:Просвещение, 2014. -208 с.: ил.

Преподаватель: Тубальцева Ю.Н.

 

Тема 1. ____________________________________________

План:

1. ________________________________________________________

2. ________________________________________________________

3. ________________________________________________________

4. ________________________________________________________

5. ________________________________________________________

 

1. _____________________________________________

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

2. _____________________________________________

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

3. _____________________________________________

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

4. _____________________________________________

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

5. _____________________________________________

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

 

Вопросы для самоконтроля

ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 4

Дисциплина: Химия.

Тема:

Цель занятия:

 

В результате проведения занятия обучающийся должен

знать:

уметь:

владеть:

Норма времени: 2 часа

Вид занятия:

Тип занятия:

План занятия:

1.

2.

…….

 

Оснащение:

Литература: Химия 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. Носителе (DVD) / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.:Просвещение, 2014. -208 с.: ил.

Преподаватель: Тубальцева Ю.Н.

 

Тема 1. ____________________________________________

План:

1. ________________________________________________________

2. ________________________________________________________

3. ________________________________________________________

4. ________________________________________________________

5. ________________________________________________________

 

1. _____________________________________________

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

2. _____________________________________________

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

3. _____________________________________________

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

4. _____________________________________________

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

5. _____________________________________________

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

 

Вопросы для самоконтроля

ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 3

Дисциплина: Химия.

Тема: Предмет органической химии. Сравнение органических веществ с неорганическими.

Цель занятия: Выяснить сущность предмета органической химии, охарактеризовать природные, искусственные и синтетические органические вещества. Сравнить органические вещества с неорганическими. Повторить что такое валентность, химическое строение как порядок соединения атомов в молекулы по валентности.

 

Планируемые результаты

Предметные: Понимать роль химии в естествознании, ее связь с другими естественными науками, значение в жизни современного общества, уметь характеризовать основные классы неорганических и органических соединений, владетьпредставлениями о месте химии в современной научной картине мира; понимание роли химии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач.

Метапредметные: использование различных источников для получения химической информации, умение оценить ее достоверность для достижения хороших результатов в профессиональной сфере;

Личностные: чувство гордости и уважения к истории и достижениям отечественной химической науки;

Норма времени: 2 часа

Вид занятия: Лекция.

План занятия:

1. Предмет органической химии.

2. Природные, искусственные и синтетические органические вещества.

3. Сравнение органических веществ с неорганическими.

4. Валентность.

5. Химическое строение как порядок соединения атомов в молекулы по валентности.

Оснащение: Учебник, модели молекул органических соединений.

Литература:

1. Химия 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. Носителе (DVD) / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.:Просвещение, 2014. -208 с.: ил.

2. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов. – 5 - изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2017. – 272с., с цв. ил.

Преподаватель: Тубальцева Ю.Н.

 

Предмет органической химии

Органическая химия – наука, всесторонне изучающая органические соединения.

Органические соединения – это углеводороды и их функциональных производные.

Органические соединения известны человеку с глубокой древности: этиловый спирт, уксусная кислота, масла, растительные красители и другие. Однако систематическое изучение органических соединений началось во второй половине 18 века.

Термины «органическая химия», «органические вещества» введены в начале 19 века (1809г.) шведом Й.Я. Берцелиусом для обозначения веществ, выделяемых из животных и растительных организмов. В настоящее время известно более 10 миллионов органических соединений, при этом число синтетических органических соединений несравнимо больше веществ, встречающихся в природе.

А. М. Бутлеров определил органическую химию как химию соединений углерода. В организме растений и животных синтезируется большое количество соединений углерода, многие из которых необходимы человеку. Это сахар, крахмал, растительные масла и воск, белки, жиры, красители, волокна и другие. Но существуют и простые вещества, содержащие углерод (CO, CO2, CS2, цианиды, карбонаты), которые относят к неорганическим соединениям и изучают в курсе общей и неорганической химии. Поэтому более удачным считается определение органической химии как науки, данное немецким химиком К. Шорлеммером в 1889 г.: «ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ – ХИМИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ».

Причины выделения органической химии в отдельную науку:

1) многочисленность и многообразие органических соединений. Сейчас они составляют большую часть из 60 миллионов соединений, зарегистрированных к маю 2012 года в Chemical Abstracts Service (CAS), и их число постоянно возрастает.

2) сложность и своеобразие органических соединений, которые существенно отличаются в свойствах и реакционной способности от неорганических соединений: органические соединения обычно менее стойки, имеют более низкие температуры фазовых переходов (tкип, tпл), почти все они горят или легко разрушаются при нагревании с окислителями, выделяя СО2; молекулы большинства органических соединений не диссоциируют на ионы; реакции органических соединений протекают значительно медленнее и в большинстве случаев не доходят до конца; среди органических соединений широко распространено явление изомерии. Отсюда необходимость в развитии специфических методов исследования органических веществ.

3) многообразие практического применения органических соединений ввиду их важной роли в процессах жизнедеятельности животных и растительных организмов. Органическая химия является химическим фундаментом биохимии и молекулярной биологии – наук, изучающих процессы, происходящие в клетках организмов на молекулярном уровне. Множество синтетических органических соединений производится крупномасштабно для использования в разных отраслях человеческой деятельности.

Это – нефтепродукты, горючее для различных двигателей, растворители, взрывчатые вещества, полимерные материалы (каучуки, пластмассы, волокна, пленки, лаки, клеи), поверхностно-активные вещества, лекарственные препараты, красители, средства защиты растений, душистые вещества, парфюмерно-косметические продукты и многие другие.

Органические вещества в своем составе наряду с другими элементами всегда содержат углерод. Изучение соединений углерода – их строения, химических превращений – и составляет предмет органической химии.

Резкой грани между органическими и неорганическими веществами не существует. Оксиды углерода, угольная кислота, ее соли и некоторые другие вещества по наличию в них углерода должны считаться органическими, но по свойствам они близки к неорганическим соединениям подобного типа и изучаются обычно в неорганической химии.

Можно сказать, что такое название получило и новое подтверждение, так как ведущей познавательной задачей современной органической химии является глубокое изучение процессов, происходящих в клетках организмов на молекулярном уровне, выяснение тех тонких механизмов, которые составляют материальную основу явлений жизни.

2. Природные, искусственные и синтетические органические вещества.

Природные органические вещества образуются естественным путем, без вмешательства человека.

Искусственные органические вещества человек получает по образцу известных ему природных веществ.

Синтетические органические вещества – это новые вещества, полученные человеком, которые в природе не существуют.

Валентность.

Атомы углерода, входящие в состав органических соединений, всегда будут четырёхвалентны, имеют электронную конфигурацию 1s2s22p2 и могут находиться в трех валентных состояниях

Первое валентное состояние (на примере метана СН4). При образовании молекулы метана атом углерода переходит в возбужденное состояние:

Четыре неспаренных электрона (2s и 2р) участвуют в образовании четырех б - связей. При этом возникают гибридные орбитали. Гибридизация орбиталей - процесс выравнивания их по форме и энергии. Число гибридных орбиталей равно числу исходных орбиталей. В молекуле метана и во всех молекулах органических веществ по месту одинарной связи атомы углерода будут находиться в состоянии бр3 - гибридизации, т.е. у атома углерода гибридизации подверглись орбитали одного s - и трех р - электронов и образовались 4 одинаковые гибридные орбитали.

sp3 – гибридные облака располагаются под углом 109°28`.

Второе валентное состояние атома углерода на примере этилена (C2H4)

В молекуле этилена каждый атом углерода соеденён с тремя другими атомами, поэтому в гибридизацию вступают З орбитали: одна s и две р, т.е. происходит sр2 - гибридизация.

Эти орбитали располагаются под углом 120° по отношению друг к другу.

Две негибридные орбитали перекрываются перпендикулярно плоскости и образуют – связь.

Третье валентное состояние атома углерода (на примере ацетилена С2Н2). В молекуле ацетилена атом углерода соединен с двумя другими атомами, поэтому в гибридизацию вступают две орбитали: одна s и одна p, т.е. происходит sp-гибридизация.

Эти орбитали располагаются под углом 180є по отношению друг к другу.

Не вступившие в гибридизацию две p-отбитали при боковом перекрывании образуют две π-связи, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях.

 

Вопросы для самоконтроля

¾ Что такое неорганические вещества?

¾ Что такое органические вещества?

¾ Из каких элементов состоят неорганические и органические вещества?

¾ Напишите электронное строение углерода, водорода, кислорода и азота.

¾ Опишите расположение углерода и водорода в П.С.

¾ Какие свойства проявляет углерод, согласно его положения в П.С.?

¾ Сравните органические вещества с неорганическими.

¾ Чем отличаются природные, искусственные и синтетические соединения между собой?

ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 4

Дисциплина: Химия.

Тема: Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова. Изомерия.

Цель занятия: Изучить основные положения теории химического строения. Химические формулы и модели молекул в органической химии

Планируемые результаты

Предметные: Знать основные теории химии: строения органических и неорганических соединений. Уметь характеризовать: строение и химические свойства изученных органических соединений. Владеть основополагающими химическими понятиями, теориями, законами и закономерностями.

Метапредметные: выявлять причинно-следственные связи для решения поставленных задач;

Личностные: чувство гордости и уважения к истории и достижениям отечественной химической науки;

Норма времени: 2 часа

Вид занятия: Лекция.

План занятия:

1. Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова.

2. Основные положения теории химического строения.

3. Изомерия и изомеры.

4. Химические формулы и модели молекул в органической химии.

Оснащение: Учебник, модели молекул органических соединений.

Литература:

3. Химия 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. Носителе (DVD) / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.:Просвещение, 2014. -208 с.: ил.

4. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов. – 5 - изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2017. – 272с., с цв. ил.

Преподаватель: Тубальцева Ю.Н.

 

Предпосылки теории строения

Подобно тому как в неорганической химии при изучении элементов и их соединений необходимо постоянно руководствоваться периодическим законом и Периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева, в органической химии при изучении веществ необходимо опираться на теорию химического строения.

Основой создания теории химического строения органических соединений А.М. Бутлеровым послужило атомно-молекулярное учение (работы А.Авагадро и С.Канниццаро). Будет неправильным предполагать, что до ее создания в мире ничего не было известно об органических веществах и не предпринимались попытки обоснования строения органических соединений. К 1861 году (год создания А.М. Бутлеровым теории химического строения органических соединений) число известных органических соединений достигало сотен тысяч, а выделение органической химии как самостоятельной науки произошло еще в 1807 году (Й. Берцелиус).

Широкое изучение органических соединений началось в XVIII веке с работ А.Лавуазье, который показал, что вещества, получаемые из живых организмов, состоят из нескольких элементов – углерода, водорода, кислорода, азота, серы и фосфора. Огромное значение имело введение терминов «радикал» и «изомерия», а также формирование теории радикалов (Л. Гитон де Морво, А. Лавуазье, Ю. Либих, Ж. Дюма, Й. Берцелиус), успехи в синтезе органических соединений (мочевина, анилин, уксусная кислота, жиры, сахароподобные вещества и др.).

Термин «химическое строение», а также основы классической теории химического строения были впервые обнародованы А.М. Бутлеровым 19 сентября 1861 года в его докладе на Съезде немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере.

2. Основные положения теории химического строения.

Между строением и свойствами органических соединений существует взаимосвязь. Эту взаимосвязь объясняет теория химического строения А.М.Бутлерова. (1861г.)

1. Атомы, образующие молекулу органического вещества связаны между собой в определенном порядке, причем на связь с друг другом затрачивается по одной или несколько валентностей от каждого атома. Свободных валентностей нет.

Последовательность соединения атомов Бутлеров назвал «химическим строением». Графически связи между атомами обозначаются чертой или точкой (рис. 1).

Рис. 1. Химическое строение молекулы метана: А – структурная формула, Б – электронная формула

2. Свойства органических соединений зависят от химического строения молекул, т.е. свойства органических соединений зависят от порядка соединения атомов в молекуле. Изучив свойства можно изобразить вещество.

Рассмотрим пример: вещество имеют брутто-формулу C₂H₆O. Известно, что при взаимодействии этого вещества с натрием выделяется водород, а при действии на него кислоты образуется вода.

C₂H₆O + Na = C₂H₅ONa + H₂ ↑

C₂H₆O + HCl = C₂H₅Cl + H₂O

Данному веществу может соответствовать две структурные формулы:

CH₃-O-CH₃ – ацетон (диметилкетон) и CH₃-CH₂-OH – этиловый спирт (этанол),

исходя из химических свойств, характерных для этого вещества делаем вывод, что это этанол.

Изомеры – это вещества, обладающие одинаковым качественным и количественным составом, но различным химическим строением. Выделяют несколько типов изомерии:

· структурная (линейная, разветвленная, углеродного скелета),

· геометрическая (цис- и транс- изомерия, характерная для соединений с кратной двойной связью (рис. 2)),

· оптическая (зеркальная),

· стерео (пространственная, характерна для веществ, способных по разному располагаться в пространстве (рис. 3)).

 

Рис. 2. Пример геометрической изомерии

Рис.3. Пример стерео изомерии: а – циклогексан, форма «кресла», б – циклогексан, форма «ванна»

 

3. На химические свойства органических соединений оказывают влияние и другие атомы, присутствующие в молекуле. Такие группы атомов получили название функциональных групп, за счет того, что их наличие в молекуле вещества придает ему особые химические свойства.

Например: -OH (гидроксо-группа), -SH (тио-группа), -CO (карбонильная группа), -COOH (карбоксильная группа). Причем химические свойства органического вещества в меньшей степени зависят от углеводородного скелета, чем от функциональной группы.

Именно функциональные группы обеспечивают многообразие органических соединений, за счет чего их классифицируют (спирты, альдегиды, карбоновые кислоты и т.д.

К числу функциональных групп иногда относят и углерод-углеродные связи (кратные двойные и тройные). Если в молекуле органического вещества несколько одинаковых функциональных групп, то его называют гомополифунцкиональным (CH₂ (OH)-CH(OH)-CH₂(OH) – глицерин), если несколько, но разных – гетерополифункциональным (NH₂-CH(R)-COOH – аминокислоты).

4. Валентность углерода в органических соединениях всегда равна четырем.

3. Изомерия и изомеры.