Pe baza lecțiilor învățate
În timpul ultimei repetări din ultimul an, este important să construim lecții astfel încât să cuprindă, într-o anumită logică, întregul sistem de cunoștințe teoretice și actuale. Aceste lecții ar trebui să-i ajute pe elevi să lucreze independent cu manualele, rezumatele și literatura suplimentară. Aici ar trebui să fim atenți la particulele structurale ale materiei, conceptele de bază, legile și teoriile chimiei, clasele de substanțe anorganice și organice, legile cantitative ale chimiei.
Există multe opțiuni pentru lecții despre generalizarea repetării. Pentru a determina conceptele și a stabili o legătură între ele, folosim schemele structurale.
În Fig. 1 reprezintă particulele structurale ale unui atom.
Fig. 1.
Particule particulare particulare, conexiune și unitate
Protonul este o particulă nucleară a cărei masă relativă este ceva mai mare decât unitatea, iar încărcarea relativă este +1. Aici și mai departe plecăm de la definiția cantitativă:
unde ma (X) este masa atomului elementului X, ma (12 C) este masa atomului de izotop de carbon 12 C.
Neutronul n este o particulă nucleară ușor mai greu decât un proton, care nu are o încărcătură electrică.
Electronul e este o particulă discretă de energie electrică care transportă o singură încărcătură electrică. Un electron este o particulă atomică, care este de 1836 de ori mai ușoară decât un proton, încărcarea sa relativă
este -1.
În Fig. 1 poziții (posturi) 1, 2 reflectă relațiile structurale în atom. Cantitativ atom entitate fizică reflectată de înregistrare: A = Z + N. E, în care - semnul elementelor chimice, și - numărul de masă (suma elementară a numărului de nucleoni - protoni și neutroni)
Z este numărul de protoni, N este numărul de neutroni. Astfel, din punct de vedere al fizicii, un atom este o particulă constând din protoni și neutroni localizați în nucleu și electroni care se rotesc periodic în jurul nucleului. În atom, N (p) = N (e).
Din punct de vedere chimic, complementar atom înțelegere fizică ca un microsistem, atom - este complicat particulă, electroneutral, chimic indivizibil capabil să formeze o legătură chimică.
Proprietatea atomilor, care își exprimă capacitatea de a forma o legătură chimică, se numește valență. O legătură chimică se formează datorită electronilor pe care atomul le poate pierde, dând altor atomi (oxidați) sau electronilor pe care atomul le ia (restabilind).
Atomii se pot transforma într-o moleculă (poziția 3). O moleculă este cea mai mică particulă a unor substanțe formate din atomi identici sau diferiți, capabili de existență independentă. Proprietățile fizice, chimice și biologice ale substanțelor depind de compoziția și structura moleculelor. Intrând în reacții chimice, moleculele unor substanțe pot fi transformate în molecule ale altor substanțe (poziția 4). În anumite condiții, moleculele sunt transformate în particule de scurtă durată - radicali.
Un radical este o particulă neutră electrică cu un singur nucleu sau multinucleară, care are electroni nepăcuți. Radicalii au o reactivitate ridicată și au o durată scurtă de viață într-o stare liberă (Poz. 9, 10).
Atomul, fiind oxidat, se transformă într-un cation ionic încărcat pozitiv. și fiind restaurat la un anion ionic încărcat negativ (postul 5). Ce înțelegem prin cuvântul "ion"? Ionul este o particulă cu un singur nucleu sau multi-core care are o încărcătură pozitivă sau negativă, un multiplu al unei singure încărcări electrice. Ioni, oxidati sau redusi, pot fi transformati in atomi (poz. 6, 7) sau in alti ioni (pozitii 12-14) sau in molecule (post 11). Un ion complex este un ion care are o sferă de coordonare (molecule sau ioni legați chimic la un ion de complexare).
Apoi, este necesar să se ilustreze pozițiile schemei (a se vedea figura 1) cu exemple concrete și să se efectueze experimente demonstrative.
Reacțiile la schemă (a se vedea figura 1):
Poz. 5: Na 0-1e = Na +,
Poz. 6: Fe 3+ + 3e = Fe 0;
Poz. 7: I - - 1e = I0;
Poz. 12: Fe 2+ - 1e = Fe 3+,
Poz. 14: Fe 2+ + 6CN - = [Fe (CN-) 6] 4-;
Experimentul 1. Se colectează dispozitivul pentru a produce NO (un gaz incolor) în reacția cuprului de cupru (atomi) cu acid nitric diluat HNO3. Când tubul este deschis, un gaz incolor se transformă într-un gaz maro:
Experimentul 2 Într-un tub de testare cu câțiva ml de soluție de iodură de potasiu surge același volum de soluție de clorură ferică (concentrație a soluției poate fi redusă la minimum). Există o colorare treptată, dar destul de rapidă a soluției, care crește odată cu trecerea timpului. Reacția continuă:
Fe 3 + + 3CI - + K + + I - = Fe2 + + 2C1 - + K + + Cl - + 1 / 2I2.
Confirmați că formarea de iod liber poate fi reacționată cu o soluție slabă de pastă de amidon:
Experimentul 3. Se adaugă câteva picături de soluție amoniacală puternică în soluția de sulfat de cupru (concentrația soluției este astfel încât să se miroase amoniacul). Soluția se va transforma într-o culoare albastră intensă (a se vedea reacția de mai sus la punctul 13).
Un alt exemplu (a se vedea mai jos) este producția de polietilenă din etilenă. Exemple de structuri supramoleculare sunt virusul mozaic de tutun și hemoglobina din sânge, constând din două lanțuri de proteine.
Fig. 2.
Structura și proprietățile unui atom, formarea de particule și substanțe,
interconversie de particule
Sarcina profesorului este de a demonstra elevilor semnificația culturală generală și valoarea cognitivă a subiectului lor. Prin urmare, în schema de structurare a materiei și a particulelor sale, apare un record - manifestări ale vieții. Care este sensul ei? Există un fel special de corpuri fizice - purtători ai vieții. Sunt oameni și numeroase animale și organisme de plante. Procesul respirației (livrare O2) asigură funcțiile vitale ale creierului, transportul oxigenului are loc structura supramoleculară - hemoglobina. Pentru energie și material de construcție în corpul uman - în stomac și în mod nutrițional - ar trebui să scadă proteinele, grăsimi, carbohidrați, vitamine și multe substanțe chimice, inclusiv sodiu, potasiu, fier, calciu. Moleculele de substanțe complexe, inclusiv compușii cu conținut molecular ridicat, sunt transformați în compuși cu conținut molecular scăzut. Atmosfera prin tractul respirator emite dioxid de carbon. Într-un organism viu, se efectuează sinteza substanțelor complexe (anabolism), apar numeroase procese biochimice. Cunoașterea principiilor generale ale funcționării propriului organism este necesară pentru fiecare persoană.
O variantă a lecției poate fi abordarea genetică de clasificare (Figura 3, vezi pagina 26). De fapt, corespunde conținutului soluției anterioare (a se vedea figura 1), care diferă în formă. Specificația se realizează pe suportul proprietăților fundamentale ale substanțelor organice - elementul chimic al carbonului. Se vede că în nucleul atomului de carbon există șase protoni și neutroni. Două s-electroni se rotesc pe cea mai apropiată coajă de electroni, pe a doua există și doi s-electroni și doi p-electroni nepartiți. Și când înregistrăm "C 0", atunci trebuie să reprezentăm un astfel de model al atomului de carbon și să îl interpretăm cu un record.
Având în vedere că la majoritatea compușilor atomul de carbon este tetravalent, deoarece s-electronul sare către starea p liberă a celui de-al doilea coajă de electroni după excitarea atomului, avem:
Ca rezultat al redistribuirii densității electronilor, atomii de carbon pot fi în
sp 2 -valent, apoi se formează grafitul - o substanță naturală simplă. Atomii de carbon în starea sp 3-valentă formează un diamant - a doua modificare alotropică a carbonului, care apare în natură. În substanța carabină preparată artificial, carbonul este în starea valentă.
Astfel, în cazul formării unei substanțe simple, avem:
Pe partea "chimică" din Fig. 3 prezintă un inel cu șase membri - un grup repetat de atomi din grafit.
Fig. 3.
Clasificarea particulelor
Sub formula moleculei de metan, vedem un atom de carbon cu o orientare tetraedică a legăturilor viitoare în diamante și hidrocarburi saturate. Formarea metanului prin sinteză directă este asociată cu ruperea legăturilor covalente (foarte puternice) carbon-carbon (-C: C-). Prin urmare, numai utilizarea catalizatorului face posibilă realizarea procesului, deși cu un randament scăzut al produsului:
În general, procesul de recuperare este dificil:
Procesul de restaurare parțială este, de asemenea, posibil:
Oxidarea carbonului cu oxigen și alți oxidanți poate fi reprezentată ca:
Pentru a obține un compus carbon în stare bivalentă, după cum se arată în schema de tranziție genetică, particula oxidată trebuie recuperată:
Firește, această stare este instabilă din punct de vedere energetic. Prin urmare, monoxidul de carbon (II) arde cu o flacără albastră, dând la o parte energia care a fost folosită pentru formarea sa:
Din carbura de calciu este posibil să se obțină acetilenă:
Hidrogenarea acetilenei produce etilenă, care în diferite moduri este transformată în polietilenă.
Ca o temă de lucru la domiciliu, elevilor i se poate oferi următoarea schemă de transformări genetice, care este parțial reproductivă în natură:
Avantajul acestei abordări de a organiza materialul în perioada de repetare este că este posibilă combinarea a diferitelor lucruri într-un singur bloc. Conversația despre particule leagă substanțele anorganice cu substanțe organice, ceea ce este important. Am ales carbon, după cum puteți vedea, nu din întâmplare. În același timp, multe aspecte teoretice ale chimiei sunt atinse. În cursul repetării sunt puse întrebări, într-un anumit tipar - o substanță simplă sau un complex, cu greutate moleculară mare sau cu masă moleculară mică care compuși oxizi clasa titlu, radicali, tipuri de obligațiuni chimice; condiții de reacție chimică, reacție exotermă sau endotermă. Și, desigur, sunt date definiții ale conceptelor.
Este imposibil într-o lecție, în cuvintele lui Kozma Prutkov, să îmbrățișeze imensitatea. Din mine pot adăuga: astăzi văd acest subiect dintr-un unghi, iar anul viitor vor apărea noi idei și desene de lecție. Chiar și în cursul lecției însăși, se poate întâmpla o întoarcere accentuată în planul general al lecției, iar apoi nu puteți privi în abstract: ce urmează?
Există o tentație de a depăși tema lecției, extinderea bazei sale de conținut. În special, să spunem despre izotopi, izomeri, monomeri. Să încercăm să evaluăm fezabilitatea de a lua în considerare aceste concepte în această lecție, deoarece timpul lecției nu este cauciuc. Să ne îndreptăm spre însăși conceptele.
Izotopii sunt atomi ai aceluiași element (sarcina nucleului Z este constantă), care diferă în numerele de masă A. De exemplu, 39 K, 40 K, 41 K, Z = 19.
Izomerii - o moleculă de diferite substanțe care au aceeași compoziție calitativă și cantitativă, dar o structură diferită.
De exemplu:
Monomerii sunt molecule de compuși cu conținut scăzut de molecule care pot fi transformați în compuși moleculați înalți într-o reacție de polimerizare sau policondensare. De exemplu:
Fig. 4.
Logica și dialectica particulelor
Această abordare este foarte convenabilă, deoarece într-o formă vizual-figurativă, este posibilă clasificarea particulelor, diferențierea conceptelor, stabilirea unei legături între ele, dezvăluirea conceptului care este mai restrâns și care este mai larg. Este interesant de observat că toate conceptele se referă la subordonarea cu conceptul generic de "particule". O particulă acționează ca un micro-corp și o microsistere cu o organizare naturală diferită, esența căreia rămâne adesea dincolo de cunoașterea noastră. Electronul este o formă reală de materie, o particulă, multe dintre proprietățile sale au fost studiate, dar este încă un mister. Același lucru se poate spune despre proton și despre neutron. Toate celelalte particule, începând cu un atom, sunt monocucleare sau multinucleare, neutre din punct de vedere electric sau au o sarcină electrică, adică sunt microsisteme și micro-corpuri simultan. Acest lucru se aplică moleculelor și formărilor supramoleculare cu milioane de mase moleculare relative și o organizare geometrică complexă.
Din păcate, nu avem timp pentru o discuție serioasă a problemelor ridicate și, în plus, pentru o bază faptică prea restrânsă (manualul nu poate fi un suport suficient). Această neplăcere rezultă din faptul că toate aceste întrebări îmbogățesc fiecare persoană de gândire, lumea cunoștințelor și ideilor sale.
Aparent, printre particulele chimice nu există nume pentru "particule coloidale". În primul rând, deoarece în coloizi școlari nu sunt studiate, nici chiar în planul conceptual. Particulele coloidale sunt sisteme microheterogene având o încărcătură pozitivă sau negativă, de multe ori depășind un singur factor. Încărcarea particulelor cauzează stabilitatea agregată a sistemelor coloidale. Particulele coloidale nu au o compoziție constantă. De obicei, pentru a înțelege particularitățile particulelor coloidale, ele sunt comparate cu dimensiunea moleculelor sau a ionilor și a suspensiilor:
0,05-0,25 nm <1–100 <(> 100 nm).
În principiu, puteți simula particulele coloidale - pentru claritate și o mai bună percepție:
Starea coloidală a substanței poate fi spus în studiul hidrolizei clorurii ferice (III), prepararea precipitatului de iodură de argint și explicarea opalescenței conținutului într-un tub de testare. Soluțiile coloidale includ proteine în sânge și lapte, pastă de amidon, latex, utilizate în producția de cauciuc.
Consultați conceptul de "coloizi" și când structurați știința chimică (vezi diagrama).
E.G.SHMUKLER,
Învățător onorat al Ucrainei
(Slavuta, Ucraina)
Trimiteți-le prietenilor: