Урок хімії для 9 класу на тему: «Метан. Молекулярна, структурна і електронна формули метану, поширення в природі»

( з використанням матеріалів «Зеленого пакету»)

                        Вчитель хімії Генічеської гімназії Кудряшова Олександра Олександрівна

Мета уроку:розглянути склад, будову, структурну й електронну формулу метану, просторову будову молекули ; познайомитися з типом гібридизації електронних орбіталей атома Карбону;

розширити знання учнів про поширення органічних речовин у природі на прикладі метану;

сприяти розвитку екологічної свідомості учнів, здатності оцінювати стан середовища життя в глобальних масштабах.

Очікуванні результати

Після цього заняття учні зможуть:

• складати структурні та електронні формули метану;
• розкривати поняття «гібридизація електронних орбіталей;
• пояснювати значення озонового шару для підтримання життя на землі;
• називати основні ОРР(озоноруйнуючі речовини) та джерела їх надходження;
• пояснювати загрози для здоровя людей та інших істот від надмірного УФ- опромінення;
• формувати власне ставлення до розвязання серьозних проблем навколишнього середовища.

• : мультимедійна презентація до уроку, кулестержнева модель метану, екомаркування, таблиця «Типи гібридизації», ноутбук, мультимедійний проектор, відеоколекція «Зеленого пакету», матеріали «Зеленого пакету» для вчителя,

       Основні поняття та терміни: метан, структурна формула, електронна формула,гібридизація,         озоновий шар, екомаркуванння «Ozone friendly».

Регламент уроку

1. Вступна частина 5-7 хв.
2. Основна частина  25-30 хв.
3. Заключна частина10-15 хв.
4.  

     «Розум є здатність використовувати сили навколишнього світу без

       руйнування цього світу»(О. Стругацький, Б. Стругацький);

Хід уроку

1. Вступна частина.

1.1 Перевірка домашнього завдання.

.

Перевірка домашнього завдання:

Гра з кубиком , «Так чи ні»

(Вчитель по черзі кидає кубик учням. Учень, піймавши кубик, дає відповідь «так» чи «ні», коментує, в разі необхідності дає вірну відповідь.

1.Органічна хімія – це хімія сполук Карбону (так).

2. Карбон в органічних сполуках завжди чотиривалентний (так).

    3.На зовнішньому енергетичному рівні атома Карбону міститься 6  електронів (ні).

    4. В основному стані в атомі Карбону  4 неспарені електрони (ні).

    5. В  збудженому стані в атомі Карбону  2 неспарені електрони (ні).

    6. Атоми Карбону  здатні утворювати як йонні, так і ковалентні сильно полярні   зв’язки (ні).

    7. Атоми Карбону здатні утворювати між собою міцні ковалентні зв’язки і з’єднуватися в довгі ланцюжки або цикли (так).

 8. Основні положення теорії хімічної будови органічних речовин сформулював  Д.І. Менделєєв (ні).

 9. Хімічна будова -  це послідовність з’єднання атомів відповідно до їхньої валентності в молекулі (так).

 10. Властивості речовин залежать тільки від того, атоми яких елементів і в якій кількості утворюють молекулу (ні).

 11. Структурні формули – це такі формули, в яких символи хімічних елементів сполучаються рисочками, кількість яких дорівнює валентності елемента в сполуці  (так).

 12. Ізомери – це речовини,що мають однаковий склад, але різну будову (так).

 13. Ізомери – це речовини, що мають однакові властивості (ні).

 14. Структурні формули бувають розгорнуті та скорочені (так).

 15. До складу вуглеводнів входять С, Н, О та іноді інші елементи (ні).

1.2 Актуалізація опорних знань

Бесіда.

1) Які елементи входять до складу органічних речовин?

2) Як ви думаєте, з  яких  елементів складаються органічні речовини, що належать до групи вуглеводнів?

ІІ. Мотивація навчальної діяльності

Ми почали знайомство з органічними речовинами.  На сьогоднішньому уроці пропоную вам познайомитися з найпростішою органічною речовиною. Цю речовину в побуті називають болотним газом або руддниковим газом. 98% цієї речовини входить до складу природного газу.  Молекулярна формула цієї речовини – СН₄,  а хімічна назва – метан.

2.Основна частина.

2.1 Мотивація навчальної діяльності

Ми почали знайомство з органічними речовинами.  На сьогоднішньому уроці пропоную вам познайомитися з найпростішою органічною речовиною. Цю речовину в побуті називають болотним газом або руддниковим газом. 98% цієї речовини входить до складу природного газу.  Молекулярна формула цієї речовини – СН₄,  а хімічна назва – метан.

Оголошення теми та мети уроку.

2.2 Вивчення нового матеріал

1. Будова молекули метану.

Розповідь учителя. (супроводжується презентацією).

Молекулярна формула метану: СН₄. Тобто до складу молекули входить 1 атом Карбону і 4 атома Гідрогену.

Завдання.

Напишіть структурну формулу метану:       

Н

             |                                        

     Н―С ―Н

             |

            Н

Напишіть, як розподіляються електрони за рівнями і підрівнями атома

Карбону при отриманні ним додаткової енергії.

                               2S¹     2P³

₊₆С^* 1S²2S¹2P³                                       

Розповідь учителя.

На зовнішньому шарі знаходиться 4 електрона: 1S – електрон та 3 Р – електрона. S  електрони рухаються по кулеподібній орбіталі, а Р – електрони – по гантелеподібній орбіталі.

                 S – орбіталь    та    3                                Р- орбіталі

Отже валентність Карбону ІV.  Дійсно атом Карбону  в молекулі метану утворює 4 ковалентні полярні зв’зки з атомами Гідрогену. На моделі видно, що всі 4 зв’язки рівноцінні.  Виникає питання: яким чином 1S-електрон і 3 Р-електрони утворюють рівноцінні зв’язки атомами Гідрогену?

Справа в тому, що електрони зовнішнього енергетичного рівня атома Карбону гібридизуються.

Гібридизація – вирівнювання різних орбіталей  одного атома за формою та енергією.

Оскільки гібридизується 1S і 3Р електронні орбіталі,  тому говорять, що в атом Карбону перебуває у стані SР³ – гібридизації. Утворюється 4 гібридні орбіталі.

1S               + 3 Р                            →   4

а)Як розташовуються ці орбіталі в просторі?

Оскільки електрони мають негативний заряд, то орбіталі відштовхуються. Найдалі  один від одного вони стають тоді, коли кут між осями гібридних  орбіталей становить  109°28'

                           109°28'

б)Як  утворюється молекула  метану?

4 атома Гідрогену мають по 1 електрону. Це S  електрони з  кулястою хмарою. Електронні хмари Карбону перекриваються з електронними хмарами Гідрогену. Утворюються ковалентні полярні зв’язки. Молекула має форму тетраедра. (демонстрація молекули)

СН₄             молекулярна формула метану

          електронна формула метану

Н

             |                                        

     Н―С ―Н      структурна формула метану

             |

            Н

Структурна формула відображає послідовність з’єднання атомів у молекулі, але не відображає їх розміщення в просторі (це площинні схеми молекул)

Реальну будову (розміщення атомів у тривимірному просторі) передають кулестержневі або маштабні моделі молекули. (ст. 127 мал 75, 76 Н.М.Буринська)

Вчитель демонструє кулестержневу  модель метану.

2. Фізичні властивості метану.  

Завдання.

Встановити фізичні властивості метану.

Робота з підручником  (ст. 127 Н.М.Буринська)

Відповіді..

1. Газ
2. Безбарвний
3. Без запаху
4. Легший за повітря (Мr(СН₄) = 16, Мr(пов) = 29)
5. Майже не розчиняється у воді, але розчиняється в органічних розчинниках.
6. t_пл = -182,5°С, t_кип = -161,5°С

3. Поширення метану в природі.

Лекція. (супроводжуеться презентацієй).

1. Метан входить до складу природного газу (98%),  є важливим компонентом попутного нафтового газу.
2. Чимало метану в складі копального газу міститься у кам'яно-вугільних  шахтах , тому його називають рудниковим газом. Вибухи суміші метану з киснем повітря (1:10) часто спричиняють масову загибель шахтарів.

Цікаво! У 19 столітті в сольовій копальні «Камера Спалена», що в горі Величка (Польща), були робітники, яких називали «грішниками, що каються». Вони надягали мокрий одяг з каптурами і повзали шахтами. Тримаючи в руці довгі ціпки, на кінці яких жевріли смолоскипи. У такий  спосіб вони випалювали метан під стелею, не дозволяючи його концентрації сягнути критичної межі.

3. Чимало метану утворюється внаслідок анаеробного бродіння рослинних решток у болотах (тому його  називають болотний газ), річковому мулі, під час перетравлювання їжі великою рогатою худобою. Біогаз – продукт переробки фекалій і сміття – також переважно складається з метану.

Цікаво! Болотний газ хімічними методами вперше дослідив у 1776р. італійський природодослідник Алессандро Вольта і встановив його відмінність від водню. Також це природне джерело метану вивчали Бертолле, Дальтон, Берцеліус тощо. Болотний газ у неглибокій замуленій водоймі збирали в такий спосіб. Товстостінну склянку або пляшку занурювали у воду, аби вона заповнилася рідиною, потім повертали її догори дном, вставляли лійку і збирали метан, розпушуючи дно  за допомогою ціпка. Коли в склянці збирався газ, її закорковували під водою й після цього виймали на поверхню.

4. Трапляється метан і у Всесвіті. Його виявлено в атмосфері планет Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Величезні озера рідкого метану є на поверхні Титана, найбільшого з природних супутників Сатурна.

5. Величезні обсяги метану надходять в атмосферу з рисових полів, боліт, тваринних ферм тощо. Науковці стверджують, що це не лише сприяє глобальному потеплінню, а й виснажує озоновий шар планети.
6. облемне питання! Що вам відомо про озоновий шар?

Актуалізуємо знання про озон, нагадавши, що це газ, який складається з трьох атомів Оксигену і утворюється в процессі жорсткого опромінення повітря ультрафіолетовими

Променями та під час електричних явищ у атмосфері(гроз, тайфунів).

6. Учні роблять висновок,що  руйнування озонового шару, на відміну від інших глобальних екологічних  проблем, загрожує не певним територіям , видам, екосистемам, а життю на планеті загалом.

7.Творча робота звикористанням матеріалів «Зеленого пакету».

7.1.Продивившись відеоролік з ДВД диска№1 «Руйнування озонового шару»  та скориставшись пунктом «Давайте захищати озоновий шар» на с.188 «Зеленого пакету» для вчителя, демонструємо екологічне маркування «Ozone friendly», порівнюючи його з тим, що є на принесенних аерозолях. Учні роблять висновок про їх безпечність.

Слова учителя.

 Занепокоєння проблемою руйнування озонового шару виникає  й через зростання тяжких захворювань шкіри і очей, яке прямо спричиняється зменшенням кількості озону у стратосфері.

7.2 З метою поглиблення знань учням пропонується скористатися матеріалом «Наслідки для людей» с.189  та пройти тест «Сонячне світло та ризик для здоровя» с.190 «Зелений пакет» для вчителя.

3.Заключна частина.

. Узагальнення й систематизація знань.

Завдання.

Прочитайте вірш «Хто я?», прокоментуйте кожен його стовпчик.

3.1Виразне читання вірша з коментарями.(супроводжується презентацієй).

Народився я в болоті,                             

В глибині на самім дні.           (метан утворюється при гнитті органічних сполук).

Там гнили рослинні рештки.

Тато й мама то мої.

Народився я веселим,

Сидіть на місці не схотів,               (метан легший за повітря майже у два рази).

Поскакав собі до верху

І в повітря я злетів.

Там піймали мене люди,

Посадили у трубу.                         

І пішов я мандрувати

         У путь довгу й нелегку.

У тій подорожі славній

Я усім приносив користь:          (метан застосовують як паливо)

Зігрівав комусь оселю,

Була вдячна й промисловість.

А робив я це тому,

Що коли горю на кисні

Виділяю теплоту.

Мені раді люди різні.

Потім нагрівати стали.

Й нагрівали, хай вам грець,     (продуки розкладу метану застосовують у органічному

Доки  там не розкладався            синтезі).

Я на водень і вуглець.

Довго я служив всім людям,

Та самотнім був там я.

І не знав свого я роду,

Де ж ти є, моя сім’я ?

І пішов я за порадой

До великого знавця .          (О. М. Бутлеров пояснив явище гомології на основі теорії

Був то Бутлеров великий.   будови органічних сполук).

Кожен знав його ім’я.

І дізнався там від нього,

Що маю рід великий я,        (метан утворює гомологічний ряд Алканів).

Маю братців я багато.

Всі вони – моя сім’я.

А тепер скажи-хто я?

І хто є моя сім’я?

3.2 Розв’яжи   задачі:

1. Обчислити відносну густину метану за повітрям.

Дано:                                     М (СН₄)          16

           СН₄                       D_повСН₄ =                    =                     =  0,55

                                                 М _пов                     29

D_повСН₄

2. Обчислити масу 5л метану.

Дано:                                  m                V                    m         V

V (СН₄) = 5 л          υ =            ;   υ =            ;                     =

                                             M                 V_m                     M          V_m

m (СН₄) - ?                         

                                             M ∙ V

                               m  = 

                                                V_m

                                                                           16 ∙ 5

                                            m (CH₄) =                        =  3, 57 г

                                                                            22,4

3. Обчислити масові частки Карбону і Гідрогену в молекулі  метану.

Дано:                                       Аr (C)                  12

СН₄                             W(C) =                          =                = 0,75  або 75%

                                              Mr (CH₄)                 16

W(C) – ?

W (H) - ?

                                W (H) = 100% - 75% = 25%

4.Домашнє завдання:

1.вивчити § 20 (с. 125 – 128), конспект в зошиті.

2.Впр. 1-5 с.133 (усно).