Молекули із пластиліну. Покроковий урок ліплення

Органічна хімія.

2.1.Тема: « Теорія будови органічних сполук»

2.1.1. Основні положення теорії будови органічних сполук та класифікація органічних сполук.

1. Природні та синтетичні органічні речовини. Небагато з історії органічної хімії. Загальні властивості органічних речовин (склад, тип хімічного зв'язку, кристалічна будова, розчинність, відношення до нагрівання у присутності кисню та без нього).

2. Теорія будови органічних сполук А.М.Бутлерова. Розвиток теорії та її значення.

3. Класифікація органічних речовин.

Свою назву органічні речовини отримали тому, що перші вивчені речовини цієї групи входили до складу живих організмів. Більшість відомих зараз органічних речовин не зустрічаються у живих організмах, вони отримані (синтезовані) у лабораторії. Тому розрізняють природні (натуральні) органічні речовини (хоча більшість їх може бути отримано в лабораторії), а органічні речовини, які у природі – синтетичні органічні речовинами. Тобто. назва «органічні речовини» історична та особливого сенсу не має. Усі органічні сполуки є сполуками вуглецю. До органічних речовин відносяться сполуки вуглецю, крім простих речовин, що вивчаються в курсі неорганічної хімії, утворених Карбоном, його оксидів, вугільної кислоти та її солей. Інакше кажучи: органічна хімія – це хімія сполук вуглецю.

Коротка історія розвитку орг.хімії:

Берцеліус, 1827 перший підручник органічної хімії. Віталісти. Вчення про «життєву силу».

Перші органічні синтези. Велер, 1824, синтез щавлевої кислоти та сечовини. Кольбе, 1845, оцтова кислота. Бертло, 1845, жир. Бутлеров,1861, цукриста речовина.

Але як наука органічна хімія розпочалася зі створення теорії будови органічних сполук. Істотний внесок у неї зробили німецький вчений Ф.А.Кекуле та шотландець А.С.Купер. Але вирішальний внесок належить російському хіміку А.М.Бутлерову.

Серед усіх елементів вуглець виділяється своєю здатністю утворювати стійкі сполуки, у яких його атоми пов'язані один з одним у довгі ланцюги різної конфігурації (лінійні, розгалужені, замкнуті). Причина цієї здатності: приблизно однакова енергія зв'язку С-С та С-О (для інших елементів енергія другий – набагато більша). Крім того, атом вуглецю може перебувати в одному з трьох видів гібридизації, утворюючи відповідно одинарні, подвійні або потрійні зв'язки, причому не лише між собою, а й з атомами кисню або азоту. Щоправда, набагато частіше (майже завжди) атоми вуглецю з'єднані з атомами водню. Якщо до складу органічної сполуки входить лише вуглець і водень, сполуки називаються вуглеводнями. Усі інші сполуки можна як похідні вуглеводнів, у яких деякі атоми водню заміщені інші атоми чи групи атомів. Тому точніше визначення: Органічні сполуки – це вуглеводні та їх похідні.

Органічних сполук дуже багато – понад 10 млн. (неорганічних близько 500 тис.). Склад, будова та властивості всіх органічних речовин мають багато спільного.

Органічні речовини мають обмежений якісний склад. Обов'язково З і Н, часто або N, рідше галогени, фосфор, сірка. Інші елементи входять до складу дуже рідко. А ось число атомів у молекулі може досягати мільйонів, і молекулярна маса може бути дуже великою.

Будова органічних сполук.Т.к. склад – неметали. => Хімічний зв'язок: ковалентний. Неполярна та полярна. Іонна дуже рідко. => Кристалічні грати найчастіше молекулярна.

Загальні фізичні властивості: невисока температура кипіння та плавлення. Серед органічних речовин є гази, рідини та легкоплавкі тверді речовини. Часто летючі можуть мати запах. Зазвичай безбарвні. Більшість органічних речовин нерозчинна у воді.

Загальні хімічні властивості:

1) під час нагрівання без доступу повітря всі органічні речовини «обвуглюються», тобто. при цьому утворюється вугілля (точніше сажа) та деякі інші неорганічні речовини. Відбувається розрив ковалентних зв'язків, спочатку полярних, потім неполярних.

2) При нагріванні в присутності кисню всі органічні речовини легко окислюються, і кінцевими продуктами окислення є вуглекислий газ і вода.

Особливості перебігу органічних реакцій.В органічних реакціях беруть участь молекули, в процесі реакції повинні розірватися одні ковалентні зв'язки та інші. Тому хімічні реакції за участю органічних сполук йдуть зазвичай дуже повільно, для їх проведення необхідно застосовувати підвищену температуру, тиск і каталізатори. Органічні реакції рідко призводять до виходу продукції (зазвичай менше 50%). Вони часто є оборотними, крім того, може протікати не одна, а кілька реакцій, що конкурують між собою, а отже, продуктами реакції буде суміш різних сполук. Тому і форма запису органічних реакцій також дещо інша. Тобто. використовують не хімічні рівняння, а схеми хімічних реакцій, у яких немає коефіцієнтів, проте докладно зазначені умови реакції. Прийнято також під рівнянням записувати назви орг. речовин та тип реакції.

Але в цілому органічні речовини та реакції підпорядковуються загальним законам хімії, а органічні речовини перетворюються на неорганічні або можуть утворюватися з неорганічних. Що ще раз підкреслює єдність навколишнього світу.

Основні принципи теорії хімічної будови, викладені молодим А.М.Бутлеровим на міжнародному з'їзді дослідників природи в 1861 р.

1). Атоми в молекулах з'єднані між собою у певному порядку, відповідно до їх валентності. Послідовність з'єднання атомів називають хімічною будовою .

Валентність – це здатність атомів утворювати певну кількість зв'язків (ковалентних). Валентність залежить від числа неспарених електронів в атомі елемента, тому що ковалентні зв'язки утворюються за рахунок загальних електронних пар при парі електронів. Вуглець у всіх органічних речовинах чотиривалентний. Водень - 1, Кисень -П, азот - Ш, сірка - П, хлор - 1.

Методи зображення органічних молекул.

Молекулярна формула – умовне зображення складу речовини.Н 2 3 - вугільна кислота, З 12 Н 22 Про 11 - сахароза. Такі формули зручні для розрахунків. Але вони не дають інформацію про будову та властивості речовини. Тому навіть молекулярні формули в органіці пишуть особливим чином: СН3ОН. Але набагато частіше користуються структурними формулами. Структурна формула відображає порядок з'єднання атомів у молекулі (тобто хімічна будова).І в основі будь-якої органічної молекули лежить вуглецевий скелет – це ланцюжок пов'язаних між собою ковалентними зв'язками атоми вуглецю.

Електронні формули молекул – зв'язок між атомами показані парами електронів.

Повна структурна формула показані всі зв'язки рисками. Хімічний зв'язок, утворений однією парою електронів, називається одинарним і в структурній формулі зображується однією рисою. Подвійний зв'язок (=) утворений двома парами електронів. Потрійна (≡) утворена трьома парами електронів. І загальна кількість цих зв'язків має відповідати валентності елемента.

У стиснутої структурної формулі опускаються риси одинарних зв'язків, а атоми, пов'язані з тим чи іншим атомом вуглецю, пишуться відразу після нього (іноді в дужках).

Ще більш скороченими є скелетні формули. Але вони використовуються рідше. Наприклад:

Структурні формули відбивають лише порядок з'єднання атомів. Але молекули органічних сполук рідко мають плоску будову. Об'ємний образ молекули важливий розуміння багатьох хімічних реакцій. Образ молекули описують за допомогою таких понять, як довжина зв'язку та валентний кут. Крім того, можливе вільне обертання навколо одинарних зв'язків. Наочне уявлення дають молекулярні моделі.

ДБПОУ НСО «Коливанський аграрний коледж»

Інструкційна технологічна карта №1

з ОУД. 11 Хімія

професії 35.01.23 Господиня (ін) садиби, 19.01.04 Пекар

Розділ 1: Органічна хімія

Тема 1.1: Основні поняття органічної хімії та теорія будови органічних сполук.

Назва роботи : Виготовлення моделей молекул - представників різних класів органічних сполук.

Мета роботи:

узагальнити та систематизувати знання учнів про теорію будови органічних сполук;

закріпити вміння складати структурні формули вуглеводнів;

Студент повинен досягти таких результатів:

особистісних:

− почуття гордості та поваги до історії та здобутків вітчизняної хімічної науки; хімічно грамотна поведінка у професійній діяльності та у побуті при поводженні з хімічними речовинами, матеріалами та процесами;

− готовність до продовження освіти та підвищення кваліфікації в обраній професійній діяльності та об'єктивне усвідомлення ролі хімічних компетенцій у цьому;

− вміння використовувати досягнення сучасної хімічної науки та хімічних технологій для підвищення власного інтелектуального розвитку у вибраній професійній діяльності;

метапредметних:

− використання різних видів пізнавальної діяльності та основних інтелектуальних операцій (постановки задачі, формулювання гіпотез, аналізу та синтезу, порівняння, узагальнення, систематизації, виявлення причинно-наслідкових зв'язків, пошуку аналогів, формулювання висновків) для вирішення поставленої задачі, застосування основних методів пізнання (спостереження, наукового експерименту) для вивчення різних сторін хімічних об'єктів та процесів, з якими виникає необхідність стикатися у професійній сфері;

− використання різних джерел для отримання хімічної інформації, уміння оцінити її достовірність для досягнення добрих результатів у професійній сфері;

предметних :

− сформованість уявлень про місце хімії у сучасній науковій картині світу;

Розуміння ролі хімії у формуванні кругозору та функціональної грамотності людини для вирішення практичних завдань;

− володіння основними хімічними поняттями, теоріями, законами та закономірностями;

Впевнене користування хімічною термінологією та символікою;

− володіння основними методами наукового пізнання, які у хімії: спостереженням, описом, виміром, експериментом;

Вміння обробляти, пояснювати результати проведених дослідів та робити висновки;

− готовність та здатність застосовувати методи пізнання при вирішенні практичних завдань;

− сформованість вміння давати кількісні оцінки та проводити розрахунки за хімічними формулами та рівняннями;

− володіння правилами техніки безпеки під час використання хімічних речовин;

− сформованість власної позиції стосовно хімічної інформації, одержуваної із джерел.

Форма навчання : індивідуальна

Норма часу: 2 години

Оснащення робочого місця : Набір кульових моделей молекул, таблиця “Граничні вуглеводні”, періодична таблиця, інструкційні технологічні карти, зошити.

Література:

Засоби навчання: словесні (вербальні), наочні

Техніка безпеки: з правилами техніки безпеки на робочому місці та в кабінеті ознайомлені.

Методичні вказівки

Вуглеводні це органічні речовини, що складаються з атомів вуглецю та водню. Атом вуглецю у всіх органічних сполуках чотиривалентний. Атоми вуглецю можуть утворювати ланцюжки прямі, розгалужені, замкнуті. Властивості речовин залежить не тільки від якісного та кількісного складу, а й від порядку з'єднання атомів між собою. Речовини, що мають однакову молекулярну формулу, але різну будову називають ізомерами. Приставки вказують кількістьді - два,три - три,тетра - чотири;цикло - означає замкнутий.

Суфікси в назві вуглеводнів вказують на наявність кратного зв'язку:

ан одинарний зв'язок між атомами вуглецю(З - З); він подвійний зв'язок між атомами вуглецю(З = З);
ін потрійний зв'язок між атомами вуглецю(З = С);
дієн два подвійні зв'язки між атомами вуглецю(З = З - З = З);

Радикали:метил-СН 3 ; етил-С 2 Н 5 ; хлор-Сl; бром-Br.

приклад. Складіть модель молекули пропану.

Молекула пропануC 3 H 8 містить три атоми вуглецю та вісім атомів водню. Атоми вуглецю з'єднані між собою. Суфікс- Ан вказує на наявність одинарного зв'язку між атомами вуглецю. Атоми вуглецю розташовуються під кутом 109 28 хвилин.

Молекула має форму піраміди. Атоми вуглецю зображуйте чорними колами, а атоми водню – білими, атоми хлору – зеленими.

Під час зображення моделей дотримуйтесь співвідношення розмірів атомів.

Молярну масу знаходимо, користуючись періодичною таблицею

М (С 3 Н 8 ) = 12 · 3 + 1 · 8 = 44 г/моль.

Що б назвати вуглеводень треба:

Вибрати найдовший ланцюжок.

Пронумерувати, починаючи з того краю, до якого ближчий радикал або кратний зв'язок.

Зазначити радикал, якщо радикалів дещо вказують кожен. (цифра перед назвою).

Назвати радикал починаючи з меншого радикала.

Назвати найдовший ланцюжок.

Вказати положення кратного зв'язку. (цифра після назви).

приклад

При складанні формул за назвою треба:

Визначити кількість атомів вуглецю в ланцюжку.

Визначити становище кратного зв'язку. (цифра після назви).

Визначити становище радикалів. (цифра перед назвою).

Записати формули радикалів.

В останню чергу визначити кількість та розставити атоми водню.

Порядок виконання роботи

Завдання №1 . Складіть моделі молекул:

1) ряду алканів: метану, етану, бутану, пентану, гексану, гептану, октану, нонану та декану;

2) Циклоалканів: циклопропану,циклопетану

3) 2-метилпропану,

4) 1,2-дихлоретан.

Замалюйте моделі молекул у зошиті. Напишіть структурні формули цих речовин. Знайдіть їх молекулярні маси.

Завдання №2. Назвіть речовини:

Завдання №3. Складіть структурні формули речовин:

а) бутен-2, напишіть його ізомер;

б) 3,3 – диметилпентин-1.

Контрольні питання

Назвіть загальну формулу граничних вуглеводнів.

Які речовини називаються гомологами, які є ізомерами?

Викладач: Рачковська О.І.

7.1. На малюнку показаний досвід, що ілюструє, що тіла під час нагрівання розширюються. Обведіть ручкою на малюнку предмет, який нагрівали у цьому досвіді – кулю чи кільце. Відповідь обґрунтуйте.

7.2. Виберіть правильне затвердження.
Згідно з сучасними уявленнями, при охолодженні колби з водою рівень води в трубці опускається тому, що… .

7.3. Речовини складаються з найдрібніших частинок. Які явища та експерименти це підтверджують?

7.4. У таблиці наведено точні дані про зміну об'єму води V від часу t під час нагрівання.

Дайте відповідь на питання.
а) Чи можна стверджувати, що протягом всього часу спостереження вода у колбі нагрівалася рівномірно? Відповідь поясніть.

б) Як змінювався обсяг води під час нагрівання?

8.1. Виберіть правильне затвердження.
Якщо нагріти цвях, він подовжується і стає товщі. Це тому, що з нагріванні… .

8.2. Слова молекула, крапля, атом запишіть так, щоб кожен наступний елемент входив до складу попереднього.

8.3. На малюнку представлені моделі молекул води, кисню та вуглекислого газу. До складу всіх молекул входить атом кисню (чорний). Заповніть перепустки в тексті.

8.4. Виміряйте довжину своєї руки від ліктя до мізинця та порівняйте отримане значення з розміром молекули води.

9.1. Заповніть перепустки в тексті. "У ____ р. англійський ботанік Роберт Броун, розглядаючи в мікроскоп ..."

9.2. На малюнку схематично представлені молекули рідини, що оточують крупинку фарби, вміщену в цю рідину. Стрілки вказують напрямки руху молекул рідини в певний момент часу.

9.3. Зауважте ті явища, які є прикладом броунівського руху.

9.4. На малюнку показана ламана лінія, вздовж якої переміщалася порошинка в повітрі протягом кількох секунд.

а) Поясніть, чому порошинка багато разів змінила напрямок свого руху за час спостереження за нею.
Через зіткнення з молекулами повітря та іншими порошинками.

б) На малюнку позначте точки, в яких на порошинку діяли навколишні молекули.

10.1. У скляний циліндр зверху налито чисту воду, а на дно через вузьку трубку залитий розчин мідного купоросу. Циліндр перебуває в спокої при постійної температури. Покажіть на малюнку, як виглядатиме вміст циліндра через різні проміжки часу.

10.2. Дві однакові гумові кульки з'єднані прозорим шлангом (див. рис.), причому ліву кульку в обох випадках заповнено воднем (зафарбуйте водень синім кольором), праву – на малюнку а порожній, а на малюнку б заповнений повітрям (зафарбуйте повітря зеленим кольором). Шланг між кульками затиснутий затискачем.

10.3. Закресліть одне з виділених слів, щоб вийшло правильне пояснення описаного експерименту.

10.4. Домашній експеримент.
Покладіть на дно склянки з|із| холодною водою шматочок цукру, але не перемішуйте. Запишіть, через який час вам вдалося виявити присутність молекул цукру на поверхні води в склянці і який прилад при цьому ви використовували.

11.1. Заповніть перепустки в тексті, використовуючи слова: сильніші; слабше; тяжіння; відштовхування.