Цели.
- Развить представления о валентности как основном свойстве атома, выявить закономерности изменения радиусов атомов химических элементов в периодах и группах периодической системы.
- Используя интегрированный подход, развивать у учащихся умения сравнивать, сопоставлять, находить аналогии, предсказывать практический результат на основании теоретических рассуждений.
- Создавая ситуации успеха, преодолевать психологическую инерцию учащихся.
- Развивать образное мышление, способности к рефлексии.
Оборудование: Таблица “ Валентность и электронные конфигурации элементов”, мультимедиа.
Эпиграф. Логика, если она отражается в истине и здравом смысле, всегда ведёт к цели, к правильному результату.
Урок комбинированный, с элементами интеграции. Используемые методы обучения: объяснительно-иллюстрированый, эвристический и проблемный.
Ход урока
I этап. Ориентировочно-мотивационный
Урок начинается с “настройки” (звучит музыка – симфония №3 Й. Брамса).
Учитель: Слово “валентность” (от лат. valentia) возникло в середине XIX в., в период завершения второго химико-аналитического этапа развития химии. К тому времени было открыто более 60 элементов.
Истоки понятия “валентность” содержатся в работах разных ученых. Дж. Дальтон установил, что вещества состоят из атомов, соединенных в определенных пропорциях Э. Франкланд, собственно, и ввел понятие валентности как соединительной силы. Ф.А. Кекуле отождествлял валентность с химической связью. А.М.Бутлеров обратил внимание на то, что валентность связана с реакционной способностью атомов. Д.И. Менделеев создал периодическую систему химических элементов, в которой высшая валентность атомов совпадала с номером группы элемента в системе. Он же ввел понятие “переменная валентность”.
Вопрос. Что такое валентность?
Вчитайтесь в определения, взятые из разных источников (учитель показывает слайды через мультимедиа):
“Валентность химического элемента – способность его атомов соединяться с другими атомами в определенных соотношениях”.
“Валентность – способность атомов одного элемента присоединять определенное количество атомов другого элемента”.
“Валентность – свойство атомов, вступая в химические соединения, отдавать или принимать определенное количество электронов (электровалентность) или объединять электроны для образования общих для двух атомов электронных пар (ковалентность)”.
Какое определение валентности, по вашему мнению, более совершенно и в чем вы видите недостатки других? (Обсуждение в группах.)
Валентность и валентные возможности – важные характеристики химического элемента. Они определяются структурой атомов и периодически изменяются с увеличением зарядов ядер.
Учитель. Таким образом, делаем вывод, что:
(учитель показывает следующий слайд)
Что, по-вашему, означает понятие “ валентная возможность”?
Учащиеся высказывают свое мнение. Вспоминают значение слов “возможность”, “возможный”, уточняют смысл этих слов в толковом словаре С.И.Ожегова:
“Возможность – средство, условие, необходимое для осуществления чего-нибудь”;
“Возможный – такой, который может произойти, осуществимый, допустимый, дозволительный, мыслимый”.
(учитель показывает следующий слайд)
Потом учитель подводит итог.
Учитель. Валентные возможности атомов – это допустимые валентности элемента, весь спектр их значений в различных соединениях.
II этап. Операционно-исполнительный
Работа с таблицей “ Валентность и электронные конфигурации элементов”.
Учитель. Поскольку валентность атома зависит от числа неспаренных электронов, полезно рассмотреть структуры атомов в возбужденных состояниях, учитывая валентные возможности. Запишем электронографические формулы распределения электронов по орбиталям в атоме углерода. С их помощью определим, какую валентность проявляет углерод С в соединениях. Звездочкой (*) обозначают атом в возбужденном состоянии:
Таким образом, углерод проявляет валентность IV
за счёт расспаривания
2s2 – электронов и перехода одного из
них на вакантную орбиталь. (Вакантный –
незанятый, пустующий (С. И. Ожегов))
Почему валентность С- II и IV , а H-I , He-O , Be – II , B – III , P -V ?
Сопоставьте электронографические формулы элементов (схема №1) и установите причину разной валентности.
Работа в группах:
Схема №1 (Приложение)
Учитель. Итак, от чего зависят валентность и валентные возможности атомов? Давайте рассмотрим эти два понятия во взаимосвязи (схема №2).
Схема №2 (Приложение)
| 1) числа неспаренных электронов | 1) наличие вакантной орбитали |
| 2) распределения электронов на энергетическом уровне | 2) распределения электронов по орбиталям при поглощении атомом энергии |
Расход энергии (Е) на перевод атома в возбужденное состояние компенсируется энергией, выделяющейся при образовании химической связи.
В чем отличие атома в основном (стационарном) состоянии от атома в возбужденном состоянии (схема №3)?
Схема№3 (Приложение)
Учитель. Могут ли быть следующие валентности у элементов: Li -III , О – IV , Ne – II ?
Поясните свой ответ, используя электронные и электронографические формулы этих элементов (схема №4).
Работа в группах.
Схема №4 (Приложение)
Ответ. Нет, так как в этом случае затраты энергии на перемещение электрона
(1s —> 2p или 2p —> 3s) настолько велики, что не могут быть компенсированы энергией , выделяющейся при образовании химической связи.
Учитель. Есть ещё один вид валентной возможности атомов – это наличие неподеленных электронных пар (образование ковалентной связи по донорно – акцепторному механизму):
III этап. Оценочно-рефлексивный
Подводятся итоги, характеризуется работа учащихся на уроке (возвращение к эпиграфу урока). Затем подводится резюме – отношение ребят к уроку, учебному предмету, учителю.
Резюме
1. Что не понравилось на уроке?
2. Что понравилось?
3. Какие вопросы остались для тебя неясными?
4. Оценка работы преподавателя и своей работы? (обоснованная).
Домашнее задание (по учебнику О.С. Габриеляна, Химия-10; профильный уровень, параграф №4, упр.4)