Виды химической связи

Разделы: Химия

На изучение данной темы я отвожу 6 часов. Если на предыдущих этапах изучения химии учащиеся знакомились с многообразием веществ и установлением взаимосвязи между строением, составом и свойствами вещества, то при изучении данной темы в 11 классе они узнают о новой возможности атомов образовывать химические связи определенной направленности в пространстве. Уроки по данной теме я планирую следующим образом:

  1. Виды химической связи, типы кристаллических решеток, свойства веществ (КОО по методике «Взаимообмен знаниями») – 2 урока.
  2. Свойства химической связи (длина и энергия).
  3. Свойства химической связи (направленность и насыщаемость).
  4. Урок-семинар «Систематизация знаний о видах химической связи, типах кристаллических pешеток и свойствах неорганических  и органических веществ» - 2 урока.

Цель уроков: Обобщить, систематизировать знания по теме; создать на уроке атмосферу поиска и сотрудничества, дать каждому ученику возможность достичь успеха.

Образовательные задачи:

  1. Проконтролировать степень усвоения основных  ЗУН по теме:
    • Сформулировать понятия химической связи, видов химической связи, свойств химической связи, типов  кристаллических решеток.
    • Познакомить с видами химической связи.
    • Привлечь внимание учащихся к взаимосвязи между строением, составом и свойствами вещества.
  2. Продолжить формирование общеучебных умений (осуществлять самоконтроль; сотрудничать; использовать компьютер, ноутбук, интерактивную доску).
  3. Продолжить формирование навыков самостоятельной работы учащихся с учебником, дополнительной литературой, сайтами Интернета.

Воспитательные задачи:

  1. Продолжить развитие познавательных интересов учащихся;
  2. Воспитывать культуру речи, трудолюбие, усидчивость;
  3. Продолжить формирование ответственного, творческого отношения к труду;

Развивающие задачи:

  1. Развивать умение использовать химическую терминологию
  2. Развивать   мыслительные операции (анализ, синтез, установление  причинно-следственных связей, выдвижение гипотезы, классификация, проведение аналогий, обобщение, умение доказывать, выделение главного);
  3. Развивать интересы, способности личности;
  4. Развивать умение проводить, наблюдать и описывать химический эксперимент;
  5. Совершенствовать коммуникативные умения учащихся в совместной деятельности (умение вести диалог, выслушивать оппонента, аргументировано обосновывать свою точку зрения) и информационно - познавательную компетентность учащихся.

Предварительная подготовка:

  1. Постановка проблемы;
  2. Прогнозирование практических результатов работы;
  3. Организация самостоятельной (индивидуальной, парной, групповой) деятельности учащихся на уроке и во внеурочное время;
  4. Структурирование содержательной части исследовательской работы (с указанием поэтапных результатов и указанием ролей);
  5. Исследовательская работа в малых группах (обсуждение, поиск источников информации);
  6. Создание слайдовой презентации;
  7. Защита исследовательской работы на уроке - семинаре.

Оборудование:

  • Перечень: «Термины и их разъяснения».
  • Таблица №1 «Химическая связь. Строение вещества.» - высвечивается на доске и дается на каждый стол.
  • На демонстрационном столе: образцы различных веществ.
  • Компьютеры, медиопроектор.

Уроки №1-2. Виды химической связи, типы кристаллических решеток, свойства веществ (КОО по методике «Взаимообмен знаниями»).
Ход урока
Во вступительном слове обосновывается необходимость изучения данной темы, напоминается алгоритм работы по методике «Взаимообмен знаниями» в системе КСО, учащиеся делятся на 4 группы, каждая группа получает свое задание на карточках, работает с электронными учебниками.

Карточка 1.

Тема: Ковалентная неполярная связь. Свойства веществ с ковалентной неполярной связью. Молекулярная и атомная кристаллические решетки.

I. Изучите и объясните партнеру:

  1. Признаки ковалентной неполярной связи:
    характер химических элементов – ковалентную неполярную связь образуют атомы неметаллов с одинаковой  электроотрицательностью.
    механизм образования связи: каждый атом неметалла отдает в общее пользование другому атому свои наружные неспаренные электроны: общая электронная плотность в равной мере принадлежит обоим атомам.
  2. Примеры образования ковалентной неполярной связи: водород, фтор, кислород, азот.
  3. Свойства веществ с ковалентной неполярной связью:
    • При обычных условиях вещества газообразные (водород, кислород), жидкие (бром), твердые (иод, фосфор).
    • Большинство веществ сильнолетучие, т.е. имеют очень низкие температуры плавления и кипения.
    • Растворы и расплавы веществ электрического тока не проводят. Почему?

Если в молекулах простых веществ ковалентная неполярная связь, то между молекулами действуют очень слабые межмолекулярные силы. Это приводит к образованию сильнолетучих веществ с молекулярной кристаллической решеткой. В твердом виде в узлах кристаллической решетки вещества находятся неполярные молекулы, электроны, осуществляющие ковалентную неполярную связь, по кристаллу не перемещаются. Такое строение является причиной общих свойств: вещества с молекулярной кристаллической решеткой электрического тока не проводят.
Рассмотрим образование химической связи в алмазе (см. модель кристаллической решетки алмаза). Алмаз самое твердое и тугоплавкое вещество. Следовательно, в узлах кристаллической решетки алмаза находятся не молекулы, а атомы углерода, связанные посредством ковалентной неполярной связи. Кристаллы алмаза имеют атомную кристаллическую решетку.
Кристаллы с атомной кристаллической решеткой образуют также кремний, германий, бор.

II. Рассмотрите на рисунке или моделях кристаллические решетки иода и алмаза.
III. Познакомьтесь с образцами веществ, имеющих ковалентную неполярную связь.

Вопросы и задания для самоконтроля.

  1. Какие элементы образуют ковалентную неполярную связь?
  2. Каков механизм образования ковалентной неполярной связи?
  3. Какими свойствами обладают вещества с молекулярными кристаллическими решетками? Почему?
  4. Какими свойствами обладают вещества с атомными кристаллическими решетками? Почему?
  5. Составьте химические формулы веществ: азота, хлорида натрия, бромоводорода, хлора, сероводорода, фторида калия. В молекулах каких из этих веществ имеется ковалентная неполярная связь? Изобразите электронную и структурные формулы молекул этих веществ.

Карточка 2.

Тема: Ковалентная полярная связь. Свойства веществ с ковалентной полярной связью. Молекулярная и атомная кристаллические решетки.

I. Изучите и объясните партнеру:

  1. Признаки ковалентной полярной связи:
    характер химических элементов – ковалентную полярную связь образуют атомы неметаллов с разной   электроотрицательностью.
    механизм образования связи: каждый атом неметалла отдает в общее пользование другому атому свои наружние неспаренные электроны: общая электронная пара смещена к более электроотрицательному атому.
  2. Примеры образования ковалентной неполярной связи: вода, аммиак, хлороводород.
  3. Свойства веществ с ковалентной полярной связью:
    • При обычных условиях вещества газообразные, жидкие, твердые.
    • Большинство веществ имеют относительно низкие температуры плавления и кипения.
    • Растворы многих  веществ  проводят электрический ток. Почему?

Если в молекулах простых веществ ковалентная полярная связь, то молекулы притягиваются друг к другу своими противоположно заряженными полюсами, но с меньшей силой, чем ионы. Это приводит к образованию молекулярной кристаллической решетки, в узлах которой находятся полярные молекулы. Поскольку межмолекулярные силы не велики (по сравнению с силами между ионами), то вещества с молекулярной кристаллической решеткой летучи, т.е. имеют довольно низкие температуры плавления и кипения.

II. Рассмотрите на рисунке или моделях кристаллическую решетку твердой воды, объясните партнеру ее строение.
III. Познакомьтесь с образцами веществ, имеющих ковалентную полярную связь, предскажите их физические свойства, сверьте свои предположения со справочным материалом.

Вопросы и задания для самоконтроля.

  1. Какие элементы образуют ковалентную полярную связь?
  2. Каков механизм образования ковалентной полярной связи?
  3. Какими свойствами обладают вещества с ковалентными полярными связями. Почему?
  4. Какие вещества, образцы которых выставлены на столе, имеют ковалентную полярную связь?
  5. Карборунд (карбид кремния SiC) –один из самых твердых и термостойких минералов. Его используют как огнеупорный и абразивный материал. Какой вид химической связи и тип кристаллической решетки  в этом веществе?  Изобразите схематически фрагмент кристаллической решетки карборунда.

Карточка 3.

Тема: Ионная связь. Свойства веществ с ионной связью. Ионная кристаллические решетки.

I. Изучите и объясните партнеру:

  1. Признаки ионной связи:
    характер химических элементов –ионную связь образуют атомы типичных металлов и атомы типичных неметаллов , резко отличающиеся друг от друга по электроотрицательности.
    механизм образования связи:  атом металла отдает наружные электроны, превращаясь в катионы; атомы неметаллов присоединяют электроны, превращаясь в анионы. Образовавшиеся ионы взаимодействуют электростатически.
  2. Примеры образования ионной связи: хлорид натрия, фторид кальция.
  3. Свойства веществ с ионной связью:
    • При обычных условиях вещества  твердые.
    • Большинство веществ имеют высокие температуры плавления и кипения.
    • Растворы многих  веществ  проводят электрический ток. Почему?

Если связь ионная, то в узлах кристаллической решетки находятся противоположно заряженные ионы, между которыми во всех направлениях действуют значительные электростатические силы. Они обуславливают образование твердых, нелетучих веществ, имеющих ионную кристаллическую решетку.

II. Рассмотрите на рисунке и моделях кристаллическую решетку хлорида натрия, объясните партнеру ее строение. Чем обусловлена ее прочность?
III. Познакомьтесь с образцами веществ, имеющих ионную связь, найдите в справочнике температуры плавления этих веществ и обсудите с партнерами их значение.

Вопросы и задания для самоконтроля.

  1. Какие элементы образуют ионную связь?
  2. Каков механизм образования ионной связи?
  3. Какими свойствами обладают вещества с ионной связью? Почему?
  4. Какие вещества, образцы которых выставлены на столе, имеют ионную связь? Каково их агрегатное состояние?
  5. Соединения NaCl, AlP, MgS кристаллизуются  в кристаллические решетки с почти одинаковыми расстояниями между катионами и анионами. Какое из этих соединений имеет самую высокую температуру плавления? Почему?

Карточка 4.

Тема: Металлическая связь. Свойства веществ с металлической связью. Металлическая кристаллическая  решетка.

I. Изучите и объясните партнеру:

  1. Признаки металлической связи:
    характер химических элементов – металлическую связь образуют атомы металлов. механизм образования связи:  атом металла отдает наружные электроны, превращаясь в катионы; ионы металлов не в состоянии связать электроны из-за огромной скорости их движения. Поэтому электроны, движущиеся в металле, являются общими для всех ионов металлов. Металлическая связь, следовательно, осуществляется при помощи металлов и общих для них электронов, т. е. за счет электростатических сил.
  2. Свойства веществ с металлической связью:
    • высокая, электрическая проводимость, уменьшается с повышением температуры металла.
    • высокая теплопроводность;
    • пластичность, ковкость;
    • характерный «металлический» блеск;
    • широкие пределы изменения плотности, прочности, твердости, температуры плавления.
    • Почему?

Кристаллическая решетка, в узлах которой находятся положительно заряженные ионы металла, связываемые относительно свободными электронами, движущимися по всему объему кристалла, называется металлической.

Для металлов характерны кристаллические решетки с плотной упаковкой ионов в узлах. Прочность металлической связи и плотность упаковки обуславливают прочность, твердость, относительно высокие температуры плавления.
То, что металлы хорошо проводят электрический ток, объясняется присутствием в них свободных электронов. С повышением температуры усиливаются колебания ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки металла, что затрудняет напраленное движение электронов и тем самым приводит к уменьшению электрической проводимости металла.

Теплопроводность металлов обуславливается как высокой подвижностью свободных электронов, так и колебательным движением ионов.
Кристаллы с металлической связью пластичны; в этом случаи при деформации кристалла возможно смещение  ионов без нарушения связи.
«Блуждающие» электроны в металле – причина «металлического блеска».

II. Рассмотрите на рисунке и моделях кристаллические решетки металлов. Объясните партнеру взаимосвязь между строением кристаллов и физическими свойствами металлов.
III. Познакомьтесь с образцами металлов и сплавов. Расскажите партнеру о применении некоторых из них в быту.

Вопросы и задания для самоконтроля.

  1. Что такое металлическая связь? Для каких веществ она характерна?
  2. Что такое металлическая кристаллическая решетка?
  3. Какими физическими свойствами обладают металлы и сплавы?
  4. Объясните на основе представлений о сущности металлической связи таие физические свойства металлов, как:
    а) высокая, электрическая проводимость, уменьшается с повышением температуры металла.
    б) высокая теплопроводность;
    в) пластичность, ковкость;
    г) характерный «металлический» блеск;

После того, как учащиеся отработали содержание всех карточек, заслушивается сообщение и проводится  фронтальная беседа.

Вопросы для фронтальной беседы:

      1. Что такое химическая связь? Какова ее природа?
      2. По каким признакам характеризуются различные виды химической связи?
      3. Пользуясь учебником (схема 3 стр. 23), назовите признаки всех указанных видов химической связи.
      4. Пользуясь учебником (схема 4 стр. 34), назовите частицы, находящиеся в узлах кристаллических  решеток.
      5. Какую кристаллическую решетку имеет вещество, обладающее следующими свойствами: очень твердое, тугоплавкое, нерастворимое в воде, но проводящее электрический ток в расплавленном виде? К какому классу может принадлежать это вещество?
      6. Почему пластинки из кремния при сильном ударе разлетаются на куски, а из олова или свинца только деформируются?.В каком случае происходит разрушение химической связи?

В конце урока поясняется домашнее задание:

  1. Повторить по учебнику 10 класса понятие водородной связи.
  2. Подготовить презентации по видам химической связи к уроку семинару.

На 3 и 4 уроках учащиеся знакомятся со свойствами химической связи: длиной, энергией, направленностью, насыщаемостью, обобщают знания по водородной связи.

Урок №5-6. Урок-семинар
План урока-семинара.

  1. Вступительное слово учителя.
  2. Сообщения групп учащихся по видам связи  – учащиеся используют подготовленные презентации, демонстрационный материал. Приложение №1.
  3. Подведение итогов обобщается в виде таблицы( в электронном виде) по мере выступления групп.
  4. Диагностика по видам ХС (15 минут).
Признаки сравнения Вид химической связи
ионная ковалентная металлическая водородная
полярная неполярная
1. Природа химических элементов          
2. Способ образования химической связи          
3. Механизм образования связи(схема)          
4. Структурные элементы кристаллической решетки          
5. Тип кристаллической решетки          
6. Физические свойства веществ          
7. Примеры веществ          

Используемая литература:

  1. Габриелян О.С. Химия 11 класс. – М. Дрофа 2005.
  2. Лагунова Л.И. Преподавание обобщающего курса химии в средней школе. – Тверь, 1992г.
  3. Политова С.И. Общая Химия. Опорные конспекты. 11 класс. – Тверь, 2006г.
  4. https://urok.1sept.ru
Презентация "Ионная связь"; у автора статьи можно получить видео приложение по данной теме
Презентация "Водородная связь"
Презентация "Ковалентная неполярная связь"
Презентация "Ковалентная полярная связь"
Презентация "Металлическая связь"