Цели урока.
- Дать понятие о предмете органической химии.
- Показать особенности органических веществ в сравнении с неорганическими.
- Сформировать понятие о валентности в сравнении со степенью окисления.
- Раскрыть основные положения теории строения органических соединений А.М. Бутлерова. Сравнить ее значение для органической химии с теорией периодичности Д.И. Менделеева для неорганической химии.
Оборудование и реактивы. Органические вещества для демонстрации: сахароза, крахмал, уксусная кислота, растительное масло. Шаростержневые модели молекул органических веществ. Оксид меди (II), известковая вода, прибор для получения газов, парафиновая свеча, прокаленный сульфат меди (II).
I. Введение.
С глубокой древности человечество использовало для удовлетворения своих потребностей вещества растительного и животного происхождения. Прежде всего это, конечно, продукты питания, одежда, вещества для выделки кож, растительные и эфирные масла. По мере развития цивилизации люди научились выделять и использовать природные красители, лекарственные и душистые вещества, натуральные волокна и вместе с тем яды, опьяняющие, одурманивающие и взрывчатые средства.(демонстрирую фотографии, фильм).
Давно было замечено, что “растительные и животные” соединения обладают похожими свойствами: легко разрушаются при нагревании, горят, растворяются в спиртах и в маслах. Систематическое изучение этих “нежных” веществ началось с работ выдающихся ученых: шведского химика Карла Вильгельма Шееле и создателя научной химии, француза Антуана Лорана Лавуазье. Лавуазье в конце XVIII века первым высказал причину резкого отличия в свойствах минеральных веществ и продуктов живой природы. При сжигании последних образовывались главным образом углекислый газ и вода. На основании многочисленных опытов он пришел к выводу, что “в состав растительных и животных тел” входит небольшое число элементов: углерод, водород, кислород и также иногда азот и фосфор.
Демонстрирую опыт, подтверждающий наличие углерода и водорода в органическом веществе. В пробирку с газоотводной трубкой, закрепленную в лапке штатива, помещают смесь 1—2 г крахмала с небольшим количеством порошка оксида меди (II), газоотводную трубку опускают в пробирку с известковой водой. В верхнюю часть пробирки насыпают немного белого порошка прокаленного (безводного) сульфата меди (II). Пробирку нагревают, наблюдая за обугливанием ее содержимого и помутнением известковой воды в результате выделения углекислого газа. На холодных стенках пробирки конденсируются капельки воды, которые превращают безводный сульфат меди в кристаллогидрат голубого цвета. Схему реакций можно записать так:
В начале XIX в. назрела необходимость выделить химию веществ растительного и животного происхождения в самостоятельную науку. Возникновение этой науки тесно связано с именем знаменитого шведского химика Йенса Якоба Берцелиуса, давшего ей название “органическая химия”. (Рисунок 1, 2, 3, 5)
Органическая химия - это химия соединений углерода, также в состав органических соединений входит водород, реже кислород, азот, сера, фосфор, галогены и некоторые металлы.
В заключение этой части урока нужно обратить внимание учащихся на то, что проводить резкую черту между химией органической и неорганической нельзя. Есть много примеров генетической связи между веществами обеих групп.
II. Особенности органических веществ. (Рисунок 4)
1. Атом углерода способен соединяться с другими атомами в цепи и кольца. (Демонстрация фрагмента фильма – “Органические вещества”).
2. В органических соединениях связь – ковалентная.
3. Органические вещества взаимодействуют с большим трудом или совсем не взаимодействуют (связь ковалентная очень прочная и разрушить ее очень сложно).
4. При нагревании (400-6000С) органические вещества полностью разлагаются и обугливаются, в присутствии кислорода сгорают до углекислого газа и воды.
5. Особенное строение атома углерода. (Рисунок 6)
(Демонстрация фрагмента фильма – “Органические вещества”).
6. В органической химии очень часто используют структурные формулы.
Эмпирическая формула С2Н2
Электронная формула Н : С : С : Н
Структурная формула Н – С – С – Н
7. Вместо понятия степени окисления в органической химии применяют понятие валентность.
Это связано с тем, что большинство органических веществ имеет ковалентный тип связи и молекулярное (а не ионное) строение.
8. Широко распространено явление “изомерии”
Вещества, имеющие одинаковый состав и одинаковую молекулярную массу но различное строение молекул, а поэтому обладающие разными свойствами называются изомерами.
Состав органического вещества – С2Н6О.
III. Теория строения органических соединений.
Подчеркивая единство органической и неорганической химии как двух разделов одной науки, провожу параллель между основным законом неорганики — Периодическим законом Д. И. Менделеева и основополагающей теорией органической химии — теорией химического строения органических соединений А.М. Бутлерова.
А.М. Бутлеров был разносторонне образованным человеком. С детства он увлекался биологией, внес весомый вклад в развитие отечественного пчеловодства, ботаники, сельского хозяйства. Однако делом всей жизни для Бутлерова была химия. Он проводил многочисленные опыты с органическими веществами, синтезировал ряд новых соединений. Анализируя известные к тому времени сведения о составе и свойствах органических соединений, Александр Михайлович формулирует положения теории химического строения. Впервые он изложил их в докладе “О химическом строении тел” на съезде врачей и естествоиспытателей в немецком городе Шпейере 19 сентября 1861 г.
А.М. Бутлеров впервые предложил ввести термин “химическое строение”, под которым он понимал порядок связи атомов в молекуле. Основная мысль состоит в том, что атомы связаны между собой в определенной последовательности согласно их валентности, причем неиспользованных валентностей не остается, а углерод в органических соединениях всегда четырехвалентен. Строение каждого вещества может быть изображено только одной структурной формулой. Следствием того, что химические свойства веществ определяются их строением, является вывод о взаимном влиянии атомов в молекулах. “Атомы водорода, соединенные с углеродом, ведут себя иначе, чем соединенные с кислородом”, — писал Бутлеров в статье “О различных объяснениях случаев изомерии” в 1863 г.
В заключение предлагаю учащимся решить простейшую задачу на расчет по химическому уравнению или определению формулы вещества по массовым долям элементов.
При решении задач на расчет объема газов вспомнить и применить закон объемных отношений Гей-Люссака: объемы реагирующих газообразных веществ относятся друг к другу и к объемам газообразных продуктов реакции как целые числа, равные коэффициентам в уравнении реакции.
1-й уровень
1. Какой объем оксида углерода (IV) выделится при сжигании 50 л этана (н.у.)?
2. Углеводород, молярная масса которого 78 г/моль, содержит 92,31% углерода. Определите его молекулярную формулу.
IV. Закрепление пройденного материала.
Прошу учащихся ответить на поставленные мной вопросы:
- Что такое органическая химия.
- Какие главные особенности органических веществ от неорганических.
- Какой ученый является основоположником органической химии.
- Назовите основные положения теории орг. Соединений А. М. Бутлерова.
Домашнее задание.