Химия для "чайников": химическая связь

Титова Елена Петровна, учитель химии 2 категории МБОУ СОШ № 6 г.Наб. Челны,

проживающая по адресу: 423803, г. Набережные Челны, Наб. Саначина, д.6, кв.41;

моб. телефон: 89053746772; e-mail: peterovna.ru@mail ru

Химия для «чайников» - «Химическая связь».

Данная тема изучается в 8 классе и вызывает затруднения у ребят. Представленный материал позволяет учителю в игровой форме объяснить понятия темы, способствует лучшему усвоению и облегчает формирование практических умений. Может быть использован в качестве теоретического блока при модульном обучении, либо в системе комбинированных уроков, предварительно, разбив на части, при изучении новых знаний с обязательным обращением к тексту учебника и сравнением с представленным объяснением, либо на этапе обобщения.

Для изучения данной темы отводится 3-4 урока при системе комбинированных уроков. Знакомство с схемой «Химическая связь» на первом же уроке, а затем разбор отдельных ее частей позволяет сэкономить время на теоретической части, ее объяснение занимает 1,5-2 урока (спаренные как нельзя лучше подходят для этого). Остальное время остается для выполнения упражнений на составление схем, определение типа связи по формулам и т.д

Урок в 8 классе на тему «Химическая связь», рассчитан на 2 часа. Тип урока: изучение нового материала.

Цели урока: 1) сформировать понятия химической связи и ее видов (учебная); 2) начать развитие умений строить схемы образования связей, определять по формуле тип связи; продолжить развитие умения строить логико-графические схемы теоретического материала (развивающие);

Ход урока

1. Проверка домашнего задания.

2. Актуализация пройденных знаний, изучение новой темы.

Мы уже пробовали в восьмом классе представлять атомы человечками, имеющими руки, которыми они цепляются друг за друга, когда учились составлять формулы соединений, связью считали сцепление пары рук. Теперь нам нужно выяснить какие виды союзов могут создавать атомы-человечки, почему и для чего они создают союзы. Попробуем поразмышлять над этим, может быть, мы найдем что- то общее между нами и атомами. Почему мы люди создаем союзы? Может быть потому, чтобы не быть одинокими (пытаемся найти себе пару), чтобы помогать друг другу. Может быть, у атомов те же стремления? Тогда что у атомов можно назвать одиноким и что понимать под помощью?

Е сли вы усвоили тему «строение атома», то не трудно вспомнить, что у атома есть не спаренные электроны, они и будут теми «одиночками» которые стремятся приобрести себе такого же «одиночку»- напарника. Итак, если у одного атома имеется не спаренный электрон и у другого то же есть не спаренный электрон (у одного человечка – свободная рука и у другого такая же), то возможно возникновение одной связи. Вот так это изображается в химии:

+ =

Атомные орбитали молекулярная орбиталь

И такой механизм образования связи называется обменным.

А как можно это представить. Вспоминаем- электроны при движении формируют облако, самая плотная часть которого- орбиталь, самая простая форма орбитали - сфера. Сфера одного не спаренного электрона перекрывается сферой другого, образуется общая область перекрывания, значит, возникла одна химическая связь.

+ + + = + - +

Теперь, какие «чувства» связывают атомы, то есть какие силы удерживают их и почему. Общая область перекрывания имеет отрицательный заряд, так как электроны, отрицательно заряженные, частицы. Она и связывает положительные ядра атомов потому, что разноименные заряды притягиваются, таким образом, природа сил – электростатическая. До образования связи электрону в атоме приходилось «наматывать» круги вокруг ядра, после - электроны движутся в межъядерном пространстве (за ядрами он практически не бывают) в области перекрывания. В каком случае ему меньше приходиться тратить энергии? Очевидно, после образования связи. Вот вам и взаимопомощь, в химии это называется выигрыш энергии, энергетически более выгодно.

Нм₍₁₎Нм₍₁₎ Нм₍₁₎Нм₍₂₎ МеНм

О₂,СL₂,N₂,Н₂и НСl, НBr,N₂O₅ NaCl, Na₂O,NaOH

др.неметаллы кислоты, Соли, основные

Н· + ·Н = Н : Н оксиды неметаллов оксиды, основания

_{.. +∂ .. -∂ .. + ..-}

Н· + · Cl:= Н(:Cl: Na·+·Cl:= Na[:Cl:]

¨ ¨ ¨ ¨

Строение валентного слоя элементов главных подгрупп

Ну а какие виды атомных союзов бывают? От чего зависит его прочность? Попробуем разобраться.

В жизни как мы выбираем себе друга, партнера? Конечно же - по себе, в зависимости от своего характера. Так же и происходит у атомов, а их характером можно назвать электроотрицательность – способность притягивать электроны. Если расположить элементы в порядке ее убывания, то получится ряд электроотрицательностей. Элемент из пары в связи, находящийся левее в этом ряду, будет обладать наибольшей электроотрицательностью, то есть будет «сильнее» напарника и общую пару электронов тянуть на себя, чем больше будет разница в элетрооотрицательностях, тем больше будет смещение электронов, а сама разница определять вид связи.

Обратимся к нашей схеме.

Неполярная ковалентная связь. Возникает между одинаковыми атомами неметаллов. Почему она называется неполярной, за счет чего держится? Поглядим на наших человечков, они крепко держатся за руки и союз их абсолютно равноправен, основанный на полном взаимопонимании и уважении, потому что у них одни и те же взгляды на жизнь и общие интересы, имущество (общая электронная пара), которым они владеют в равной мере.

н · + · н = н : н

И действительно, молекулы эти очень прочные: чтобы перевести кислород в атомарное состояние (разбить на отдельные атомы) нужен разряд молнии, а разорвать связи между атомами азота можно при температуре 2000⁰

Полярная ковалентная связь. Возникает между атомами разных неметаллов. Разница в характерах (электроотрицательностях небольшая) атомах-человечках. Один из них (тот, кто посильнее) любит напоминать другому: « в доме должен быть хозяин и хозяином буду я » и совместное имущество (общую электронную пару) держит поближе к себе, то есть обладает электронами в несколько большей степени нежели, чем партнер (электронная пара отчасти смещена в его сторону). Возникает напряженность в отношениях, в химии и физике говорят- возникают заряды у атомов, в данном случае частичные +∂ ,-∂ (смещение то – частичное). Тот, кто электроны притянул к себе, заряжается отрицательно (разве может быть у него положительный характер, если он отобрал чужое?), кто отдал – положительно.

+∂ -∂

. . . .

н · + · Cl : = н : Cl :

. . . .

Здесь за счет чего держится союз? Опять же – за счет общих интересов- электронной пары ( пусть даже один из них несколько ущемлен) и небольшого накала чувств ( электростатических сил притяжения разноименных зарядов). Каким может быть, союз с такой связью? Достаточно агрессивный, причем, чем больше разногласия (разность в электроотрицательностях) или полярность, тем агрессивнее и прочнее.

Ионная связь. Вот в этом союзе противоречия во взглядах на «жизнь» у партнеров (металла и неметалла) еще сильнее. Разница в электороотрицательностях настолько большая, что они уже вовсе и не друзья, а скорее враги: электроны один из них практически забрал, и, кажется, что их связь на грани разрыва. Но не тут-то было! Дело в том, что они то теперь не атомы вовсе, а ионы (заряженные частицы) и сильно заряжены: металл «+» (катион), неметалл «-» (анион). А как известно, разноименные заряды притягиваются, а раз они сильные, значит, и сила притяжения большая и связь прочная.

+ _

. . . .

Na · + · Cl : = Na : Cl :

. . . .

Катион Анион

Какая же жизнь в этом союзе?! Общего имущества нет у одного из них, другой (анион) все забрал себе, живет за счет него и еще надсмехается: «Кому ты теперь, калека, без руки нужен! У тебя же ничего нет и ты полное ничтожество!». И настолько «затюкал» бедного катиона, что тот ему и поверил: « И в правду калека и ничего у меня нет, да и жалко его – пропадет без меня, сам то ведь делать ничего не умеет.» Так и маются вместе в страхе: кто один боится остаться изувеченный, а другой без имущества – привык он жить в роскоши и ничего не делать, но до тех пор пока «хищник»-анион не подыщет себе более здоровую и полную сил жертву- «катиона». И есть такое вещество, казалось бы, безобидное, но разрушающее даже самые прочные полярные и ионные союзы, причем, чем больше разница (полярность и ионность) между союзниками, тем легче они распадаются. И это вода.

Металлическая связь. Ну, здесь уж настоящая община! Катионы-ядра «сидят дома» и ждут своих ненаглядных - валентных электрончиков, которые абсолютно свободно бегают от одного к другому и все они общие и ни чьи.

Ме⁰ – е → Ме⁺; Ме⁺+ е → Ме⁰;

И такая жизнь их вполне устраивает: одни они не бывают, да и какая разница – свой это или чужой, все равно все на одно лицо. То есть поток электронов в металле исполняет роль клея, который растекаясь по всему объему, склеивает положительные ионы. Здесь нельзя выделить парочки- сшивки, поэтому металлы ковки и пластичны: электроны просто меняют траекторию движения в местах деформации. А так как электроны не привязаны к своим партнерам, они легко превращаются в направленный поток под действием электрического поля.

Итак, мы выяснили, что химическая связь возникает за счет перекрывания электронных облаков и бывает трех видов: ковалентная (связь, образуемая электронными парами), ионная (связь между ионами), металлическая (связь, осуществляемая свободными обобществленными электронами). Еще раз взгляните, пожалуйста, на логико-графическую схему. Я надеюсь, что сведения, полученные при изучении данного материала, пригодятся вам и в жизни при выборе друзей

3. Первичное закрепление.

1) Что называется электроотрицательностью? Расположите элементы в порядке возрастания электроотрицательности: P, Al, Si, Cl, Na, S, Mg

2) Что называется ковалентной связью? Укажите ее виды?

Из приведенных формул выпишите вещества с ковалентной полярной связью: H₂,PH₃, NaI, ZnF₂,Br₂,H₂S,H₂O,O₂,MgO

3) Что называется ионной связью?

Найдите формулы веществ с этой связью: NCl₃, SО₃, ClF₃, KBr, N₂, H₂O, CaF₂

4) Установите сходство и отличие в образовании ионной связи и ковалентной полярной на примере образования NaCl, HCl

4. Домашнее задание. 40-43 c.139-145 (учебник Рудзитиса Г.Е. для 8 класса) изучить, № 4 с.145 письменно.

Литература

1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия: неорг химии: учеб. Для 8 кл. общеобразоват. учреждений-М.: Просвещение, 2008.

2. Брейгер Л.М. Химия. 8 класс: Дидактический материал, самостоятельные и итоговые контрольные работы.- Волгоград: Учитель. 2004.