Презентація «Ковалентні карбон-карбонові зв’язки» з хімії для 10 класу

Очікувані результати: учень розрізняє одинарний, подвійний і потрійний зв’язки та класифікує органічні речовини за складом і будовою ланцюга. Запропонуйте учням розглянути модель і визначити, які атоми утворюють її основу. Карбонові ланцюги можуть бути лінійними, розгалуженими або циклічними. Попросіть клас висунути припущення, якими зв’язками сполучені сусідні атоми Карбону. На наступному слайді учні зіставлять припущення з підказками.

Відповідь: між двома атомами Карбону може бути одна, дві або три спільні електронні пари. Дайте учням час запропонувати її, спираючись на підказки. Уточніть, що зв’язки атомів Карбону в ланцюзі ковалентні, неполярні або слабкополярні. Перейдіть до електронного зображення спільних пар.

Поясніть, що ковалентний зв’язок утворюється за допомогою спільних електронних пар. Зіставте кількість пар із кількістю рисок у формулах C–C, C=C і C≡C. Підкресліть, що риски є способом запису зв’язку, а не електронними парами на схемі. Далі учні побачать, як класифікують органічні речовини за складом.

Попросіть учнів назвати елементи, спільні для наведених основних груп. Вуглеводні містять Карбон і Гідроген, а оксигеновмісні сполуки також містять Оксиген. Нітрогеновмісні сполуки містять Нітроген, а деякі з них також Оксиген. Схеми умовні й показують склад груп, а не структурні формули конкретних речовин.

Поясніть, що зв’язки атомів Карбону в карбоновому ланцюзі ковалентні, неполярні чи слабкополярні. Слабка полярність може виникати внаслідок взаємного впливу атомів або груп атомів у молекулах. Взаємний вплив може зумовлювати слабку полярність, але не означає, що всі зв’язки C–C однаково полярні. Запропонуйте класу порівняти три типи зв’язку за кількістю спільних пар.

Проведіть поглядом по рядках таблиці й попросіть учнів назвати відмінності. Числові значення довжини та валентного кута наведені для зв’язків у прикладах підручника. Зверніть увагу, що зростання кратності супроводжується зменшенням довжини зв’язку в цих прикладах. Не плутайте число спільних пар із довжиною зв’язку.

Попросіть учнів самостійно прочитати кожну формулу й назвати тип зв’язку. Правильна послідовність відповідей: одинарний, подвійний, потрійний. Типова помилка полягає в тому, що учні рахують атоми Карбону, а не риски між ними. На цьому слайді відповіді не подано, щоб клас міг виконати завдання самостійно.

Порівняйте спершу числові значення, а потім просторові ознаки. Молекула етену плоска, усі її атоми розташовані в одній площині. Молекула етину лінійна. Не переносіть ознаки однієї молекули на іншу, особливо під час називання валентних кутів.

Запропонуйте учням визначити тип зв’язку за формулою, а тоді перевірити відповідь за моделлю. Етан, етен і етин демонструють відповідно одинарний, подвійний і потрійний зв’язки. Зверніть увагу на плоску модель етену й лінійну модель етину. Не просіть визначати просторову геометрію етану лише за спрощеним зображенням.

Поясніть, що схема розрізняє ациклічні та циклічні вуглеводні, а серед ациклічних називає класи за типом зв’язків. Алкадієни мають два подвійні зв’язки, як видно з прикладу бута-1,3-дієну. Циклоалкани мають циклічний ланцюг і одинарні зв’язки. Арени, як і циклоалкани, є циклічними вуглеводнями; прикладом арену є бензен.

Попросіть учнів порівняти зображені моделі, не називаючи їхніх речовин. В обох випадках послідовність атомів Карбону не замикається в цикл. Відмінність полягає в тому, що один ланцюг лінійний, а інший розгалужений. Після обговорення перейдіть до циклічних ланцюгів.

Попросіть клас визначити, який атом у схемі циклу змінює його належність до типу. Карбоциклічне кільце містить лише атоми Карбону. Гетероциклічне кільце, крім Карбону, містить атоми інших хімічних елементів, наприклад Нітрогену. Типова помилка полягає в тому, що цикл визначають за формою, а не за складом його атомів.

Відповіді: CH₃–CH₃ містить Карбон і Гідроген, є ациклічним лінійним вуглеводнем класу алканів. CH₂=CH₂ є ациклічним вуглеводнем класу алкенів, бо має подвійний зв’язок. Циклогексан є циклічним вуглеводнем. Замкнений цикл із Карбоном і Нітрогеном є гетероциклічним, бо містить не лише атоми Карбону.

Поясніть, що характеристичну групу мають представники одного гомологічного ряду. У наведених прикладах спирти містять гідроксильну групу –OH, а карбонові кислоти карбоксильну –COOH. Решту складу молекули в загальній формулі можна позначати літерою R. Не плутайте назву функціональної групи з назвою класу сполук.

Зверніть увагу учнів на різницю між аміногрупою –NH₂ і нітрогрупою –NO₂. Етанамін наведений як приклад аміну, а нітробензен як приклад сполуки з нітрогрупою. Обидві групи містять Нітроген, але їхні записи та склад відрізняються. Після обговорення перевірте розпізнавання кратності зв’язку.

Правильна відповідь: подвійний зв’язок. У формулі етену CH₂=CH₂ між атомами Карбону стоять дві риски. Типова помилка полягає в тому, що учень називає зв’язок одинарним, орієнтуючись лише на те, що молекула містить два атоми Карбону.

Правильна відповідь: метанол належить до оксигеновмісних сполук, бо його молекула містить Карбон, Гідроген і Оксиген. Типова помилка полягає в тому, що метанол зараховують до вуглеводнів, помітивши лише Карбон і Гідроген. Уточніть, що наявність Оксигену змінює групу речовини за якісним складом.

Запропонуйте учням усно відповісти на узагальнювальне запитання в центрі слайда. Попросіть пояснити, чому для класифікації важливо враховувати кілька ознак разом. Завершіть урок коротким домашнім завданням.

Етан C₂H₆ має одинарний карбон-карбоновий зв’язок, етен C₂H₄ має подвійний. Для етанолу варто назвати склад і гідроксильну групу –OH. У завданні про цикл важливо згадати, що гетероциклічний ланцюг містить не лише атоми Карбону. Порівняння зв’язків можна виконати за кількістю спільних електронних пар, довжиною та валентним кутом.