Презентація «Алкани та циклоалкани: склад, будова, ізомерія і номенклатура» з хімії для 10 класу

Не називайте тему до відповідей учнів. Попросіть клас назвати родину речовин і її найпростішого представника. Відповідь у загадці захована в ознаці відкритого карбонового ланцюга. Найпростіший представник, метан CH₄, містить один атом Карбону й чотири атоми Гідрогену. Згодом обговоріть, чому горючість не суперечить хімічній пасивності за звичайних умов.

Після відповідей на загадку відкрийте тему. Головну увагу приділіть алканам, для яких в основному підручнику наведено правила номенклатури. Циклоалкани розгляньте через відмінність між відкритим ланцюгом і циклом. Запропонуйте учням протягом уроку перевіряти кожну назву за будовою молекули.

Поясніть, що будова молекули допомагає і класифікувати речовину, і скласти її назву. Основний приклад ізомерії на уроці пов’язаний із розгалуженням карбонового ланцюга. Зверніть увагу, що однаковий склад сам по собі не означає однакової будови.

Запропонуйте учням наприкінці уроку повернутися до цих чотирьох дій і оцінити себе. Найбільше практики знадобиться для вибору головного ланцюга та його нумерації. Типова помилка полягає в тому, що назву складають до визначення найдовшого ланцюга.

Покажіть, що метан започатковує гомологічний ряд алканів. Поясніть різницю між молекулярною формулою, яка передає склад, і моделлю, яка допомагає уявити будову. На плоскому зображенні не видно просторового розташування зв’язків, тому окремо наголосіть на куті 109,5°.

Порівняйте на схемі спосіб сполучення атомів Карбону, а не лише обриси малюнків. Визначення алканів як сполук із відкритим ланцюгом наведено в основному підручнику. Циклогексан як приклад циклічної структури наведено в додатковому. Не переносьте формулу CₙH₂ₙ₊₂ на зображений цикл.

Правильні відповіді, CH₄, C₇H₁₆ і C₈H₁₈. Попросіть учнів окремо підставити кожне значення n та пояснити, чому C₃H₆ не відповідає формулі алканів. Типова помилка полягає в тому, що до алканів зараховують будь-яку сполуку, яка містить лише Карбон і Гідроген.

Пройдіть ці кроки на прикладі 2-метилпентану. Нагадайте, що група CH₃ при головному ланцюзі має назву метил. Учні часто вибирають ланцюг, який здається найдовшим на малюнку, замість того щоб порахувати атоми Карбону.

Назвіть ці речовини структурними ізомерами, бо атоми Карбону в їхніх молекулах сполучені в різній послідовності. Попросіть учнів порахувати атоми Карбону та Гідрогену в кожній структурі. Типова помилка полягає в тому, що поворот однієї й тієї самої формули на папері сприймають як новий ізомер.

Уточніть, що наведені агрегатні стани стосуються звичайних умов, а межа C₅–C₁₆ стосується нерозгалужених алканів. Зі збільшенням кількості атомів Карбону температури плавлення й кипіння зростають. На прикладі парафіну покажіть саме нерозчинність у воді, не називаючи його окремою чистою сполукою.

Склад однаковий, а будова карбонового ланцюга різна. Запропонуйте учням співвіднести кожну температуру зі структурою на попередньому слайді. Підкресліть, що однакова молекулярна формула не гарантує однакових фізичних властивостей. Не вимагайте пояснювати причину різниці температур поза наведеним матеріалом.

Спершу покажіть, що однаковій формулі C₄H₁₀ відповідають дві різні будови. Потім порівняйте наведені в підручнику температури кипіння й попросіть учнів зіставити кожну температуру з будовою ланцюга, а не лише з назвою. Наголосіть, що «ізобутан» є традиційною назвою, а систематична назва цієї сполуки метилпропан.

Пов’яжіть правило безпеки з конкретними властивостями, названими в підручнику. Поясніть, що хімічна пасивність алканів не означає відсутності небезпеки займання. Реакцію з фтором згадуйте лише як факт, а не як пропозицію для демонстрації.

Покажіть, який атом у молекулі метану заміщується та які два продукти утворюються. Назвіть цей процес реакцією заміщення, або галогенуванням. Типова помилка полягає в записі лише хлорометану без HCl серед продуктів.

Розгляньте рівняння як наведений у підручнику спосіб утворення хлорометану, а не як промисловий спосіб добування алканів. Поясніть, що заміщення атомів Гідрогену може тривати, тому реакційна суміш містить кілька хлоропохідних, а саме CH₂Cl₂, CHCl₃ і CCl₄.

На с. 29 основного підручника зазначено, що О. М. Бутлеров передбачив існування ізобутану й добув цю сполуку в 1866 році. Нагадайте учням уже знайому назву цього ізомеру, метилпропан. Знання будови допомагає розрізняти ізомери, а назва розгалуженої сполуки передає її будову.

Правильна відповідь, C₅H₁₂. Попросіть учнів підставити n = 5 у загальну формулу алканів і назвати отриману сполуку пентаном. Типова помилка полягає у виборі формули лише за наявністю атомів Карбону й Гідрогену.

Правильна відповідь, два. Попросіть учнів пригадати структури н-бутану й метилпропану та назвати відмінність між ними. Типова помилка полягає в підрахунку повернутих зображень тієї самої структури як окремих ізомерів.

Правильна відповідь, від кінця, до якого ближче розташований замісник. Запропонуйте учням уявно повернути формулу на папері й переконатися, що правило не залежить від лівого чи правого краю малюнка. Типова помилка полягає в механічній нумерації зліва направо.

Попросіть учнів усно пояснити кожен пункт на одному прикладі з презентації. Окремо поверніться до порівняння відкритого ланцюга й циклу, щоб не змішувати ці структури. Перевірте, чи можуть учні назвати обидва ізомери C₄H₁₀ без підказки.

Нагадайте, що у вправі з назвою спочатку потрібно зобразити головний ланцюг із шести атомів Карбону. Потім слід приєднати метильний замісник до третього атома й дописати Гідроген відповідно до валентності Карбону. Для останнього пункту достатньо порівняти схеми гексану та циклогексану, наведені на уроці.