Презентація «Фізичні та хімічні властивості алканів» з хімії для 10 класу

Почніть із запитання, що спільного між метаном, рідкими складниками нафти й парафіном. Запропонуйте учням висловити припущення, але не називайте клас речовин до відповіді на загадку наступного слайда.

Дайте класу назвати спершу метан, а потім клас сполук, до якого він належить. Межу чотирьох газуватих представників наведено на с. 39. Після відповіді повідомте тему уроку. Історичну назву «парафіни» та пояснення низької хімічної активності дивіться на с. 40.

Окресліть маршрут уроку від будови молекул до практичного використання. Попросіть учнів стежити за умовами реакцій, а не запам’ятовувати лише продукти. Зверніть увагу, що фізичні властивості змінюються поступово в гомологічному ряду.

Попросіть учнів наприкінці уроку повернутися до цих результатів і оцінити себе. Поділ алканів за станом наведено на с. 39. Ізомеризацію та крекінг розглянуто на с. 44. Типова помилка полягає в ототожненні ізомеризації з розриванням карбонового ланцюга.

На прикладі бутану підставте n = 4 у загальну формулу й разом перевірте кількість атомів Гідрогену. Покажіть карбоновий ланцюг на схемі та поясніть, що саме його довжина змінюється в гомологічному ряду. Не плутайте загальну формулу класу з молекулярною формулою окремої речовини.

Це поділ алканів за агрегатним станом за звичайних умов, наведений на с. 39. Що довший карбоновий ланцюг, то більша молекулярна маса й більше енергії потрібно для плавлення або випаровування. Сумарне притягання між довшими молекулами сильніше, тому його важче подолати під час нагрівання, як пояснено у Величко на с. 31. Запропонуйте знайти на схемі межу між газами й рідинами.

Бутан є газом, пентан є рідиною за звичайних умов. Попросіть сусідів по парті пояснити перехід, посилаючись на зростання молекулярної маси та енергії, потрібної для випаровування. Типова помилка полягає у висновку, що кожен алкан із п’ятьма атомами Карбону вже твердий.

Пов’яжіть нерозчинність із неполярністю алканів і полярністю води. Рідкі алкани легші за воду, тому після розшарування опиняються зверху. Не кажіть, що вода й алкани зовсім не змішуються за будь-яких умов; підручник зазначає, що алкани майже нерозчинні у воді.

Порівняйте сусідні алкани. На с. 39 зазначено, що бутан за звичайних умов є газом, а пентан рідиною. Орієнтовні температури кипіння зчитано з графіка 6.2 на с. 40; це не точні табличні значення. Попросіть учнів знайти на графіку точки для чотирьох і п’яти атомів Карбону.

До початку XX століття з реакцій алканів було відоме лише горіння. Через низьку хімічну активність їх історично називали парафінами. Алкани не реагують із розчинами кислот і лугів, але вступають у реакції за відповідних умов, зокрема горять або реагують із хлором за освітлення. Запитайте, чи означає малоактивність повну відсутність реакцій.

Верхній шар утворить гексан, оскільки рідкі алкани легші за воду. Запропонуйте додати трохи води й простежити, до якого шару вона приєднається. Типова помилка полягає у твердженні, що рідини зіллються, бо обидві безбарвні.

Порахуйте атоми кожного елемента в обох рівняннях. Повне горіння метану наведено в основному підручнику на с. 41. Приклад неповного горіння за нестачі кисню взято з Величко, с. 38. Чадний газ токсичний, тому нагадайте про провітрювання приміщень із газовими приладами.

Рівняння показує реакцію за освітлення. Попросіть показати атом Гідрогену, місце якого в органічній молекулі посів атом Хлору. Наступна стадія також можлива за освітлення, CH₃Cl + Cl₂ ─ʰν→ CH₂Cl₂ + HCl. За подальшого хлорування утворюється суміш продуктів. Під час бромування пропану переважає 2-бромопропан, оскільки легше заміщується Гідроген біля атома Карбону, сполученого з меншою кількістю атомів Гідрогену. Не називайте хлорування реакцією приєднання, адже тут відбувається заміщення.

Порівняйте обидві структури й порахуйте атоми. Склад молекули не змінюється. Зверніть увагу на умови реакції, нагрівання до 100 °C за наявності AlCl₃. Типова помилка полягає в тому, що учні сприймають 2-метилпропан як речовину з п’ятьма атомами Карбону.

Це один із можливих напрямків крекінгу гексану, а не єдина реакція, що відбувається. Перевірте разом з учнями збереження шести атомів Карбону й чотирнадцяти атомів Гідрогену. У підручнику зазначено, що крекінг зазвичай проводять за температури 500 °C за наявності каталізаторів. Збільшення виходу бензину під час переробки нафти пояснено на с. 44. На с. 45 В. М. Іпатьєва, який жив у 1867–1952 роках, названо засновником сучасних методів переробки нафти.

Розділіть природне джерело й промислову переробку. Нафта не є готовим бензином. Дані про склад природного газу та добування алканів із нафти взято з додаткового підручника. Не стверджуйте, що всі алкани добувають лише одним способом.

Для кожної картки попросіть назвати властивість, на якій ґрунтується застосування. Горіння метану й роль ґнота свічки описано на с. 41. Завдяки горінню ґнота парафін легше плавиться й випаровується; твердий парафін без ґнота підпалити складно. Використання алканів як розчинників наведено на с. 40. Роль крекінгу у збільшенні виходу бензину пояснено на с. 44–45. Дослід із парафіном на с. 48 проводять лише разом з учителем у витяжній шафі.

Рідкі алкани неполярні, майже не розчиняються у воді й утворюють верхній шар. Попросіть учнів окремо назвати причину розшарування та причину розташування шарів. Типова помилка полягає в поясненні розшарування лише різницею густин без згадки про нерозчинність.

Бутан перетворюється на 2-метилпропан без зміни молекулярної формули. Запропонуйте порівняти кількість атомів Карбону в обох структурах. Типова помилка полягає в плутанні ізомеризації з крекінгом.

Поверніться до очікуваних результатів і попросіть учнів навести по одному прикладу фізичної та хімічної властивості. Нагадайте різницю між повним горінням, заміщенням та розриванням ланцюга. Якщо учні називають алкани зовсім нереакційноздатними, уточніть, що вони реагують за відповідних умов.

Порадьте відповідати на запитання 74–77 із прикладами рівнянь, де вони потрібні. У завданні 97 важливо не лише вказати верхній шар, а й запропонувати перевірку додаванням води. На наступному уроці коротко обговоріть відповіді, які спираються на спостереження, а не тільки на запам’ятоване правило.