Презентація «Природа хімічного зв'язку. Йонний зв'язок» з хімії для 11 класу

Почніть із нагадування: учні вже знають чотири типи хімічного зв'язку й розрізняють катіони та аніони. Сьогодні з'ясуємо, чому атоми взагалі з'єднуються, і детально розберемо йонний зв'язок. Тему на слайді одразу не коментуйте, адже далі йде загадка.

Дайте класу хвилину на обговорення в парах. Відповідь: натрій хлорид NaCl, харчова (кам'яна) сіль. Підказка про відносну формульну масу: 23 + 35,5 = 58,5. Наголосіть, що речовина не складається з окремих молекул, а утворює йонну кристалічну ґратку. Після відповіді запитайте, якими частинками утримуються натрій і хлор разом, і на цьому переходьте до теми зв'язку.

Стисло озвучте цілі уроку й підкресліть, що йонний зв'язок є найпростішим для розуміння, адже тут електрони повністю переходять від одного атома до іншого. Скажіть, що в кінці буде міні-тест, тож варто працювати уважно з самого початку. Очікувані результати: знати визначення хімічного й йонного зв'язку, уміти складати схеми утворення йонів, називати сполуки з йонним зв'язком і порівнювати їхні властивості.

Поясніть енергетичну діаграму двох атомів Гідрогену: на великій відстані взаємодії немає, під час зближення ядра притягують електрони сусіда, і сумарна енергія падає. Найменша енергія відповідає довжині зв'язку, а при надто сильному зближенні енергія зростає через відштовхування ядер. Головна думка: енергія молекули менша за енергію окремих атомів, і саме зменшення енергії є рушійною силою утворення зв'язку. Типова помилка: учні думають, що атоми «хочуть» з'єднатися самі собою, а насправді потрібен енергетичний виграш.

Дайте визначення: хімічний зв'язок є взаємодією атомів, що зумовлює стійкість багатоатомних частинок, молекул, йонів і кристалів. Розберіть правило октету: атоми інертних елементів стійкі, тому всі інші віддають або приєднують електрони, щоб набути таку саму конфігурацію. Зверніть увагу на виняток: Гелій має лише два електрони на зовнішньому рівні. Історичний контекст для учнів: відкриття електрона 1897 року дало частинку, якою вдалося пояснити зв'язок, а за дев'ятнадцять років Льюїс створив цілісну теорію. Запитайте, скільки електронів бракає до октету Карбону й Хлору, це підготовка до наступного слайда.

Дайте визначення: йонним називають зв'язок, що реалізується за рахунок притягання протилежно заряджених йонів. Покажіть схему: атом Натрію віддає електрон і набуває конфігурації Неону, атом Хлору приймає електрон і набуває конфігурації Аргону. Наголосіть, що в кристалі йони не зв'язані жорстко попарно, їх утримує притягання між усіма протилежно зарядженими частинками. Типова помилка: учні малюють молекулу NaCl з окремим йонним зв'язком, тоді як йонна сполука є кристалом.

Відповідь: Ca⁰ − 2e⁻ → Ca²⁺, F⁰ + e⁻ → F⁻, формула CaF₂. Обговоріть, чому на один атом Кальцію припадає два атоми Флуору: кальцій віддає два електрони, а кожен атом Флуору приймає по одному. Аналогічно можна попросити сильніших учнів зробити магній оксид і алюміній бромід, це завдання 70 із підручника.

Підкресліть, що аніони можуть утворюватися не лише з атомів, а й з молекул кислот під час електролітичної дисоціації. Важлива залежність: чим більші заряди й менші радіуси йонів, то міцніше притягання між ними. Запитайте учнів, чому Mg²⁺ притягує Cl⁻ сильніше, ніж Na⁺, це тренування на розуміння заряду й радіуса.

Пройдіться по класах: йонний зв'язок характерний для солей, основних оксидів, лугів, а також амфотерних оксидів і гідроксидів та бінарних сполук метал — неметал. Попросіть учнів назвати ще по одному прикладу до кожного класу. Типова помилка: зарахування до йонних сполук оксидів неметалів на кшталт CO₂, там зв'язок ковалентний.

Відповідь: CO₂, тут ковалентний зв'язок між атомами неметалічних елементів. Решта сполук утворені металічним і неметалічним елементами або містять йони. Обговорення: запитайте, як швидко розпізнати йонну сполуку за формулою — наявність атома металу плюс неметалу або багатоатомного йона.

Поясніть причину властивостей: йони в кристалі утримуються міцними електростатичними силами, тож речовини тверді й тугоплавкі. Електропровідність з'являється лише тоді, коли йони стають рухомими, тобто в розчині або розплаві. Типова помилка: учні стверджують, що твердий NaCl проводить струм, наголосіть, що в кристалі йони нерухомі. Додайте, що йонні сполуки не розчиняються або слабо розчиняються в неполярних розчинниках, а кристали є хорошими діелектриками.

Порівняння показує, що обидві речовини йонні, але заряди йонів різні. Обговоріть: у MgO заряди йонів удвічі більші, радіуси менші, тому електростатичне притягання сильніше. Це ілюструє правило з попереднього слайда про залежність міцності зв'язку від зарядів і радіусів йонів. Обидві сполуки в розплаві проводять струм, адже містять вільні йони.

Опишіть модель кристалічних ґраток натрій хлориду: катіони й аніони періодично чергуються, навколо кожного позитивного йона шість негативних і навпаки. Саме тому речовина не складається з окремих молекул, а формула NaCl показує співвідношення йонів. Йони в кристалі утримуються електростатичними силами притягання, ці сили досить міцні, і це визначає властивості сполуки. Джерело деталей про ґратки: Савчин, с. 28.

Розберіть приклад із підручника: умова реакції, розбавлена сульфатна кислота. Атоми Магнію віддають два електрони й перетворюються на Mg²⁺, окисником є йони Гідрогену, а сульфат-йони змін не зазнають. Якщо випарити воду після досліду, залишиться кристалічний магній сульфат, речовина з йонним зв'язком. Наголосіть, що тут частинки обмінюються електронами, і це ще один шлях утворення йонних сполук. Запитайте, скільки електронів віддасть алюміній у подібній реакції.

Узагальніть шляхи добування йонних сполук: взаємодія металу з неметалом дає бінарні солі на кшталт натрій хлориду, реакція металу з розбавленою кислотою дає сіль і водень, а активні метали з водою утворюють луги. Зверніть увагу, що водень у цих реакціях виділяється як молекулярна речовина H₂ і йонів не містить. Попросіть учнів скласти схему утворення йонів для кожного рівняння усно. Реакції металів із водою наведено за додатковим джерелом.

Відповідь: Ca віддає два електрони й утворює Ca²⁺, Be віддає два і дає Be²⁺, Li віддає один і дає Li⁺, Al віддає три і дає Al³⁺. Кальцій набуде конфігурації Аргону, літій і берилій — Гелію, алюміній — Неону. Це завдання 69 із підручника, дайте три хвилини й опитайте кількох учнів.

Правильна відповідь: Б. Типова помилка: учні обирають ковалентний, плутаючи спільні електрони з повним переходом. Після відповіді попросіть когось повторити визначення йонного зв'язку своїми словами.

Правильна відповідь: В. У калій сульфаті є катіони Калію й сульфат-йони, зв'язок йонний. Типова помилка: вибір HCl, адже учні плутають полярні молекули з йонними; насправді HCl утворений двома неметалами й має ковалентний полярний зв'язок. Нагадайте орієнтир: шукати атом металу або багатоатомний йон.

Попросіть учнів закрити зошити й назвати по одному пункту підсумку по черзі. Найважливіше, що має залишитися: енергетичний виграш є причиною зв'язку, а йонний зв'язок тримається на електростатичному притяганні йонів. Додайте усно: йонні сполуки тверді, тугоплавкі й проводять струм у розчині чи розплаві. Перевірте по міні-тестах, чи не залишилось плутанини між йонним і ковалентним зв'язком.

Запитання 60–64 з підручника перевіряють визначення й умови виникнення зв'язку, тож їх варто усно проговорити вдома. Завдання 70 розподіліть за варіантами: а — калій флуорид, б — магній оксид, в — алюміній бромід. Наголосіть, що на наступному уроці почнеться розбір ковалентного зв'язку, тож схеми йонів мають бути відпрацьовані.