- На підставі знань про будову атома почати формування понять «хімічний зв'язок», «ковалентний зв'язок», «електронний торгівельний», «ковалентная полярний і неполярний зв'язок».
- Навчити школярів записувати схеми утворення ковалентного зв'язку для двохатомних молекул.
- Сформувати поняття про кратності ковалентного зв'язку.
- Роз'яснити сенс електронних і структурних формул.
Тип уроку: Формування нових знань
Вид уроку: Мультимедіа урок.
Обладнання: комп'ютер, проектор, мультимедійні ресурси, періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва.
I. Організаційний момент
Перш ніж розглядати механізм ковалентного зв'язку, вчитель пропонує повторити з учнями будову атома і розподіл електронів по енергетичним рівням; пояснити на підставі будови атома причину хімічної інертності атомів благородних газів; розглянути, що таке завершений електронний шар. (Презентація 1)
Кілька учнів на макеті складають електронні формули (Презентація 4)
III. Вивчення нового матеріалу
Основними об'єктами оточуючого нас світу є атоми і молекули. Напевно, багато хто з вас знають, що з атомів і молекул складаються всі речі в світі. Тоді як ви поясните, чим вони відрізняються? Якби все атоми були однаковими, в світі існував би лише один вид матерії.
Вам відомо, що в даний час, існує понад сто різновидів атомів, які можуть з'єднуватися між собою. Якщо з'єднуються декілька атомів одного виду, вони утворюють прості речовини. Існують і такі речовини, молекули яких складаються з двох-трьох і більше атомів різного виду - їх називають складними. Кожна речовина має свою назву і володіє унікальними властивостями. Яким же чином атоми з'єднуються між собою?
Далі обговорюємо, чи всі атоми хімічних елементів з'єднуються. Чи немає в природі одиночних атомів? Виявляється, є - це атоми інертних газів.
Електрони в атомі розташовуються на енергетичних рівнях. Електрони зовнішнього шару називають валентними. Повністю заповненим енергетичним рівнем володіють елементи VIII А групи - благородні (інертні) гази.
Порівнюємо електронна будова атомів благородних газів, з'ясовуємо особливість завершених і стійких зовнішніх енергетичних рівнів:
Чим пояснити стійкість зовнішнього восьміелектронного рівня? Причина цього полягає в тому, що всі електрони на зовнішніх енергетичних рівнях елементів спарені, тобто вже в атомах пов'язані попарно.
Оскільки електронна конфігурація благородного газу дуже стійка, то її прагнуть досягти і атоми інших елементів. Всі атоми, об'єднуючись в молекули, зробити це можуть або, віддавши електрони, або прийнявши електрони, або усуспільнивши свої електрони з електронами інших атомів.
Число електронів, необхідних атомам різних хімічних елементів до завершення зовнішнього електронного шару, по-різному.
Зовнішні електронні шари атомів інших хімічних елементів можуть містити як спарені, так і не спарені електрони.
Пропонуємо учням підрахувати, скільки електронів не вистачає атомам кожного з хімічних елементів другого періоду для завершення зовнішнього електронного шару.
Висновок: якщо в атомі немає непарних електронів і немає можливості для їх розпарювання, як у інертних газів, вони не утворюють хімічний зв'язок і з'єднань не утворюють, тому і інертні. В утворенні хімічного зв'язку беруть участь в основному непарні електрони зовнішнього шару атома. Сутність освіти хімічного зв'язку полягає в спарюванні непарних електронів.
Хлопці, ми відповіли на жодне запитання, поставлене в задачу нинішнього уроку.
- Що змушує атоми з'єднуватися один з одним в молекули?
А ось як відбувається це спарювання, нам належить розібратися.
Цікаво, наприклад, як здійснюється зв'язок між атомами елементів-неметалів, які мають подібну тенденцію до приєднання електронів? Розглянемо спочатку, як утворюється зв'язок між атомами одного і того ж хімічного елемента, наприклад в речовинах, що мають двоатомних молекули.
Два однакових атома елемента-неметалла можуть об'єднуватися в молекулу тільки одним способом: усуспільнивши свої зовнішні електрони, тобто, зробивши їх загальними для обох атомів.
Коли атоми усуспільнюється свої електрони, утворюється ковалентний зв'язок.
Ковалентний зв'язок - це хімічний зв'язок, що виникає в результаті утворення спільної електронної пари між взаємодіючими атомами.
Для наочності зображення того як утворюється ковалентний зв'язок використовуються електронні формули. У ній кожен атом позначається літерними символами відповідного елемента, а навколо цього символу точками позначають всі валентні електрони, в тому числі і не беруть участь в утворенні зв'язку. Одна точка позначає один електрон.
Наприклад: електронна формула водню
електронна формула хлору
електронна формула кисню
електронна формула азоту
Для утворення зв'язку кожен атом надає в загальне користування по одному електрону. Ковалентний зв'язок утворює тільки пара електронів, що знаходиться між атомами. Вона називається поділеної парою. Решта пар електронів називають неподіленими парами. Вони заповнюють оболонки і не беруть участь в зв'язуванні. При цьому утворюється пара електронів належить одночасно двом атомам.
Механізм виникнення ковалентного зв'язку розглянемо на прикладі утворення молекули водню:
Ядро атома водню оточене сферичним електронним хмарою, утвореним 1 s-електроном. При зближенні атомів до певної відстані починають діяти сили тяжіння між ядром одного атома і електроном іншого атома, а так само сили відштовхування між ядрами і між електронами
Ковалентний зв'язок буває двох видів - ковалентний неполярний і ковалентний полярна. Пов'язано таке розподіл з тим, де саме між ядрами будуть розташовуватися загальні електронні пари - рівно посередині або будуть зміщені в бік одного з ядер.
Розташування загальних електронних пар між ядрами зв'язуються атомів залежить від електронегативності атома.
Електронегативність - це здатність атомів хімічного елемента відтягувати до себе загальні електронні пари, які беруть участь в утворенні хімічного зв'язку.
У елементів розрахували значення електронегативності і розташували їх по зростанню цього значення в ряд електронегативності (наводиться в повному обсязі):
Використовуючи періодичну систему хімічних елементів Д.І. Менделєєва, пояснюємо, що в періодах, зліва направо, електронний торгівельний збільшується, в головних підгрупах зверху вниз - зменшується. Що стосується ряду то, правіше стоїть в цьому ряду елемент має більшу електронегативність і краще відтягує в свою сторону загальні електронні пари. Фтор найбільш електронегативний елемент.
Якщо молекула складається з атомів одного виду, електронний торгівельний яких дорівнює, то загальні електронні пари будуть знаходитися посередині між ядрами двох зв'язуються атомів, оскільки ядра притягують загальні електронні пари в рівній мірі. У цьому випадку між атомами утворюється ковалентний неполярний зв'язок. Ковалентний неполярний зв'язок утворюється в таких молекулах як Н2. F2. N2 і т.д.
Приклад утворення ковалентного неполярной зв'язку вмолекуле фтору.
Розглянемо освіту ковалентного зв'язку в молекулі фтору F2.
Електронна формула зовнішнього шару атома фтору: 1s 2 2s 2 2p 5. електронно-графічна формула:
Один з р-електронів в атомі фтору є неспареним.
При утворенні молекули неспарені електрони двох атомів фтору утворюють одну спільну електронну пару; в результаті кожен атом фтору набуває електронну структуру 2s 2 2p 6. тобто на зовнішньому енергетичному рівні міститься по вісім електронів.
Демонстрація схеми утворення ковалентного неполярной хімічного зв'язку в молекулі фтору. (Презентація 3. Слайд 2)
Зв'язок між атомами може бути утворена і декількома електронними парами. Існують молекули, в яких між двома атомами виникають дві або три загальні електронні пари. Такі ковалентні зв'язки називаються подвійними і потрійними, а загальна їх назва - кратні зв'язку. При збільшенні числа загальних електронних пар міцність її збільшується.
Наприклад, в молекулах водню H2 і фтору F2 зв'язок між атомами водню і фтору відповідно - одинарна (одноразова), в молекулі кисню O2 - подвійна, а в молекулі азоту N2 - потрійна. (Презентація 3. Слайди 3, 4)
Підводимо учнів до висновку про те, що кратність зв'язку в молекулі визначається (в основному) числом непарних електронів.
При з'єднанні атомів одного елемента ніякого зміщення електронів не відбувається, тому що їх електронний торгівельний однакова.
Якщо ковалентний зв'язок утворюється між атомами з різною ЕО, то загальна електронна пара зміщується в бік атома з більшою ЕО.
Схематично освіту ковалентного полярного зв'язку в молекулі НF можна зобразити так:
Молекула фтороводорода утворена елементами, що відрізняються за своєю ЕО.
Δ Е.О. = 3,98 - 2,20 = 1,78
Загальна електронна пара виявляється зміщеною в бік фтору, в результаті на атомі фтору виникає частковий негативний заряд δ - (дельта мінус), а на атомі водню - частковий позитивний δ + (дельта плюс) Н δ + F δ -. Таким чином, молекула стає полярною. Чим більше різниться електронний торгівельний взаємодіючих атомів, тим більше зміщена загальна електронна пара до найбільш електронегативного атома, тим полярних хімічний зв'язок між атомами. (Презентація 3. Слайд 5)
Напрямок зміщення електронів позначається також стрілкою: C -> Cl, C -> О, C -> N, Про <–– Н, C <–– Mg
Ковалентний хімічний зв'язок між атомами різних елементів, при якій загальна електронна пара (пари) зміщена в бік більш ЕО елемента (різниця ЕО <1,9), называется ковалентной полярной.
Молекули хлороводню, води, аміаку також є полярними. Їх ще називають диполями (мають два полюси).
Загальну пару електронів іноді позначають рискою, яка символізує хімічний зв'язок. Якщо загальні електронні пари позначати рисою, то електронна формула перетворюється в структурну:
Електронні та структурні формули показують послідовність з'єднання атомів в молекулі. Наприклад, в молекулі аміаку атоми водню з'єднуються з атомами азоту, але між собою не з'єднуються.
Під числом хімічних зв'язків на увазі число загальних пар електронів. У структурній формулі сполуки, число рисок, що відходять від даного атома, так само його валентності.
Складання схеми утворення ковалентного полярного зв'язку в молекулі Н2 O. (Презентація 3. Слайд 6)
Виконання тренувального тесту по темі. (Презентація 2)
§ 40, § 41, с 141 - 144. Скласти схеми утворення ковалентного зв'язку в молекулах Сl2 і HCl.