Методические указания по проведению

Автор: Чудинова Л.Е.

2011

Тема:Изготовление моделей молекул органических веществ.

Цели работы: 1.Закрепляем и углубляем знания об изготовлении моделей молекул органических     

                        веществ.

                     2. Вырабатываем умение логически последовательного изложе­ния материала.

                     3. Формируем навык оформления лабораторной работы по стандарту.

Теоретические основы:

Теория химического строения
Основы новой теории сформулировал в 1861 г. профессор Казанского университета Александр Михайлович Бутлеров. Он не только считал атомы и молекулы реально существующими частицами вещества, но и пришел к выводу, что атомы в молекулах не находятся в беспорядке, а соединены друг с другом в определенной последовательности, которую можно установить химическими методами и отразить в формуле.
Основную идею своей теории А. М. Бутлеров выразил в следующих словах:

«Химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением».

В более привычной для нас формулировке это означает, что химические свойства молекулы определяются свойствами составляющих ее атомов, их числом и химическим строением молекулы.
Химическое строение,по А. М. Бутлерову, — это последовательность соединения атомов в молекуле, порядок их взаимосвязи и взаимного влияния друг на друга.Соединения атомов в молекулы, указывал А. М. Бутлеров, происходит в соответствии с их атомностью (валентностью).
Сравним такие соединения водорода, как НСI, Н₂О, NНз. Водород в них ведет себя по-разному. В соляной кислоте он легко замещается многими металлами, в воде — лишь при действии наиболее активных из них, а в аммиаке его заместить очень трудно. Атомы, соединенные в молекулах этих веществ с водородом, оказывают на него, следовательно, неодинаковое влияние.
Сопоставьте силу кислот Н₂СО₃, Н₃РО₄,  Н₂SO₄. Здесь снова можно видеть, что атомы углерода, фосфора и серы по-разному влияют на поведение водорода.
Основываясь на приведенных выше высказываниях А. М. Бутлерова, сущность теории химического строения можно выразить в следующих положениях:
 1. Атомы в молекулах располагаются не беспорядочно, они соединены друг с другом в определенной последовательности согласно их валентности.
2. Свойства веществ зависят не только от того, атомы каких элементов и в каком количестве входят в состав молекул, но и от последовательности соединения атомов в молекулах, от порядка их взаимного влияния друг на друга.
Рассмотрим на примере известных нам углеводородов первое из этих положений. В какой последовательности соединены атомы в молекуле простейшего углеводорода — метана? Мы уже знаем, что каждый атом водорода в нем соединен с атомом углерода. Легко понять, что иначе и быть не может. Если, например, предположить, что какие-нибудь два атома водорода связаны друг с другом непосредственно, то, исчерпав при этом свою валентность, они уже не смогут соединяться с другими атомами. Обозначая валентность элементов условно черточками, мы так изображаем порядок связи атомов в молекуле метана:

Н                                   |                         Н — С — Н                                                                                                                                 |                                 Н

Чтобы в молекуле этана С₂Н₆ все атомы углерода и водорода были соединены в одну частицу, очевидно, должны быть связаны между собой атомы углерода. Затратив на взаимное соединение по                                                                   

единице валентности, углеродные атомы имеют еще по три единицы валентности, за счет которых они и удерживают шесть атомов водорода:

Н   Н                                                                        |    |      Н — С — С — Н       |    |        Н  Н

В молекулах пропана С₃Н₈ и бутана С₄Н₁₀ атомы соединены в таком порядке:

Н Н  Н                                                                              |    |   |                                                                             Н — С — С — С— Н                                                                      |    |   |                                                                                      Н  Н    Н
Н  Н Н Н                      |    |   |       |              Н—С — С — С — С— Н                      |    |     |   |                     Н  Н Н Н

 Зная строение углеводородов, мы теперь можем ответить на некоторые из тех вопросов, которые волновали в свое время ученых.
В чем причина многообразия соединений углерода? Как видим, она заключается в том, что атомы углерода обладают свойством соединяться друг с другом в цепи.
Нарушается ли валентность элементов в рассмотренных соединениях? Нет, углерод всюду остается четырехвалентным.
• Химические формулы, в которых изображен порядок соединения атомов в молекулах, называются структурными формулами или формулами строения.
Следует иметь в виду, что подобные формулы отображают только последовательность соединения атомов, но не показывают, как атомы расположены в пространстве. Поэтому, как бы мы ни изобразили структурную формулу пропана:

Н Н  Н                                                                                |    |   |                                                                     Н — С — С — С— Н                                                               |    |   |                                                            Н  Н Н

Н  Н                                 |    |                           Н—С — С — Н                            |    |                           Н   |                           Н— С — Н                                                                                                                                                                                            |                                                 Н

это будет одна и та же молекула, так как порядок, последовательность соединения атомов не изменяется.
Структурные формулы веществ часто изображают в сокращенном виде, например:

СН₃—СН₂—СН₃

В сокращенных структурных формулах черточки обозначают связь атомов углерода между собой, но не показывают связи между атомами углерода и водорода.

Входной контроль:

Отвечаем  на вопросы:

1. В чем сущность теории химического строения?

Объясните на примерах, как вы понимаете положение этой теории о порядке соединения атомов в молекулах.

2. Составьте структурные формулы углеводородов: а) пентана С₅Н₁₂, б) гексана С₆Н_14.

Ход выполнения работы:

Опыт №1

Модель молекулы метана.

 Оборудование и реактивы: пластилин светлой и темной окраски, палочки (спички).

 Из пластилина светлой окраски приготовим четыре небольших шарика, из пластилина темной окраски — шарик, диаметр которого в 1,5 раза больше предыдущих;

это примерно правильно передаст соотношение размеров атомов углерода и водорода.

Намечаем на поверхности углеродного шарика четыре равноудаленные друг от друга точки, вставляем в этих местах палочки (спички) и при помощи их присоединяем водородные шарики.

Чтобы модель оказалась прочной, пластилиновые шарики слегка вдавливаем  друг в друга; при этом они несколько сплющатся, что будет имитировать перекрывание электронных облаков соединяющихся атомов.
Наблюдаем, что получилось, зарисовываем структурную формулу метана.

Опыт№2

Модель молекулы пропана.

 Оборудование и реактивы: пластилин светлой и темной окраски, палочки (спички).

От приготовленной модели метана отнимаем одни водородный шарик и на его место присоединяем, слегка вдавливая, 1углеродный шарик, на котором предварительно нанесены четыре тетраэдрически расположенные точки.

По месту двух других точек к нему присоединяем на палочках «водородные атомы» , а на оставшееся четвертое место — третий « атом углерода» с соответствующим числом «водородных атомов».

У вас получается модель молекулы пропана с намечающимся зигзагом атомов углерода.
 Наблюдаем, что получилось, зарисовываем структурную формулу пропана.

 Опыт№3

Модель молекул бутана и изобутана.

.Оборудование и реактивы: пластилин светлой и темной окраски, палочки (спички).

Эти модели изготавливаем способом, указанным выше.

Сравниваем их с изображенными в теоретической основе.

Стараемся обеспечить достаточную прочность моделей.

Проверяем возможность вращения атомов вокруг связей С—С.
Наблюдаем, что получилось, зарисовываем структурную формулу бутана и изобутана.

Выходной контроль:

Выполняем задание:

Изобразите структурными формулами порядок соединения атомов в молекулах:

сероводорода, оксида углерода (IV), фосфорной кислоты.

Содержание отчёта:

Сделайте общий вывод в соответствии с целями, поставленными перед вами в этой работе.

Список литературы:

1. О.С. Габриелян, И.Г. Остроумова «Химия» [текст]:- учебник для профессий и специальностей Технического профиля. Москва, Издательский дом «Академия», 2012 г.

2. Габриелян О.С. Химия в тестах, задачах, упражнениях: учеб. пособие для студ. сред. проф. учебных заведений / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова – М., 2006.

3. Габриелян О.С. Практикум по общей, неорганической и органической химии: учеб. пособие для студ. сред. проф. учеб. заведений / Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Дорофеева Н.М. – М., 2007.

4. Ерохин Ю.М. Химия: учебник для средне профессиональных учебных заведений, 4-е изд. М.: Издательский Центр Академия, 2004-384 с.

5. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия: органическая химия: учебник для 10 кл. ОУ, 8-е изд. М. Просвещение, 2001, 160 с.

6. www.twirpx.com - Учебные материалы.

7. www.amgpgu.ru - Лекционный курс.

8. www.uchportal.ru – Учительский портал.

9. http://o5-5.ru – 5 и 5 Учебный материал.