Предмет органической химии. Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова
Цели и задачи
- Цель: Сформировать представление о предмете органической химии и основных положениях теории А.М. Бутлерова, научить различать гомологи и изомеры на основе структурных формул.
- Образовательная задача: Изучить предпосылки создания ТСОС, раскрыть понятия «валентность», «химическое строение», «изомерия» и «гомология».
- Развивающая задача: Развивать умение устанавливать причинно-следственные связи между строением и свойствами веществ, строить логические рассуждения в формате заданий ЕГЭ.
- Воспитательная задача: Воспитывать чувство гордости за отечественную науку на примере вклада А.М. Бутлерова в мировую химию.
Планируемые результаты
Личностные
- Готовность к осознанному выбору профиля обучения и будущей профессиональной деятельности (медицина, фармация, нефтехимия).
- Сформированность научного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития органической химии.
- Осознание ценности химических знаний для решения экологических и технологических проблем общества.
Метапредметные
- Познавательные: Умение создавать и преобразовывать знаково-символические модели (структурные формулы).
- Регулятивные: Способность самостоятельно планировать пути достижения целей и корректировать действия в соответствии с меняющейся ситуацией.
- Коммуникативные: Умение эффективно работать в парах, аргументированно отстаивать свою точку зрения при решении проблемных задач.
Предметные
- Знать основные положения теории химического строения органических соединений А.М. Бутлерова.
- Уметь составлять полные и сокращенные структурные формулы органических веществ.
- Владеть понятиями «изомерия» и «гомология», уметь находить изомеры и гомологи среди предложенных формул (подготовка к заданию 11 ЕГЭ).
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Смыслообразование: установление связи между учебной деятельностью и будущей профессией.
- Самоопределение: оценка своих возможностей в освоении сложного теоретического материала.
Регулятивные УУД
- Целеполагание как постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что еще неизвестно.
- Самоконтроль: сличение способа действия и его результата с заданным эталоном.
Познавательные УУД
- Моделирование: преобразование объекта из чувственной формы в модель (шаростержневые модели).
- Логические УУД: анализ объектов с целью выделения признаков, синтез, построение логической цепи рассуждений.
Коммуникативные УУД
- Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами коммуникации.
- Управление поведением партнера: контроль, коррекция, оценка его действий.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить демонстрационный набор: образцы пластмасс, волокон, лекарственных средств (аспирин), флакон этилового спирта.
- Распечатать рабочие листы с заданиями в формате ЕГЭ (задание 11) по 1 на каждого ученика.
- Проверить исправность мультимедийного проектора для демонстрации 3D-моделей молекул.
- Подготовить шаростержневые модели молекул (наборы для каждой парты).
- Выписать на доску молекулярную формулу C2H6O для этапа создания проблемной ситуации.
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (3 мин)
Цель этапа: создание эмоционального настроя и актуализация интереса к новой области химии.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель: «Здравствуйте, будущие коллеги! Мы начинаем изучение самого удивительного раздела химии — органической. Посмотрите на эти предметы: пластиковая бутылка, таблетка аспирина, ваша одежда из полиэстера. Что их объединяет? В XIX веке считалось, что такие вещества может создать только "жизненная сила" внутри организма. Сегодня мы узнаем, как один русский ученый перевернул эти представления и позволил нам создавать материалы, которых нет в природе. Готовы ли вы стать исследователями молекулярных конструкций?» | Ученики слушают учителя, рассматривают предложенные объекты, выдвигают предположения о том, что их объединяет (содержат углерод, созданы человеком или природой). Настраиваются на работу. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Итак, мы видим, что органика окружает нас повсюду. Но чтобы управлять этим миром, нужно понять его законы, открытые Александром Михайловичем Бутлеровым».
Этап 2. Актуализация знаний и фиксация затруднения (5 мин)
Цель этапа: повторение базовых понятий валентности и состава органических веществ, выявление проблемы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель записывает на доске формулу C2H6O и говорит: «Ребята, перед вами состав вещества. В неорганической химии одной формуле обычно соответствует одно вещество. Но в органике всё иначе. Представьте, что это — конструктор. Я утверждаю, что из этого набора атомов можно собрать два абсолютно разных вещества: одно — горючая жидкость, растворимая в воде (спирт), другое — газ, почти нерастворимый (эфир). Как такое возможно, если состав атомов идентичен?» | Ученики удивлены фактом. Пытаются вспомнить понятие валентности углерода (4), водорода (1) и кислорода (2). Высказывают гипотезу: «Наверное, атомы соединены в разном порядке». Фиксируют затруднение: они не знают правил, по которым соединяются эти атомы. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Ваша догадка верна. Порядок соединения атомов — это и есть ключ к тайне. Именно это легло в основу теории Бутлерова».
Этап 3. Построение проекта выхода из затруднения (12 мин)
Цель этапа: изучение основных положений ТСОС и введение понятий изомерии и гомологии.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
7 мин | Учитель диктует первое положение теории: «Атомы в молекулах соединены в определенной последовательности согласно их валентности. Валентность углерода всегда равна IV». Учитель рисует на доске две структуры для C2H6O: CH3-CH2-OH и CH3-O-CH3. «Посмотрите, порядок связи разный — свойства разные. Это явление называется изомерией». Учитель вводит понятие гомологии: «А если мы будем удлинять цепочку углеродов на группу CH2, мы получим гомологи — вещества с похожими свойствами, но разным весом». | Ученики записывают положения теории в тетрадь. Зарисовывают структурные формулы этанола и диметилового эфира. Записывают определения: Изомеры — вещества с одинаковым составом, но разным строением. Гомологи — вещества, отличающиеся на одну или несколько групп CH2. |
5 мин | Учитель демонстрирует 3D-модели на экране: «Обратите внимание, молекулы не плоские, как на бумаге. Бутлеров предсказал, что, зная свойства, можно вывести строение, и наоборот. Это второе положение теории». | Ученики наблюдают за вращением моделей молекул метана и этана на экране, осознавая пространственное строение. |
Запись в тетрадях
- ТСОС А.М. Бутлерова (1861 г.).
- 1. Атомы соединены согласно валентности (C=IV, O=II, H=I).
- 2. Свойства зависят от химического строения.
- 3. Атомы в молекулах влияют друг на друга.
- Изомерия — одинаковый состав, разное строение.
- Гомология — сходное строение, состав отличается на (CH2)n.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Теперь у нас есть правила игры. Давайте попробуем применить их на практике в парах».
Этап 4. Первичное закрепление. Парная работа «Конструктор» (8 мин)
Цель этапа: отработка навыка составления структурных формул изомеров в процессе совместной деятельности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
8 мин | Учитель раздает наборы шаростержневых моделей: «Задание для пар: соберите модель молекулы н-бутана (цепочка из 4 углеродов) и попробуйте перестроить её так, чтобы получился изомер. Подсказка: один углерод можно сделать "веткой". Запишите получившиеся структурные формулы в тетрадь». Учитель проходит между рядами, консультируя. | |
4 мин | Учитель просит одну пару выйти к доске: «Покажите ваши модели и запишите формулы». | Ученики работают в парах. Собирают модель C4H10. Обнаруживают, что можно собрать линейную цепь и разветвленную (изобутан). Записывают: CH3-CH2-CH2-CH3 и CH3-CH(CH3)-CH3. Объясняют разницу партнеру. |
Эталон решения
Изомеры бутана ($C_4H_{10}$):
1. $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$ (н-бутан)
2. $CH_3-CH(CH_3)-CH_3$ (2-метилпропан или изобутан)
1. $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$ (н-бутан)
2. $CH_3-CH(CH_3)-CH_3$ (2-метилпропан или изобутан)
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вы только что доказали, что даже для маленькой молекулы возможны варианты. В органике их миллионы!»
Этап 5. Самостоятельная работа с самопроверкой (7 мин)
Цель этапа: проверка усвоения понятий гомологии и изомерии в формате ЕГЭ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель раздает карточки с заданием: «Перед вами 6 формул. Выпишите пары изомеров и пары гомологов. Это задание аналогично №11 из реального ЕГЭ. Работаем самостоятельно». | Ученики анализируют формулы на карточках, подсчитывают количество атомов углерода и водорода, проверяют порядок связей. Записывают ответы. |
2 мин | Учитель выводит правильные ответы на слайд: «Сверьтесь с эталоном. Поднимите руку, кто нашел все пары верно». | Ученики проводят самопроверку, фиксируют ошибки, если они есть. Поднимают руки (обратная связь). |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Ошибки сейчас — это ваш опыт. Главное, что вы поняли принцип: считаем атомы и смотрим на связи».
Этап 6. Включение в систему знаний и рефлексия (10 мин)
Цель этапа: обобщение материала, оценка личного прогресса и постановка ДЗ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель: «Давайте вернемся к началу урока. Почему же органических веществ так много? (более 100 млн, в то время как неорганических — около 500 тыс). Используйте ПОПС-формулу для ответа». | Ученики формулируют ответ: «Я считаю, что органических веществ много из-за способности углерода образовывать цепи и явления изомерии (П). Потому что... (О). Например... (П). Исходя из этого... (С)». |
5 мин | Учитель объясняет домашнее задание и проводит финальную рефлексию. | Ученики записывают задание, заполняют листы самооценки. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — ученик верно составил модели обоих изомеров бутана, правильно определил все пары в самостоятельной работе, активно участвовал в обсуждении ТСОС.
- «4» — допущена 1 ошибка в самостоятельной работе или при составлении структурной формулы изомера, модели собраны верно.
- «3» — ученик путает понятия гомолог/изомер, верно определил менее 50% пар в задании, нуждался в постоянной помощи учителя при работе с моделями.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что сегодня было самым трудным: собрать модель или понять определение? | Выявление когнитивных барьеров в восприятии абстрактных понятий. |
Могу ли я объяснить другу разницу между гомологом и изомером? | Оценка уровня интериоризации знаний (перехода во внутренний план). |
Как знание строения молекулы поможет врачу или инженеру? | Связь с профессиональным самоопределением и мотивацией. |
Завершающее слово учителя
«Друзья, сегодня мы заложили фундамент вашего успеха на ЕГЭ и, возможно, в будущей профессии. Мы поняли, что мир органики — это не хаос, а строгая архитектура, созданная по законам Бутлерова. На следующем уроке мы начнем изучать первый класс этой архитектуры — предельные углеводороды. Помните: химия — это музыка атомов, и сегодня вы научились читать её первые ноты. До встречи!»
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Параграф 1-2, упр. 5 на стр. 14 | Выучить положения ТСОС, уметь приводить примеры. |
Средний (повышающий) | Задачи 11.1-11.5 из сборника ЕГЭ | Тренировка навыка распознавания изомеров в сложных формулах. |
Продвинутый (дополнительный) | Мини-исследование | Найти информацию о том, как изомерия лекарственных веществ влияет на их действие (кейс «Талидомид»). |
Контрольный вопрос перед выходом: «Сколько связей всегда образует углерод в органических соединениях?» (Ожидаемый хор ответов: «Четыре!»).
