Предмет органической химии. Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова
Цели и задачи
- Цель: Сформировать представление об органической химии как самостоятельной науке, изучить основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова и научиться объяснять явление изомерии.
- Образовательная задача: Раскрыть особенности органических веществ, изучить предпосылки создания теории строения и её ключевые постулаты.
- Развивающая задача: Развивать умение устанавливать причинно-следственные связи между составом, строением и свойствами веществ через исследовательскую деятельность.
- Воспитательная задача: Формировать научное мировоззрение, чувство гордости за вклад отечественных учёных (А.М. Бутлеров) в мировую науку.
Планируемые результаты
Личностные
- Готовность к осознанному выбору будущей профессиональной деятельности в области естественных наук.
- Осознание ценности химических знаний для решения практических задач общества.
- Формирование критического мышления при анализе исторических этапов развития науки.
Метапредметные
- Познавательные: умение классифицировать объекты, строить логические цепочки, работать с моделями молекул.
- Регулятивные: способность самостоятельно ставить цели урока и планировать пути их достижения.
- Коммуникативные: умение эффективно работать в парах, аргументированно отстаивать свою точку зрения в ходе дискуссии.
Предметные
- Знать определение органической химии и отличительные признаки органических соединений.
- Понимать основные положения теории А.М. Бутлерова.
- Уметь объяснять феномен изомерии и составлять структурные формулы простейших изомеров.
- Владеть понятийным аппаратом: химическое строение, изомерия, валентность углерода.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Смыслообразование (связь между изучением химии и будущим поступлением в вуз).
- Нравственно-этическая ориентация (оценка влияния органического синтеза на экологию).
Регулятивные УУД
- Целеполагание как постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что еще неизвестно.
- Самоконтроль в процессе выполнения практических заданий по составлению формул.
Познавательные УУД
- Моделирование пространственного строения молекул.
- Поиск и выделение необходимой информации из учебного текста о витализме.
Коммуникативные УУД
- Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли.
- Инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с портретами Я. Берцелиуса, Ф. Вёлера и А.М. Бутлерова.
- Распечатать рабочие листы для работы в парах (кейс с формулами изомеров) — 15 экземпляров.
- Подготовить шаростержневые модели для демонстрации строения молекул метана и этана.
- Открыть учебник О.С. Габриеляна (10 класс) на параграфе 1.
- Подготовить демонстрационный опыт: обугливание сахара под действием серной кислоты (для фиксации наличия углерода).
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (3 мин)
Цель этапа: эмоционально настроить учащихся на изучение нового раздела химии и создать проблемную ситуацию.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | "Здравствуйте, одиннадцатиклассники! Сегодня мы начинаем увлекательное путешествие в мир, который окружает нас повсюду: от одежды на вас до лекарств в вашей аптечке. Посмотрите на свои руки, на парты, на учебники. Что объединяет все эти объекты с точки зрения химии?" | Ученики приветствуют учителя, осматриваются, выдвигают предположения: "Они состоят из атомов", "Это сложные вещества", "В них есть углерод". |
2 мин | "Верно! Мы приступаем к изучению органической химии. В XIX веке считалось, что органические вещества могут создаваться только живой силой — 'vis vitalis'. Но сегодня мы — творцы новых материалов. Как вы думаете, почему органических веществ миллионы, а неорганических — лишь сотни тысяч?" | Ученики задумываются, фиксируют вопрос как проблему урока. Некоторые предполагают: "Углерод особенный", "Он может соединяться по-разному". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно понять логику строения молекул, которую открыл Александр Михайлович Бутлеров."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: повторить базовые понятия валентности и электронной конфигурации углерода.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | "Давайте вспомним из курса 9 класса: каков порядковый номер углерода? Напишите его электронную конфигурацию в тетрадях. Сколько валентных электронов у него в возбужденном состоянии?" | Ученики пишут в тетрадях: C (+6), 1s2 2s2 2p2. Отвечают: "В возбужденном состоянии 4 электрона, значит валентность углерода равна IV". |
2 мин | "Правильно. Именно четырехвалентность углерода — фундамент органики. А теперь вспомните из биологии: какие органические вещества входят в состав клетки?" | Ученики перечисляют: "Белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты". |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили базу. Но до середины XIX века в химии царил хаос: формулы писали как угодно. Нам нужен порядок."
Этап 3. Постановка учебной задачи (3 мин)
Цель этапа: сформулировать тему и цели урока вместе с учениками.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | "Посмотрите на доску. Здесь записаны две формулы: C2H6O и C2H6O. Состав одинаков, но одно вещество — жидкий спирт, а другое — газ эфир. Как такое возможно? Чего мы не знаем о веществах?" | Ученики формулируют проблему: "Мы не знаем, как атомы связаны внутри". Формулируют цель: "Изучить теорию, которая объясняет связь строения и свойств". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Итак, тема урока: 'Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова'. Запишем её."
Этап 4. Открытие нового знания (15 мин)
Цель этапа: изучить основные положения теории Бутлерова через эвристическую беседу и работу с моделями.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | "Первое положение теории гласит: Атомы в молекулах соединены в определенной последовательности согласно их валентности. Углерод всегда IV. Давайте попробуем соединить 3 атома углерода в цепочку. Сколько водородов нам понадобится, чтобы 'закрыть' все связи?" | Ученики рисуют в тетрадях цепочку C-C-C и дорисовывают связи с H. Отвечают: "8 атомов водорода. Получилось C3H8, пропан". |
5 мин | "Второе положение: Свойства веществ зависят не только от состава, но и от химического строения. Помните наш пример с C2H6O? Это явление называется изомерией. Запишите определение: Изомеры — это вещества с одинаковым составом, но разным строением и свойствами." | Ученики записывают определение и зарисовывают структурные формулы этилового спирта и диметилового эфира, подчеркивая разницу в связях (C-O-H против C-O-C). |
5 мин | "Третье положение: Атомы в молекулах оказывают взаимное влияние друг на друга. Вспомните физику: заряженные частицы взаимодействуют. Так и в химии: соседство определенных групп атомов меняет реакционную способность. Это объясняет, почему одни спирты ядовиты, а другие — часть метаболизма." | Ученики слушают, фиксируют тезис о взаимном влиянии. Задают вопросы о том, как это влияет на ЕГЭ-задачи по реакциям. |
Запись в тетрадях
- 1. Атомы связаны в строгой последовательности (химическое строение).
- 2. Свойства зависят от строения. Изомерия — причина многообразия.
- 3. Атомы и группы атомов взаимно влияют друг на друга.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теория Бутлерова для химика — как законы Ньютона для физика. Теперь проверим её в действии."
Этап 5. Первичное закрепление. Работа в парах (7 мин)
Цель этапа: применить знания о валентности и изомерии для построения структурных формул.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | "Приём 'Think-Pair-Share'. Задание для пар: Перед вами формула C4H10. Попробуйте составить из этих атомов две разные структуры. Помните: углерод четырехвалентен!" | Ученики в парах обсуждают варианты. Одна пара рисует линейную цепь (бутан), другая — разветвленную (изобутан). Сравнивают результаты. |
2 мин | "Посмотрите на доску. У всех получилось два варианта? Как называются эти вещества по отношению друг к другу?" | Ученики отвечают хором: "Изомеры!". |
Эталон решения
1) н-бутан: CH3—CH2—CH2—CH3; 2) изобутан (2-метилпропан): CH3—CH(CH3)—CH3.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы только что доказали, что даже с небольшим числом атомов можно создать разные миры."
Этап 6. Самостоятельная работа (7 мин)
Цель этапа: индивидуальная проверка усвоения положений теории.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | "Выполните мини-тест на рабочих листах. Нужно соотнести факт и положение теории Бутлерова. Например: 'Существование бутана и изобутана' — к какому положению относится?" | Ученики индивидуально выполняют задания теста, соотносят примеры с теорией. |
2 мин | "Обменяйтесь листами с соседом. Проверяем по ключу на слайде. Поставьте '+', если всё верно." | Ученики проводят взаимопроверку, фиксируют ошибки. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вижу много плюсов. Те, у кого возникли трудности с 3-м положением — не переживайте, мы разберем его подробнее на примере бензола позже."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: подвести итоги, оценить уровень достижения целей и выдать ДЗ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | "Давайте вернемся к нашему вопросу: почему органических веществ миллионы? Кто готов ответить, используя новые термины?" | Ученики отвечают: "Благодаря способности углерода образовывать цепи и явлению изомерии, предсказанному Бутлеровым". |
2 мин | "Запишите домашнее задание. Обратите внимание на творческий уровень — он поможет вам лучше понять структуру." | Ученики записывают задание в дневники. |
Критерии оценивания практической работы
- "5" — Верно составлены структурные формулы обоих изомеров C4H10, правильно соотнесены все положения теории в тесте.
- "4" — Допущена одна ошибка в расстановке атомов водорода или одна ошибка в тесте.
- "3" — Составлена только одна формула, тест выполнен наполовину.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое положение теории Бутлерова кажется вам самым важным? | Выявление приоритетов понимания структуры. |
Смогли бы вы объяснить младшему брату, что такое изомерия, на примере конструктора LEGO? | Проверка умения переводить научные знания в простые модели. |
Что сегодня на уроке было самым трудным для понимания? | Диагностика зон затруднения для следующего урока. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы заложили фундамент всего 10 класса. Без теории Бутлерова органика была бы просто списком веществ, а стала стройной системой. На следующем уроке мы узнаем, как классифицировать эти миллионы соединений. Спасибо за работу, до встречи в мире углерода!"
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Параграф 1, упр. 3, 5. | Прочитать текст, ответить на вопросы в конце параграфа письменно. |
Средний (повышающий) | Задача на C5H12. | Найти и нарисовать все возможные структурные изомеры для пентана (их 3). |
Продвинутый (дополнительный) | Эссе 'Крах витализма'. | Подготовить краткое сообщение о синтезах Ф. Вёлера, А. Кольбе и М. Бертло. |
Контрольный вопрос: Почему валентность углерода в органике всегда равна IV, даже если в неорганических соединениях (CO) она может быть II?