Предмет органической химии. Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова
Цели и задачи
- Цель: к концу урока учащиеся смогут сформулировать три основных положения теории химического строения А.М. Бутлерова и объяснить явление изомерии на конкретных примерах.
- Образовательная задача: раскрыть предмет органической химии, выявить отличительные особенности органических веществ от неорганических.
- Развивающая задача: развивать умение анализировать причинно-следственные связи между составом, строением и свойствами веществ через работу с молекулярными моделями.
- Воспитательная задача: способствовать формированию научного мировоззрения и гордости за отечественную науку на примере вклада А.М. Бутлерова.
Планируемые результаты
Личностные
- Формирование ответственного отношения к обучению и готовности к саморазвитию.
- Развитие научного мышления для ориентации в современном мире.
- Понимание значимости химии в повседневной жизни и профессиональной деятельности.
Метапредметные
- Познавательные: умение создавать, применять и преобразовывать знаково-символические средства для решения учебных задач.
- Регулятивные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей и осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения.
- Коммуникативные: умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками.
Предметные
- Знать определение органической химии, понятия «химическое строение» и «изомерия».
- Уметь записывать структурные формулы органических веществ.
- Владеть навыками объяснения зависимости свойств органических соединений от их химического строения.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Установление связи между целью учебной деятельности и ее мотивом.
Регулятивные УУД
- Постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно и усвоено, и того, что еще неизвестно.
Познавательные УУД
- Поиск и выделение необходимой информации; моделирование структуры молекул.
Коммуникативные УУД
- Инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить шаростержневые модели молекул (метан, этан, пропан, бутан).
- Распечатать раздаточный материал: таблицу сравнения органических и неорганических веществ (по 1 на парту).
- Подготовить демонстрационный опыт: горение этилового спирта и парафина.
- Проверить работу проектора для демонстрации портрета А.М. Бутлерова и схем изомеров.
- Открыть учебник (автор О.С. Габриелян или В.В. Еремин) на параграфе «Предмет органической химии».
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: создать эмоциональный настрой и подвести к осознанию уникальности органической химии.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | "Здравствуйте, одиннадцатиклассники! Сегодня мы начинаем удивительное путешествие. Представьте: в мире неорганической химии известно около 800 тысяч веществ. А в органической химии, которую мы начинаем изучать, — более 100 миллионов! Как вы думаете, почему один-единственный элемент — углерод — смог создать такое невероятное разнообразие?" | Слушают учителя, настраиваются на работу, удивляются статистике. |
2 мин | "Посмотрите на предметы вокруг вас: ваша одежда, ручки, учебники, даже вы сами — это всё химия углерода. Сегодня мы узнаем, какие законы управляют этим огромным миром. Запишите тему урока: 'Предмет органической химии. Теория строения А.М. Бутлерова'." | Записывают тему урока в тетради. Высказывают предположения о причинах многообразия (валентность, связи). |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели масштаб темы. Чтобы разобраться в 100 миллионах веществ, нам нужен четкий фундамент — теория, которую создал наш соотечественник."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: повторить строение атома углерода и валентные возможности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | "Давайте вспомним физику и химию 9 класса. Углерод находится во втором периоде, IV группе. Напишите на полях тетради электронную конфигурацию атома углерода в основном и возбужденном состоянии. Сколько неспаренных электронов у него в момент образования связей?" | Один ученик работает у доски, остальные в тетрадях. Записывают: $1s^2 2s^2 2p^2$ и $1s^2 2s^1 2p^3$. Отвечают: "Четыре электрона, значит валентность равна IV". |
2 мин | "Верно. Именно четырехвалентность углерода — это первый кирпичик нашей теории. Но достаточно ли этого, чтобы объяснить миллионы веществ? Давайте проведем мысленный эксперимент." | Сверяют свои записи с доской. |
Запись в тетрадях
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Схема строения атома C: $C^0 +6 )_2 )_4$; возбужденное состояние $C^*$: 4 неспаренных электрона.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что углерод — мастер связей. Теперь посмотрим, к каким парадоксам это приводит."
Этап 3. Выявление затруднения и постановка проблемы (7 мин)
Цель этапа: через приём «Проблемный кейс» подвести к понятию изомерии.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | "Посмотрите на доску. Здесь написана одна формула: $C_2H_6O$. Но под ней скрываются два совершенно разных вещества. Одно — этиловый спирт (жидкость, кипит при +78°C, реагирует с натрием). Другое — диметиловый эфир (газ, кипит при -23°C, с натрием не реагирует). Как такое возможно? Состав одинаковый, а свойства разные. В чем причина?" | Ученики в замешательстве. Выдвигают гипотезы: "Может, атомы связаны по-разному?", "Может, форма молекулы другая?". |
3 мин | "Вы правы! До Бутлерова химики считали, что свойства зависят только от состава. Бутлеров же сказал: важно не только КТО входит в состав, но и КАК они связаны. Попробуйте с помощью шаростержневых моделей соединить 2 атома углерода, 6 водорода и 1 кислород двумя разными способами." | Работают в парах с моделями. Собирают цепочки: C-C-O и C-O-C. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы столкнулись с явлением изомерии. Чтобы научно это описать, нам нужны положения теории строения."
Этап 4. Открытие нового знания (12 мин)
Цель этапа: изучить основные положения теории А.М. Бутлерова.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | "Откройте учебники на странице 12. В 1861 году Александр Михайлович Бутлеров представил доклад. Давайте сформулируем первое положение. Я начну: 'Атомы в молекулах соединены не беспорядочно, а в определенной последовательности согласно их...' Продолжите фразу." | Читают текст, отвечают: "...согласно их валентности". Записывают первое положение. |
4 мин | "Второе положение объясняет наш парадокс с $C_2H_6O$. 'Свойства веществ зависят не только от качественного и количественного состава, но и от их химического строения'. Запишите определение: вещества, имеющие одинаковый состав, но разное строение и свойства, называются ИЗОМЕРАМИ." | Записывают определение и рисуют структурные формулы спирта и эфира, которые они собрали из моделей. |
4 мин | "И третье положение: 'Атомы и группы атомов в молекулах взаимно влияют друг на друга'. Это мы подробно разберем, когда будем изучать бензол и спирты, но уже сейчас поймите: химия — это не склад атомов, это сложная система взаимодействий." | Слушают объяснение, делают пометки о взаимном влиянии атомов. |
Запись в тетрадях
- 1. Порядок соединения атомов согласно валентности (C=IV, H=I, O=II).
- 2. Свойства зависят от строения. Изомерия — явление существования изомеров.
- 3. Взаимное влияние атомов.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теория Бутлерова для органики — как таблица Менделеева для всей химии. Теперь мы можем предсказывать свойства, зная формулу."
Этап 5. Первичное закрепление и практика (8 мин)
Цель этапа: научиться строить изомеры углеродного скелета.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | "Давайте попрактикуемся. Углерод может образовывать не только прямые цепи, но и разветвленные. Возьмем формулу $C_4H_{10}$. Нарисуйте сначала цепочку из 4 атомов в ряд. А теперь попробуйте 'оторвать' один атом и прикрепить его к середине цепи. Сколько водородов будет у каждого углерода, помня о валентности IV?" | Рисуют н-бутан и изобутан. Проставляют индексы водорода: $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$ и $CH_3-CH(CH_3)-CH_3$. |
4 мин | "Посмотрите на экран. Перед вами задание из базы ЕГЭ (задание 11). Нужно выбрать пары изомеров. Используйте наши положения: считайте количество атомов и смотрите на порядок связи. Кто готов прокомментировать первый вариант?" | Ученик с места анализирует структуры, находит вещества с одинаковым составом, но разным порядком связей. |
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)
1) $CH_3-CH_2-CH_2-CH_3$ (н-бутан)
2) $CH_3-CH(CH_3)-CH_3$ (2-метилпропан)
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Отлично, вы научились видеть структуру за буквами и цифрами."
Этап 6. Рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: обобщить изученное и провести самооценку.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | "Наш урок подходит к концу. Давайте воспользуемся приёмом 'Плюс-Минус-Интересно'. В колонку 'Плюс' запишите, что было понятно и полезно. В 'Минус' — что осталось трудным (например, расстановка водородов). В 'Интересно' — какой факт вас поразил." | Заполняют краткую таблицу в тетради или на отдельных листочках. |
2 мин | "Ваше домашнее задание будет дифференцированным. Для всех — параграф 1-2. Для тех, кто планирует сдавать ЕГЭ — дополнительные задачи на изомерию пентана. Всем спасибо за работу!" | Записывают задание, задают уточняющие вопросы. |
Критерии оценивания практической работы
- "5" — Ученик верно сформулировал все 3 положения теории, правильно составил структурные формулы изомеров бутана, соблюдая валентность углерода.
- "4" — Ученик знает положения теории, но допустил одну ошибку в расстановке индексов водорода в структурных формулах.
- "3" — Ученик понимает суть изомерии, но затрудняется в формулировке положений теории или допускает более двух ошибок в формулах.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Почему органических веществ в сотни раз больше, чем неорганических? | Проверка понимания способности углерода к образованию цепей и изомерии. |
Что такое химическое строение в понимании Бутлерова? | Осознание ключевого термина урока. |
Сможете ли вы объяснить разницу между спиртом и эфиром бабушке? | Проверка умения транслировать сложные знания в простую форму. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы открыли дверь в мир органики. Мы поняли, что порядок в молекуле так же важен, как порядок слов в предложении — от одной перестановки меняется весь смысл. На следующем уроке мы узнаем, как классифицировать это море веществ, чтобы не утонуть в нем. Вы сегодня работали как настоящие исследователи!"
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | §1-2, вопр. 1-4 | Прочитать текст, выучить положения теории Бутлерова наизусть. |
Средний (повышающий) | Упр. 6 на стр. 15 | Составить структурные формулы всех возможных изомеров для вещества $C_5H_{12}$. |
Продвинутый (дополнительный) | Творческое эссе | Написать краткое эссе 'Мир без органической химии: как бы выглядел наш день?' (10-15 предложений). |
Контрольный вопрос: "Может ли метан ($CH_4$) иметь изомеры? Почему?"
