Теория химического строения органических соединений А.М. Бутлерова
Цели и задачи
- Цель: К концу урока учащиеся смогут сформулировать три основных положения теории Бутлерова, объяснить явление изомерии на примере алканов и построить структурные формулы изомеров состава C4H10 и C5H12.
- Образовательная задача: раскрыть понятие «химическое строение» и показать зависимость свойств веществ от их строения.
- Развивающая задача: развивать навыки логического мышления, умение анализировать информацию и строить пространственные модели молекул с использованием ИКТ.
- Воспитательная задача: способствовать формированию чувства гордости за отечественную науку на примере вклада А.М. Бутлерова в мировую химию.
- Методическая задача: подготовить учащихся к решению заданий №11 и №12 ЕГЭ по химии через практическое освоение темы.
Планируемые результаты
Личностные
- Формирование научного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки.
- Развитие готовности к самообразованию и профессиональному самоопределению в области естественных наук.
- Осознание ценности научного познания как инструмента для улучшения жизни общества.
Метапредметные
- Познавательные: умение создавать и преобразовывать модели и схемы для решения учебных задач, устанавливать причинно-следственные связи.
- Регулятивные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения задач.
- Коммуникативные: умение работать в паре, эффективно сотрудничать и приходить к общему решению в процессе моделирования.
Предметные
- Знать основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова.
- Уметь составлять структурные формулы органических веществ (полные и сокращенные).
- Владеть понятием «изомерия» и уметь находить изомеры среди предложенных формул.
- Понимать валентность углерода в органических соединениях как равную IV.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Смыслообразование: установление связи между целью учебной деятельности и ее мотивом (зачем мне знать строение молекул для будущей профессии).
Регулятивные УУД
- Контроль в форме сличения способа действия и его результата с заданным эталоном при сборке моделей молекул.
Познавательные УУД
- Моделирование: преобразование объекта из чувственной формы в модель, где выделены существенные характеристики объекта.
Коммуникативные УУД
- Управление поведением партнера: контроль, коррекция, оценка его действий при работе в парах.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с портретом А.М. Бутлерова и визуализацией хаоса в химии до 1861 года.
- Распечатать карточки для работы в парах «Найди пару: состав и строение» — 15 комплектов.
- Подготовить шаростержневые модели (наборы атомов углерода и водорода) для каждой парты.
- Настроить интерактивную доску для работы с виртуальным конструктором молекул (например, MolView или Phet).
- Подготовить видеофрагмент «Эксперимент с диэтиловым эфиром и этиловым спиртом» (демонстрация различия свойств при одинаковом составе).
- Проверить работу Wi-Fi в кабинете для доступа учащихся к онлайн-тестам.
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (3 мин)
Цель этапа: создать эмоциональный настрой и вызвать интерес к теме через парадокс.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | «Здравствуйте, будущие ученые и исследователи! Сегодня мы начинаем путешествие в мир, который долгое время казался химикам XIX века сущим хаосом. Представьте, что вы строители, у которых есть одинаковый набор кирпичей, но один строит из них уютный дом, а другой — неприступную крепость. В химии происходит то же самое. Посмотрите на экран.» | Приветствуют учителя, настраиваются на работу, фиксируют внимание на слайде №1. |
2 мин | Учитель показывает формулу C2H6O. «Перед вами загадка природы. Одно вещество с таким составом — это жидкость, которую можно использовать как антисептик. Другое — газ, вызывающий наркоз. Состав один, а свойства разные. Как такое возможно? Сегодня мы узнаем ответ, который в 1861 году потряс научный мир.» | Ученики выражают удивление, выдвигают гипотезы: «Может быть, атомы связаны по-разному?», «Возможно, дело в форме молекулы?» |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Ваши догадки очень близки к истине. Чтобы разобраться окончательно, нам нужно познакомиться с человеком, который навел порядок в этом химическом хаосе — Александром Михайловичем Бутлеровым.»
Этап 2. Актуализация знаний и фиксация затруднения (5 мин)
Цель этапа: повторить базовые понятия валентности и состава, выявить дефицит знаний о структуре.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «Давайте вспомним основы. У вас на столах лежат карточки с формулами метана, этана и пропана. Какова валентность углерода в этих соединениях? Запишите их графические формулы в тетрадь. Помните правило: углерод в органике всегда четырехрук, как индийское божество.» | Записывают формулы CH4, C2H6, C3H8. Отвечают: «Валентность углерода равна IV, водорода — I». Рисуют структурные формулы. |
2 мин | «А теперь попробуйте нарисовать структуру для C4H10. Но внимание: попробуйте сделать это двумя разными способами, не нарушая валентности. У кого получится?» Учитель наблюдает за попытками, фиксирует затруднение у части класса. | Пытаются рисовать. Кто-то рисует цепочку в ряд, кто-то пробует сделать разветвление. Возникает вопрос: «А это будут разные вещества или одно и то же?» |
Запись в тетрадях
- CH4 — метан
- C2H6 — этан
- C3H8 — пропан
- Проблема: Как расположить 4 атома углерода и 10 атомов водорода?
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вижу, что у вас получились разные варианты. Это и есть ключ к нашей сегодняшней теме. Запишем тему урока: Теория химического строения А.М. Бутлерова.»
Этап 3. Открытие нового знания (12 мин)
Цель этапа: изучить основные положения теории через исследовательскую деятельность и ИКТ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | «Бутлеров выдвинул революционную идею: свойства вещества зависят не только от того, какие атомы в него входят, но и от того, в каком порядке они соединены. Это и есть химическое строение. Первое положение: атомы в молекулах соединены в определенной последовательности согласно их валентности. Давайте проверим это с помощью виртуального конструктора MolView. Посмотрите на экран.» Учитель демонстрирует сборку молекулы бутана. | Смотрят на демонстрацию, фиксируют в тетрадях первое положение теории. Обсуждают понятие «последовательность». |
4 мин | «Второе положение объясняет наш парадокс с C2H6O: Свойства веществ зависят от их химического строения. Вещества с одинаковым составом, но разным строением называются изомерами. Само явление — изомерией. Давайте найдем в учебнике на стр. 45 определение и запишем его. Это важнейшее понятие для ЕГЭ!» | Работают с учебником, записывают определение изомерии. Сравнивают свои рисунки C4H10 с эталоном на слайде. |
4 мин | «И третье положение: атомы в молекулах оказывают взаимное влияние друг на друга. Как в семье — настроение одного влияет на всех. Это определяет реакционную способность. Например, метильная группа рядом с функциональной группой может усилить или ослабить ее свойства. Мы будем изучать это весь год.» | Записывают третье положение. Задают вопросы о том, как именно атомы «чувствуют» друг друга (электронная плотность). |
Запись в тетрадях
- Атомы соединены согласно валентности (C=IV).
- Свойства зависят от строения. Изомерия — явление существования веществ с одинаковым составом, но разным строением.
- Атомы в молекулах взаимно влияют друг на друга.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Теперь у нас есть теоретический фундамент. Пора проверить его на практике и немного размяться.»
Этап 4. Физкультминутка «Химический ансамбль» (2 мин)
Цель этапа: физическая разрядка и закрепление понятия валентности через движение.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | «Встаньте, пожалуйста. Представьте, что вы — атомы углерода. У вас есть 4 связи — это ваши руки и ноги. Атомы водорода — это ваши соседи с 1 связью. Я называю молекулу, а вы должны быстро показать ее структуру. Метан! (Учитель показывает 4 пальца). Этан! Покажите связь между собой (рукопожатие). А теперь — изомер бутана, разветвленный! Попробуйте создать группу из 4 человек, где один в центре, а трое вокруг.» | Встают, выполняют упражнения. Взаимодействуют друг с другом, имитируя химические связи. Смеются, переключают внимание. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Отлично! Мы не только размялись, но и визуализировали разветвленную цепь. Садитесь.»
Этап 5. Первичное закрепление и работа в парах (8 мин)
Цель этапа: применить теорию для решения практических задач по моделированию.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
6 мин | «Работаем в парах. Перед вами наборы шаростержневых моделей. Ваша задача: собрать две разные молекулы состава C4H10 (н-бутан и изобутан). После того как соберете, сфотографируйте их на телефон и отправьте в наш общий чат класса. Кто быстрее и правильнее?» Учитель ходит между рядами, консультирует. | Собирают модели из шариков и палочек. Обсуждают в парах: «Куда прикрепить четвертый углерод?», «Считай водороды, их должно быть ровно десять!». Фотографируют результат. |
2 мин | «Посмотрите на фотографии в чате. Видите, как по-разному выглядят ваши молекулы? Хотя состав у всех один. Это и есть наглядная демонстрация теории Бутлерова. Давайте сравним их температуры кипения по справочнику на слайде.» | Смотрят в чат и на экран. Делают вывод: «У разветвленного изобутана температура кипения ниже (-11.7°C), чем у линейного бутана (-0.5°C). Строение действительно влияет на свойства!» |
Эталон решения
Изомеры C4H10:
1) CH3-CH2-CH2-CH3 (н-бутан)
2) CH3-CH(CH3)-CH3 (2-метилпропан или изобутан)
1) CH3-CH2-CH2-CH3 (н-бутан)
2) CH3-CH(CH3)-CH3 (2-метилпропан или изобутан)
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Вы успешно справились с ролью молекулярных архитекторов. Теперь проверим, как вы справитесь в одиночку.»
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (7 мин)
Цель этапа: индивидуальный контроль усвоения материала и подготовка к формату ЕГЭ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | «Откройте ваши планшеты или телефоны, перейдите по QR-коду на доске к короткому тесту (5 вопросов). Там задания формата ЕГЭ: выбрать изомеры, определить валентность, соотнести положение теории с примером. У вас 5 минут.» | Выполняют цифровой тест. Сосредоточенно работают индивидуально. |
2 мин | «Время вышло. Нажмите кнопку 'Проверить'. Посмотрите на свои ошибки. Кто получил 5 из 5? Поднимите руки. У кого возникли сложности с вопросом про взаимное влияние?» Учитель кратко комментирует сложные моменты. | Видят свои результаты мгновенно. Поднимают руки, анализируют ошибки. Задают уточняющие вопросы. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Большинство справилось отлично. Это значит, что фундамент органической химии вами заложен.»
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: осознание учащимися своей учебной деятельности, самооценка результатов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «Подведем итоги. У вас на партах лежат стикеры трех цветов. Зеленый — 'Я все понял и могу объяснить другому', желтый — 'Я понял, но нужно еще потренироваться', красный — 'Мне было трудно'. Приклейте их на край парты. И ответьте на вопрос: как теория Бутлерова связана с биологией, например, со строением белков?» | Оценивают свою работу с помощью стикеров. Отвечают: «В биологии структура белка определяет его функцию. Если изменить порядок аминокислот, белок перестанет работать. Это прямое следствие теории строения!» |
2 мин | «Запишите домашнее задание. Оно дифференцированное — выберите тот уровень, который вам по силам, но я советую попробовать продвинутый тем, кто сдает ЕГЭ.» Учитель поясняет пункты ДЗ. | Записывают задание в дневники, уточняют сроки выполнения. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — Ученик верно собрал обе модели изомеров C4H10, правильно указал валентность всех атомов, безошибочно прошел тест самопроверки.
- «4» — Модели собраны верно, но допущена 1 ошибка в тесте или при записи сокращенной структурной формулы.
- «3» — Модели собраны с помощью учителя, в тесте проходной балл, есть затруднения в определении понятия изомерии.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое из положений теории Бутлерова кажется вам самым важным? | Выявление приоритетов понимания логики предмета. |
Смогли бы вы объяснить младшему брату, что такое изомерия, используя конструктор Лего? | Проверка умения переводить научные знания на доступный язык (метапредметный навык). |
Где в реальной жизни мы сталкиваемся с тем, что форма важнее содержания? | Связь с жизненным опытом и функциональная грамотность. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы прикоснулись к основам великой науки. Теория Бутлерова — это не просто параграфы в учебнике, это логика, по которой построена вся жизнь на Земле. Без понимания строения мы бы не имели современных лекарств, полимеров и даже понимания работы нашего ДНК. На следующем уроке мы перейдем к изучению конкретных классов веществ, и поверьте, там нас ждет еще больше открытий. Спасибо за работу, вы сегодня были настоящей командой!»
Домашнее задание
Уровень сложности | Задания | Описание |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Параграф 10, упр. 1-3 | Выучить 3 положения теории, уметь приводить примеры. |
Средний (повышающий) | Нарисовать все возможные изомеры для C5H12 | Построить структурные формулы (полные и сокращенные) для пентана. |
Продвинутый (дополнительный) | Мини-эссе «Роль Бутлерова в победе над хаосом в химии» | Исследовать исторический контекст и значение теории для современной фармацевтики. |