Комплексные соединения: строение, свойства и роль в живой природе
Цели и задачи
- Цель: Сформировать понятие о комплексных соединениях, их строении по Вернеру и научить составлять их названия по номенклатуре ИЮПАК.
- Образовательная задача: Изучить структуру комплекса (комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутренняя и внешняя сферы).
- Развивающая задача: Развивать навыки анализа строения вещества и прогнозирования его свойств, используя межпредметные связи с биологией и медициной.
- Воспитательная задача: Формировать интерес к исследовательской деятельности и понимание значимости химии для решения проблем здоровья человека.
Планируемые результаты
Личностные
- Готовность к осознанному выбору будущей профессиональной траектории (медицина, фармация, биохимия).
- Умение вести конструктивный диалог в паре, аргументировать свою позицию.
- Понимание ценности научных открытий для развития цивилизации.
Метапредметные
- Умение создавать и преобразовывать знаково-символические модели (координационные формулы).
- Навыки смыслового чтения при анализе текстов о гемоглобине и хлорофилле.
- Способность самостоятельно планировать пути достижения целей на основе предложенного алгоритма.
Предметные
- Знать определения: комплексное соединение, лиганд, дентатность, координационное число.
- Уметь определять степени окисления комплексообразователя и заряд внутренней сферы.
- Уметь записывать уравнения диссоциации комплексных солей.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Формирование научного мировоззрения.
- Самоопределение в области профессиональных интересов.
Регулятивные УУД
- Целеполагание как постановка учебной задачи на основе соотнесения того, что уже известно, и того, что еще неизвестно.
- Самоконтроль правильности написания формул и названий.
Познавательные УУД
- Поиск и выделение необходимой информации в тексте.
- Установление причинно-следственных связей между строением и биологической ролью молекулы.
Коммуникативные УУД
- Управление поведением партнера при работе в паре (контроль, коррекция, оценка его действий).
- Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить демонстрационный эксперимент: растворы сульфата меди(II), хлорида железа(III), роданида калия, аммиака (25%).
- Распечатать карточки для работы в парах «Алгоритм номенклатуры ИЮПАК» — 15 шт.
- Подготовить раздаточный материал с текстами «Химия жизни: Гем и Хлорофилл» для межпредметного анализа.
- Вывести на экран схему строения комплексного иона по Вернеру.
- Подготовить 30 стикеров (красные и зеленые) для этапа рефлексии.
Ход урока
Этап 1. Мотивация и постановка проблемы (5 мин)
Цель этапа: создать интеллектуальное затруднение, мотивирующее на изучение новой темы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | "Здравствуйте! Сегодня мы начнем с загадки. Перед вами два стакана. В одном — голубой раствор сульфата меди. В другом — темно-синий, почти чернильный раствор, полученный при добавлении аммиака к сульфату меди. Почему цвет так резко изменился? Ведь медь осталась медью. Что за 'магия' произошла в растворе?" | Наблюдают за демонстрацией, выдвигают гипотезы: 'Произошла реакция', 'Изменилась степень окисления', 'Образовалось новое вещество'. |
3 мин | "Давайте проверим ваши знания. Мы привыкли, что медь образует ионы Cu2+. Но в этом синем растворе медь 'спряталась' внутри огромной частицы. Такие соединения называют комплексными. Запишите тему: 'Комплексные соединения'. Как вы думаете, почему они называются 'комплексными'?" | Записывают тему. Предполагают: 'Сложные', 'Состоят из многих частей', 'Связанные вместе'. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели необычное превращение. Чтобы понять его природу, нам нужно разобраться в архитектуре этих молекул, которую открыл Альфред Вернер."
Этап 2. Открытие нового знания: теория Вернера (12 мин)
Цель этапа: изучить структуру комплексного соединения и научиться выделять его компоненты.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | "Посмотрите на экран. Перед вами формула того самого синего вещества: [Cu(NH3)4]SO4. Квадратные скобки — это 'сердце' комплекса, внутренняя сфера. В центре — комплексообразователь (обычно металл d-блока). Вокруг него — лиганды. Лиганды — это молекулы или ионы, которые 'окружают' центр. Число лигандов называется координационным числом (КЧ). За пределами скобок — внешняя сфера." | Слушают объяснение, зарисовывают схему в тетрадь, подписывают части: комплексообразователь, лиганды, КЧ, сферы. |
7 мин | "Давайте проведем мини-исследование. У вас на столах карточки с формулами: K4[Fe(CN)6] и [Ag(NH3)2]Cl. Ваша задача в парах: определите степень окисления центрального атома и заряд всей внутренней сферы. Помните, что сумма зарядов в молекуле равна нулю." | Работают в парах. Вычисляют: в первом случае Fe +2, заряд иона -4; во втором Ag +1, заряд иона +1. Обсуждают результаты с соседом. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Запись в тетрадях
- Комплексообразователь — акцептор электронной пары.
- Лиганды — доноры электронных пар (NH3, H2O, CN-, Cl-).
- Координационное число (КЧ) — число связей между центром и лигандами.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь мы знаем, как устроены эти 'замки'. Но как нам называть их, чтобы химик в любой точке мира нас понял? Переходим к номенклатуре."
Этап 3. Первичное закрепление и номенклатура (8 мин)
Цель этапа: освоить правила ИЮПАК для именования комплексов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | "Правило простое: называем справа налево. Сначала лиганды с греческими приставками (ди-, тетра-, гекса-), затем металл. Если комплекс — анион (в квадратных скобках), к названию металла добавляем суффикс -ат. Например, [Cu(NH3)4]SO4 — сульфат тетраамминмеди(II). Попробуйте сами назвать K3[Fe(CN)6]. Подсказка: железо в анионе — феррат." | Изучают алгоритм на карточке. Пробуют произнести название: 'Гексацианоферрат(III) калия'. Записывают в тетрадь. |
4 мин | "Примените приём 'Снежный ком'. Один называет число лигандов, второй — название лиганда, третий — металл, четвертый — внешнюю сферу. Давайте для [Co(H2O)6]Cl2." | Ученики по цепочке: 'Гекса...', '...аква...', '...кобальта(II)...', '...хлорид!'. Итоговое название: хлорид гексааквакобальта(II). |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Отлично, мы заговорили на языке координационной химии. А теперь самое интересное: зачем нам это нужно в жизни?"
Этап 4. Межпредметные связи: Химия жизни (10 мин)
Цель этапа: показать биологическую роль комплексных соединений через анализ текстов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | "Раздаю тексты. Перед вами две молекулы-близнеца: Гемоглобин и Хлорофилл. Внимательно прочитайте описание их структуры. Найдите, какой металл является комплексообразователем в каждой из них и какая биологическая функция за этим стоит. Почему угарный газ CO так опасен для гемоглобина?" | Читают тексты. Обсуждают в парах. Отвечают: 'В гемоглобине — железо(II), в хлорофилле — магний'. 'CO связывается с железом прочнее, чем кислород, образуя прочный комплекс карбоксигемоглобин'. |
5 мин | "Знаете ли вы, что первое лекарство от рака — цисплатин — это тоже комплекс [Pt(NH3)2Cl2]? Он 'сшивает' ДНК раковой клетки. Химия комплексов — это химия медицины будущего. Есть ли у вас идеи, какие еще металлы важны для нас?" | Предполагают: 'Витамин B12 содержит кобальт', 'Инсулин содержит цинк'. Делают вывод о повсеместности комплексов. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что без комплексов невозможны ни дыхание, ни фотосинтез. Теперь проверим, как вы усвоили 'архитектуру' этих важных молекул."
Этап 5. Самостоятельная работа и рефлексия (10 мин)
Цель этапа: проверить уровень усвоения материала и подвести итоги урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
6 мин | "Выполните мини-тест на листочках. 1. Составьте формулу: хлорид диамминсеребра(I). 2. Назовите: Na[Al(OH)4]. 3. Укажите КЧ для [Cr(H2O)4Cl2]+. После выполнения обменяйтесь листочками для взаимопроверки по эталону на экране." | Выполняют задания. Обмениваются работами, проверяют друг друга. Выставляют баллы: 3 балла — '5', 2 балла — '4'. |
4 мин | "Наш урок подходит к концу. На доске — 'Мишень'. Поставьте точку в том секторе, который отражает ваш результат: 'Понял строение', 'Умею называть', 'Узнал новое о жизни'. Если было трудно — используйте красный стикер, если все ясно — зеленый." | Прикрепляют стикеры на нарисованную мишень на доске, комментируют свой выбор. |
Эталон решения
1. [Ag(NH3)2]Cl; 2. Тетрагидроксоалюминат натрия; 3. КЧ = 6 (4 молекулы воды + 2 иона хлора).
Критерии оценивания практической работы
- "5" — Верно определены все компоненты комплекса, правильно составлены формулы и названия без ошибок.
- "4" — Допущена одна ошибка в определении степени окисления или в названии лиганда.
- "3" — Ученик понимает структуру (сферы), но затрудняется в номенклатуре и расчете зарядов.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какой элемент структуры комплекса было сложнее всего определить? | Выявление затруднений в понимании координационного числа и дентатности. |
Как знание о комплексах меняет ваше представление о гемоглобине? | Оценка осознания межпредметных связей. |
Сможете ли вы теперь объяснить, почему синеет раствор сульфата меди при добавлении аммиака? | Проверка возврата к проблемному вопросу начала урока. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы приоткрыли дверь в удивительный мир координационной химии. Вы увидели, что металлы могут строить сложные и красивые структуры, которые буквально поддерживают жизнь на Земле. На следующем уроке мы разберем, как эти соединения ведут себя в химических реакциях и почему они так устойчивы. Спасибо за работу, вы сегодня были настоящими исследователями!"
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый | Составить названия для 5 предложенных формул комплексов и определить КЧ центрального атома. | Закрепление навыков номенклатуры и анализа структуры. |
Средний | Написать уравнения диссоциации (первичной) для сульфата тетраамминмеди(II) и гексацианоферрата(II) калия. | Понимание различий в прочности связей внутренней и внешней сфер. |
Продвинутый | Подготовить краткое сообщение (5-7 предложений) о применении комплексонов (например, ЭДТА) в быту или медицине. | Развитие навыков поиска информации и понимания практической значимости темы. |
