Строение вещества. Химическая связь, её виды; механизмы образования ковалентной связи. Водородная связь
Цели и задачи
- Цель (SMART): К концу урока учащиеся смогут классифицировать виды химической связи, объяснять обменный и донорно-акцепторный механизмы образования ковалентной связи, а также определять наличие водородной связи в веществах и её влияние на физические свойства.
- Образовательная задача: Обобщить и углубить знания о природе химической связи, изучить механизмы образования ковалентной связи на примере иона аммония и угарного газа.
- Развивающая задача: Развивать умение анализировать электронное строение атомов для прогнозирования типа связи и механизмов её образования.
- Воспитательная задача: Формировать научное мировоззрение через понимание причинно-следственных связей между строением молекул и свойствами веществ.
Планируемые результаты
Личностные УУД
- Готовность к саморазвитию и самообразованию.
- Понимание ценности научного познания мира.
- Умение управлять своей познавательной деятельностью.
Регулятивные УУД
- Самостоятельное определение целей обучения и постановка задач.
- Умение соотносить свои действия с планируемыми результатами.
- Владение основами самоконтроля и самооценки.
Познавательные УУД
- Умение создавать, применять и преобразовывать знаково-символические средства (электронные формулы, схемы образования связей).
- Анализ объектов с целью выделения признаков (типов связей).
- Установление причинно-следственных связей между электроотрицательностью и полярностью связи.
Коммуникативные УУД
- Умение организовывать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками.
- Формулирование и аргументация своего мнения.
- Использование адекватных языковых средств для выражения мыслей.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить карточки для актуализации знаний с электронными конфигурациями атомов (N, H, C, O, F).
- Распечатать рабочие листы для самостоятельной работы (по количеству учеников).
- Подготовить презентацию со схемами перекрывания орбиталей и моделью водородной связи в ДНК и воде.
- Проверить наличие моделей молекул (шаростержневых) для демонстрации.
- Вывести на экран таблицу электроотрицательностей Полинга.
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (2 мин)
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | «Здравствуйте, коллеги! Именно так я хочу к вам сегодня обратиться, ведь в 11 классе мы уже глубоко погружены в науку. Посмотрите на таблицу Менделеева. В ней более 118 элементов, но в чистом виде в природе встречаются лишь единицы. Почему атомы стремятся объединиться? Что за "клей" держит их вместе, создавая всё многообразие окружающего мира — от гранита до молекулы ДНК?» | Включаются в диалог, высказывают предположения: «Атомы стремятся к стабильности», «Они хотят заполнить электронную оболочку», «Их удерживает электростатическое притяжение». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Верно, всё дело в энергии и стремлении к завершенному электронному слою. Сегодня мы разберем, какими способами атомы достигают этого идеала».
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель проводит блиц-опрос (приём «Светофор»): «Вспомним базу. Я называю утверждение, если согласны — зеленая карточка, нет — красная. 1. Ковалентная связь образуется между металлом и неметаллом. 2. Электроотрицательность — это способность притягивать электроны. 3. В молекуле фтора связь ковалентная полярная. 4. Ионная связь — это крайний случай ковалентной полярной связи». | Ученики поднимают карточки. После каждого вопроса один ученик комментирует: «1 — Нет, это ионная. 2 — Да. 3 — Нет, неполярная, так как атомы одинаковые. 4 — Да, когда разница в ЭО велика». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Базовые понятия на месте. Но достаточно ли нам только этих знаний, чтобы объяснить, как образуется ион аммония?»
Этап 3. Выявление места и причины затруднения (2 мин)
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель записывает на доске реакцию: $NH_3 + H^+ \rightarrow NH_4^+$. «Посмотрите на молекулу аммиака. У азота на внешнем слое 5 электронов, 3 из них участвуют в связях с водородом. Свободных неспаренных электронов больше нет. Как же он умудряется присоединить еще один ион водорода? Откуда берется четвертая связь?» | Ученики анализируют электронную схему азота в тетрадях. Фиксируют затруднение: «У азота нет неспаренных электронов для образования связи по обычному принципу». |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Этап 4. Построение проекта выхода из затруднения (3 мин)
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «Какую цель мы поставим перед собой? Что нам нужно узнать о ковалентной связи, кроме того, что она бывает полярной и неполярной?» | Формулируют цель: «Изучить механизмы образования связи. Узнать, как образуются связи, если нет неспаренных электронов. Разобраться с водородной связью». |
Этап 5. Реализация проекта (12 мин)
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Учитель объясняет механизмы (приём «Сократовский диалог»): «Вспомните, у азота в аммиаке осталась неподеленная электронная пара. А что представляет собой ион водорода $H^+$? Правильно, это пустая 1s-орбиталь. Что если азот предоставит свою пару в общее пользование этой пустой орбитали? Такой механизм называется донорно-акцепторным. Кто здесь донор, а кто акцептор?» | Отвечают: «Азот — донор, так как дает пару. Водород — акцептор, так как принимает её на пустую орбиталь». Записывают определение и схему образования иона аммония. |
7 мин | Переход к водородной связи: «Почему лед плавает на поверхности воды, хотя твердые тела обычно плотнее жидкостей? Почему вода кипит при +100°C, а её аналоги $H_2S$ или $H_2Se$ — газы при комнатной температуре? Причина — водородная связь. Она возникает между атомом водорода, связанным с сильно электроотрицательным элементом (F, O, N), и неподеленной парой другого такого атома». Демонстрирует схему на слайде. | Слушают, делают записи. Рисуют схему водородных связей между молекулами воды (пунктирные линии). Обсуждают значение этой связи для структуры белков и ДНК. |
Запись в тетрадях
- Механизмы ковалентной связи: 1) Обменный (каждый дает по электрону); 2) Донорно-акцепторный (один дает пару, другой — пустую орбиталь).
- Примеры донорно-акцепторного механизма: $NH_4^+$, $CO$, $H_3O^+$.
- Водородная связь: межмолекулярная и внутримолекулярная. Обозначается тремя точками (...).
Этап 6. Первичное закрепление (6 мин)
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
6 мин | Учитель предлагает задание на классификацию: «На экране список веществ: $NaCl$, $O_2$, $H_2O$, $NH_4Cl$, $HF$, $Fe$. Выпишите те, в которых: а) есть ковалентная полярная связь; б) есть ионная связь; в) возможно образование водородных связей; г) есть связь, образованная по донорно-акцепторному механизму». | Работают в парах (приём Think-Pair-Share). Обсуждают ответы, один ученик у доски распределяет формулы по группам. Обосновывают выбор: «В $NH_4Cl$ есть и ионная связь (между ионами), и ковалентная (внутри аммония), причем одна из них — донорно-акцепторная». |
Этап 7. Самостоятельная работа с самопроверкой (7 мин)
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
7 мин | Раздает мини-тест на 5 вопросов. «Выполняем индивидуально. После завершения открою эталон на экране для самопроверки. Будьте честны с собой — это ваша диагностика». | Выполняют тест. Сверяют с эталоном. Оценивают себя: «5 правильных — отлично, 4 — хорошо, 3 — нужно повторить механизмы». |
Этап 8. Включение в систему знаний (5 мин)
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | «Как вы думаете, почему этиловый спирт $C_2H_5OH$ — жидкость, а диметиловый эфир $CH_3-O-CH_3$ (с тем же составом атомов) — газ? Как знания о связи помогают фармацевтам создавать лекарства, которые "узнают" мишень в организме?» | Ученики делают вывод о влиянии водородной связи на температуру кипения (в спирте она есть, в эфире — нет). Обсуждают принцип комплементарности в ДНК как пример работы водородных связей. |
Этап 9. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | «Наш урок подходит к концу. Заполните, пожалуйста, "Билет на выход": 1. Самое важное открытие сегодня. 2. Вопрос, который остался без ответа. Запишите домашнее задание». | Заполняют листки рефлексии. Записывают задание в дневник. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — ученик безошибочно определяет типы связей, правильно изображает схемы образования ковалентной связи (обменный и донорно-акцепторный механизмы), верно находит вещества с водородной связью.
- «4» — допущены 1-2 ошибки в классификации или схемах, но в целом механизмы поняты и объяснены.
- «3» — ученик путает механизмы образования связи, затрудняется в определении водородной связи, но владеет базовыми понятиями (ЭО, типы связей).
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
В чем принципиальное отличие донорно-акцепторного механизма от обменного? | Проверка понимания ключевого концепта урока. |
Какое свойство воды обусловлено водородной связью? | Оценка умения связывать строение вещества с его физическими свойствами. |
На каком этапе урока вы чувствовали себя наиболее уверенно? | Диагностика уровня усвоения материала и эмоционального состояния. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы убедились, что химическая связь — это не просто черточки между буквами в формулах, а сложный процесс перераспределения электронной плотности. Мы узнали, что атомы могут быть "щедрыми" донорами и "благодарными" акцепторами. Эти знания — ключ к пониманию жизни на молекулярном уровне. На следующем уроке мы изучим, как тип связи влияет на кристаллическую решетку вещества. Спасибо за работу!»
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый | Повторить теорию по конспекту. Составить схемы образования связей в молекулах $H_2S$, $PH_3$, $SiH_4$. | Закрепление навыка изображения электронных схем обменного механизма. |
Продвинутый | Найти информацию и объяснить механизм образования связи в ионе гидроксония $H_3O^+$. Почему он важен для химии кислот? | Развитие навыка поиска информации и применения донорно-акцепторной теории. |
Творческий | Подготовить краткое сообщение (5-6 предложений) на тему «Роль водородных связей в хранении генетической информации». | Реализация межпредметных связей с биологией и понимание функциональной значимости темы. |
