Ковалентная связь: образование, свойства и схемы электронного перекрывания
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока объяснить образование ковалентной неполярной и полярной связи, составить электронные и структурные формулы не менее четырёх веществ и обосновать различие электроотрицательностей атомов.
- Сформировать представление о механизме образования ковалентной связи за счёт обобществления электронных пар.
- Научить различать ковалентную неполярную и полярную связь по составу атомов и разности электроотрицательностей.
- Закрепить умение составлять схемы образования молекул $H_2$, $Cl_2$, $HCl$, $H_2O$ и определять кратность связи.
- Развивать навыки сотрудничества, аргументации, самопроверки и выполнения заданий в формате ОГЭ; поддерживать уверенность учащихся в собственных силах.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение знаний о химической связи для понимания свойств веществ и процессов в природе и технике.
- Проявляют познавательный интерес к объяснению строения вещества через модель электронного взаимодействия.
- Понимают, что последовательная проверка шагов решения снижает тревожность при выполнении заданий ОГЭ.
- Проявляют ответственность за личный вклад в парную и групповую работу.
Метапредметные
- Извлекают информацию из электронной модели, таблицы электроотрицательности и краткого текста.
- Сравнивают вещества по типу связи, устанавливают причинно-следственную связь между электроотрицательностью и полярностью.
- Планируют решение задания по алгоритму, проверяют результат по эталону и исправляют ошибки.
- Формулируют выводы устно и письменно, распределяют роли в группе и аргументируют выбранный ответ.
Предметные
- Знать определение ковалентной связи и механизм образования общей электронной пары.
- Различать ковалентную неполярную и полярную связь.
- Уметь составлять электронные и структурные формулы молекул $H_2$, $Cl_2$, $HCl$, $H_2O$, $N_2$.
- Уметь определять одинарную, двойную и тройную связь по числу общих электронных пар.
- Владеть алгоритмом определения типа связи по природе взаимодействующих атомов и их электроотрицательности.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осознают практическую ценность темы для понимания состава и свойств веществ.
- Сопоставляют личный результат с учебной целью урока.
- Проявляют готовность преодолевать затруднение через обращение к алгоритму и сотрудничество.
- Формируют ответственное отношение к точности химической записи.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель после выявления затруднения.
- Планируют составление формулы по последовательности действий.
- Используют эталон для самопроверки и коррекции схем.
- Оценивают степень освоения материала по критериям и сигналам светофора.
Познавательные УУД
- Моделируют образование общей электронной пары.
- Сравнивают электронные формулы атомов и находят непарные электроны.
- Классифицируют связи по составу атомов и полярности.
- Работают с таблицей электроотрицательности, схемой и цифровой анимацией.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в группе: аналитик, оформитель, докладчик, контролёр.
- Задают уточняющие вопросы о числе общих электронных пар.
- Аргументируют ответ химическими признаками, а не угадыванием.
- Согласуют общий вариант решения и корректно обсуждают ошибку партнёра.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию или интерактивную анимацию образования связей в молекулах $H_2$, $Cl_2$, $HCl$ и $H_2O$; проверить её запуск на ноутбуке.
- Распечатать карточки трёх уровней сложности: по одной на каждого ученика, всего 30 карточек.
- Распечатать четыре групповых задания с наборами атомов и таблицей электроотрицательности — по одному комплекту на группу.
- Подготовить цветные фишки или магниты двух цветов для обозначения электронов — по 6–8 на пару.
- Вывести на доску алгоритм: определить валентные электроны → найти непарные электроны → объединить их в общую пару → записать формулу → определить полярность.
- Подготовить слайд с утверждениями для игры «Верю — не верю» и слайд с эталонами решений.
- Подготовить карточки зелёного, жёлтого и красного цвета для самооценки.
- Организовать парты для работы в группах по 4 человека; обеспечить проектор, ноутбук и интерактивную доску.
- Подготовить листы для творческого задания «Реклама ковалентной связи» и маркеры по одному комплекту на группу.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и создать проблемную ситуацию.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Проверьте, пожалуйста, наличие тетради, ручки и карточки для работы. Сегодня мы будем не просто слушать объяснение, а собирать химические модели, играть, работать в парах и проверять себя в формате ОГЭ." | Проверяют готовность, записывают дату, распределяются по парам. |
2 мин | Учитель показывает на экране модели $H_2$, $HCl$ и $H_2O$: "Перед вами вещества, состоящие из неметаллов. Почему атомы не существуют здесь по отдельности? Что удерживает их вместе? Сегодня мы найдём общий механизм и научимся изображать его." | Рассматривают модели, предполагают: "Атомы соединяются электронами", "между атомами возникает связь". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что строение молекулы нельзя объяснить только перечислением атомов. Теперь вспомним, какие электроны участвуют в образовании химической связи."
Этап 2. Актуализация знаний. Игра «Верю — не верю» (5 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о строении атома, валентных электронах и электроотрицательности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает пять утверждений: "У атома кислорода шесть валентных электронов. В образовании связи участвуют электроны внешнего уровня. Хлор стремится принять один электрон. Все связи между неметаллами одинаковы. Электроотрицательность показывает способность атома притягивать общие электроны." Просит поднять зелёную карточку при согласии и красную при несогласии. | Поднимают карточки, объясняют выбор: "Неверно, связи между неметаллами могут быть неполярными и полярными". |
3 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Сначала 30 секунд подумайте, затем обсудите с соседом: сколько валентных электронов у H, Cl и O и сколько электронов им не хватает до устойчивого уровня?" | Записывают ответы, обсуждают в парах, сообщают: "У H один электрон, у Cl семь, у O шесть". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили валентные электроны и стремление атомов к устойчивой оболочке. Затруднение возникает в следующем вопросе: как атомы могут получить недостающие электроны, если ни один из них полностью не отдаёт электрон?"
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему и алгоритм её решения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует электронные схемы двух атомов водорода: "У каждого атома по одному электрону. Если атомы объединят эти электроны, кому будет принадлежать общая пара? Почему такая пара может удерживать оба атома?" | Предполагают: "Электроны будут общими для двух атомов", "оба атома получат устойчивое состояние". |
2 мин | Учитель фиксирует на доске вопросы: что такое ковалентная связь, как составить её схему, чем отличаются неполярная и полярная связи. "Сформулируйте цель урока одним предложением и предложите план действий." | Формулируют цель: "Научиться объяснять и изображать ковалентную связь"; предлагают план: определить электроны, объединить их, сравнить атомы, проверить формулу. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Проблема поставлена, план действий определён. Теперь проверим нашу гипотезу на моделях и самостоятельно откроем определение ковалентной связи."
Этап 4. Открытие нового знания с применением ИКТ (9 мин)
Цель этапа: вывести определение ковалентной связи и различить её основные виды.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель запускает анимацию образования $H_2$: "Посмотрите, как два электрона сближаются и образуют общую электронную пару. Запишите вывод: ковалентная связь — это химическая связь, образованная общей электронной парой, возникающей за счёт объединения электронов двух атомов." | Наблюдают анимацию, записывают определение, показывают общую пару двумя фишками. |
3 мин | Учитель показывает модели $Cl_2$ и $HCl$: "В $Cl_2$ атомы одинаковы и притягивают общую пару одинаково. Такая связь неполярная. В $HCl$ электроотрицательность хлора выше, поэтому общая пара смещена к хлору. Такая связь полярная." | Сравнивают модели, формулируют: "В $Cl_2$ связь неполярная, в $HCl$ — полярная". |
3 мин | Учитель выводит на доску схему: одна общая пара — одинарная связь, две пары — двойная, три пары — тройная. Показывает $H_2$, $O_2$, $N_2$ и задаёт вопрос: "Какая связь образуется в каждой молекуле?" | Определяют кратность: в $H_2$ одинарная, в $O_2$ двойная, в $N_2$ тройная; объясняют ответ числом общих пар. |
Запись в тетрадях
Ковалентная связь — химическая связь, образованная общей электронной парой. Между одинаковыми атомами неметаллов связь обычно неполярная; между разными атомами неметаллов — полярная, если общая электронная пара смещена к более электроотрицательному атому.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы установили механизм образования связи и увидели, что число общих пар определяет её кратность, а различие электроотрицательностей — полярность. Теперь применим правило к конкретным формулам."
Этап 5. Групповая работа и межпредметная связь (8 мин)
Цель этапа: применить алгоритм к моделям молекул и связать химическое описание с физической моделью электрического взаимодействия.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель делит класс на группы по четыре человека и раздаёт наборы: группа 1 — $H_2$ и $Cl_2$, группа 2 — $HCl$ и $H_2O$, группа 3 — $O_2$ и $N_2$, группа 4 — $NH_3$ и $CH_4$. "Аналитик определяет валентные электроны, оформитель рисует электронную схему, докладчик готовит объяснение, контролёр проверяет число электронов." | Распределяют роли, получают карточки и фишки. |
4 мин | Учитель напоминает алгоритм на доске: "Для каждой молекулы покажите валентные электроны, объедините непарные электроны, обозначьте общие пары, определите кратность и полярность. В объяснении используйте слова: общая электронная пара, электроотрицательность, смещение." | Собирают модели, рисуют схемы, определяют: $H_2$ и $Cl_2$ — неполярная одинарная; $HCl$ — полярная одинарная; $O_2$ — неполярная двойная; $N_2$ — неполярная тройная; $H_2O$ и $NH_3$ — полярные. |
2 мин | Учитель задаёт межпредметный вопрос: "В физике разноимённые заряды притягиваются. Как эта идея помогает понять смещение общей электронной пары в $HCl$?" | Формулируют связь: "Электронная плотность смещается к более электроотрицательному атому, поэтому возникают частичные заряды". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Группа может получить правильный ответ только тогда, когда каждый этап алгоритма выполнен точно. Сейчас проверим индивидуально, насколько каждый из вас умеет применять этот алгоритм без помощи группы."
Этап 6. Первичное закрепление и дифференцированная самостоятельная работа (10 мин)
Цель этапа: закрепить умение определять тип и кратность ковалентной связи на заданиях разного уровня.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает базовый уровень: "Определите тип связи в $H_2$, $Cl_2$, $HCl$, $O_2$. Запишите одну общую электронную пару точками или чертой и объясните один ответ." | Индивидуально выполняют четыре пункта, записывают: $H_2$ — неполярная, $Cl_2$ — неполярная, $HCl$ — полярная, $O_2$ — неполярная двойная. |
4 мин | Учитель предлагает повышенный уровень: "Составьте электронные и структурные формулы $H_2O$ и $N_2$. Укажите число общих и неподелённых электронных пар." Консультирует учащихся, которым нужен алгоритм. | Составляют схемы; для $H_2O$ выделяют две общие пары и две неподелённые пары на O, для $N_2$ — три общие пары. |
3 мин | Учитель предлагает дополнительный уровень для готовых: "Объясните, почему связь в $HCl$ полярная, а в $Cl_2$ неполярная, используя понятие электроотрицательности. Затем проверьте ответ по эталону на экране." | Пишут объяснение, сверяют каждый шаг с эталоном, исправляют ошибки другим цветом. |
Эталон решения
Для $HCl$: H имеет один валентный электрон, Cl — семь; атомы объединяют по одному неспаренному электрону, образуется одна общая пара. Так как электроотрицательность Cl выше, электронная пара смещена к Cl; связь ковалентная полярная, одинарная. Для $N_2$: каждый атом N имеет три неспаренных электрона, образуются три общие пары; связь ковалентная неполярная, тройная.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы потренировались на трёх уровнях и увидели, что сложное задание решается тем же алгоритмом, что и базовое. Осталось применить знания творчески и показать, как можно объяснить тему другому человеку."
Этап 7. Творческое задание, рефлексия и домашнее задание (6 мин)
Цель этапа: обобщить знания, провести самооценку и определить содержание домашней работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт группам листы: "Создайте мини-рекламу ковалентной связи для ученика 8 класса. В ней должны быть определение, один рисунок общей электронной пары, пример неполярной и пример полярной связи." | В группах составляют короткий плакат или схему, включают примеры $Cl_2$ и $HCl$, один представитель презентует результат. |
2 мин | Учитель проводит рефлексию «Светофор»: "Зелёный — я могу самостоятельно составить схему; жёлтый — могу с алгоритмом; красный — мне нужна помощь. На стикере допишите: какое действие стало понятным и где осталось затруднение?" | Поднимают карточки, записывают личный результат и вопрос, прикрепляют стикер к доске. |
2 мин | Учитель сообщает домашнюю работу: "Выберите уровень по готовности. Перед выходом ответьте устно на два вопроса: что такое общая электронная пара и почему $HCl$ полярнее, чем $Cl_2$?" | Фиксируют домашнее задание, отвечают на контрольные вопросы: "Общая пара принадлежит двум атомам", "в $HCl$ электроны сильнее притягивает хлор". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы открыли механизм образования ковалентной связи, научились различать её полярность и кратность и проверили себя на заданиях разных уровней. Ошибка в одной электронной паре исправляется алгоритмом, поэтому не бойтесь сложных заданий и всегда проверяйте число электронов."
Критерии оценивания практической работы
- "5" — верно определены тип и кратность связи во всех заданиях, корректно составлены схемы $H_2O$ и $N_2$, объяснено влияние электроотрицательности, записи аккуратны.
- "4" — допущена одна несущественная ошибка в обозначении или объяснении, но механизм образования общей электронной пары понятен и большинство формул составлено верно.
- "3" — правильно выполнены базовые задания и определены связи хотя бы в трёх веществах, но есть ошибки в электронных схемах, кратности или объяснении полярности.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что такое ковалентная связь и за счёт чего она образуется? | Проверка осознания основного определения и механизма образования связи. |
Как определить, будет ли связь полярной или неполярной? | Выявление понимания роли одинаковых и разных электроотрицательностей. |
Какое действие алгоритма оказалось самым сложным? | Выявление точек затруднения для последующей коррекции. |
Какое задание формата ОГЭ теперь вы сможете выполнить увереннее? | Оценка практической значимости урока и снижение учебной тревожности. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы установили, что атомы неметаллов могут объединять электроны в общие пары и благодаря этому образовывать молекулы. Вы научились различать неполярную и полярную связь, а также определять одинарную, двойную и тройную связь. Типичная ошибка — считать любую связь между неметаллами одинаковой, поэтому обязательно сравнивайте атомы и число общих пар. На следующем уроке мы рассмотрим, как строение и тип химической связи влияют на свойства веществ."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выполнить 5 заданий на определение типа ковалентной связи в формулах $H_2$, $Cl_2$, $O_2$, $HCl$, $H_2O$; для двух веществ записать структурные формулы. | Закрепляет распознавание неполярной и полярной связи; при проверке смотреть на правильность общей пары и обозначения связи. |
Средний (повышающий) | Составить электронные и структурные формулы $N_2$, $NH_3$, $CH_4$, $CO_2$ и указать число общих электронных пар и кратность каждой связи. | Развивает применение алгоритма и умение связывать электронную схему со структурной формулой. |
Продвинутый (дополнительный) | Создать памятку или цифровую карточку «Как определить ковалентную связь» с алгоритмом, двумя примерами и объяснением, почему связь в $HCl$ полярная, а в $Cl_2$ неполярная. | Формирует навык обобщения, аргументации и творческой передачи химической информации. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Сколько общих электронных пар образует тройную связь?», «Какая связь в $O_2$?», «К какому атому смещается общая электронная пара в $HCl$ и почему?»
