Урок 20

Тема: Ковалентний зв'язок, його утворення. Полярний і неполярний ковалентний зв'язок. Електрони формули молекул.

Формування предметних компетентностей

ž     сформувати поняття ковалентного хімічного зв’язку та розглянути механізм його утворення, виробити вміння складати електронно-крапкові формули та схеми утворення хімічного зв’язку, розвивати поняття “електронегативність”.

ž     самоосвіти і саморозвитку – уміння розв’язувати поставлені завдання, виховувати вміння виділяти головне, конспектувати,  зіставляти, порівнювати;

ž     інформаційні – робити узагальнення, висновки.

Обладнання:

ž     Періодична система хімічних елементів Д.І.Менделєєва.

ž     таблиці “Види хімічного зв’язку”.

ž     таблиця “Електронегативність атомів хімічних елементів”.

Базові поняття та терміни:         

хімічний зв’язок, ковалентний зв'язок, спільна електронна пара, спарені електрони, неспарені електрони, зовнішній енергетичний рівень, електронні-крапкові формули, структурні формули.

Тип уроку:   

вивчення нового матеріалу.

Методи навчання:

ž     пояснювально-ілюстративні – бесіда, розповідь, демонстрації;

ž     практичні – розв’язування вправ;

ž     репродуктивні, частково-пошукові, творчі.

Структура уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Перевірка готовності учнів до уроку, налаштування на робочий процес.     

ІІ. ОГОЛОШЕННЯ ТЕМИ І МЕТИ УРОКУ

ІІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

1.                  Перевірка виконання домашнього завдання.

Четверо учнів працюють біля дошки.

Скласти схему будову атомів:        Na, Al, Cl, Ar

Весь клас працює самостійно (5хв). Скласти схему будови (завдання для роботи в парах):           Li, Ne;      B, S

2.                  Бесіда за запитаннями з учнями, які працювали біля дошки та самостійно:  

ž     Чому число відомих молекул у багато разів перевищує число відомих видів атомів? (між атомами виникають хімічні зв’язки)

ž     Чому виникає хімічний зв'язок між атомами? (бо атоми взаємодіють між собою за рахунок обміну електронів або їхнім переходом від одного атома до іншого).            

ž     Що називають електронегативністю?

ž     Чи всі атоми мають таку властивість як електронегативність? (ні. У елементів VIII A групи  електронегативність відсутня).

ž     Чому молекули благородних газів одноатомні?

ž     Як змінюється електронегативність у періодах зліва направо? (збільшується)

ž     У яких елементів у періодах електронегативність найвища (у галогенів)

ž     Як змінюється електронегативність у групах зверху вниз?

ž     Виділіть три елементи з найбільшою електронегативністю з даного переліку: C, H, O, P, Si, F, B, Cl, S.

ІІІ.      Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя.

Хімічний зв'язок – це досить складне поняття. Він утворюється за рахунок взаємодії всіх електронів і всіх ядер атомів, які входять до складу молекули.

Попробуємо з’ясувати, що таке хімічний зв'язок.

Коли атоми Гідрогену сильно віддалені один від одного, між ними практично немає взаємодії.

Їхня енергія залишається постійною. Умовно енергію двох атомів можна прийняти за нуль.

При зближенні атомів Гідрогену спочатку переважає енергія притягання: ядро одного атома притягає електрони іншого. Поява нових сил притягання електронів до ядер приводить до того, що загальна енергія двох атомів Гідрогену зменшується і утворюється молекула Н₂

Молекула може утворитися тільки тоді, коли загальна або спільна енергія зменшується.

Позначимо електрон атома Гідрогену крапкою.

Утворюється спільна електронна пара, бо кожному атому Гідрогену не вистачає одного електрона до завершення власного енергетичного рівня.

Атом Гідрогену має в своїй електронній оболонці один S-електрон, а завершеним буде двохелектронний рівень, подібний до атома Не.

Спільна електронна пара називається ковалентним зв’язком.

Висновок:

1.                  Принцип утворення ковалентного зв’язку – взаємне притягання ядрами атомів неспарених електронів зовнішнього енергетичного рівня.

2.                  Перекривання електронних хмар, що не дає ядрам відштовхнутись.

3.                  Пара електронів перебуває у спільному користуванні.

Формула Н : Н  називається електронною.

Якщо спільну електронну пару позначити рискою, то такий запис називають структурною формулою Н – Н. 

Розглянемо ще один випадок утворення ковалентного зв’язку в молекулі Cl₂.

Атом Хлору має таку будову:

З цієї схеми видно, що у атома Cl не вистачає 1 електрона до завершення зовнішнього енергетичного рівня. Покажемо ще це на енергетичній схемі.

У разі наближення двох атомів Хлору відбудеться перекривання двох р-електронних оболонок і утворюється спільна електронна пара.

Запитання до класу:

1.  Яке число електронів оточує кожен атом Хлору після утворення молекули Cl₂ (вісім або октет).

2.  Чи буде завершений зовнішній третій енергетичний рівень?

Розповідь учителя

Хімічний зв'язок, який утворюється за допомогою спільних електронних хмар, називається ковалентний.

Слово «ковалентний» означає «спільно валентний», атоми разом володіють усуспільненими електронами.

Спільна електронна пара належить однаково обом атомам.

Електронегативність обох атомів однакова.

Такий ковалентний зв'язок називається неполярним, він виникає між атомами з однаковою електронегативністю.

Приклади: O₂, N₂, H₂, Cl₂, Br₂, I₂, F₂, S₂ (пара сірки)

Запитання до учнів.

1.                  До яких атомів: металічних чи неметалічних належать атоми, які утворили дані речовини? (до неметалічних)

Ковалентний зв'язок може виникати і між атомами різних елементів-неметалів.

У молекулі газу гідроген фториду (фтороводню) HF, атом Гідрогену за рахунок «чужого електрона» завершує перший енергетичний рівень, а атом Флуору F – другий.

1. Яке число вільних електронів у атома Гідрогену?

2. Яке число електронів на зовнішньому енергетичному рівні Флуору?

3. Чи є вільні електрони на цьому рівні?

Пояснення учителя:

Електронегативність цих атомів різна. Атом Флуору – найбільш електронегативний. За шкалою Полінга електронегативність Флуору становить 4, а Гідрогену – 2.1.

Тому, утворена спільна електронна пара буде зміщуватись у бік атома Флуору.

Бесіда

1.                  Яка формула називається електронною?

2.                  Яка формула називається структурною?

 Складаємо схему утворення молекули газу гідроген хлориду.

ž   Скільки електронів на зовнішньому електронному рівні атома Хлору?

ž   Скільки електронів не вистачає до його завершення?

ž   Яке число вільних електронів у Гідрогену?

ž   Чи може бути створена спільна електронна пара?

ž   До якого атома зміщується утворена спільна електронна пара між атомами Гідрогену та Хлору? (до Хлору).

ž   Чому найбільша електронна густина буде зміщена до атома Хлору?

Пояснюємо, що таке частковий і частково негативний заряд “дельта” δ

H^+δ      Cl^-δ

Спільна електронна пара зміщується до більш електронегативного атома. Біля нього виникає надлишок негативного заряду. Тому кажуть, що біля атома Хлору буде частково негативний заряд “–δ”.

Від атома Гідрогену відтягується електрон до більш електронегативного, проявляється біля нього більше позитивного заряду, тому біля Гідрогену буде частково позитивний заряд.

Такі молекули називаються диполями або полярними молекулами.

Диполь – це система з двох зарядів, які є однаковими за величиною, але протилежними за знаками.

IV. ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

Складаємо таблицю.

ž     Про що ми розмовляли на сьогоднішньому уроці? (про хімічний зв'язок)

ž     Що називають хімічним зв’язком? (утворення спільних електронних пар)

ž     Як називають зв'язок, утворений спільними електронними парами (ковалентний)

ž     На які різновиди поділяється ковалентний зв'язок? (полярний та неполярний)

ž     У яких речовинах утворюється ковалентний неполярний зв'язок: складних чи простих? (простих)

ž     Якими елементами утворюються прості речовини-неметали? (однаковими)

ž     У яких речовинах утворюється ковалентний полярний зв'язок? (у складних)

ž     Між якими елементами утворюється ковалентний полярний зв'язок? (різними неметалічними)

Ковалентний зв'язок

Перекриття електронних орбіталей відбувається симетрично відносно ядер обох атомів. 

Електронна пара зміщена в бік атома з більшою електронегативністю в молекулах гідроген хлориду і гідроген фториду.

В цих формулах крапками або хрестиками показують електрони зовнішнього рівня (валентні електрони).

Ці формули називаються формулами Льюїса, в честь американського хіміка Г.Н. Льюїса, одного із основоположників (разом з К.Л.Полінгом) теорії хімічного зв’язку.

Прийом “Хімічний крос”

1.                  Вставте пропущені слова так, щоб речення було хімічно вірним:

ž     Зв'язок атомів за допомогою ________ пар називають _________.

ž     Розрізняють два різновиди _________ зв’язку: ______ і ________.

ž     Ковалентний зв'язок виникає між атомами _________ елементів.

ž     Ковалентний полярний зв'язок виникає між атомами _______елементів.

ž     Ковалентний полярний зв'язок виникає між атомами, що мають різне значення ______________.

ž     Ковалентний полярний зв'язок виникає між ________ атомами неметалів.

ž     Ковалентний неполярний зв'язок утворюється в молекулах ______ речовин.

2.                  Визначте в даному переліку речовини з ковалентними полярними і ковалентними неполярними зв’язками (усно):

Br₂, HI, N₂O₃, Cl₂, AsH₃, H₂, O₂, KCl, F₂, HF, NaF, S₂, Na₂S

3.                  Напишіть електронні та структурні формули даних вище речовин:

VI.      ПІДСУМКИ УРОКУ

1.                  Чи виконано план уроку?

2.                  Які нові знання набуті?

3.                  Чи отримали ви відповіді на запитання, що ставились на початку уроку?

VII.     ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ.

1. Вивчити параграф

2. Скласти схеми утворення молекул:

Br₂, HI, N₂O₃, Cl₂, AsH₃, H₂, O₂, KCl, F₂, HF, NaF, S₂, Na₂S

3. Задача

Обчисліть масову частку елемента Оксигену в речовині нітроген (ІІІ) оксиді.