Урок 23

Тема: Ступінь окиснення. Визначення ступеня окиснення елемента за хімічного формулою.

Мета:

Формування предметних компетентностей

ž     Ознайомити з поняттям «Ступінь окиснення»

ž     Навчити визначати ступінь окиснення елемента за формулою

ž     Закріпити поняття «електронегативність», уміти використовувати його для визначення ступеня окиснення

ž     Поглибити знання про валентність хімічних елементів, пояснити причини існування елементів зі змінною валентністю

ž     Визначити подібності та відмінності у поняттях «валентність» та «ступінь окиснення»

Формування ключових компетентностей

ž     Самоосвіта та саморозвиток – уміння розв’язувати поставлені завдання, створення проблемних ситуацій

ž     Інформаційні – вміння робити висновки та узагальнення

Обладнання:

ž     Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва

ž     Таблиця «Електронегативність хімічних елементів»

ž     «Види хімічного зв’язку»

Тип уроку:    Вивчення нового матеріалу

Методи навчання: Пояснювально-ілюстративні – бесіда, розповідь, навчання. Практичні: розв’язування вправ; самостійні: виконання тестів, частково-пошукові репродуктивні, методи контролю.

Базові поняття:

ž     Ступінь окиснення

ž     Електронегативність

ž     Валентність

ž     Бінарна сполука

Структура уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

            Створення робочої атмосфери, перевірка готовності учнів до уроку.

ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

IІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

            Бесіда

1.   Чи можуть перебувати у твердому стані рідин і гази? (так)

2.  Що необхідно зробити щоб перевести вуглекислий аз у твердий стан? Як називають вуглекислий газ у твердому стані?.

3.  Виберіть з наведеного списку речовини з йонним типом зв’язку.

Cu, O_{2 (тв)}, CaBr₂, Br_{2 (тв)}, С (алмаз), NaNО₃, HCl, AlCl₃          

Самостійна робота

І рівень (до 7 балів)

Варіант І	Варіант ІІ
1.                Складіть електронно-крапкові та структурні формули
Br2, HCl, NaCl		H2, HI, KBr
2.                У якого елемента вище значення електронегативності
Літію чи Карбону		Нітрогену чи Флуору

ІІ рівень (до 9 балів)

Варіант І	Варіант ІІ
1.                У якого елемента вище значення електронегативності
Літію чи Калію		Хлору чи Йоду
2.                Складіть схеми утворення хімічних зв’язків та визначте тип зв’язку
SiH4, BaO, N2		O2, NH3, CaO

ІІІ рівень (до 12 балів)

Варіант І	Варіант ІІ
1.                Складіть схему утворення хімічного зв’язку між елементами з порядковими номерами та електронними формулами
А) N3 i N17 Б) 1S1 i 1S22S22P4		А) N11 i N9 Б) 1S22S22P2 і 1S1
2.                Визначте тип хімічного зв’язку, передбачте фізичні властивості для:
А) металу натрію Б) Вищого оксиду лужного металу калію		А) Леткої сполуки елемента №7 Б) Газу хлору

IV. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

Пригадаймо, як визначають валентність елементів за положенням у періодичній системі? Сьогодні на уроці ми повинні ознайомитися з новим поняттям «ступінь окиснення», навчитися визначати його за формулою.

V. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Валентність

Валентність характеризує здатність атомів з'єднуватися з іншими атомами. Валентністю називають число одинарних зв’язків, що атом утворює з іншими атомами в молекулі. Під числом хімічних зв’язків розуміють число спільних електронних пар. А спільні електронні пари утворюються тільки у випадку ковалентного зв’язку, тому валентність атомів можна визначати тільки у ковалентних сполуках.

Сьогодні ми пригадали, що вища валентність елемента відповідає номеру групи, а у летких сполуках з Гідрогеном потрібно від восьми відняти номер групи.

Валентність завжди має позитивне ціле значення від І до VIII.

У більшості випадків валентність дорівнює числу неспарених електронів у атомі: Натрій має один неспарений електрон, тому одновалентний; Оксиген – два неспарені електрони, тому має валентність ІІ.

Дуже часто атоми мають декілька валентностей, число неспарених електронів може збільшуватись у процесі збудження атома. Так, атом Хлору в основному стані, маючи один неспарений електрон, виявляє валентність І. Поглинаючи енергію, одна із пар може розпадатись, і електрон переходить на вільну d-орбіталь. В атомі Хлору появляється три вільні електрони, валентність ІІІ. Хлор може виявляти валентність V, VII.

Отже:

Групи	І	ІІ	ІІІ	IV	V	VI	VII
Вища валентність	І	ІІ	ІІІ	IV	V	VI	VII
Можливі валентності				ІІ	ІІІ	IV, II	V, III

Ступінь окиснення

            Розглянемо структурні формули речовин H – Cl

ž     Який із атомів більш електронегативний? (хлор)

ž     До якого атома Гідрогену чи Хлору буде зсунута електронна  густина? (до Хлору)

H – F                          Na⁺F^-

ž     У якому випадку буде відбуватися перехід електрона від одного до іншого атома? Чому? (велика різниця в електронегативностях)

Розповідь учителя

У йонних кристалічних речовинах немає спільних електронних пар

Тому для цих речовин поняття валентності втрачає визначеність. Для всіх сполук застосовують більш універсальне поняття – ступінь окиснення.

Запис в зошиті

Ступінь окиснення – це умовний заряд на атомі, молекулі чи у кристалі, якщо припустити, що всі зв’язки мали б йонний характер

Ступінь окиснення показує: скільки електронів атом віддав, або прийняв, щоб утворилась дана сполука.

«+1» віддав електрон, втратив електрон, не вистачає одного електрона

«-1» Притягнув електрон, має надлишковий негативний заряд

1.    Визначаємо ступені окиснення в бінарних сполуках – оксидах

А) CaO

До завершення енергетичного рівня Оксигену не вистачає двох електронів. Як більш електронегативний атом він притягає два електрони від менш електронегативного і одержує ступінь окиснення  -2. Кальцій віддає два електрони, тому у нього ступінь окиснення +2

Ca⁺²O^-2

Б) Н₂O

Віддавати електрони у цій бінарній сполуці буде атом Гідрогену. У нього тільки один вільний електрон, тому ступінь окиснення Гідрогену +1

Н₂⁺¹O^-2

Оскільки у молекулі є два атоми Гідрогену, загальний ступінь окиснення Гідрогенів буде +2, а загальний ступінь оксигенів -2. Алгебраїчна сума ступенів окиснення дорівнює О.

Н₂⁺¹O^{-2 – ступені окиснення для одного атома}

+2  -2  _{– загальний ступінь окиснення всіх атомів елемента}   

+ 2 + (-2) = 0_{– алгебраїчна сума ступенів окиснення}

Визначаємо ступені окиснення в оксидах Na₂O, N₂O₃, N₂O₅, Fe₂O₃, CuO, Cu₂O

2.    Визначаємо ступені окиснення у летких сполуках з Гідрогеном:

CH₄, NH₃, H₂S, HCl

3.    Визначаємо ступені окиснення у складних речовинах:

Найбільш електронегативними атомами є атоми Оксигену.

Загальне число електронів, притягнуте атомами, буде -8

Атоми Гідрогену віддали два електрони, тому атоми Сульфуру необхідно віддати своїх шість електронів, щоб алгебраїчна сума відповідала О.

1.   Визначаємо ступені окиснення у простих речовинах Cl₂⁰, N₂⁰, Zn⁰, Na⁰

У молекулі газу хлору (Cl₂) атоми утворили спільну електронну пару, що однаково належить обом атомам. Оскільки електронегативність атомів Хлору становить 3.5, то переходу електронів немає. І ступінь окиснення дорівнює «О».

Метал Натрій має металічну кристалічну ґратку, яка складається з атомів та йонів натрію. Електронегативність атомів – 0.97. Проста речовина метал натрій має ступінь окиснення «О».

Ступінь окиснення і валентність – родинні поняття. У багатьох сполуках ступінь окиснення співпадає з валентністю. Проте існує багато випадків, коли валентність відрізняється від ступеня окиснення.

Пероксиди: H₂O₂ – пероксид водню, Na₂O₂ – натрій пероксид

                                               H – O – O – H

Ступінь окиснення Гідрогену +1, а Оксигену -1, бо атоми Оксигену притягнули тільки по одному електрону. Інші вільні електрони утворили ковалентно-полярний зв’язок.

Робота в парах

1.         O₂, K₂O, P₂O₅, H₂SiO₃, CaBr₂, ZnCl₂

2.         Al, BaO, N₂O₅, H₃PO₄, H₃BO₃, BaCl₂

3.         BaF₂, OF₂, CaCl₂, N₂, H₃AsO₃

4.         Cr₂O₃, CrO, CrO₃, P₄, S₈, F₂

Перевіряємо завдання, виставляємо оцінки, при необхідності пояснюємо індивідуально

IV. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

1.                  Я на уроці ознайомився (ознайомилася) з поняттям ...

2.                  На уроку запам’ятав (ала) такі базові поняття...

3.                  Необхідно більше попрацювати над ...

4.                  Мені найбільш зрозумілим було ...

V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1.                  Вивчити параграф

2.                  Повторити основні поняття уроку і вивчити визначення

3.                  Визначити ступені окиснення у складних речовинах

4.                  Задача

Обчислити масові частки елементів Гідрогену та Оксигену в речовині H₃BO₃