Uz promatranje i eksperimentiranje, modeliranje igra važnu ulogu u razumijevanju prirodnog svijeta i kemije.

Već smo rekli da je jedan od glavnih ciljeva promatranja traženje obrazaca u rezultatima pokusa.

Međutim, neka promatranja je nezgodno ili ih je nemoguće provesti izravno u prirodi. Prirodni okoliš rekreira se u laboratorijskim uvjetima uz pomoć posebnih uređaja, instalacija, objekata, odnosno modela (od lat. modulus - mjera, uzorak). Modeli kopiraju samo najvažnije značajke i svojstva objekta.

Na primjer, da bi proučavali prirodni fenomen munje, znanstvenici nisu morali čekati grmljavinsko nevrijeme. Munje se mogu simulirati na satu fizike iu školskom laboratoriju. Dvije metalne kuglice trebaju imati suprotne električne naboje: pozitivan i negativan. Kada se kuglice približe određenoj udaljenosti, između njih preskoči iskra - to je munja u malom. Što je veći naboj na kuglicama, iskra prije skoči pri približavanju, to je dulja umjetna munja. Takva munja se proizvodi pomoću posebnog uređaja koji se zove elektroforni stroj (slika 33).

Riža. 33.
Stroj za elektrofor

Proučavanje modela omogućilo je znanstvenicima da utvrde da je prirodna munja golemo električno pražnjenje između dva grmljavinska oblaka ili između oblaka i tla. Međutim, pravi znanstvenik nastoji pronaći praktičnu primjenu za svaki fenomen koji proučava. Što je električna munja jača, to je njena temperatura viša. Ali pretvorba električne energije u toplinu može se koristiti, na primjer, za zavarivanje i rezanje metala. Tako se pojavio postupak električnog zavarivanja, poznat svakom današnjem učeniku (slika 34).

Riža. 34.
Prirodni fenomen munje može se simulirati u laboratoriju

Posebno široko se koristi modeliranje u fizici. U nastavi ovog predmeta upoznat ćete se s različitim modelima koji će vam pomoći u proučavanju električnih i magnetskih pojava, obrazaca kretanja tijela i optičkih pojava.

Svaka prirodna znanost koristi vlastite modele koji pomažu vizualno zamisliti stvarni prirodni fenomen ili objekt.

Najpoznatiji geografski model je globus (slika 35, a) - minijaturna trodimenzionalna slika našeg planeta, pomoću koje možete proučavati položaj kontinenata i oceana, zemalja i kontinenata, planina i mora. Ako se slika zemljine površine nanese na ravni list papira, tada se takav model naziva geografska karta (slika 35, b).

Riža. 35.
Najpoznatiji geografski modeli: a - globus; b - karta

Modeli se široko koriste u proučavanju biologije. Dovoljno je spomenuti npr. makete – lutke ljudskih organa i sl. (slika 36).

Riža. 36.
Biološki modeli: a - oko; b - mozak

Modeliranje nije ništa manje važno u kemiji. Konvencionalno se kemijski modeli mogu podijeliti u dvije skupine: objektivne i simboličke, odnosno simboličke (Shema 1).

Radi veće preglednosti koriste se predmetni modeli atoma, molekula, kristala, kemijskih industrijskih postrojenja.

Vjerojatno ste vidjeli sliku modela atoma koji strukturom podsjeća na Sunčev sustav (slika 37).

Riža. 37.
Model strukture atoma

Za modeliranje kemijskih molekula koriste se modeli s loptom i palicom ili trodimenzionalni modeli. Sastavljaju se od kuglica koje simboliziraju pojedinačne atome. Razlika je u tome što su u modelima s kuglicom i palicom atomi kuglice smješteni na određenoj udaljenosti jedan od drugoga i međusobno su pričvršćeni šipkama. Na primjer, model lopte i palice i trodimenzionalni modeli molekula vode prikazani su na slici 38.

Riža. 38.
Modeli molekule vode: a - kugla i šipka; b - volumetrijski

Modeli kristala nalikuju kugličnim modelima molekula, ali ne prikazuju pojedinačne molekule tvari, već relativni raspored čestica tvari u kristalnom stanju (slika 39).

Riža. 39.
Model bakrenog kristala

Međutim, najčešće kemičari ne koriste modele temeljene na objektima, već ikoničke ili simboličke modele. To su kemijski simboli, kemijske formule, jednadžbe kemijskih reakcija.

Počet ćete učiti kemijski jezik znakova i formula u sljedećoj lekciji.

Pitanja i zadaci

1. Što je model? manekenstvo?
2. Navedite primjere: a) geografskih modela; b) fizičke modele; c) biološki modeli.
3. Koji se modeli koriste u kemiji?
4. Od plastelina izradite kuglične i trodimenzionalne modele molekula vode. Kakav oblik imaju ove molekule?
5. Zapišite formulu za cvijet krstašicu ako ste ovu biljnu porodicu proučavali na satu biologije. Može li se ova formula nazvati modelom?
6. Napiši jednadžbu za izračun brzine tijela ako su poznati put i vrijeme koje tijelo treba prijeći. Može li se ova jednadžba nazvati modelom?

Mnogi školarci ne vole kemiju i smatraju je dosadnim predmetom. Mnogima je ova tema teška. Ali proučavanje može biti zanimljivo i poučno ako procesu pristupite kreativno i sve jasno pokažete.

Nudimo vam detaljan vodič za oblikovanje molekula od plastelina.

Prije izrade molekula, moramo unaprijed odlučiti koje ćemo kemijske formule koristiti. U našem slučaju to su etan, etilen, metilen. Trebat će nam: plastelin u kontrastnim bojama (u našem slučaju crvena i plava) i malo zelenog plastelina, šibice (čačkalice).

1. Od crvenog plastelina razvaljajte 4 loptice promjera oko 2 cm (ugljikovi atomi). Zatim od plavog plastelina razvaljajte 8 manjih loptica promjera oko centimetar (vodikovi atomi).

2. Uzmite 1 crvenu kuglicu i u nju zabodite 4 šibice (ili čačkalice) kako je prikazano na slici.

3. Uzmite 4 plave kuglice i stavite ih na slobodne krajeve šibica umetnutih u crvenu kuglicu. Rezultat je molekula prirodnog plina.

4. Ponovite korak br. 3 i dobijete dvije molekule za sljedeću kemijsku tvar.

5. Napravljene molekule moraju se međusobno povezati šibicom kako bi nastala molekula etana.

6. Možete stvoriti i molekulu s dvostrukom vezom – etilen. Da biste to učinili, iz svake molekule dobivene u koraku br. 3 izvadite 1 šibicu s plavom kuglicom na njoj i spojite dijelove s dvije šibice.

7. Uzmite crvenu kuglicu i 2 plave i spojite ih s dvije šibice tako da dobijete lanac: plava – 2 šibice – crvena – 2 šibice – plava. Imamo još jednu molekulu s dvostrukom vezom - metilen.

8. Uzmite preostale kuglice: crvenu i 2 plave i spojite ih šibicama kao što je prikazano na slici. Zatim od zelenog plastelina smotamo 2 male kuglice i pričvrstimo ih na našu molekulu. Imamo molekulu s dva negativno nabijena elektrona.

Učenje kemije postat će zanimljivije, a vaše dijete će razviti interes za predmet.

Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.

Danas ćemo održati lekciju ne samo iz modeliranja, već i iz kemije, a od plastelina ćemo napraviti modele molekula. Kuglice od plastelina možete zamisliti kao atome, a obične šibice ili čačkalice pomoći će da se pokažu strukturne veze. Ovu metodu mogu koristiti učitelji pri objašnjavanju novog gradiva iz kemije, roditelji pri provjeravanju i proučavanju domaćih zadaća te sama djeca zainteresirana za predmet. Vjerojatno ne postoji lakši i pristupačniji način za stvaranje vizualnog materijala za mentalnu vizualizaciju mikroobjekata.

Ovdje su kao primjeri predstavnici iz svijeta organske i anorganske kemije. Po analogiji s njima mogu se napraviti i druge strukture, glavna stvar je razumjeti svu ovu raznolikost.

Materijali za rad:

• plastelin od dvije ili više boja;
• strukturne formule molekula iz udžbenika (po potrebi);
• šibice ili čačkalice.

1. Pripremite plastelin za modeliranje kuglastih atoma od kojih će se oblikovati molekule, kao i šibice za prikaz veza među njima. Naravno, bolje je prikazati atome različitih vrsta u različitim bojama, tako da je jasnije zamisliti određeni objekt u mikrosvijetu.

2. Da biste napravili kuglice, otkinite potreban broj porcija plastelina, gnječite u rukama i dlanovima valjajte u oblike. Za oblikovanje molekula organskih ugljikovodika možete koristiti veće crvene kuglice - to će biti ugljik, a manje plave kuglice - vodik.

3. Da biste formirali molekulu metana, umetnite četiri šibice u crvenu kuglu tako da pokazuju prema vrhovima tetraedra.

4. Postavite plave kuglice na slobodne krajeve šibica. Molekula prirodnog plina je spremna.

5. Pripremite dvije identične molekule kako biste djetetu objasnili kako možete dobiti molekulu sljedećeg predstavnika ugljikovodika – etana.

6. Spojite dva modela tako da uklonite jednu šibicu i dvije plave kuglice. Ethan je spreman.

7. Zatim nastavite s uzbudljivom aktivnošću i objasnite kako nastaje višestruka veza. Uklonite dvije plave kuglice i udvostručite vezu između atoma ugljika. Na sličan način možete oblikovati sve molekule ugljikovodika potrebne za lekciju.

8. Ista je metoda prikladna za oblikovanje molekula anorganskog svijeta. Iste kuglice od plastelina pomoći će vam da ostvarite svoje planove.

9. Uzmite središnji atom ugljika - crvenu kuglu. U nju umetnite dvije šibice, definirajući linearni oblik molekule; na slobodne krajeve šibica pričvrstite dvije plave kuglice, koje u ovom slučaju predstavljaju atome kisika. Dakle, imamo molekulu ugljičnog dioksida linearne strukture.

10. Voda je polarna tekućina, a njezine molekule su uglate tvorevine. Sastoje se od jednog atoma kisika i dva atoma vodika. Kutna struktura određena je slobodnim parom elektrona na središnjem atomu. Također se može prikazati kao dvije zelene točke.

Ovo su uzbudljive kreativne lekcije koje biste svakako trebali vježbati sa svojom djecom. Učenici bilo koje dobi će se zainteresirati za kemiju i bolje će razumjeti predmet ako im se tijekom procesa učenja osigura vizualno pomagalo koje su sami izradili.

Ovaj rad se provodi s učenicima koji su došli na stručno obrazovanje. Vrlo često njihovo znanje iz kemije je slabo, pa ih predmet ne zanima. Ali svaki učenik ima želju učiti. Čak i lošiji učenik pokazuje interes za neki predmet kada nešto uspije sam napraviti.

Zadaci u radu osmišljeni su uzimajući u obzir nedostatke u znanju. Snažan teorijski materijal omogućuje vam brzo prisjećanje potrebnih pojmova, što pomaže učenicima da završe posao. Nakon što su izgradili modele molekula, djeci je lakše pisati strukturne formule. Za jače učenike koji brže rješavaju praktični dio rada dani su računski zadaci. Svaki učenik u radu postiže rezultat: jedni uspiju izgraditi modele molekula, što rade sa zadovoljstvom, drugi dovrše većinu posla, treći sve zadatke, a svaki učenik dobije ocjenu.

Ciljevi lekcije:

• razvijanje vještina samostalnog rada;
• uopćiti i usustaviti znanja studenata o teoriji strukture organskih spojeva;
• učvrstiti sposobnost sastavljanja strukturnih formula ugljikovodika;
• uvježbati vještine imenovanja prema međunarodnoj nomenklaturi;
• ponoviti rješavanje zadataka za određivanje masenog udjela elementa u tvari;
• razvijati pažnju i kreativnu aktivnost;
• razvijati logično razmišljanje;
• njegovati osjećaj odgovornosti.

Praktični rad

“Izrada modela molekula organskih tvari.
Sastavljanje strukturnih formula ugljikovodika.”

Cilj rada:

1. Naučiti izraditi modele molekula organskih tvari.
2. Naučiti zapisivati ​​strukturne formule ugljikovodika i imenovati ih prema međunarodnoj nomenklaturi.

Teorijski materijal. Ugljikovodici su organske tvari koje se sastoje od atoma ugljika i vodika. Atom ugljika u svim organskim spojevima je četverovalentan. Atomi ugljika mogu tvoriti ravne, razgranate i zatvorene lance. Svojstva tvari ne ovise samo o kvalitativnom i kvantitativnom sastavu, već i o redoslijedu kojim su atomi međusobno povezani. Tvari koje imaju istu molekulsku formulu, ali različite strukture nazivaju se izomeri. Prefiksi označavaju količinu di- dva, tri- tri, tetra- četiri; ciklo- znači zatvoreno.

Sufiksi u imenima ugljikovodika označavaju prisutnost višestruke veze:

hr jednostruka veza između atoma ugljika (C C);
hr dvostruka veza između atoma ugljika (C = C);
u trostruka veza između ugljikovih atoma (C C);
dien dvije dvostruke veze između atoma ugljika (C = C C = C);

radikali: metil -CH3; etil -C2H5; klor -Cl; brom -Br.

Primjer. Napravite model molekule propana.

Molekula propana C 3 H 8 sadrži tri atoma ugljika i osam atoma vodika. Atomi ugljika su međusobno povezani. Sufiks – en označava prisutnost jednostruke veze između ugljikovih atoma. Atomi ugljika nalaze se pod kutom od 10928 minuta.

Molekula ima oblik piramide. Nacrtajte atome ugljika kao crne krugove, atome vodika kao bijele krugove, a atome klora kao zelene krugove.

Prilikom crtanja modela promatrajte omjer veličina atoma.

Pronađite molarnu masu pomoću periodnog sustava

M (C3H8) = 123 + 18 = 44 g/mol.

Za imenovanje ugljikovodika potrebno je:

1. Odaberite najduži lanac.
2. Broj koji počinje od ruba kojem je najbliža radikalna ili višestruka veza.
3. Navedite radikal ako je naznačeno više radikala. (Broj ispred imena).
4. Imenujte radikal počevši od najmanjeg radikala.
5. Navedi najduži lanac.
6. Označite položaj višestruke veze. (Broj iza imena).

Kod sastavljanja formula po imenu potrebno:

1. Odredite broj ugljikovih atoma u lancu.
2. Odredite položaj višestruke veze. (Broj iza imena).
3. Odredi položaj radikala. (Broj ispred imena).
4. Napiši formule radikala.
5. Na kraju odredite broj i raspored vodikovih atoma.

Maseni udio elementa određuje se formulom:

Gdje

– maseni udio kemijskog elementa;

n – broj atoma kemijskog elementa;

Ar je relativna atomska masa kemijskog elementa;

Mr – relativna molekulska težina.

Kada rješavate problem, koristite formule za izračun:

Relativna gustoća plina Dg pokazuje koliko je puta gustoća jednog plina veća od gustoće drugog plina. D(H 2) - relativna gustoća vodika. D(zrak) - relativna gustoća u zraku.

Oprema: Set modela molekula s kuglicom, plastelin različitih boja, šibice, tablica "Zasićeni ugljikovodici", periodni sustav. Individualni zadaci.

Napredak. Izvršavanje zadataka prema opcijama.

Opcija 1.

Zadatak br. 1 . Napravite modele molekula: a) butana, b) ciklopropana. Nacrtajte molekularne modele u svoju bilježnicu. Napiši strukturne formule tih tvari. Pronađite njihove molekularne težine.

Zadatak br. 3. Sastaviti strukturalni formule tvari:

a) buten-2, napišite njegov izomer;
b) 3,3-dimetilpentin-1.

Zadatak br. 4. Riješiti probleme:

1. zadatak Odredite maseni udio ugljika i vodika u metanu.

Zadatak 2. Čađa se koristi za proizvodnju gume. Odredi koliko se g čađe (C) može dobiti razgradnjom 22 g propana?

Opcija #2.

Zadatak br. 1 . Napravite modele molekula: a) 2-metilpropana, b) ciklobutana. Nacrtajte molekularne modele u svoju bilježnicu. Napiši strukturne formule tih tvari. Pronađite njihove molekularne težine.

Zadatak br. 2. Imenuj tvari:

3. zadatak Sastavi strukturalni formule tvari:

a) 2-metilbuten-1, napišite njegov izomer;
b) propin.

Zadatak br. 4. Riješiti probleme:

Zadatak 1. Odredite maseni udio ugljika i vodika u etilenu.

Zadatak 2. Čađa se koristi za proizvodnju gume. Odredite masu čađe (C) koja se može dobiti razgradnjom 36 g pentana?

Opcija #3.

Zadatak br. 1 . Napravite modele molekula: a) 1,2-dikloroetana, b) metilciklopropana.

Nacrtajte molekularne modele u svoju bilježnicu. Napiši strukturne formule tih tvari. Koliko je puta dikloroetan teži od zraka?

Zadatak br. 2. Imenuj tvari:

Zadatak br. 3. Sastaviti strukturalni formule tvari:

a) 2-metilbuten-2, napišite njegov izomer;
b) 3,4-dimetilpentin-l.

Zadatak br. 4. Riješiti probleme:

Zadatak 1. Odredite molekulsku formulu tvari koja sadrži 92,3% ugljika i 7,7% vodika. Relativna gustoća za vodik je 13.

Zadatak 2. Koliki će se volumen vodika osloboditi pri razgradnji 29 g butana (n.o.)?

Opcija broj 4.

Zadatak br. 1 . Napravite modele molekula: a) 2,3-dimetilbutana, b) klorociklopropana. Nacrtajte molekularne modele u svoju bilježnicu. Napiši strukturne formule tih tvari. Pronađite njihove molekularne težine.

Zadatak br. 2. Imenuj tvari

Zadatak br. 3. Sastaviti strukturne formule tvari:

a) 2-metilbutadienten-1,3; napiši izomer.
b) 4-metilpentin-2.

Zadatak br. 4. Riješiti probleme:

Zadatak 1. Odredite molekulsku formulu tvari koja sadrži 92,3% ugljika i 7,7% vodika. Relativna gustoća za vodik je 39.

Zadatak 2. Koliki će se volumen ugljičnog dioksida osloboditi pri potpunom izgaranju 72 g automobilskog goriva koje se sastoji od propana?

Odaberite vrstu slatkiša. Za izradu bočnih niti šećera i fosfatnih skupina upotrijebite šuplje trake crnog i crvenog sladića. Za dušične baze koristite gumene medvjediće u četiri različite boje.

• Koji god slatkiš koristili, trebao bi biti dovoljno mekan da se može probosti čačkalicom.
• Ako pri ruci imate marshmallows u boji, oni su izvrsna alternativa gumenim medvjedićima.

Pripremite preostale materijale. Uzmite konac i čačkalice koje koristite za izradu modela. Uže će trebati izrezati na komade duge oko 30 centimetara, ali ih možete napraviti duže ili kraće – ovisno o duljini DNK modela koji odaberete.

• Da biste stvorili dvostruku spiralu, upotrijebite dva komada niti iste duljine.
• Provjerite imate li barem 10-12 čačkalica, iako će vam možda trebati malo više ili manje - opet ovisno o veličini vašeg modela.

Nasjeckajte sladić. Sladić ćete objesiti, izmjenjujući boju, duljina komada treba biti 2,5 centimetra.

Razvrstajte gumene medvjediće u parove. U DNA lancu citozin i guanin (C i G), kao i timin i adenin (T i A), nalaze se u parovima. Odaberite četiri gumena medvjedića različitih boja koji će predstavljati različite dušične baze.

• Nije važno u kojem se nizu nalazi par C-G ili G-C, glavno je da par sadrži upravo te baze.
• Nemojte kombinirati neusklađene boje. Na primjer, ne možete kombinirati T-G ili A-C.
• Izbor boja može biti potpuno proizvoljan, u potpunosti ovisi o osobnim preferencijama.

Objesite sladić. Uzmite dva komada konca i zavežite svaki na dnu kako sladić ne bi skliznuo. Zatim kroz središnje šupljine nanizajte komadiće sladića naizmjeničnih boja na uzicu.

• Dvije boje sladića simboliziraju šećer i fosfat, koji tvore niti dvostruke spirale.
• Odaberite jednu boju šećera, vaši će se gumeni medvjedići pričvrstiti na tu boju sladića.
• Provjerite jesu li komadići sladića u istom redoslijedu na obje niti. Ako ih stavite jednu pored druge, boje na obje niti bi trebale odgovarati.
• Zavežite još jedan čvor na oba kraja užeta odmah nakon što završite s nizanjem sladića.

Pričvrstite gumene medvjediće čačkalicama. Nakon što ste uparili sve medvjede, stvarajući grupe C-G i T-A, upotrijebite čačkalicu i pričvrstite po jednog medvjeda iz svake skupine na oba kraja čačkalica.

• Nagurajte gumene medvjediće na čačkalicu tako da barem pola inča šiljastog dijela čačkalice viri van.
• Možda ćete na kraju imati više nekih parova od drugih. Broj parova u stvarnoj DNK određuje razlike i promjene u genima koje tvore.