Šis darbs tiek veikts ar skolēniem, kuri ieradās iegūt profesionālo izglītību. Ļoti bieži viņu zināšanas ķīmijā ir vājas, tāpēc viņiem nav nekādas intereses par šo priekšmetu. Bet katram skolēnam ir vēlme mācīties. Pat slikti veicies skolēns izrāda interesi par mācību priekšmetu, kad viņam izdodas kaut ko paveikt pašam.
Darba uzdevumi ir izstrādāti, ņemot vērā nepilnības zināšanās. Spēcīgs teorētiskais materiāls ļauj ātri atsaukt atmiņā nepieciešamos jēdzienus, kas palīdz studentiem pabeigt darbu. Pēc molekulu modeļu izveidošanas bērniem ir vieglāk rakstīt strukturālās formulas. Spēcīgākiem skolēniem, kuri ātrāk pabeidz darba praktisko daļu, tiek doti aprēķinu uzdevumi. Katrs skolēns, veicot darbu, sasniedz rezultātu: vieniem izdodas uzbūvēt molekulu modeļus, ko viņi dara ar prieku, citi pabeidz lielāko daļu darba, citi izpilda visus uzdevumus, un katrs skolēns saņem atzīmi.
Nodarbības mērķi:
- patstāvīga darba iemaņu attīstīšana;
- vispārināt un sistematizēt studentu zināšanas par organisko savienojumu uzbūves teoriju;
- nostiprināt spēju sastādīt ogļūdeņražu struktūrformulas;
- praktizēt nosaukumu došanas prasmes pēc starptautiskās nomenklatūras;
- atkārtojiet uzdevumu risināšanu, lai noteiktu elementa masas daļu vielā;
- attīstīt uzmanību un radošo darbību;
- attīstīt loģisko domāšanu;
- audzināt atbildības sajūtu.
Praktiskais darbs
“Organisko vielu molekulu modeļu veidošana.
Ogļūdeņražu strukturālo formulu sastādīšana.
Darba mērķis:
- Iemācīties veidot organisko vielu molekulu modeļus.
- Iemācīties pierakstīt ogļūdeņražu struktūrformulas un nosaukt tās pēc starptautiskās nomenklatūras.
Teorētiskais materiāls. Ogļūdeņraži ir organiskas vielas, kas sastāv no oglekļa un ūdeņraža atomiem. Oglekļa atoms visos organiskajos savienojumos ir četrvērtīgs. Oglekļa atomi var veidot taisnas, sazarotas un slēgtas ķēdes. Vielu īpašības ir atkarīgas ne tikai no kvalitatīvā un kvantitatīvā sastāva, bet arī no secības, kādā atomi ir saistīti viens ar otru. Vielas, kurām ir vienāda molekulārā formula, bet dažādas struktūras, sauc par izomēriem. Prefiksi norāda daudzumu di- divi, trīs- trīs, tetra- četri; ciklo- nozīmē slēgts.
Sufiksi ogļūdeņražu nosaukumos norāda uz daudzkārtējas saites klātbūtni:
lv viena saite starp oglekļa atomiem (C C);
lv dubultsaite starp oglekļa atomiem (C = C);
iekšā trīskāršā saite starp oglekļa atomiem (C C);
diene divas dubultsaites starp oglekļa atomiem (C = C C = C);
Radikāļi: metil-CH3; etil-C2H5; hlors -Cl; broms -Br.
Piemērs. Izveidojiet propāna molekulas modeli.
Propāna molekula C3H8 satur trīs oglekļa atomus un astoņus ūdeņraža atomus. Oglekļa atomi ir savienoti viens ar otru. Sufikss – lv norāda uz vienotas saites klātbūtni starp oglekļa atomiem. Oglekļa atomi atrodas 10928 minūšu leņķī.
Molekulai ir piramīdas forma. Uzzīmējiet oglekļa atomus kā melnus apļus, ūdeņraža atomus kā baltus apļus un hlora atomus kā zaļus apļus.
Zīmējot modeļus, ievērojiet atomu izmēru attiecību.
Atrodiet molāro masu, izmantojot periodisko tabulu
M (C3H8) = 123 + 18 = 44 g/mol.
Lai nosauktu ogļūdeņradi, jums ir nepieciešams:
- Izvēlieties garāko ķēdi.
- Skaitlis, kas sākas no malas, kurai radikālā vai daudzkārtējā saite ir vistuvāk.
- Norādiet radikāli, ja katrs ir norādīts vairāki radikāļi. (Cipars pirms vārda).
- Nosauciet radikāli, sākot ar mazāko radikāli.
- Nosauciet garāko ķēdi.
- Norādiet daudzkārtējās saites pozīciju. (Cipars aiz vārda).
Sastādot formulas pēc nosaukuma nepieciešams:
- Nosakiet oglekļa atomu skaitu ķēdē.
- Nosakiet daudzkārtējās saites pozīciju. (Cipars aiz vārda).
- Nosakiet radikāļu stāvokli. (Cipars pirms vārda).
- Pierakstiet radikāļu formulas.
- Visbeidzot, nosakiet ūdeņraža atomu skaitu un izvietojumu.
Elementa masas daļu nosaka pēc formulas:
Kur
– ķīmiskā elementa masas daļa;
n – ķīmiskā elementa atomu skaits;
Ar ir ķīmiskā elementa relatīvā atommasa;
Mr – relatīvā molekulmasa.
Risinot problēmu, izmantojiet aprēķinu formulas:
Relatīvais gāzes blīvums Dg parāda, cik reižu vienas gāzes blīvums ir lielāks par citas gāzes blīvumu. D(H 2) - ūdeņraža relatīvais blīvums. D(gaiss) - relatīvais blīvums gaisā.
Aprīkojums: Molekulu lodīšu un nūju modeļu komplekts, dažādu krāsu plastilīns, sērkociņi, tabula “Piesātinātie ogļūdeņraži”, periodiskā tabula. Individuālie uzdevumi.
Progress. Uzdevumu izpilde atbilstoši iespējām.
Variants #1.
Uzdevums Nr.1 . Izveidojiet molekulu modeļus: a) butāns, b) ciklopropāns. Uzzīmējiet molekulāros modeļus savā piezīmju grāmatiņā. Uzrakstiet šo vielu struktūrformulas. Atrodiet to molekulmasu.
Uzdevums Nr.3. Rakstīt strukturāli vielu formulas:
a) butēns-2, uzrakstiet tā izomēru;
b) 3,3 - dimetilpentīns-1.
Uzdevums Nr.4. Atrisināt problēmas:
1. uzdevums Nosakiet oglekļa un ūdeņraža masas daļu metānā.
Uzdevums 2. Ogli izmanto gumijas ražošanai. Nosakiet, cik g kvēpu (C) var iegūt, sadaloties 22 g propāna?
Variants #2.
Uzdevums Nr.1 . Izveidojiet molekulu modeļus: a) 2-metilpropāns, b) ciklobutāns. Uzzīmējiet molekulāros modeļus savā piezīmju grāmatiņā. Uzrakstiet šo vielu struktūrformulas. Atrodiet to molekulmasu.
Uzdevums Nr.2. Nosauciet vielas:
Uzdevums Nr.3 Sastādi strukturāli vielu formulas:
a) 2-metilbutēns-1, uzrakstiet tā izomēru;
b) propīns.
Uzdevums Nr.4. Atrisināt problēmas:
Uzdevums 1. Noteikt oglekļa un ūdeņraža masas daļu etilēnā.
Uzdevums 2. Ogli izmanto gumijas ražošanai. Noteikt sodrēju masu (C), ko var iegūt, sadaloties 36 g pentāna?
Variants #3.
Uzdevums Nr.1 . Izveidojiet molekulu modeļus: a) 1,2-dihloretāns, b) metilciklopropāns
Uzzīmējiet molekulāros modeļus savā piezīmju grāmatiņā. Uzrakstiet šo vielu struktūrformulas. Cik reizes dihloretāns ir smagāks par gaisu?
Uzdevums Nr.2. Nosauciet vielas:
Uzdevums Nr.3. Rakstīt strukturāli vielu formulas:
a) 2-metilbutēns-2, uzrakstiet tā izomēru;
b) 3,4-dimetilpentīns-1.
Uzdevums Nr.4. Atrisināt problēmas:
Uzdevums 1. Atrodi molekulāro formulu vielai, kas satur 92,3% oglekļa un 7,7% ūdeņraža. Ūdeņraža relatīvais blīvums ir 13.
2. uzdevums. Kāds ūdeņraža tilpums izdalīsies, sadaloties 29 g butāna (n.o.)?
Opcijas numurs 4.
Uzdevums Nr.1 . Izveidojiet molekulu modeļus: a) 2,3-dimetilbutāns, b) hlorciklopropāns. Uzzīmējiet molekulāros modeļus savā piezīmju grāmatiņā. Uzrakstiet šo vielu struktūrformulas. Atrodiet to molekulmasu.
Uzdevums Nr.2. Nosauciet vielas
Uzdevums Nr.3. Rakstīt vielu strukturālās formulas:
a) 2-metilbutadienten-1,3; uzrakstiet izomēru.
b) 4-metilpentīns-2.
Uzdevums Nr.4. Atrisināt problēmas:
Uzdevums 1. Atrodi molekulāro formulu vielai, kas satur 92,3% oglekļa un 7,7% ūdeņraža. Ūdeņraža relatīvais blīvums ir 39.
2. uzdevums. Kāds oglekļa dioksīda tilpums izdalīsies, pilnībā sadedzinot 72 g automašīnas degvielas, kas sastāv no propāna?
Šodien vadīsim nodarbību ne tikai modelēšanā, bet arī ķīmijā, un no plastilīna veidosim molekulu modeļus. Plastilīna bumbiņas var iztēloties kā atomus, un parastie sērkociņi vai zobu bakstāmie palīdzēs parādīt strukturālās sakarības. Šo metodi var izmantot skolotāji, skaidrojot jaunu materiālu ķīmijā, vecāki, pārbaudot un apgūstot mājasdarbus, un paši bērni, kurus interesē mācību priekšmets. Iespējams, nav vienkāršāka un pieejamāka veida, kā izveidot vizuālo materiālu mikroobjektu mentālai vizualizācijai.
Šeit kā piemēri ir organiskās un neorganiskās ķīmijas pasaules pārstāvji. Pēc analoģijas ar tām var izgatavot citas struktūras, galvenais ir saprast visu šo daudzveidību.
Materiāli darbam:
- divu vai vairāku krāsu plastilīns;
- molekulu strukturālās formulas no mācību grāmatas (ja nepieciešams);
- sērkociņi vai zobu bakstāmie.
1. Sagatavo plastilīnu, lai modelētu sfēriskus atomus, no kuriem veidosies molekulas, kā arī sērkociņus, lai attēlotu saites starp tiem. Dabiski, ka dažādu tipu atomus labāk parādīt citā krāsā, lai būtu skaidrāk iztēloties konkrētu objektu mikropasaulē.
2. Lai veidotu bumbiņas, nosprauž vajadzīgo plastilīna porciju skaitu, samīca rokās un plaukstās sarullē formās. Organisko ogļūdeņražu molekulu veidošanai varat izmantot lielākas sarkanas bumbiņas - tas būs ogleklis, bet mazākas zilas bumbiņas - ūdeņradi.
3. Lai izveidotu metāna molekulu, sarkanajā bumbiņā ievietojiet četrus sērkociņus tā, lai tie būtu vērsti pret tetraedra virsotnēm.
4. Sērkociņu brīvajos galos novieto zilas bumbiņas. Dabasgāzes molekula ir gatava.
5. Sagatavo divas identiskas molekulas, lai izskaidrotu bērnam, kā var iegūt nākamā ogļūdeņražu pārstāvja – etāna – molekulu.
6. Savienojiet abus modeļus, noņemot vienu sērkociņu un divas zilas bumbiņas. Ītans ir gatavs.
7. Tālāk turpiniet aizraujošo darbību un paskaidrojiet, kā veidojas daudzkārtēja saite. Noņemiet divas zilās bumbiņas un dubultojiet saiti starp oglēm. Līdzīgā veidā var veidot visas nodarbībai nepieciešamās ogļūdeņraža molekulas.
8. Tāda pati metode ir piemērota neorganiskās pasaules molekulu veidošanai. Tās pašas plastilīna bumbiņas palīdzēs realizēt ieceres.
9. Ņem centrālo oglekļa atomu – sarkano bumbiņu. Ievietojiet tajā divus sērkociņus, definējot molekulas lineāro formu, pie sērkociņu brīvajiem galiem piestipriniet divas zilas bumbiņas, kas šajā gadījumā apzīmē skābekļa atomus. Tādējādi mums ir lineāras struktūras oglekļa dioksīda molekula.
10. Ūdens ir polārs šķidrums, un tā molekulas ir leņķiski veidojumi. Tie sastāv no viena skābekļa atoma un diviem ūdeņraža atomiem. Leņķisko struktūru nosaka vientuļais elektronu pāris uz centrālā atoma. To var attēlot arī kā divus zaļus punktus.
Šīs ir aizraujošas radošās nodarbības, kuras noteikti vajadzētu praktizēt kopā ar bērniem. Jebkura vecuma skolēni ieinteresēsies par ķīmiju un labāk sapratīs mācību priekšmetu, ja mācību procesā tiks nodrošināts ar pašu izgatavotu uzskates līdzekli.
Daudziem skolēniem nepatīk ķīmija un viņi to uzskata par garlaicīgu priekšmetu. Daudziem šī tēma šķiet grūta. Taču tās studēšana var būt interesanta un izglītojoša, ja procesam pieiet radoši un visu skaidri parādāt.
Mēs piedāvājam jums detalizētu ceļvedi, kā veidot molekulas no plastilīna.
Pirms molekulu veidošanas mums iepriekš jāizlemj, kādas ķīmiskās formulas izmantosim. Mūsu gadījumā tie ir etāns, etilēns, metilēns. Mums būs nepieciešams: plastilīns kontrastējošās krāsās (mūsu gadījumā sarkans un zils) un zaļš plastilīns, sērkociņi (zobu bakstāmie).
1. No sarkanā plastilīna izrullējiet 4 bumbiņas ar apmēram 2 cm diametru (oglekļa atomi). Pēc tam no zilā plastilīna izrullē 8 mazākas bumbiņas, apmēram centimetru diametrā (ūdeņraža atomi).
2. Paņemiet 1 sarkanu bumbiņu un ievietojiet tajā 4 sērkociņus (vai zobu bakstāmos), kā parādīts attēlā.
3. Paņemiet 4 zilas bumbiņas un uzlieciet tās sarkanajā bumbiņā ievietoto sērkociņu brīvajos galos. Rezultāts ir dabasgāzes molekula.
4. Atkārtojiet soli Nr. 3 un iegūstiet divas molekulas nākamajai ķīmiskajai vielai.
5. Izgatavotajām molekulām jābūt savienotām viena ar otru ar sērkociņu, lai veidotos etāna molekula.
6. Var izveidot arī molekulu ar dubultsaiti – etilēnu. Lai to izdarītu, no katras 3. darbībā iegūtās molekulas izņemiet 1 sērkociņu ar zilu bumbiņu un savienojiet detaļas kopā ar diviem sērkociņiem.
7. Paņemiet sarkanu bumbiņu un 2 zilas un savienojiet tās kopā ar diviem sērkociņiem, lai iegūtu ķēdi: zils – 2 sērkociņi – sarkans – 2 sērkociņi – zils. Mums ir vēl viena molekula ar dubultsaiti – metilēns.
8. Paņemiet atlikušās bumbiņas: sarkanas un 2 zilas un savienojiet tās ar sērkociņiem, kā parādīts attēlā. Tad no zaļā plastilīna izrullējam 2 mazas bumbiņas un piestiprinām pie mūsu molekulas. Mums ir molekula ar diviem negatīvi lādētiem elektroniem.
Ķīmijas studijas kļūs interesantākas, un jūsu bērns attīstīs interesi par mācību priekšmetu.
Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet uz Ctrl+Enter.
Papildus novērojumiem un eksperimentiem modelēšanai ir svarīga loma dabas pasaules un ķīmijas izpratnē.
Jau teicām, ka viens no galvenajiem novērošanas mērķiem ir modeļu meklēšana eksperimentu rezultātos.
Tomēr dažus novērojumus ir neērti vai neiespējami veikt tieši dabā. Dabiskā vide tiek atjaunota laboratorijas apstākļos ar speciālu ierīču, instalāciju, objektu, t.i., modeļu (no latīņu valodas modulis - mērs, paraugs) palīdzību. Modeļi kopē tikai svarīgākās objekta pazīmes un īpašības.
Piemēram, lai pētītu dabas parādību zibens, zinātniekiem nebija jāgaida pērkona negaiss. Zibeni var simulēt fizikas stundā un skolas laboratorijā. Divām metāla bumbiņām ir jāpiešķir pretēji elektriskie lādiņi: pozitīvs un negatīvs. Kad bumbiņas tuvojas noteiktam attālumam, starp tām izlec dzirkstele - tas ir zibens miniatūrā. Jo lielāks lādiņš uz lodītēm, jo agrāk tuvojoties lec dzirkstele, jo ilgāks mākslīgais zibens. Šāds zibens tiek ražots, izmantojot īpašu ierīci, ko sauc par elektrofora iekārtu (33. att.).
Rīsi. 33.
Elektrofora mašīna
Modeļa izpēte ļāva zinātniekiem noteikt, ka dabiskais zibens ir milzīga elektriskā izlāde starp diviem negaisa mākoņiem vai starp mākoņiem un zemi. Tomēr īsts zinātnieks cenšas atrast praktisku pielietojumu katrai pētītajai parādībai. Jo jaudīgāks ir elektriskais zibens, jo augstāka ir tā temperatūra. Bet elektriskās enerģijas pārvēršanu siltumā var izmantot, piemēram, metālu metināšanai un griešanai. Tā radās ikvienam šodien pazīstamais elektriskās metināšanas process (34. att.).
Rīsi. 34.
Dabas parādību zibens var simulēt laboratorijā
Īpaši plaši tiek izmantota modelēšana fizikā. Nodarbībās par šo tēmu jūs iepazīsities ar dažādiem modeļiem, kas palīdzēs izpētīt elektriskās un magnētiskās parādības, ķermeņu kustības modeļus un optiskās parādības.
Katra dabaszinātne izmanto savus modeļus, kas palīdz vizuāli iztēloties reālu dabas parādību vai objektu.
Slavenākais ģeogrāfiskais modelis ir globuss (35. att., a) - miniatūrs mūsu planētas trīsdimensiju attēls, ar kuru var izpētīt kontinentu un okeānu, valstu un kontinentu, kalnu un jūru atrašanās vietu. Ja uz plakanas papīra lapas uzklāj zemes virsmas attēlu, tad šādu modeli sauc par ģeogrāfisko karti (35. att., b).
Rīsi. 35.
Slavenākie ģeogrāfiskie modeļi: a - globuss; b - karte
Modeļi tiek plaši izmantoti bioloģijas pētījumos. Pietiek minēt, piemēram, modeļus - cilvēka orgānu manekenus u.c. (36. att.).
Rīsi. 36.
Bioloģiskie modeļi: a - acs; b - smadzenes
Modelēšana ir ne mazāk svarīga ķīmijā. Tradicionāli ķīmiskos modeļus var iedalīt divās grupās: objektīvā un simboliskā jeb simboliskā (1. shēma).
Lielākai skaidrībai tiek izmantoti priekšmetu modeļi atomiem, molekulām, kristāliem, ķīmiskās rūpniecības rūpnīcām.
Jūs droši vien esat redzējuši attēlu ar atoma modeli, kas līdzinās Saules sistēmas uzbūvei (37. att.).
Rīsi. 37.
Atomu struktūras modelis
Ķīmisko molekulu modelēšanai izmanto lodīšu un nūju vai trīsdimensiju modeļus. Tie ir salikti no bumbiņām, kas simbolizē atsevišķus atomus. Atšķirība ir tāda, ka lodīšu un nūju modeļos lodīšu atomi atrodas noteiktā attālumā viens no otra un ir piestiprināti viens pie otra ar stieņiem. Piemēram, bumbiņu un nūju un ūdens molekulu trīsdimensiju modeļi ir parādīti 38. attēlā.
Rīsi. 38.
Ūdens molekulas modeļi: a - lodveida stienis; b - tilpuma
Kristālu modeļi atgādina molekulu lodīšu un nūju modeļus, tomēr tie neattēlo atsevišķas vielas molekulas, bet parāda vielas daļiņu relatīvo izvietojumu kristāliskā stāvoklī (39. att.).
Rīsi. 39.
Vara kristāla modelis
Tomēr visbiežāk ķīmiķi izmanto nevis uz objektiem balstītus, bet ikoniskus jeb simboliskus modeļus. Tie ir ķīmiskie simboli, ķīmiskās formulas, ķīmisko reakciju vienādojumi.
Nākamajā nodarbībā jūs sāksit apgūt zīmju un formulu ķīmisko valodu.
Jautājumi un uzdevumi
- Kas ir modelis? modelēšana?
- Sniedziet piemērus: a) ģeogrāfiskajiem modeļiem; b) fiziski modeļi; c) bioloģiskie modeļi.
- Kādi modeļi tiek izmantoti ķīmijā?
- No plastilīna veidojiet bumbiņu un nūju un trīsdimensiju ūdens molekulu modeļus. Kāda forma ir šīm molekulām?
- Pierakstiet krustziežu zieda formulu, ja bioloģijas stundā pētījāt šo augu ģimeni. Vai šo formulu var saukt par modeli?
- Pierakstiet vienādojumu, lai aprēķinātu ķermeņa ātrumu, ja ir zināms ceļš un laiks, kas nepieciešams ķermenim. Vai šo vienādojumu var saukt par modeli?