Көміртек атомының электрондық құрылысының ерекшеліктері
Көміртек атомының электрондық құрылысы және гибридтену
Бұл материал 11-сынып химия курсына арналған: көміртек атомының электрондық құрылысының ерекшеліктерін түсіндіру, гибридтену ұғымын және гибридтенген орбитальдардың кеңістіктік орналасуын жүйелі түрде қарастыру.
Сабақ типі
Аралас сабақ
Оқыту формалары
Кітаппен өздік жұмыс, кестемен жұмыс, мұғалімнің түсіндіруі, Сократтық семинар, «джигсо» әдісі
Құралдар
Оқулық, дәптер, интерактивті тақта, ДДТ-2, көміртек атомының құрылысы бойынша көрнекілік материалдар
Сабақ мақсаттары
Білімділік
Көміртек атомының электрондық құрылысы, гибридтену және гибридтенген орбитальдар туралы білім қалыптастыру.
Дамытушылық
Түсіндіру біліктілігін жетілдіру; назар аудару мен есте сақтау қабілетін дамыту; қорытынды жасап, жүйелеуге үйрету.
Тәрбиелік
Сабақ уақытын бағалауға дағдыландыру; еңбекқорлық пен пәнге қызығушылықты арттыру.
Ұйымдастыру және алдыңғы білімді тексеру
Сабақ басында қалыпты жұмыс ырғағын қалыптастыру, оқушыларды психологиялық тұрғыдан дайындау, сабақтың мақсаты мен кезеңдерін айқындау жүргізіледі. Оқушылардың дайындық деңгейі тексеріліп, назар сабаққа шоғырландырылады.
Үй тапсырмасын тексерудің міндеттері
- Тапсырманың дұрыс әрі толық орындалғанын анықтау.
- Білімдегі олқылықтар мен орындау кезіндегі қиындықтарды табу.
- Қателерді түзетіп, түсінбеген тұстарды нақтылау.
Тексеру формасы: айналым бойынша жаттығуларды қарау және қысқа ауызша түсіндіру.
Білімді жаңғырту (актуализация)
Жаңа тақырыпты түсінуге қажетті іргелі ұғымдар еске түсіріледі. Мақсат — оқушылардың бір мезетте қабылдауын күшейту, ой қорытындысын жасауға, жалпылауға және жүйелеуге бағыттау.
Фронтальды сұрақтар
- ОҚҚТ (орбитальдық кванттық-химиялық түсініктер) негізгі қағидалары қандай?
- ОҚҚТ қағидаларын мысалмен дәлелдеңдер.
Көміртек атомы: негізгі деректер және жетекші сұрақтар
Көміртек — органикалық химияның өзегі. Оның төрт валентті болуы электрондық құрылыс ерекшелігімен және байланыс түзу кезіндегі күй өзгерістерімен түсіндіріледі.
Негізгі анықтамалық тұжырым
Көміртектің реттік нөмірі 6, сондықтан ядро заряды +6, протон саны 6.
Түсінуді тереңдететін сұрақтар
- Көміртек атомында қанша электрон болады?
- Қанша энергетикалық деңгей бар?
- Сыртқы деңгейдегі электрон саны қанша?
- Орбиталь дегеніміз не?
- Электрондық орбитальдардың қандай пішіндерін білесіңдер?
- Көміртектің сыртқы деңгейін қандай орбитальдар құрайды және олардың саны қанша?
Төрт валенттілікке апаратын идея
Көміртек көптеген органикалық қосылыстарда тұрақты түрде төрт валентті. Байланыс түзілгенде атом қозған күйге ауысып, 2s-электрондардың біреуі 2p-орбитальға ауысуы мүмкін деген түсінік қолданылады.
Метан мысалы және «неге барлық байланыс бірдей?» мәселесі
Сократтық семинарға сұрақтар
- Метан молекуласының құрылысы қандай?
- Метан молекуласында қанша химиялық байланыс бар?
- C–H байланысының типі қандай?
- Бұл байланыстар қандай класқа жатады?
- Көміртек пен сутек арасындағы байланыс қандай орбитальдардың бүркесуі арқылы түзіледі?
Алғашқы түсіндірулерде үш байланыс көміртек атомының p-орбиталі мен сутек атомының s-орбиталі бүркесуі арқылы, ал төртінші байланыс екі s-орбитальдің бүркесуі арқылы түзіледі деп қарастырылған. Мұндай жағдайда бір C–H байланысы қалған үшеуінен энергиясы, ұзындығы және бағытталуы бойынша айырмашылық көрсетуі керек еді.
Алайда тәжірибелер метан молекуласындағы төрт C–H байланысының да бірдей екенін көрсетті. Осы қайшылықты түсіндіру үшін гибридтену теориясы ұсынылды.
Гибридтену: мәні және негізгі қағидалар
Егер метандағы барлық байланыстар бірдей болса, онда олар көміртектің бірдей қасиетті орбитальдарынан түзілуі тиіс. Бірақ бастапқы s және p орбитальдары пішіні мен энергиясы жағынан айқын ерекшеленеді. Осыдан гибридтену ұғымы туындайды: әртүрлі орбитальдар араласып, энергиясы мен пішіні жақындасқан жаңа орбитальдар түзеді.
Маңызды ереже
Гибридтену кезінде орбитальдар саны өзгермейді: бір s-орбиталь мен үш p-орбиталь араласса, нәтижесінде төрт гибридтенген орбиталь пайда болады.
Байланыс түзу логикасы
Әр гибридтенген орбитальда жұптаспаған бір электрон сақталып, осы электрондар есебінен төрт C–H байланысы түзіледі.
Пішіні және кеңістіктік бағытталуы
Пішіні
Гибридтенген орбитальдар жалпы алғанда «гантельге» ұқсас, бірақ бөліктерінің өлшемдері бірдей емес (асимметриялы).
Ең алыс орналасу
Орбитальдар кеңістікте бір-бірінен барынша қашық орналасуға ұмтылады, бұл өзара тебілу әсерін азайтады.
Тетраэдрлік бұрыш
Осьтер арасындағы бұрыш 109°28′, ал бағытталуы тетраэдр төбелеріне сәйкес келеді.
Қорытынды идея
Метандағы төрт бірдей C–H байланысын түсіндіру үшін көміртектің орбитальдары гибридтенеді. Нәтижесінде энергиясы мен бағытталуы үйлескен төрт бірдей орбиталь пайда болып, тетраэдрлік кеңістіктік құрылым қалыптасады.