Сабақ
Жұмыстың мақсаты:
- Коваленттік байланысы бар заттардың (N₂, O₂, алмаз) молекулалық құрылымын зерттеу және оларды модель арқылы визуализациялау
Күтілетін нәтижелер
Жобаны зерттегеннен кейін оқушылар:
- Топтық жұмыс дағдыларын қалыптастыра алады
- алынған ақпаратты талдай және қорытындылай алады
- өз бетінше логикалық қорытынды жасай алады
Мұғалімге арналған нұсқаулық:
- Тапсырма жұппен орындалады
- Зертханалық жұмысты бастамас бұрын, сілтеме бойынша қауіпсіздік ережелерімен танысыңыз:
- Жұмыс парағын жүктеп алу үшін сілтемеге өтіңіз:
Теориялық бөлім
Коваленттік байланыс дегеніміз не?
Коваленттік байланыс — бұл атомдар арасында ортақ электрон жұптарының есебінен түзілетін химиялық байланыс. Бұл байланыс көбінесе бейметалл элементтер арасында түзіледі.
Коваленттік байланыс қалай түзіледі?
- Алмасу механизмі — әр атом ортақ жұп түзу үшін бір электроннан береді.
Мысалы: оттек (O₂) және азот (N₂) молекулалары. - Донорлық-акцепторлық механизм — бір атом электрон жұбын толығымен береді, ал екінші атом оны қабылдайды.
Мысалы: аммоний ионы (NH₄⁺).
Коваленттік байланыс түрлері қандай?
- Дара байланыс — 1 ортақ электрон жұбы (мысалы, H–H).
- Қос байланыс — 2 ортақ электрон жұбы (мысалы, O=O).
- Үштік байланыс — 3 ортақ электрон жұбы (мысалы, N≡N).
Жалпы, байланыс саны неғұрлым көп болса — молекула соғұрлым берік болады және атомдар арасындағы қашықтық қысқарады.
Гибридтену түрлері қандай?
Гибридтену — химиялық байланыс түзу үшін атом орбиталдерінің қайта ұйымдасуы.
- sp – сызықтық молекула пішіні, бір s- және бір p-орбитальдің қосылуынан түзіледі. Атомда бір-бірінен 180° бұрышпен орналасқан екі гибридті орбиталь болады. (мысалы, CO₂)
- sp² – жазық үшбұрышты (тригональды) пішін, бір s- және екі p-орбитальдің қосылуынан пайда болады. Орбитальдар арасындағы бұрыш шамамен 120°. (мысалы, C₂H₄)
- sp³ – тетраэдрлік пішін, бір s- және үш p-орбитальден тұрады. Аралық бұрыш шамамен 109,5°. (мысалы, CH₄, алмаз)
Молекула құрылысы мен зат қасиеттерінің байланысы қандай?
Молекула құрылысы оның физикалық және химиялық қасиеттеріне тікелей әсер етеді:
- Қос және үштік байланыстары бар заттар әдетте реакцияға оңай түседі.
- Алмаз сияқты берік коваленттік торлар (sp³-гибридтену) затқа қаттылық пен жоғары балқу температурасын береді.
- O₂ және N₂ сияқты қарапайым молекулалар кәдімгі жағдайда газ күйінде болады, себебі олардың молекулалары арасында әлсіз тартылыс күштері бар.
Практикалық бөлім
1-қадам. Азот, оттек және алмаз молекулаларының моделін жасау үшін ермексаздың үш түрлі түсі мен тіс тазалағыштар қажет.
2-қадам. Азот молекуласы (N₂): бір түсті екі шар мүсіндеп, оларды үш тіс тазалағышпен қосыңыз — бұл үштік ковалентті байланыс.
3-қадам. Оттек молекуласы (O₂): басқа түсті ермексаздан екі шар жасап, оларды екі тіс тазалағышпен жалғаңыз — бұл қос коваленттік байланыс.
4-қадам. Алмаз — бұл әрбір көміртек атомы төрт басқа көміртек атомдарымен байланысқан тетраэдр тәрізді құрылымдағы кристалдық тор. Көміртек атомдары үшін бірдей 14 шар жасап алыңыз.
5-қадам. Бірінші тетраэдрді жасаңыз. Бір атомды (көміртек) төрт басқа атоммен әр жағынан қосыңыз — бұл төрт валенттік байланыс.
6-қадам. Екінші тетраэдрді де дәл солай жасаңыз, бірақ жоғарғы тіс тазалағышты атомсыз қалдырыңыз. Бұл кейін тетраэдрлерді біріктіру үшін қажет. Үшінші тетраэдрде жоғарғы және екі бүйірдегі атомдарды бос қалдырыңыз.
7-қадам. Соңғы тетраэдрді жоғарғы және бір бүйірлік атомсыз құрастырыңыз.
8-қадам. Барлық тетраэдрлерді суретте көрсетілгендей бір-бірімен жалғаңыз.
9-қадам. Соңында бірінші тетраэдрді жоғарғы жағынан жалғаңыз. Нәтижесінде сізде симметриялы кристалдық тордың фрагменті пайда болады: қай жағынан қарасаңыз да, құрылым бірдей көрінеді.
Маңызды: Алмаз осындай көп тетраэдрлерден тұрады, олар өзара мықты коваленттік байланыстармен жалғасқан. Дәл осы құрылым алмазға оған тән ерекше қасиеттерді — қаттылық пен беріктікті — береді.
Енді осы молекулалардың 3D нұсқасын онлайн режимінде MolView платформасы арқылы құрастырып көріңіз.
1-қадам. MolView.org сайтына кіріңіз. «Close Pop-up» батырмасын басып, шыққан үлгілік модельді өшіріңіз.
2-қадам. Азот молекуласын (N₂) құрастырыңыз.
Оң жақтағы химиялық элементтер тізімінен N (азот) элементін таңдаңыз. Сол жақтағы мәзірден үштік байланыс түрін таңдаңыз.
3-қадам. Масштабты үлкейту үшін лупа белгішесін басыңыз. Молекуланы үшөлшемді кеңістікке көшіру үшін «2D to 3D» батырмасын басыңыз. Молекуланы айналдырып көру үшін тінтуірдің сол жақ батырмасын басып ұстап, курсормен жылжытыңыз.
4-қадам. Оттек молекуласын (O₂) құрастырыңыз. O (оттек) элементін және қос байланыс түрін таңдаңыз.
5-қадам. 3D режиміне ауысып, молекуланың кеңістіктік құрылымын зерттеңіз.
6-қадам. Енді алмаздың кристалдық торының бір бөлігін жасап көріңіз. Көміртек (C) элементін таңдап, атомдарды бірі ортасында, төртеуі бұрыштарда орналасатын тетраэдр түрінде орналастырыңыз.
7-қадам. Орталық көміртек атомын тағы үш тетраэдрдің орталық атомдарымен қосып, кристалдық тор құрылымын бейнелеңіз.
8-қадам. Көміртек атомының төрт валенттік байланыс түзетінін есте сақтаңыз. Әрбір көміртек атомын төрт көршілес атоммен қосыңыз.
9-қадам. Дайын модельді 3D кеңістікке ауыстырыңыз.
Молекуланы әртүрлі бағытта бұрып көріңіз.
Сонда алмаздың симметриялы кристалдық тор екенін көресіз — ол қай жағынан қарасаңыз да бірдей көрінеді.
Қорытынды
Зертханалық жұмыс барысында оқушылар:
- коваленттік байланыстың түзілу механизмдерін зерттеді;
- азот пен оттек молекулаларын (қос және үштік байланыспен) үлгіледі;
- алмаз кристалдық торының фрагментін құрастырды;
- MolView платформасында 3D модельдер жасады.
Модельдеу молекулалардың құрылымын, коваленттік байланыс түрлерін және зат қасиеттерімен байланысын жақсы түсінуге көмектеседі.