Урок
Цель работы:
- Научиться составлять структурные и пространственные модели молекул.
Ожидаемые результаты:
После проведения работы ученики могут:
- формировать навыки работы в команде
- уметь анализировать и обобщать полученную информацию
- самостоятельно делать логические выводы
Руководство для учителя:
- Задание выполняется в парах или же индивидуально.
- Прежде чем приступить к лабораторным работам, ознакомьтесь с правилами безопасности, пройдя по ссылке:
- Чтобы загрузить рабочий лист, перейдите по ссылке:
Теоретическая часть
Органические соединения строятся на основе атома углерода. Атом углерода четырёхвалентный и может соединяться с другими атомами углерода, образуя цепи различной длины. Благодаря этому возникает огромное разнообразие органических веществ.
Гомологические ряды
Органические вещества объединяют в гомологические ряды.
- Гомологи – это соединения, сходные по строению и свойствам, которые отличаются друг от друга на одну или несколько –CH₂– групп.
- Например, алканы:
- метан CH₄,
- этан C₂H₆,
- пропан C₃H₈,
- бутан C₄H₁₀ и т. д.
Все они имеют общую формулу CₙH₂ₙ₊₂ и постепенно изменяющиеся физические свойства (температура кипения, агрегатное состояние), но схожие химические свойства.
Структурные формулы
Каждое органическое вещество можно изобразить разными способами:
- молекулярная формула (показывает количество атомов),
- структурная формула (раскрывает порядок соединения атомов),
- пространственная (объёмная) формула (отражает расположение атомов в пространстве).
Например, для пропана:
- молекулярная формула: C₃H₈,
- структурная формула: CH₃–CH₂–CH₃.
- пространственная формула:
Номенклатура IUPAC
Для однозначного наименования органических веществ применяется международная номенклатура IUPAC.
Основные правила:
- Выбрать самую длинную цепь углеродов – это будет основа названия.
- Пронумеровать атомы углерода.
- Определить заместители (например, атом хлора, гидроксильная группа и т.д.) и указать их положение.
- Составить название.
Примеры:
- CH₄ → метан,
- C₂H₆ → этан,
- C₃H₈ → пропан,
- C₃H₇Cl → 1-хлорпропан.
Таким образом, использование IUPAC позволяет легко определить состав и строение молекулы по её названию.
Практическая часть
Шаг 1. Запишите химические формулы и названия по международной номенклатуре IUPAC для алифатических соединений.
Примеры: метан (CH₄), этан (C₂H₆), пропан (C₃H₈), 1-хлорпропан (C₃H₇Cl).
Шаг 2. Сформируйте из пластилина модель атомов:
белый пластилин — атомы водорода (H).
При этом атом углерода должен быть примерно в 1,5 раза больше по радиусу, чем атом водорода.
чёрный пластилин — атомы углерода (C),
Шаг 3. Разрежьте зубочистки пополам и используйте их в качестве химических связей.
Шаг 4. Соберите молекулу метана (CH₄): один атом углерода и четыре атома водорода. Во всех органических соединениях атом углерода четырёхвалентный, то есть может образовывать четыре химические связи. Метан является ярким примером этого свойства.
Шаг 5. Соберите молекулу этана (C₂H₆): соедините два атома углерода между собой и прикрепите к каждому углероду по три атома водорода.
Шаг 6. Соберите молекулу пропана (C₃H₈): три атома углерода соедините в цепочку и добавьте восемь атомов водорода.
Шаг 7. Постройте молекулу 1-хлорпропана (C₃H₇Cl): замените один атом водорода в молекуле пропана на атом хлора (используйте пластилин другого цвета). Обратите внимание: атом хлора примерно в два раза больше атома водорода.
Шаг 8. Выполните задания и сделайте выводы в Рабочем листе.
Заключение
В ходе работы были составлены модели молекул органических соединений. Практическое моделирование показало, что даже простейшие органические вещества обладают определённым пространственным строением, что имеет важное значение в химии и биологии.