Сравнить валентные возможности атомов o и s. Данный урок посвящен повторению понятия «валентность» и изучению принципов определения валентных возможностей атомов химических элементов. В ходе изучения материала вы узнаете, сколько атомов других химических

Цели.

• Развить представления о валентности как основном свойстве атома, выявить закономерности изменения радиусов атомов химических элементов в периодах и группах периодической системы.
• Используя интегрированный подход, развивать у учащихся умения сравнивать, сопоставлять, находить аналогии, предсказывать практический результат на основании теоретических рассуждений.
• Создавая ситуации успеха, преодолевать психологическую инерцию учащихся.
• Развивать образное мышление, способности к рефлексии.

Оборудование: Таблица “ Валентность и электронные конфигурации элементов”, мультимедиа.

Эпиграф. Логика, если она отражается в истине и здравом смысле, всегда ведёт к цели, к правильному результату.

Урок комбинированный, с элементами интеграции. Используемые методы обучения: объяснительно-иллюстрированый, эвристический и проблемный.

I этап. Ориентировочно-мотивационный

Урок начинается с “настройки” (звучит музыка – симфония №3 Й. Брамса).

Учитель: Слово “валентность” (от лат. valentia) возникло в середине XIX в., в период завершения второго химико-аналитического этапа развития химии. К тому времени было открыто более 60 элементов.

Истоки понятия “валентность” содержатся в работах разных ученых. Дж. Дальтон установил, что вещества состоят из атомов, соединенных в определенных пропорциях Э. Франкланд, собственно, и ввел понятие валентности как соединительной силы. Ф.А. Кекуле отождествлял валентность с химической связью. А.М.Бутлеров обратил внимание на то, что валентность связана с реакционной способностью атомов. Д.И. Менделеев создал периодическую систему химических элементов, в которой высшая валентность атомов совпадала с номером группы элемента в системе. Он же ввел понятие “переменная валентность”.

Вопрос. Что такое валентность?

Вчитайтесь в определения, взятые из разных источников (учитель показывает слайды через мультимедиа):

“Валентность химического элемента – способность его атомов соединяться с другими атомами в определенных соотношениях”.

“Валентность – способность атомов одного элемента присоединять определенное количество атомов другого элемента”.

“Валентность – свойство атомов, вступая в химические соединения, отдавать или принимать определенное количество электронов (электровалентность) или объединять электроны для образования общих для двух атомов электронных пар (ковалентность)”.

Какое определение валентности, по вашему мнению, более совершенно и в чем вы видите недостатки других? (Обсуждение в группах.)

Валентность и валентные возможности – важные характеристики химического элемента. Они определяются структурой атомов и периодически изменяются с увеличением зарядов ядер.

Учитель. Таким образом, делаем вывод, что:

Что, по-вашему, означает понятие “ валентная возможность”?

Учащиеся высказывают свое мнение. Вспоминают значение слов “возможность”, “возможный”, уточняют смысл этих слов в толковом словаре С.И.Ожегова:

“Возможность – средство, условие, необходимое для осуществления чего-нибудь”;

“Возможный – такой, который может произойти, осуществимый, допустимый, дозволительный, мыслимый”.

(учитель показывает следующий слайд)

Потом учитель подводит итог.

Учитель. Валентные возможности атомов – это допустимые валентности элемента, весь спектр их значений в различных соединениях.

II этап. Операционно-исполнительный

Работа с таблицей “ Валентность и электронные конфигурации элементов”.

Учитель. Поскольку валентность атома зависит от числа неспаренных электронов, полезно рассмотреть структуры атомов в возбужденных состояниях, учитывая валентные возможности. Запишем электронографические формулы распределения электронов по орбиталям в атоме углерода. С их помощью определим, какую валентность проявляет углерод С в соединениях. Звездочкой (*) обозначают атом в возбужденном состоянии:

Таким образом, углерод проявляет валентность IV за счёт расспаривания
2s 2 – электронов и перехода одного из них на вакантную орбиталь . (Вакантный – незанятый, пустующий (С. И. Ожегов))

Почему валентность С- II и IV , а H-I , He-O , Be – II , B – III , P -V ?

Сопоставьте электронографические формулы элементов (схема №1) и установите причину разной валентности.

Работа в группах:

Учитель. Итак, от чего зависят валентность и валентные возможности атомов? Давайте рассмотрим эти два понятия во взаимосвязи (схема №2).

Расход энергии (Е) на перевод атома в возбужденное состояние компенсируется энергией, выделяющейся при образовании химической связи.

В чем отличие атома в основном (стационарном) состоянии от атома в возбужденном состоянии (схема №3)?

Учитель. Могут ли быть следующие валентности у элементов: Li -III , О – IV , Ne – II ?

Поясните свой ответ, используя электронные и электронографические формулы этих элементов (схема №4).

Работа в группах.

Ответ. Нет, так как в этом случае затраты энергии на перемещение электрона

(1s -> 2p или 2p -> 3s) настолько велики, что не могут быть компенсированы энергией, выделяющейся при образовании химической связи.

Учитель. Есть ещё один вид валентной возможности атомов – это наличие неподеленных электронных пар (образование ковалентной связи по донорно – акцепторному механизму):

III этап. Оценочно-рефлексивный

Подводятся итоги, характеризуется работа учащихся на уроке (возвращение к эпиграфу урока). Затем подводится резюме – отношение ребят к уроку, учебному предмету, учителю.

1. Что не понравилось на уроке?

2. Что понравилось?

3. Какие вопросы остались для тебя неясными?

4. Оценка работы преподавателя и своей работы? (обоснованная).

Домашнее задание (по учебнику О.С. Габриеляна, Химия-10; профильный уровень, параграф №4, упр.4)

Свойства атома во многом определяется строением его внешнего электронного слоя. Электроны, находящиеся на внешнем, а иногда и на предпоследнем, электронном слое атома могут принимать участие в образовании химических связей. Такие электроны называют валентными. Например, в атоме фосфора 5 валентных электронов: (рис. 1).

Рис. 1. Электронная формула атома фосфора

Валентные электроны атомов элементов главных подгрупп расположены на s- и р-орбиталях внешнего электронного слоя. У элементов побочных подгрупп, кроме лантаноидов и актиноидов, валентные электроны расположены на s-орбитали внешнего и d-орбиталях предпоследнего слоев.

Валентность - это способность атома образовывать химические связи. Данное определение и само понятие валентность корректны только по отношению к веществам с ковалентным типом связи. Для ионных соединений это понятие неприменимо, вместо него используют формальное понятие «степень окисления».

Валентность характеризуется числом электронных пар, образующихся при взаимодействии атома с другими атомами. Например, валентность азота в аммиаке NH3 равна трем (Рис. 2).

Рис. 2. Электронная и графическая формулы молекулы аммиака

Количество электронных пар, которое может образовать атом с другими атомами, зависит, в первую очередь, от числа его неспаренных электронов. Например, в атоме углерода два неспаренных электрона - на 2р-орбиталях (Рис. 3). По числу неспаренных электронов мы можем сказать, что такой атом углерода может проявлять валентность, равную II.

Рис. 3. Электронное строение атома углерода в основном состоянии

Во всех органических веществах и некоторых неорганических соединениях углерод четырехвалентен. Такая валентность возможна только в возбужденном состоянии атома углерода, в которое он переходит при получении дополнительной энергии.

В возбужденном состоянии в атоме углерода распариваются 2s-электроны, один из которых переходит на свободную 2р-орбиталь. Четыре неспаренных электрона могут участвовать в образовании четырех ковалентных связей. Возбужденное состояние атома принято обозначать «звездочкой» (Рис. 4).

Рис. 4. Электронное строение атома углерода в возбужденном состоянии

Может ли азот иметь валентность, равную пяти - по числу его валентных электронов? Рассмотрим валентные возможности атома азота.

В атоме азота два электронных слоя, на которых расположено всего 7 электронов (Рис. 5).

Рис. 5. Электронная схема строения внешнего слоя атома азота

Азот может образовать три общие электронные пары с тремя другими электронами. Пара электронов на 2s-орбитали тоже может участвовать в образовании связи, но по другому механизму - донорно-акцепторному, образуя четвертую связь.

Распаривание 2s-электронов в атоме азота невозможно, т. к. на втором электронном слое нет d-подуровня. Поэтому высшая валентность азота равна IV.

Подведение итога урока

На уроке вы научились определять валентные возможности атомов химических элементов. В ходе изучения материала вы узнали, сколько атомов других химических элементов может присоединить к себе конкретный атом, а также почему элементы проявляют разные значения валентности.

Источники

http://www.youtube.com/watch?t=3&v=jSTB1X1mD0o

http://www.youtube.com/watch?t=7&v=6zwx_d-MIvQ

http://www.youtube.com/watch?t=1&v=qj1EKzUW16M

http://interneturok.ru/ru/school/chemistry/11-klass - конспект