Методы обучения химии. Их клас-ция. Развив. ф-ции.
Методы обуч-я – это совместная деят-сть учителя и уч-ся, направленная на эффективное усвоение знаний по предмету. Методы зависят от содержания обуч-я и методологии.
Клас-ция по источникам знаний: 1) словесные (главный источник познания – устно-письм. речь; Метод приёмы (частные)- словесное изложение, объяснение, рассказ, лекция, работа с книгой); 2) наглядные (гл. источник поз-ния – предметы, явления и процессы, их изображение; Частные методы – демонстрация учителем раздат. мат-ла, опытов, экскурсии, диафильмов, таблиц); 3) практические (гл. источник поз-ния – практич. д-сть уч-ся; частные методы – эксперимент и практич. занятия в кабинете, изготвл. приборов, занятия на пришкольном уч-ке). Самым развив. частным методом будет дискуссия с использованием практич. д-сти ученика. Класс-ция методов по хар-ру позноват. д-сти уч-ся: 1)объяснит.-иллюстративный. Частные- беседа, чтение мат-ла; 2) репродуктивные (предполагают усвоение, запоминание и воспроизв. по опред. плану); 3) проблемное изложение уч- мат-ла ( учитель выделяет проблему, а уч-ся нет знаний решить эту проблему); 4) частично-поисковый (когда учитель подводит уч-ся к осознанию проблему и исп-ет их знания для её решения); 5) исследовательские (уч-ся самост. и с помощью учителя выделяют проблему, намечают пути её решения, исп-ют разные источники для её решения). В 80-е года особое внимание привлекла проблема орг-ции развив. обучения. В химии можно обучать уч-ся след. приемам: анализа, синтеза, абстрагирования, сравнения, системат-ции, обощения, клас-ции. Обучение этим приемам следует вести по плану: показ образца действия, самост. исп-е приема под наблюд. учителя, исп-е приемов самост. д-сти, применение умения на практике. Задания по химии должны отличатся по глубине и широте самост. д-сти.
Ионная связь.
Если хим. св. образуется между атомами, кот. им. очень большую разность электроотрицательностей (∆ЭО > 1,7) , то общая электрон. пара полностью переходит к атому с большей ЭО. Результатом этого является образование частиц, им. электрические заряды. Эти частицы называются ионами.
Между образовавшимися ионами возникает электростатическое притяжение, кот. наз. ионной связью. Способность к образованию + и – ионов оценивается энергией ионизации и эн. сродства к электрону.
Легче всего образуются катионы (+) – элем. с малой эн. ионизации, т.е. это элем (S) – щел. и щел.-зем. металлы. А простые ионы легче образ. р-элем. 7 группы в следствии их высокого сродства к электрону.
Основные свойства ионной св.
Силовые поля распростр. равномерно во всех направлениях в пространстве. Каждый ион может притягивать ионы противоположного знака в любом направлении. Т.е. ионная связь ненаправлена.
Взаимодействие двух противоположно заряженных ионов друг с другом не может привести к полной взаимной компенсации их силовых полей. У них сохраняется способность притягивать ионы противоположного знака и по другим направлениям – ненасыщаемость ионной связи.
В кристаллической решетке ионных соединений вокруг каждого иона располагается определенное число ионов с противоположным знаком. Например, в кристалл. решетке NaCl каждый ион Na+ окружен 6 хлорид-ионами, а каждый Cl- окружен 6 ионами натрия.
Свойства соед. с ион. св. (t0 кип. и плав., растворимость, сила электролита) зависят от степени ионности св., кот. нах. в обратной зависимости от: поляризующей способности катиона (способность его деформировать окружающие анионы) или поляризуемости аниона (способности аниона к деформации, иначе к дополнит. поляризации). – это все зависит от заряда и размера иона. Чем больше заряд катиона и меньше его размер, тем больше его пол. способность катиона. Чем больше заряд аниона и больше его размер, тем больше его поляризуемость. Чем выше ионность связи, тем вещество легче диссоциирует на ионы, тем больше его растворимость, тем выше его t0 кип. и плав.
r кат.(r.к.), пол способность (с.п.), ионность связи (и.с.), сила электролита (с.э.), растворимость (р), t0 кип. и плав. (t0), r аниана (r.а.), поляризуемость (п).
r.к с.п. и.с. с.э. р. t0
LiOH ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓
NaOH ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓
KOH ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓
r.а п и.с. с.э. р. t0.
AlF ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑
AgCl ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑
AgBr ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑
AgJ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑
Фенолы
Фенолы — это производные ароматических углеводородов, содержащие одну или несколько гидроксильных групп у атомов углерода бензольного кольца.
Классификация: Одноатомные, Двуатомные, Трехатомные.
Номенклатура и изомерия
Возможны два типа изомерии: изомерия положения заместителей в бензольном кольце и изомерия боковой цепи (строения алкильного радикала и числа радикалов).
Многие фенолы имеют тривиальные названия.
С6H5OH – фенол
Электронное строение
Фенолы представляют собой полярные соединения (диполи). Бензольное кольцо является отрицательным концом диполя, группа — ОН — положительным. Дипольный момент направлен в сторону бензольного кольца.
Фенол является слабой кислотой. В этом состоит главное отличие фенолов от спиртов, которые являются неэлектролитами.
Физические свойства
Большинство одноатомных фенолов при нормальных условиях представляют собой бесцветные кристаллические вещества с невысокой температурой плавления и характерным запахом. Фенолы малорастворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях, токсичны, при хранении на воздухе постепенно темнеют в результате окисления.
Фенол С6Н5ОН (карболовая кислота) — бесцветное кристаллическое вещество, 1°тят = 43°С, /°кип = 182°С, на воздухе окисляется и становится розовым, при обычной температуре ограниченно растворим в воде, выше 66°С смешивается с водой в любых соотношениях. Фенол — токсичное вещество, вызывает ожоги кожи, является антисептиком.
Химические свойства
Химические свойства фенолов обусловлены наличием в их молекулах функциональной группы — ОН и бензольного кольца.
I. Реакции с участием гидроксильной группы
Кислотные свойства
1) Диссоциация в водных растворах с образованием фенолят-ионов и ионов водорода
2) Взаимодействие со щелочами с образованием фенолятов (отличие от спиртов):
C6H6OH + NaOH = C6H6ONa + H2O фенолят натрия
3) Взаимодействие с активными металлами с образованием фенолятов
2C6H6OH + 2K = 2C6H6OK + H2
Образующиеся в результате реакций 2) и 3) феноляты легко разлагаются при действии кислот. C6H6ONa + H2CO3 = C6H6OH + NaHCO3
Феноляты используются в качестве исходных веществ для получения простых и сложных эфиров фенола: C6H6ONa + CH3CH2Br = C6H6-OCH2CH3 + NaBr
II. Реакции с участием бензольного кольца
1. Реакции замещения
Реакции замещения в бензольном кольце фенолов протекают легче, чем у бензола, и в более мягких условиях.
1) Галогенирование. 2C6H6OH + 2Cl2 = C6H5OHCl + C6H5OHCl (к разным атомам)
2) Нитрование. C6H6OH + 3HONO2 =H2SO4 конц= С6H3OH-(NO2)3 2,4,6-тринитрофенол
3) Сульфирование (c H2SO4). Соотношение о- и n-изомеров определяется температурой реакции: при комнатной температуре в основном образуется о-фенолсульфокислота, при t°= 100°С — пара-изомер.
2. Реакции присоединения. C6H6OH + 3H2 = Ni, 150C, P= C6H12OH циклогексанол
III. Качественные реакции на фенолы
В водных растворах одноатомные фенолы взаимодействуют с хлоридом железа (III) FeCl3 с образованием комплексных фенолятов, которые имеют фиолетовую окраску; окраска исчезает после прибавления сильной кислоты.
Способы получения
1. Из каменноугольной смолы.
Каменноугольную смолу, содержащую в качестве одного из компонентов фенол, обрабатывают вначале раствором щелочи (образуются феноляты), а затем — кислотой:
С6Н5ОН + NaOH = C6H5ONa + Н2О Фенолят натрия (промежуточный продукт)
C6H5ONa + H2SO4 = C6H5OH + NaHSO4
2. Сплавление солей аренсульфокислот со щелочью:
C6H6SO3Na + NAOH =300C= C6H6OH + Na2SO3
3. Взаимодействие галогенпроизводных ароматических УВ со щелочами:
C6H5Cl + NaOH =300C, P, Cu= C6H5OH + NaCl
C6H5Cl + HOH пар =450-500C, Al2O3= C6H5OH + NaCl
4. Кумольный способ. В качестве исходного сырья используют бензол и пропилен, из которых получают изопропилбензол (кумол), подвергающийся дальнейшим превращениям.