50.Формирование знаний об электронном и пространственном строении органических веществ.

В процессе ознакомления учащихся с теорией А. М. Бутлерова необходимо опираться на их знания об электронном строении атомов элементов, их положении в периодической системе, остепени окисления, природе химической связи и других главнейших теоретических положениях. При этом необходимо формировать понятия о сущности этой теории: последовательность расположения атомов углерода в цепи, взаимное влияние в молекуле, зависимость свойств веществ от структуры молекул. Изучение этих понятий успешно может осуществляться методом рассказа или лекций с использованием наиболее результативных средств наглядности — таблиц, моделей, слайдов и др.

План изложения учебного материала может быть следующим: 1. Краткая справка о состоянии химической науки. Условия создания теории строения вещества. 2. Сущность и значение теории строения А. М. Бутлерова. 3. Понятие об изомерии и изомерах. 4. Развитие идей Бутлерова и их практическое значение.

Подготовка учащихся к осмысленному восприятию основных по­ложений теории строения осуществляется на примере тех знаний о составе и свойствах веществ, которые известны им из курса анатомии человека, неорганической химии и даже ботаники. Следует напомнить о составе и строении оксида углерода (IV), угольной кислоты, метана, карбонатов натрия и кальция, уксусной кислоты. На примере формул данных соединений наглядно прослеживается валентность углерода, степень его окисления, последовательность расположения в молекулах.

Предварительная подготовка позволяет учащимся сформулиро­вать основные положения теории строения веществ.

1. Атомы в молекулах располагаются не беспорядочно, они соединены друг с другом в определенной последовательности, согласно их валентности. Углерод в органических соединениях четырехвалентен. В порядке конкретизации и уяснения сущности этого положения составляют возможные варианты структурных формул пентана и пропана, при этом следует обратить внимание на различную запись структурных формул.

Здесь следует дать определение для структурных формул и от­метить, что запись порядка соединения атомов в молекулах может быть развернутой и сокращенной, например. Черточки обозначают связи между атомами углерода и водоро­да. Для убеждения учащихся в расположении атомов в молекуле на плоскости ив пространстве демонстрируют масштабные и шаростержневые модели молекул бутана и пентана. После этого учитель предлагает им самостоятельно составить модель молекулы бутана пентана из приготовленных для этих целей блоков. Для лучшего образного восприятия пространственного и плоскостного изображения атомов в молекуле можно использовать накладные кодопленки, которые учитель заранее готовит.

Методические приемы порядка изображения атомов в молекуле на плоскости и в пространстве значительно активизируют процесс восприятия новой информации и способствуют пониманию второго положения теории строения веществ.

51. Формирование знаний о взаимном влиянии атомов в молекуле органических веществ.

Свойства веществ зависят не только от качественного и количественного их состава, но и от последовательности соединения ато­мов в молекулах, от их взаимного влияния друг на друга.

Далее учитель отмечает, что А. М. Бутлеров, признавая реаль­ность существования атомов, не только показал последователь­ность их соединения и взаимное влияние в молекуле, но и доказал возможность подтверждения этого положения экспериментом, а также необходимость выражения веществ через конкретную их формулу, отражающую строение и свойства. Сущность и значение этого положения хорошо прослеживаются и на примере структурных сокращенных формул бутана и изобутана.

Учащиеся замечают при этом неодинаковое расположение атомов углерода и водорода в цепи и предполагают о различии в физико-химических свойствах этих соединений, поскольку в первой формуле атомы углерода последовательно соединены в прямую цепь, а во второй они образуют разветвленную цепь.

В этом случае необходимо обратить внимание на наличие в углеводородной цепи первичных, вторичных и третичных атомов углерода. Учащимся предлагают написать возможные варианты структурных формул гексана и дать определение изомерии. Следует также отметить, что явление изомерии было установлено еще в начале XIX в. шведским химиком Я. Берцелиусом, но только на основе учения А. М. Бутлерова изомерии было дано полное объяснение.

Учитель сообщает, что разное взаимное расположение атомов углерода в молекулах углеводородов появляется только с бутана, а число изомеров возрастает с увеличением числа атомов углерода у соответствующего углеводорода, например, у пентана С₅Н₁₂ — три изомера, у декана-С₁₀Н₂₂ — семьдесят пять и т. д. Это будет наглядным примером перехода количества в новое качество. Раз­витие знаний об изомерии продолжается и в других темах.

В заключение учитель сообщает о теоретической и практической роли теории строения в период ее создания и в наше время. Он обращает внимание на то, что теория химического строения позволила привести в систему накопленные в науке факты, понятия и знания о веществах, значительно их расширить и прогнозировать получение новых соединений.