МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ, НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Харківський Національний університет імені В. Н. Каразіна

«ВОДА. БУДОВА МОЛЕКУЛИ. ПОНЯТТЯ ПРО ВОДНЕВИЙ ЗВ’ЯЗОК»

План-конспект уроку студентки гр. Х-134 хімічного факультету

ДАНЧЕНКОВОЇ КАТЕРИНИ ОЛЕГІВНИ

Науковий керівник О. О. РЕШЕТНЯК

ХАРКІВ 2012

Тема: «Вода. Будова молекули води. Поняття про водневий зв’язок.».

Мета: Ознайомити учнів з хімічними властивостями води. Вивчити склад та будову молекули води, значення води для живих організмів, поширення у природі. Зрозуміти суть водневого зв’язку. Узагальнити знання про роль води як розчинника. Поглибити знання про ковалентний полярний зв'язок на прикладі будови молекули води, визначити особливості її будови. Виховувати бережливе та економне ставлення до водних ресурсів. Прививати турботу до навколишнього середовища, свого здоров’я.

Цитата на дошці: «Вода стоїть окремо в історії нашої планети. Немає природного тіла, яке б могло зрівнятися з нею за впливом на хід основних найграндіозніших процесів. Немає земної речовини – мінералу, гірської породи, живого тіла, яке б не містило її.»

В. І. Вернадський

Структура уроку

1. Організаційний етап 1 - 2 хв.

2. Актуалізація опорних знань.. 5 - 8 хв.

3. Вивчення нового матеріалу 20 -25 хв.

4. Узагальнення та систематизація знань 5-7 хв.

5. Підбиття підсумків уроку 1 - 2 хв.

6. Домашнє завдання 2 - 3 хв.

ХІД УРОКУ

1. Організаційний етап

На сьогоднішньому уроці ми познайомимося з важливими властивостями води, її аномаліями, знаходженням у природі, значенням та природними запасами.

2. Актуалізація опорних знань

Бесіда.

1. Яку формулу вона має та до якого класу неорганічних сполук належить? (Вода-це оксид водню,несолетворний).

2. Які агрегатні стани може приймати вода? (Єдина речовина яка може знаходитися в трьох агрегатних станах в умовах нашої планети).

3. Яку роль на Землі відіграє вода? Яке її значення в житті живих організмів, значення в промисловості та сільському господарстві?

• на виробництво - 1 т сталі витрачається 300 м³ води,

- 1 т паперу 900 м³ води,

- 1 т хімічного волокна понад 2000 м³,

• багато води потрібно для сільського господарства :

- одна рослина соняшника потребує за літо до 300 л води,

- на вирощування 1т картоплі необхідно 100 м³ води,

- на 1 т зерна 1000 м³ води,

- кожна сільськогосподарська культура за вегетаційний період, споживає 4 - 5 тис.м³ води на гектар.

3. Вивчення нового матеріалу

Вода – найпоширеніша сполука на нашій планеті. Вона вкриває 2/3 поверхні Землі. Вода – основна складова живих організмів. Все живе на нашій планеті на 2/3 складається з води. На першому місці в живій речовині за масою стоять мікроорганізми, на другому - рослини, на третьому - тварини, на останньому - людина.

Організм людини на 70% відсотків складається з води. Біологи вважають, що вона – матеріальна основа крові, лімфи шлункового соку, слини, жовчі. Приблизно 97% відсотків усієї води – це вода морів і океанів. Така вода містить багато розчинених речовин. На прісну воду припадає 3%. Де на нашій планеті міститься найбільша кількість прісної води? Найбільша її кількість льодовитим шаром вкриває Антарктиду, Арктику, та в регіонах з вічною мерзлотою. Річки й озера містять лише 0,03% всієї води, наявної на планеті, саме цю воду ми з вами використовуємо. Тому охорона водних ресурсів планети – є одним із важливіших завдань людства. Вода підземних джерел набагато чистіша за поверхневу. Після природної фільтрації вона, як правило, містить менше і завислих часточок, і шкідливих хімічних елементів. Таку воду можна пити й без будь-якого очищення та знезараження. Щоб очистити воду від домішок її пропускають через решітки, направляють у відстійник, фільтрують. Фільтром для очищення служить шар піску і гравію. Які методи знезараження води ви знаєте? Знезаражують воду хлоруванням, опроміненням ультрафіолетовим промінням, «срібленням». Природна вода завжди містить домішки. Досить чисту воду добувають перегонкою. ЇЇ називають дистильованою і використовують у наукових дослідженнях, деяких виробництвах, для виготовлення ліків. Процес дистиляції води пов’язаний з обов’язковим фазовим перетворенням води. Вихідна солона вода нагрівається, частина її переходить у пару, яка потім конденсується. У дистильованій воді вміст солей дуже низький. Хто мені скаже, чи можна напитися такою водою? Ні. Дистильована вода - ідеальна вода, але вона мертва. Таку ідеально чисту й не смачну воду не можна пити, а можна приймати тільки як ліки. На аркушах, які я вам роздала ви можете спостерігати процес дистиляції води в лабораторних умовах. В промисловості користуються спеціальними пристроями - дистилятами.

Будова молекули. Хімічна формула води Н₂О відома кожному з вас. Це – молекулярна речовина. Електронна і графічна формули молекули води вказуюте на те, що атоми Гідрогену сполучені з атомом Оксигену ЯКИМИ? (простими ковалентними полярними зв’язками).

Який зв’язок називають ковалентним? Яка особливість електронної будови атома «дозволяє» йому утворювати такий зв’язок з іншим атомом?

Тепер звернемо увагу на будову атомів Гідрогену та Оксигену. Кожний зв’язок у молекулі води утворений s-електроном атома Гідрогену та одним р-електроном атома Оксигену, які беруть учать у цих зв’язках, є неспареними й перебувають у різних орбіталях. Оскільки р-орбіталі зорієнтовані перпендикулярно одна до одної, молекула води має кутову будову. Кут між прямими, що з’єднують центри атомів Гідрогену й Оксигену, становить 104,5’. ( Подивитися на малюнки).

Осільки Оксиген електронегативніший за Гідроген, то спільні електронні пари зміщені від двох атомів Гідрогену до атома Оксигену. Зв’язки О-Н є полярними. На атомі Оксигену зосереджений невеликий негативний заряд, а на кожному з двох атомів Гідрогену – позитивний.

Одже, молекула води з боку атома Оксигену заряджена негативно, а з протилежного боку, де розміщені атоми Гідрогену, - позитивно. Таку молекулу називають полярною, вона є диполем, тобто має два різнойменно заряджені полюси. Її умовно зображають еліпсом зі вписаними знаками «+» і «-» без зазначення величини зарядів.

Полярність молекули істотно впливає на властивості речовини. В силу високої полярності молекул - вода здатна розчиняти багато речовин з іонним і ковалентним полярної зв'язком

Водневий зв’язок. Внаслідок електростатичної взаємодії молекули-диполі води здатні притягуватися одна до одної, а саме атом Гідрогену однієї молекули - до атома Оксигену іншої.

Електростатичну взаємодію між молекулами за участю атомів Гідрогену називають водневим зв’язком. Водневий зв’язок позначають трьома крапками H…O. Цей зв’язок значно слабший за ковалентний. Обов’язкова умова його утворення – наявність у молекулі атома Гідрогену, сполученого з атомом найбільш електронегативного елемента (Флуору, Нітрогену, Оксигену).

Водневі зв’язки існують і в рідкій воді, й у льоду. Хоча водневий зв'язок за своєю природою набагато слабший за ковалентний зв'язок, та він відіграє дуже важливу роль у міжмолекулярних взаємодіях. Саме він багато в чому обумовлює аномальні фізичні властивості води. Оскільки кожна молекула води має чотири центри утворення водневого зв'язку (дві неподілені електронні пари в атома кисню і два атоми водню), то кожна молекула води здатна утворювати водневі зв'язки з чотирма молекулами води, утворюючи ажурний сітчастий каркас в молекулі льоду, а в рідкій воді водневі зв'язки легко руйнуються і швидко відновлюються, що робить структуру води виключно мінливою. Саме завдяки цим зв'язкам в окремих мікрооб'ємах води безперервно виникають своєрідні асоціати води - її структурні елементи. Все це призводить до неоднорідності в структурі води.