МНХ (Шиян Н.І.) / лек № 10. Автор Шиян Н.І

Розвиток і поглиблення знань учнів відбувається також завдяки ознайомленню з періодичною зміною таких характеристик атома, як енергія іонізації і спорідненість до електрона, електронегативність і ступінь окиснення, пов'язаних з електронною конфігурацією атома. При цьому доцільно звернутись і до графічного зображення цих закономірностей.

Далі систематизують і поглиблюють знання учнів про типи хімічного зв'язку.

Оскільки найбільшою універсальністю володіє ковалентний зв'язок, особливості його розглядаються з учнями найбільш детально. Перший комплекс понять, які вводяться у зв'язку з поглибленням раніше здобутих учнями уявлень, пов'язаний з вивченням характерних властивостей ковалентного зв'язку, зокрема таких, як енергія, довжина, міцність, насиченість і напрямленість.

Енергія, довжина і міцність зв'язку. Актуалізуючи знання учнів з курсу органічної хімії про - і -зв'язок, з'ясовують, який з них міцніший. Зазначають, що чим більша електронна густина між ядрами, тим, зв'язок міцніший. Дається визначення довжини зв'язку як відстані між центрами ядер атомів у даній сполуці. Підкреслюється закономірність: хімічний зв'язок тим міцніший, чим менша його довжина. Разом з учнями формулюють висновки щодо факторів, які впливають на міцність зв'язку: 1) характер перекривання електронних хмар; 2) повнота перекривання хмар; 3) довжина зв'язку; 4) полярність зв'язку.

Зазначають, що для порівняння міцності зв'язків у різних сполуках користуються поняттям «енергія хімічного зв'язку», яка визначається кількістю енергії, необхідної для його розриву. Виявляють також закономірність у зміні довжин і енергії зв'язку при переході від одинарних до подвійних і потрійних зв'язків.

Наступне обговорення наслідків самостійної роботи з таблицями повинно показати вчителю, що учні зрозуміли виявлену закономірність. Щоб переконатися в цьому, можна запропонувати завдання дещо зміненого характеру, щоб з'ясувати, чи вміють учні користуватися поняттям «енергія зв'язку». Учням пропонують пояснити, чому одні хімічні реакції є екзотермічними, а інші – ендотермічними. Для обґрунтування відповіді дозволяють користуватися хімічним довідником. Можна змінити варіант завдання, запропонувавши учням конкретний приклад хімічної взаємодії між метаном і хлором. Завдання передбачає, щоб учні склали термохімічне рівняння цієї реакції і обґрунтували її екзотермічність.

Насиченість ковалентного зв'язку. Учитель наголошує, що при вивченні механізму ковалентного зв'язку атоми спроможні утворювати лише обмежену кількість ковалентних зв'язків. Пригадують валентні можливості атомів вуглецю та азоту. На підставі цього роблять висновок, що насиченість ковалентного зв'язку визначається валентними можливостями атомів.

Напрямленість ковалентного зв'язку розглядається як фактор, який зумовлює просторову будову молекул. Підкреслюють, що залежно від того, яку форму і яку напрямленість займають електронні хмари у просторі при їх взаємному перекриванні, можуть утворюватися сполуки з лінійною, кутовою формами молекул, причому сполуки з кутовою формою молекули можуть мати площинну або просторову будову органічних сполук, зокрема метану, етилену, ацетилену. Підкреслюють, що ці види гібридизації спостерігаються і при утворенні неорганічних сполук. При цьому також можуть утворюватися молекули лінійної, кутової і просторової будови. Як характерний приклад молекули лінійної форми (sр-гібридизація), розглядають молекулу хлориду берилію (мал.) або фтороводню, плоску трикутну форму молекули – на прикладі хлориду бору (sp²-гібридизація) та етилену.

Зауважують, що при утворенні молекули води і аміаку, як і при утворенні молекули метану, відбувається гібридизація орбіталей за типом sp³. Розглядають кутову форму молекули води і розв'язують з учнями питання, чому кут між зв'язками у молекулі води і аміаку значно менший порівняно з тетраедричним. Приходять до висновку, що відхилення від тетраедричного кута (109°28') зумовлене дією неподільних електронних пар, які перебувають на sp²-гібридних орбіталях. Учням нагадують, що молекули ненасичених вуглеводнів можуть набути певної просторової будови внаслідок цис- і транс-ізомерії. Так, просторова будова молекул є одним з основних факторів, які визначають властивості полімерів.

У курсі загальної хімії систематизуються й узагальнюються також знання учнів про типи кристалічних решіток. Об'єднання частинок у кристалі залежить від будови електронних оболонок атомів і властивостей електронів. Виявляється ніби три рівні властивостей речовин: макрорівень, молекулярний або атомний, електронний. В результаті обговорення учнів підводять до висновку, що структурні частинки взаємно впливають одна на одну завдяки перерозподілу електронної густини. Це призводить до того, що властивості цілого (молекул, кристалів) відрізняються від властивостей елементів, їх структури, оскільки вони зумовлені не лише природою елементів, а й їх взаємодією.

Важливо звернути увагу учнів на ланцюжок причинно-наслідкового взаємозв'язку, де перша характеристика речовини стає причиною другої, а друга – наслідком першої і одночасно – причиною третьої. У спрощеному вигляді це можна зобразити так:

Конкретизувати цей взаємозв'язок допомагає наступна таблиця, яку можна скласти разом з учнями під час узагальнення навчального матеріалу:

Тип решітки	Частинки у вузлах	Тип зв'язку, або характер взаємодії між структурними частинками	Енергія зв'язку	Властивості					Приклади речовин
				електрична провідність	tпл	Леткість	Твердість
Атомна	Атоми	Ковалентний	Значна	–	Висока	– – + –	Велика	Алмаз, кристали кремнію, кварц
Іонна	Іони	Кулонівська взаємодія	Значна	при t, близькій до tпл	Висока		Значна	NaCl, СаО, КNO3
Молекуляр-на	Молекули	Ван-дер-Ваальсова взаємодія	Невелика	–	Низька		Мала	Кристали йоду, лід, сухий лід
Металічна	Іони металів	Металічний	Значна	+	Висока		Значна	Метали та їх сплави

Учні повинні чітко уявляти, що поняття «молекула» не може бути використане для речовий іонної і атомної будови. Як підсумок повідомляємо про пізнаваність просторової будови речовин, застосування під час її вивчення фізичних методів, що свідчить про взаємозв'язок наук. Необхідно також звернути увагу на практичне використання здобутих знань.

Так, вивчення теорії будови речовини і природи хімічного зв'язку підводить учнів до свідомого розуміння закономірностей зміни не лише властивостей елементів, простих речовий, а й властивостей їхніх сполук, зокрема оксидів та водневих сполук, і при цьому дає можливість глибше розкрити внутрішні причини періодичної їх повторюваності.