методика формування поняття хымычна реакцыя

(I 2)

(H 2)

ПАК

HJ

HJ

 Рис. 5 Схема освіти ПАК на прикладі взаємодії йоду та водню.  Коли молекули стикаються, утворюється загальне для 4-х атомів електронне хмара. Воно нестійкий: електронна щільність з області між атомами вихідних речовин як би перетікає в область між атомами йоду та водню.  Таке проміжне з'єднання утворене двома молекулами називається проміжним активованим комплексом (ПАК). Він існує короткий час і розпадається на дві молекули (в даному випадку HJ). Для утворення ПАК необхідна енергія, яка б руйнувала хімічні зв'язки всередині зіткнулися молекул. Цю енергію називають енергією активації.  Енергія активації - ця енергія, необхідна часткам в кількості 1 моль для утворення активованого комплексу. 

ПАК

H 2 + J 2

2HJ

перебіг реакції.

Е

Рис. 6. Зміна енергії при взаємодії йоду з воднем.

 Графічно цей процес виглядає наступним чином:  Таким чином, енергія активації - це енергетичний бар'єр, який повинні подолати вихідні речовини, щоб перетворитися на продукти реакції: чим менше енергія активації, тим вище швидкість хімічної реакції.  Підводячи підсумок уроку, вчитель формулює висновок: при нагріванні швидкість хімічної реакції зростає, тому що збільшується число молекул здатних подолати енергетичний бар'єр.  Урок 4. Каталіз  Поняття «каталіз» формується також на основі експерименту. Учням показують склянку з пероксидом водню. Вони бачать, що ніяких ознак перебігу реакції немає. Але учням відомо, що з часом пероксид водню розкладається. Тоді вчитель запитує: як можна прискорити процес розкладання. Швидше за все, підуть відповіді про збільшення температури до тієї, при якій розкладання буде помітно. Учитель демонструє досвід нагрівання пероксиду водню. При піднесенні тліючої лучинки, учні бачать, що вона гасне (значить виділяється кисню явно недостатньо для підтримки горіння). Тобто нагрівання мало збільшує швидкість хімічної реакції. Потім у склянку з пероксидом водню учитель вносить діоксид марганцю MnO _2. Навіть без тліючої лучинки учні спостерігають миттєве виділення газу. Потім замість MnO ₂ учитель вносить оксид кобальту (II) CoO (реакція йде ще більш бурхливо), а після проводить той же досвід з CuO (в даному випадку реакція йде дуже повільно).  Учитель повідомляє, що речовини, здатні збільшувати швидкість хімічної реакції називаються каталізаторами.  На досвіді школярі переконалися, що не кожна речовина може бути каталізатором і прискорювати хімічний процес. Звідси висновок - дія каталізаторів вибірково.  Потім вчитель звертає увагу учнів на такий факт, що речовини, які прискорювали хід реакції, самі не витрачалися. Якщо їх відфільтрувати і висушити, то виявиться, що маса їх не змінилася [7]. Для пояснення цього факту вчитель схематично показує процес каталітичної реакції:  А + В = АВ.  1 стадія. А + К = АК  2 стадія. АК + В = АВ + К.  Таким чином, речовина До залишається кількісно без зміни.  Тепер необхідно розібратися в причині збільшення каталізаторами швидкості хімічної реакції. Збільшення швидкості реакції під дією каталізатора пояснюється тим, що кожна з двох стадій з каталізатором має менший енергетичний бар'єр у порівнянні з безпосередньою реакцією взаємодії вихідних речовин.  Урок 5-6. Хімічна рівновага та його зміщення  Урок починається з актуалізації знань отриманих на минулих уроках, зокрема про енергетичне бар'єрі та освіті ПАК.  Переходячи до нової теми, вчитель з'ясовує, у що перетворюється ПАК: в продукти реакції або вихідні речовини. Школярі приходять до висновку, що насправді можливі обидва процеси.  Учням демонструють схему: 

Рис. 7.Обратімость реакції.

SHAPE \ * MERGEFORMAT

(I 2)

ПАК

HJ

HJ

(H 2)

+

Перетворення вихідних речовин у продукти реакції називають прямою реакцією, а продуктів у вихідні речовини - зворотною. Учитель повідомляє учням, що взяте в якості прикладу взаємодія йоду з воднем - оборотний процес, і насправді більшість реакцій оборотні. 

t равн

υпр

υобр

W

Рис. 8 Зміна швидкостей прямої і зворотної реакції з часом.

 Далі учням повідомляється, що з часом швидкість прямої реакції зменшується, а швидкість зворотної реакції спочатку дорівнює 0, а потім зростає. Для більш наочної ілюстрації сказаного вчитель демонструє учням графік, який вони переносять в зошит.  Аналізуючи графік, учні приходять до висновку, що в якийсь момент часу швидкість прямої і зворотної реакції вирівнюються. Цей факт свідчить про настання рівноваги. Учням ставиться запитання: чи припиняються при настанні хімічної рівноваги обидві реакції?.  Якщо реакції припиняються, то при зміні умов впливають на швидкість прямої або зворотної реакції нічого не відбудеться.  Щоб перевірити цей факт, учням демонструють наступний досвід: дві пробірки, закриті пробками і з'єднані скляною трубкою, заповнені діоксидом азоту. NO ₂при охолодженні дімерізуется, а при нагріванні відбувається зворотна реакція: 

NO ₂ (бурий) N ₂ O ₄ (безбарвний)  Одну пробірку опускаємо в гарячу воду, іншу в склянку з шматочками льоду. При охолодженні посилюється димеризація, і забарвлення суміші стає менш інтенсивною. При нагріванні відбувається розкладання N ₂ O ₄ і забарвлення суміші посилюється. Зміна забарвлення газу при зміні умов свідчить про те, що реакції продовжують протікати. Якщо вийняти пробірки зі склянки, то через деякий час фарбування в них вирівняється. Настає рівновага. Учням знову задається питання: чи йдуть при цьому реакції, і чому не спостерігається видимих ​​змін (реакції йдуть, т.к їх швидкості можна змінити, видимих ​​змін немає, бо настав рівновагу).  Таким чином, учні усвідомлюють, що рівновага можна змінювати (зміщувати) змінюючи умови протікання процесу.  Після цього приступають до вивчення принципу Ле-Шательє. Як епіграф до вивчення вчитель наводить слова французького вченого: «Зміна будь-якого фактора, що може впливати на стан хімічної рівноваги системи викликає в ній реакцію, яка прагне протидіяти зробленому зміни». Тобто, змінюючи будь-яку характеристику системи, рівновага зміщується так, щоб зменшити цю зміну.  Учитель пропонує подумати, які фактори впливають на зміщення рівноваги. У відповідях учнів виділяють концентрацію, температуру і тиск. Причому вплив температури вони вже спостерігали в досліді з оксидом азоту. Вивчення впливу концентрації проводять у досвіді взаємодії роданида калію з хлоридом заліза (III):  KCNS + FeCl ₃ = Fe (CNS) ₃ + KCl  Збільшуючи концентрацію вихідних речовин, забарвлення розчину стає більш інтенсивною, а при додаванні до прореагованою розчину KCl забарвлення стає менш насиченим. Таким чином, учні бачать, що збільшення концентрації вихідних речовин веде до більшого утворення продуктів реакції (збільшення швидкості прямої реакції), а значить до зміщення рівноваги вправо і навпаки.  Вплив наступного чинника - тиску учні вже вивчають не досвідченим шляхом, а за допомогою моделювання процесу реакції. Учні вже знають, що тиск в першу чергу впливає на реакції між газами. Учитель формулює загальний принцип Ле-Шательє: якщо на систему, що знаходиться в рівновазі, подіяти, змінюючи концентрацію, тиск, температуру, то рівновага зміститься в напрямку тієї реакції, яка зменшить цей вплив.  Вплив тиску зазвичай розглядають на прикладі реакції синтезу аміаку:  N ₂ + 3H ₂ = 2NH _3.  Учням нагадують про залежність тиску від температури. Так як залежність прямо пропорційна, то збільшення тиску, а значить і обсягу вихідних газових компонентів зміщує рівновагу в бік утворення аміаку (у бік зменшення обсягу). Також обговорюється питання зміщення рівноваги в умовах пониження тиску. Схематично обидва висновку можна записати так:  N ₂ + 3H ₂ = 2NH _3.   Зменшення р.   Збільшення р. .  Учитель формулює висновок: підвищення тиску викликає зміщення рівноваги в бік тієї реакції, яка призводить до утворення меншої кількості газів, отже, до зниження тиску. Зниження тиску викликає зміщення рівноваги в бік тієї реакції, яка призводить до утворення більшої кількості газів, отже, до підвищення тиску.  Потім учні виконують ряд вправ за цими правилами.  Вплив температури ще раз пропонується розглянути на прикладі наступній реакції:  CaCO _{3 (тв)} = CaO _(тв) + CO _{2 (г)} - Q.  Самостійно аналізуючи дане рівняння, учні усвідомлюють, що якщо пряма реакція ендотермічну, то зворотна їй екзотермічну. Учні можуть зазнавати труднощів з виконанням цих реакцій, тому вчитель може задавати навідні питання: як змінюється температура системи, якщо тепло поглинається (знижується), і як вона змінюється при виділенні тепла (підвищується). Прийшовши до таких висновків, учні вже самі формулюють висновок: рівновага при підвищенні температури зміщується у бік ендотермічної (прямий), а при зниженні - у бік екзотермічної (у даному разі зворотної).  Повнота пропонованого матеріалу в даному методі відповідає освітнім стандартам. Даний метод дозволяє активізувати мислення учнів. 

Висновок  У висновку хотілося б ще раз відзначити ті методи і прийоми, які використовуються при формуванні основних розділів поняття хімічна реакція.  Головна роль при вивченні кожної складової поняття «хімічна реакція» відводиться хімічному експерименту. Він найбільш наочно відображає зовнішні ознаки та явища, що відбуваються при взаємодії, а також відображає вплив зовнішніх чинників впливу на реагуючі речовини. Він вирішує різноманітні завдання виховання (трудового, культурологічного, етичного, світоглядного, екологічного); розвитку (пам'яті, мислення, уяви, творчої самостійності); навчання. У процесі навчання вона є джерелом пізнання [5], виконує функцію методу (пізнання хімічних об'єктів, перевірки навчальних гіпотез, вирішення навчальних проблем), а також функцію засобу навчання (доказовості істинності суджень, ілюстрації, застосування знань і вмінь), засоби виховання та розвитку учнів. При вивченні багатьох тем хімічний експеримент застосовується паралельно з моделюванням: написання хімічних формул речовин, складання з них моделей процесів, викреслювання графічних ілюстрацій процесів. Моделювання дозволяє більш повно відобразити ті зміни, які відбуваються в ході хімічних реакцій. Використовувати моделювання, зокрема складаючи рівняння хімічних реакцій, потрібно так, щоб максимально уникнути формалізму знань учнів [14]: складаючи формули речовин, моделюючи процеси, що відбуваються з ними вони чітко повинні розуміти, що за хімічними формулами стоять конкретні речовини (в реакцію вступає не формула, а речовина). У зв'язку з цим і тлумачення рівнянь реакцій має бути грамотним. Наприклад, в реакції: 2H ₂ + O ₂ = 2H ₂O формулювання процесу повинна бути наступною: 2моль водню реагують з 1моль кисню і утворюється 2моль води (а не два аш-два плюс о-два дорівнює два аш-два-о).  Застосування різних схем-конспектів полегшує учням запам'ятовування об'ємного матеріалу. Наприклад, використання схеми «Швидкість хімічної реакції та її залежність від різних чинників» [8] (див. додаток) допомагає засвоєнню, запам'ятовування і відтворення накопичених знань з даної теми. Такі схеми можуть складатися з декількох блоків і складатися поетапно в міру вивченні, кожного блоку.  При вивченні різних класів простих і складних сполук вчитель може використовувати колекції мінералів [15]. Так, наприклад, при вивченні теми «Сірка та її сполуки» необхідно ознайомити учнів з самим мінералом для вивчення його фізичних властивостей, що дозволяє також подолати формалізм знань. Крім того, з цією ж метою провести екскурсію для учнів, в ході якої вони можуть спостерігати утворення плівки сірки на калюжах, каменях, траві після дощу поблизу сірководневих джерел. На прикладі сірковмісних мінералів (сульфатів, сульфідів) можна доповнити знання учнів про окисно-відновних процесах, що відбуваються в природі.  Особлива увага приділяється методам дозволяє активізувати самостійну діяльність учнів. Відомо, що час початку вивчення хімії в школі (8 клас) відповідає підліткового періоду розвитку особистості учнів (11-12 - 14-15 років). У цьому віці для підлітка найбільш привабливими стають форми проведення занять, дозволяють проявити самостійність та ініціативу. Він легше освоює способи дії, коли вчитель лише допомагає йому [4]. Приклади занять активно використовують даний принцип більш детально розглянуті в параграфах «Введення поняття про хімічну реакції», «Формування знань про кінетику хімічних реакцій».  Отже, в розглянутих методичних підходах застосовуються такі методи:  1. общелогическими: абстрагування, індуктивний підхід виведення понять, узагальнення, конкретизація та інші.  2. загальнопедагогічні: розповідь, міркування, розмова та інші.  3. специфічні: хімічний експеримент, спостереження і пояснення хімічних об'єктів.  Дані методи застосовуються в сукупності, так як часто застосування якоїсь однієї групи методів не призводить до ефективних позитивних результатів. Інтеграція цих методів у певному поєднанні призводить до появи методу навчання хімії.  Інтерес до навчального предмета багато в чому залежить від того, в якій саме формі вчитель подасть досліджуваний матеріал, наскільки цікаво та дохідливо пояснить його. Саме ці якості і необхідно враховувати при виборі методів навчання, адже тільки правильно вибраний метод дозволить активізувати інтерес до навчання, посилить мотивацію навчання. 

Список літератури  1. Кузнєцова Л. М., Дронова Н. Ю., Євстигнєєва Т. А. До методики вивчення хімічної кінетики та хімічного рівноваги / / Хімія в школі. - 2001. - № 9. - С.7.  2. Кузнєцова Н. Є. Методика викладання хімії: Учеб. посібник для студентів пед. ин-тов за хім. і біол. спец. - М.: Просвещение, 1984. -415 С., Іл.  3. Кузнєцова Н. Є. Формування систем понять при навчанні хімії. - М.: Просвещение, 1989. - 144 с.  4. Мухіна В. С. Вікова психологія: феноменологія розвитку, дитинство, отроцтво: Підручник для студ. вузів. - 9-е изд., Стереотип. -М.: Видавничий центр «Академія», 2004. - 456 с.  5. Пак М. С. Основи дидактики хімії: навчальний посібник. - СПб.: Вид-во РГПУ ім. А. І. Герцена, 2004. -307 С.  6. Стабалдіна С. Т. Принципи і закони діалектики в навчанні хімії / / Хімія в школі. - 2003. - № 7. - С.16.  7. Трофімова І. В. Реакції іонного обміну в водних розчинах / / Хімія в школі. - 2005. - № 10. - С.10-16.  8. Турлакова Є. В. Використання схем-конспектів при вивченні закономірностей хімічних реакцій. / / Хімія в школі. - 1997. - № 1. - С.6.  9. Хімія. 8 клас: Поурочні плани (за підручником Л. С. Гузьо та ін.) I півріччя / Авт. - Упоряд. С. Ю. Дібленко. - Волгоград: Учителю, 2004. - 144 с.  10. Хімія. 8 клас: Поурочні плани (за підручником Л. С. Гузьо та ін.) II півріччя / Авт. - Упоряд. С. Ю. Дібленко. - Волгоград: Учителю, 2004. - 168 с.  11. Хімія. 9 клас: Поурочні плани (за підручником Л. С. Гузьо та ін.) I півріччя / Авт. - Упоряд. С. Ю. Дібленко, Є. А. Смирнова, С. М. КОЛМИКОВА. - Волгоград: Учителю, 2005. - 169 с.  12. Ходаков Ю. В., Епштейн Д. А., Глоріоза П. О. та ін Викладання хімії у 7-8 класах: Метод. посібник для вчителів. - М.: Просвещение, 1969. - 318 с.  13. Чернобельская Г. М. Методика навчання хімії в середній школі: Учеб. для студ. вищ. навч. закладів. - М.:.: Гуманит. вид. центр ВЛАДОС, 2000. - 336 с.  14. Шелінскій Г. І. Нагальні питання формування найважливіших хімічних понять хімії на початковому етапі навчання / / Хімія в школі. - 2001. - № 5. - С.17.  15. Шилов В. І. Використання мінералів при формуванні хімічних понять / / Хімія в школі. - 2006. - № 3. - С.32.