Химиялық элементтерді және оның қосылыстарының химиялық жүйелеу курсында оқып үйрену әдістемесі Жоспары:

1. Химиялық элементтерді оқып, үйренудің әдістемелік негіздері.

2. Галогендер патшасын оқып, үйрену.

3. Оттегі, азот және көміртегі топшаларын оқып, үйрену.

4. Металдарды оқыту әдістемесі.

5. Негізгі және қосымша топшалардың металдарын оқыту.

Химиялық элементтерді оқып, үйренудің әдістемесі. Орта мектептегі химия курсы мазмұнының маңызды бөлігін химиялық элементтер және олардың қосылыстары туралы білім құрайды. Оқушыларды химиялық элементтермен таныстырғанда оқытудың жекеден жлпыға, белгіліден белгісізге , оңайдан қиынға қарай жылжитын аса маңызды негіздері қолданылады. Осы негіздерге сәйкес элементтерді және олардың қосылыстарын щқып үйрену бірнеше кезеңде жүзеге асады: 1) жеке элемент және оның қосылыстарымен таныстыру; 2) элементтердің табиғи топтары жөнінде ұғым қалыптастыру; 3) периодтық заң және периодтық жүйені оқыту; 4) периодты заңдылықтың негізінде элементтерді топ және топшалары бойынша қарастыру; 5) химиялық элементтер туралы білімді жинақтап қорыту.

Алғашқы химиялық ұғымдарды кейін жеке элементтерден оттегі және сутегі индукциялық тәсілмен өтіледі. Бұл элементтер кең таралған, қосылыстары оқушыларға табиғаттану, биология және физика курстарынан жақсы таныс. Оқушыларға оттегінің ауада кездесетіні, организмдер тыныс алғанда оттегін сіңіріп, көмірқышқыл газын шығаратыны, өсімдіктердің фотосинтезі кезінде көмірқышқыл газын сіңіріп, оттегін бөліп шығаратыны, оттегінің алынуы, жануды қолдайтын және физикалық қасиеттері белгілі. Мұның бәрі оттегінің жай зат түріндегі қасиеттері. Оқушылардың осы білетіндеріне қосымша оттегі жай затының молекуласы оттегі элементінің екі атомынан түзілетіні, элементтің химиялық таңбасы, салыстырмалы атомдық массасы, қосылыстардағы валенттілігі, табиғатта таралуы түсіндіріледі. Ауаның, судың жер қыртысының құрамында, тірі организмдердің денесінде болатыны айтылады, күрделі заттар айырылғанда алынатыны, тотығу реакциясына қатысып, оксидтер түзетіні талданады. Қасиетіне қарай жасанды тыныс алатын жерлерде (ғарышта, су астында, медицинада), жануды күшейтуді қажет ететін өнеркәсіпте (металлургия, химия заводтарында), пиротехникада қолданылуы сызбанұсқа түрінде көрсетіледі. Сөйтіп химиялық элементтпен алғашқы танысу мына жоспар бойынша жүзеге асырылады: а) химиялық таңбасы және салыстырмалы атомдық массасы; ә) табиғатта кездесуі; б) бос күйінде алынуы; в) жай затының қасиеттері; г) маңызды химиялық қосылысының құрамы мен қасиеттері; ғ) қосылыстарындағы валенттілігі; д) халық шаруашылығындағы маңызы.

Осы жоспарға сәйкес оттегі мен сутегінің элементтері оқылып, олар түзетін маңызды қосылыстар су, оксидтер, қышқылдар, тұздар және негіздер туралы білім беріледі. Бұл білім элементтерді оқып-үйренудің екінші кезеңіне негіз болады. Екінші кезеңде өзара өте ұқсас химиялық элементтердің үш тобы- галогендер, сілтілік металдар және инертті газдар қарастырылады. Периодтық заңдылықты игеруге нақтылы әзірлік жасалады.

Үшінші кезеңде оқушылар барлық элементтердің басын біріктіретін, бірімен- бірі ұштастыратын жалпы заңдылықпен танысады. Периодтық жүйеге орналастырылған химиялық элементтер арасында көлбеу, тік және қиғаш байланыстардың мәнін түсінеді. Элементтердің периодқа, қатарға, топқа және топшаға орналасуының негіздерін, әрқайсысының ерекшеліктерін игереді. Химиялық элементтерді ашу және зерттеу дамылсыз жүзеге асып, ақырында периодтық заңның ашылғанын біледі. Табиғаттың ұлы заңын ашу үшін танымдық ой-өрісі кең, сіңісіп кеткен кертартпа пікірлерге батыл қарсы шығатын ғалым керек болғанын, Д.И.Менделеевтің осы талаптарға сай келгенін түсінетін дәрежеге келтірілді . Д.И.Менделеев ашқан периодтың заң, сондай-ақ периодтық жүйе химиялық элементтерді және оларды оқып-үйренудің теориялық негізіне айналады.

Төртінші кезеңде 8-9 сыныптарда топ және топшалар бойынша оқылады. Алдымен III-IV негізгі топшаларда орналасқан бейметалдар, содан соң металдардың жалпы қасиеттері, I-III негізгі топшаның металдары, соңында қосымша топшаларда орналасқан металдар өтіледі. Галогендердің топшасын оқып, үйрену. Галогендер топшасын оқып, үйренудің екі ерекшелігі бар. Біріншіден, галогендердің табиғи тобы периодтық заң және периодтық жүйені өтер алдында қарастырылып, физикалық, сондай-ақ химиялық қасиеттеріндегі, маңызды қосылыстарының құрамы мен қасиеттеріндегі, маңызды қосылыстарының құрамы мен қасиеттеріндегі, маңызды қосылыстарының құрамы мен қасиеттеріндегі, маңызды кластарының құрамы мен қасиеттеріндегі ұқсастықтар мен айырмашылықтары анықталатын болады. Хлорсутек, тұз қышқылының қасиеттері және тұздары оқушыларға белгілі.

Екінші ерекшелігі - бұл периодтық заңдылық пен заң құрлысы теорияларының негізінде оқылатын химиялық элементтердің алғашқы топшасы. Сондықтан периодтық заң мен атом құрлысының заңдылықтары оқушылардың таным әрекеті жандандыру үшін барынша толық пайдаланылады, оқушылардың өздігінен істейтін тәжірибелік жұмыстарына жол ашылады.

Оқушылар галогендердің жалпы сипаттамаларымен өздігінен істейтін жұмыстар арқылы танысады. Оқушыларға үш тапсырма беріледі.

1-тапсырма. Галогендердің салыстырмалы сипаттамаларын мына үлгі бойынша кесте түрінде жазыңдар: 1) электртерістілігінің кемуі бойынша химиялық таңбалары (F,CL,Br,I); 2) салыстырмалы атомдық массалары; 3) атом құрлысының электрондық және графикалық формулалары; 5) жай заттарының электрондық формулалары және химиялық байланыстарының түрі; 6) кристалл торларының түрі; 7) агрегаттық күйі.

Кестені талдау арқылы галогендердің ұқсастығы электрондық құрлысының, әсіресе сыртқы энергетикалық деңгейлерінің бірдейлігімен, ал айырмашылығы валенттік электрондарының ядродан алыстауымен түсіндіріледі. Жай заттар молекулаларындағы химиялық байланыстың түрлерін, кристалл торларының типін салыстырып, физикалық қасиеттерінің өзгеруіндегі заңдылықтардың беті ашылады, ол үшін оқулықтағы және арнайы дайындалған кестелер пайдаланылады.

2-тапсырма. Галогендердің сутекті қосылыстарын сипаттайтын кесте толтырыңыздар: 1) химиялық формуласы; 2) электрондық формула; 3) химиялық байланыстың түрлері; 4) тұрақтылығы; 5) кристалл торының түрі. Кесте толтыруға қажетті мәліметтерді оқушылар оқулықты өздігінен оқу арқылы іздеп табады. Әңгімелесу арқылы жұмыстың қорытындысын шығарғанда химиялық байланыс түзетін электрон бұлттарының пішініне, түзілу сызбанұсқасын сыздыруға, байланыстың сипатына, фторсутегінің иодсутегіне қарай тұрақтылығының кему себебіне назар аударылады.

Галогендердің оттекті қосылыстарын сипаттайтын кесте жазудың қажеті шамалы. Галогендердің бәрі периодтық жүйедегі орнына сәйкес жоғарғы оң тотығу дәрежесін көрсетпейтіні анықталып өтіледі. Жалпы заңдылыққа сәйкес оқушылардың F₂O₇ деген формула жазатыны жиі кездеседі. Сондықтан электртерістігі ең күшті элемент фтордың минус бірден өзге тотығу дәрежесін білдірмейтіні баса айтылып оттегімен қосылысының формуласы ОҒ₂ екеніне көңіл бөлінеді.

Галогендердің химиялық қасиеттерін таңдағанда, жаңа бағдарламаның талаптарына сәйкес тотығу-тотықсыздану реакцияларының электрондық табиғаты жөнінде алғашқы түсінік беріледі, электрондық баланс теңдеулері жазылады. Бұл арада фосфордың хлорда жануын оқушыларға бұрыннан таныс оттегінде жануымен салыстырып, электрондық жағынан алғанда бұлардың бір-біріне ұқсас процесс екені түсіндіріледі. Басқа да бейметалдармен және металдармен әрекеттескенде галогендер атомдарының тотықтырғыш қасиет көрсетіп, өздерінің тотықсызданатыны айтылды. Оттегі, азот және көміртегі топшаларын оқып, үйрену. Оттегі топшасы жаңа бағдарлама бойынша электролиттік диссоциациялану тақырыбында кейін өтіледі. Оқу-тәрбиелік мақсаттары: 1) периодтық заң және периодтық жүйе, химиялық байланыс, заттың құрлысы және иондық теория жөнінде теориялық білімді баянды етуге, сондай-ақ қолдана білуге үйрету; 2) пәнаралық байланысты жүзеге асыру, оттегі және күкірт қосылыстарының табиғаттағы және халық шаруашылығындағы маңызын көрсету; 3) галогендер топшасының элементтерімен салыстыру арқылы ұқсастығы мен айырмашылығын табу; 4) химиялық қосылыстардың және құбылыстардың мәнін, себеп-салдарын байланыстырып, ішкі қайшылықтарын түсіндіру, ғылыми көзқарас қалыптастыру. Жаңа бағдарламада бұл топшаның деректі материалдары едәуір қысқартылды. Оқушылардың денсаулығына зиянды әсерін тигізетін күкіртсутек және оның қышқылы, сульфидтер, күкірт (IV) оксиді, күкіртті қышқыл және сульфидтер бағдарламадан шығып қалды. Жай заттарды қарастырғанда аллотропия және аллотропиялық түр өзгерістері жөнінде жаңа ұғым қалыптастырылады. Галогендер тобының элементтерінде аллотропия құблысы байқалмайды, өйткені атомдардың өзара әрекеттесуінің бір ғана мүмкіндігі бар. Оттегі топшасы элементтері атомдарының сыртқы электрон қабаттарының құрлысы әртүрлі байланысуға мүмкіндік береді. Бұл пікір оттегі мен озон молекулаларын салыстыру арқылы нақтыланады. Оттегі мен озонның құрамын, физикалық және химиялық қасиеттерін кесте түрінде жазып, санның сапаға ауысуы туралы қорытынды жасалады. Бір элементтің бірнеше жай заттар түзу құбылысы- аллотропия, әрі заттың аллотропиялық түр өзгерісі деп аталатыны, жай заттардың көп түрлілігі туралы түсінік беріледі. Аллотропия құбылысының күкіртте, селенде, теллурда және полонийда орын алатыны, бұл алтыншы негізгі топшаның элементтеріне тән құбылыс екені атап өтіледі. Күкірт атомдарының өзара ашық және тұйық тізбек түзіп байланысатыны, соған сәйкес кристалдық және пластикалық күкірт жай заттарын түзетіні айтылады. Кристалдық күкіртпен пластикалық күкірттің алыну тәжірибесі, әрқайсысының құрлысын көрсететін кесте көрнекі көрсетіледі. Күкірт атомының құрлысын, тотығу дәрежелерін еске түсіру арқылы химиялық қасиеттері жөнінде жорамал жасалып, сызбанұсқа түрінде жазылады:

Металл + күкірт → сульфид; сутегі + күкірт → күкірт сутегің; оттегі + күкірт → күкірт (IV) оксиді.

Азот топшасы бойынша топты, топшаны және жеке элементті сипаттау, өтілген топшаның элементтерімен салыстырып, ұқсастығы мен айырмашылығын анықтау жөнінде оқушылардың білімі менбілігі нығаяды. Периодтық заң және жүйе, заттың құрлысы химиялық байланыс жайында ұғым қалыптасады. Химиялық реакциялардың жүру заңдылықтары, химиялық әрекеттерді басқару және реттеу мәселелері нақтылы мысалдармен толықтырылады. Ғылым мен өндіріс арасында аммиак, азот қышқылы, минералды тыңайтқыштарды алуға байланысты өндірістік материалдарды өткенде оқушылардың политехникалық ой-өрісі кеңейеді. Азоттың табиғаттағы айналымы, өзінің және қосылыстарының құрамы мен қасиеттеріндегі қайшылықтар ғылыми қөзқарастың қалыптасуына, өлі табиғат пен тірі табиғаттың байланысын терең түсінуге жәрдемдеседі. Оқушылардың аммоний ионының және азот қышқылының тұздарымен, оларды анықтайтын сапалық реакциялармен танысады. Тұздардың құрамы, қасиеттері және қолданылуына байланысты жаттығулар орындайды, есептер шығарады.

Көміртегі топшасы. Бұл топшаның элементтері: атом құрлысының электрондық және графикалық формулалары, тотығу дәрежелері, жай заттарының құрлысы, оксидтерінің формулалар, қышқылдарының формулалары, сутекті қосылыстарының формулалары бойынша талданады. Осының алдындағы топшаның элементтерімен салыстырылады. Көміртегі түзетін жай заттарының құрлысы мен қасиеттері модельдер мен кестелер арқылы нақтыланады. Алмаз бен градиттің қасиеттеріндегі айырмашылықтардың себептері ашылады. Оқушылардың атомдық ковалентті байланыстар, олардың кеңестікте орналасуы жөнінде білімі кеңейеді. Аморфты көміртегінің қасиетерін талқылаумен байланысты жаңадан адсорбция құбылысы және оның маңызы туралы түсінік алады.

Көміртегі мен кремний қосылыстарының сан алуандығы, табиғаттағы және организмдер тіршілігіндегі мәнімен танысады. Бұл элемент атомдарының өзара химиялық байланыстар түзу ерекшелігін түсінеді, олардың кеңестіктегі бағыттаоуы туралы көзқарас қалыптасады. Металдарды оқыту әдістемесі. Металдар туралы оқу материалын өткенде химиялық элемент жай зат және күрделі зат, заттың құрлысы мен қасиеттері, химиялық реакция, т.б.ұғымдар нығаяды, жаңа деректермен толысады. Периодтық заң, атом құрлысы, химиялық байланыс және иондық теория жөніндегі білім қолданыс табады. Металлургия өнеркәсібі және металдардың халық шаруашылығындағы маңызы туралы нақтылы ұғым қалыптасады. Алдымен металдардың периодтық жүйедегі орны туралы кіріспе оқылып, мына мәселелерге назар аударылады: “металл” термині химиялық элементтерді және олар түзетін жай заттарды белгілейді; бір термин арқылы берілетін екі ұғымның әрқайсысының өзіндік мазмұны және көлемі нақтыланады; периодтық жүйеде орналасуы, салыстырмалы атомдық массасы, реттік нөмірі, атом радиусы, иондану энергиясы, т.б. элементке тән сипатталады. Металдарға жататын химиялық элементтер саны жағынан бейметалдардан гөрі көбірек, сексеннен асады. Олар I-III негізгі топшаларда және барлық топшаларда периодтық жүйенің сол жағында орналасқан. Металл атомдарының негізгі ерекшелігі –сыртқы қабатындағы электрон саны аз, атом радиустары едәуір үлкен. Әр период s-деңгейшесін электрондармен толтыратын сілтілік металдардан басталады. Үлкен периодтардың ортасында орналасқан металл атомдары d-деңгейшесін, аса үлкен периодтарда орналасқан металдар d-деңгейшесін, f-деңгейшесін толтырады.

1-кесте Сілтілік металдар мен галоген атомдарының иондану энергиясы

Период	Металл	Атом радиусы (нм)	Иондану энергиясы (кДж/моль)	Бейметалл	Атом радиусы (нм)	Иондану энергиясы (кДж/моль)
II III IV V	Литий Натрий Калий Рубидий	0,155 0,189 0,236 0,268	520,2 495,8 418,8 403,0	Фтор Хлор Бром Иод	0,064 0,099 0,114 0,113	3375,7 1251,2 1142,0 1008,4

Метал атомдары сыртқы және астындағы электрондық қабаттарын валенттік электрондарын беріп жіберіп, тотықсыздандырғыш қасиет көрсетуге бейім келеді. Бұған металдардың және оқушыларға таныс бейметалдардың және оқушыларға таныс бейметалдардың иондану энергияларын салыстыру арқылы көз жеткізеді.

Кестеден сілтілік металдар атомдарының радиустары бір периодта орналасқан галоген атомдарының радиустарына қарағанда екі еседен астам артық, ал иондану энергиялары 3-6 есе кем екені байқалады. Топ бойында атом радиустарының артуымен байланысты иондану энергиясы заңды түрде кемиді.

Металдардың жай заттарын белгілейтін терминнің мағынасы олардың атомдары түзетін химиялық байланыстың табиғатын және кристалл торлардың түрлерін қарастыру арқылы ашылады. Металдық химиялық байланыс ковалентті және иондық байланыстармен, молекулалық, атомдық, иондық кристалл торлары металдық кристалл торымен салыстырылып, ұқсастығы мен айырмашылығы анықталады.

Металдар түзетін кристалл торларының түрлері: кубтық көлемді центрлі (сілтілік металдар, вольфрам,хром, т.б.), қырлары центрдегі куб (аллюминий, қорғасын, күміс, алтын, платина, т.б.), гексанальды(магний, бериллий, мырыш, т.б.) торлар туралы айтылады. Бір көлем бірлігіне келетін металл атомдарының саны артқанда металдың тығыздығы да артады. Гексональды торда атомдар басқалардан гөрі тығыз орналасқан. Металдардың тығыздығына ион зарядтары мен радиустары да әсерін тигізеді.

Қасиеттері әртүрлі металдардан химиялық қосылыстар түзіледі, оларда валенттілік заңдылығы сақтала бермейді (MgPb, Mg₂Si, Al₄C₃, AuZn, AuZn₃, AuZn₅)

2-кесте Металдарлдың сумен әрекеттесуі

Металдар	Химиялық реакцияның теңдеуі	Реакция өнімі
Сілтілік металдар, Калльций, барий Магний, алюминий, темір,марганец,хром, никель, қорғасын Мыс, күміс, алтын	Me+HOH→Me(OH)n+H2 Me+H2O→Me+nO2-+H2 Сумен әрекеттеспейді	H, Me(OH) H, Me+nO2-

Негізгі және қосымша топшалардың металдардан оқыту. Химиялық элементтерді оқып-үйрену жоспары және жалпы қасиеттері щқушыларға таныс болғандықтан, негізгі және қосымша топшалардың металдары мәселесі әдіспен және оқушылардың өздігінен істейтін жұмыстарын ұйымдастыру арқылы оқытылады.

Алғашқы сабақтарда оқушылар сілтілік металдардың негізгі сипаттамаларын еске түсіріп, активтілігін салыстырады. Бейметалдармен, сумен және қышқылдармен тотығу реакцияларының теңдеулерін жазады. Сілтілік металдардың ашылу тарихы, табиғаттағы қосылыстары, алынуы және қолданылуы туралы хабарлама жасайды.

Кальций және оның қосылыстары толығырақ қарастырылып, судың көміртегілігі және оны жою жолдары жөнінде жаңа ұғым беріледі. Алдымен зертхана жағдайында кермек су алу және оның қасиеттерін сынау тәжірибесі көрсетіледі. Әкті су арқылы көміртегі (IV) оксиді жіберіледі, түзілген тұнба көмірқышқыл газын көбірек жібергенде ериді. Байқалған құбылыстың химиялық мәнін талдап, осыларға ұқсас әрекеттердің табиғатта жүзеге асатыны айтылады. Жер қыртысында әктас және бор түрінде кездесетін кальций карбогаты су және ауада әрдайым болатын көмірқышқыл газының әсерінен еріп, табиғи суларға кермектілік береді. Судың кермектілігі кальций және магний катиондарының, сульфат және гидрокарбонат аниондарының болуы байланысты. Магний және кальций гидрокарбонаттары бар судың кермектілігі карбонатты немесе уақытша кермектілік деп аталады және қыздырғанда жойылады:

Ca(HCO₃)₂=CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑

Бейкарбонатты немесе тұрақты кермектілік суда кальций, магний сульфаттарының және басқа тұздардыңның әсерінен болады, қыздырғанда олар жойылмайды. Уақытша және тұрақты кермектілікті көбінесе, химиялық жолмен жояды:

Ca(HCO₃)₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O

CaSO₄+Na₂CO₃=CaCO₃↓+Na₂SO₄

Дәріс №18