Органикалық заттарды оқып, үйретудегі әдістемелік методикасы Жоспар:

1. Органикалық химия курсының оқу -әдістемелік маңызы мен міндеттері.

2. Ораникалық химия курсының маңызы мен құрылымы.

3. Органикалық заттардың құрылысы туралы ұғымды қалыптастыру.

4. Изомерия және гомолигия ұғымдарын қалыптастыру.

5. Атомдардың өзара әсері ұғымдарының қалыптасуы.

Органикалық химия курсының оқу-әдістемелік маңызы мен міндеттері. Орта мектепте органикалық заттар немесе көміртегі қосылыстарының химиясы арнайы курс ретінде өтіліп, бірқатар оқу- тәрбиелік міндеттерді шешеді.

Органикалық химияда заттардың сан алуандығы және оның себептері жөнінде ұғым қалыптасады, органикалық және бейорганикалық косылыстардың бірлігі мен айырмашылығы ашып көрсетіледі. Органикалық заттар саны жағынан көп, қазіргі кезде белгілі қосылыстардың төрттен үші органикалық заттарға жатады. Органикалық заттардың құрамына негізінен көміртегі, сутегі, оттегі, азот, күкіріт және фосфор элементтері, яғни санаулы ғана элементтер кіреді. Кейінгі кезде металорганикалық және электоорганикалық қосылыстар көптеп алынуда, бірақ олар орта мектепте оқытылмайды.

Органикалық қосылыстрадың құрамына оқушыларға таныс элементер кіргенмен әр алуан болуы көміртегі атомдарының бір және еселенген химиялық байланыстар түзуге бейімділігімен түсіндіріледі.

Органикалық химияда заттардың құрылымы мен қасиеттерінің арасындағытәуелділікті нақтылауға көбірек назар аударылады. Бұл салада бейорганикалық химиядан алған білім тереңдеп, одан әрі дамытылады.

Заттардың жіктелуі жөніндегі білім кеңейеді. Оқушылар органикалық қосылыстрадың маңызлы кластары туралы жаңа ұғым алады, олардың құрамының күрделенуімен және генетикалық байланысымен танысады.

Химияның халық шаруашылығындағы қолданылуы, ғылым мен өндірістің өзара шарттастығы жөніндегі білім дамытылады. Пластмасса, жасанды торқалар, былғары, каучук, ауыл шаруашылғында, медецинада қолданылатын заттар өндірудегі органикалық синтездің жетістіктері баяндалады. Бұл салада және экологиялық жағайды жақсартуда елімізде жүзегеасырылатын шаралармен таныстырылады.

Органикалық химияның теориялық көзқарастарын дамытуда және ғылыми жаңалықтарын ашуда ғалымдардың қосқан үлесіне баса назар аударылып, интернационалдық және патриоттық тәрбие беру жүзеге асыылады. Оқушылардың теориялық білімі жаңа сатыға көтеріледі. А.М.Бутлеровтың органикалық заттардың құрылыс теориясы, В.В.Марковниковтың атомдардың өзара әсері жөніндегі ережесі, Н.Н.Зининнің аналин алу реакциясы, М.Т.Кучеровтың ацетиленді гидраттау реакцияларының маңызы түсіндіріледі.

Органикалық химияда ғылымаралық және пәнаралық байланыстарды жүзеге асыруға зор мүмкіндік туады. Органикалық химия тірі организмдердің құрамына кірәтән, олардың денесін құрайтын, биохимиялық бағыттарға қатысатын заттарды зерттейді, тіршілік барысын молекулалық деңгейде түсінуге жәрдемдеседі. Биологиялық аса маңызды заттар: көмірсулардың, майлардың және ақуыздың химиялық құрамы және олардың қасиеттерімен таныстыру арқылы органикалық химия оқушыларды жалпы биологияның оқу материалдарын жете игеруге әзірлейді.

Органикалық химияны өткенде оқушылардың зертханалық- сарамандық біліктері дамиды. Едәуір күрделі сапа және сан тәжірибелерін жасауды, эксперимент есептерін шығаруды үйренеді.

Органикалық химияны игеру барысында оқушыларда дүниенің материядан тұратыны, бірлігі, үздіксіз дамуы,сан өзгерістерінің сапа өзгерістеріне ауысуы, оларды танып-білуге болатыны жөнінде ғылыми көзқарас қалыптасады. Өлі табиғат пен тірі табиғаттың, бейорганикалық заттардың арасын бөліп тұрған шекара жоқ екені жөнінде пікір туады.

Органикалық химия оқушыларының ақыл-ойының дамуына зор әсерін тигізеді. Қисынды ойлауды дедукция, анализ және синтез, салыстыру және жалпылау тәсілдері жиі пайдаланылады.

Органикалық химия курсының мазмұны мен құрамы. Орта мектепте оқытылатын органикалық химия курсының мазмұны мен құрлымы ұдайы жетілдіріп келеді. Оның алғашқы тұрақты бағдарламасын, оқулығын, оқыту әдістемесін В.Н.Верховский, Л.М.Сморгонсий жазды. 1950 жылдардан бастап орта мектептегі органикалық химияның мазмұны мен әдістемесін жетілдіруде Л.А.Цветков көрнекті еңбек сіңіріп келеді.

Алғашқы бағдарламада оқу материалы құрамы қарапайым қосылыстардан басталып, құрылысы және атқаратын қызметі күрделі қосылыстарға дейін орыналастырылады. Кейінгі бағдарламарда осы негізгі әдістемелік негіз сақталып, оқу-тәрбиелік маңызы аз кейбір деректі матариалдар қысқартылады, жаңа теориядық көзқарастармен толықтырылады. 1968 жылы жаңартылған бағдарлама органикалық заттардың электродық және кеңістіктік құрылысы туралы ұғым, химиялық байланыстың табиғаты жөніндегі соңғы көзқарастар, орынбасу және қосып алу реакцияларының механизмі, атомдардың өзара әсері туралы түсініктер енгізіледі. 1988 жылдан бастап бағдарламаға пәнаралық ұштастыруды, оқытудың өндіріспен және өмірмен байланысын күшейтетін өзгертулер жасалады. Бес мүшелі моносахарид пентоза, азоты бар гетероциклді қосылыстар, нуклеин қышқылдары туралы мәліметтер беріледі. Этил спиртінің орнына метил спиртір өндіру өтіледі. Синтездік үлкен молекулалы заттар және полимер материалдар курстың соңындағы жеке тақырыпта қарастырылады.

Органикалық химия курсының құрылымын анықтағанда іс жүзінде сыналған дидактикалық және әдістемелік ұстанымдар жүзеге асырылады.

Органикалық заттардың оқылатын кластарын іріктегенде организмнің құрамына кіретін және маңызды тіршілік процестерін жүзеге асыратын қосылыстарды таңдап алады. Оларға майлар, көмірсулар және ақуздар жатады. Май карбон қышқылдары мен көп атомды спирттердің күрделі эфирлері, көмірсулар – альдегид, спирттер, акуздың құрамына көмірсутек радикалдары, амин және карбоксил тобы кіреді. Демек, активті майлар, көмірсулар жене акуздар кластарын қарастыру үшін көмірсутектер,спирттер, альдегидтер мен карбан қышқылдары өтіледі.

Әр класты сипаттау үшін қажетті заттардың саны мен оқылу реті гомологтық қатар бойынша теориялық және сарамандық талаптарға сай іріктеледі. Теориялық жағынан алғанда заттың құрылысы мен қасиеттері айқын білінетін және генетикалық байланысты ашуға мүмкіндік жасайтын болуы тиіс. Сарамандық талап кезінде заттың халық шаруашылығындағы маңызды қолайлылығы ескеріледі. Гомологтық қатар жекеден жалпыға қарай немесе жалпыдан жекеге ауысу тәсілімен оқылады.

Осы талаптарға сәйкес гомологтық қатарларға жататын заттардың ішінен көмірсутектердің бірінші өкілдері – метан, этилен, ацетилен, дивинил, бензол толық қарастырылалы. Спирттер, альдегидтер және карбон қышқылдары кластарында гомологтық қатардың екінші өкілдері этил спирті, сірке алдегидң және сірке қышқылы оқылады. Әр зат құрамы, электрондық және кеңістік құрылысы, қасиеттері, алынуы және қолданылуы жоспармен сипатталады. Заттың құрылысы мен қасиеттерінің, қасиеттері мен қолдануының арасындағы себеп-салдар байланысы ашылады.

Органикалық химия курсының теориялық негізі – А.М.Бутлеров жасаған органикалық заттардың құрылыс теориясы. Бұл теория бензолдың Кекуле ұсынған формуласын, дивинил изопренге қосылу реакцияларының, изобутанның хлорлану реакциясының механизмін, т.б. жеке деректерді түсіндіре алмайды. 140 жылдан астам уақыттың ішінде бұл теория стерохимиялық және электрондық көзқарастармен толықтырылады. Сондықтан қазіргі құрылыс теориясы дәстүрлі теориядан, стерохимиялық теориядан және химиялық байланыстың электрондық табиғаты жөніндегі ілімнен тұрады. Үш теорияның негізі ықшамдалған, дидактикалық өңделген түрде мектеп курсына кіреді.

Дәстүрлі құрылыс теориясының идеялары: көміртегінің атомдары тізбек түзіп байланысады; атамдар молекулаға валенттіліктеріне яәйкес белгілі бір ретпен бірігелі; қосылыстың қасиеттері атомдардың байланысу ретіне және өзара әсеріне тәуелді атомдардың байланыс реті химиялық тәсілдерімен анықталады, құрылысы құрылымдық формуламен көрсетіледі.

Стерохимиялық негіздері: көміртегі атомының тераэдр пішінді кеңістікте орыналасуы; ковалентті байланыстардың баңытталлуы; көміртегі тізбегінің иректі құрылысы; май байланыс төңірегінде атомдардың еркін айналысы; еселенген байланыстар төңірегінде атомдардың еркін айнала алмайтыны транс –цис изомерлер, олардың қасиеттеріндегі айырмашылықтары, полимер молкулардың ретсіз және стероретті құрылысы,т.б.

Электрондық теорияның негіздері: көміртегі атомының қалыпты және қозған күйіндегі электрнодық құрылысы, электрон бұлты, валенттік электрондар бұлтының бағыттары: - sp³,- sp²,-sp гибридтену; ковалентті байланыстардың түзілуі – электрон бұлттарының эсерлесуі; сигма және пи-байланыстар, олардың беріктігі; бос радикалдар, электрондық әсердің түрлері.

Органикалық химия курсына оқушыларға политехникалық әзірлік беретін мағлұматтар енгізіледі. Органикалық заттарды алуға байланысты химиялық өндірістерден бағдарламаға сай келетін, хадық шаруашылығында маңызы зор, алдыңғы қатарлы технолгоиясыбарлары таңдап алынады. Бұл талаптарға бұрын этил спиртін, қазір метил спиртін өндіру, бұрын сірке қышқылын ацетиленнен алу, қазір этиленен өндіру сай келеді. Көптеген химиялық реакцияларды өткенде олардың өндірістегі маңызына назар аударылады, мысалы: майларды,гидрогендеу, ацетилендә гидраттау, қанықан көмірсутектерін гидрогендеу, парафинді тотықтырып,карбон қышқылдарын алу,эфирлену реакцичсы арқылы күрделіэфирлер, майлар алу, майларды және көмірсуларды гидролиздеу, т.б.

Органикалық химияны оқытудың кейбір әдістемелік мәселері. Органикалық химияны оқытуда оқу жұмысын ұйымдастырудың бұрыннан келе жатқан түрлері пайданалыды. Солардың ішіндегі ең негізгісі – сабақтың типтері, мазмұны, әдістері мен құралдары материалдың сипатына, оқушылардың жас ерекшеліктеріне қарай елеулі өзгерістерге ұшырайды. Жаңа материалдарды үйрену, алған білімді жетілдіру, қайталау және қортындылау сабақтары, көбінесе дәріс, семинар, пікір талас жіне конференция түрінде өткізіледі, оқудың дербестігі арттырылады. Дәріс пен әңгіменің мәселелік, әңгәмелесудің эвристикалық түрлері жиі қолданылады.

Оқыту әдістерінің сипаты, оларды қолдану кезіндегі мұғалім еңбегі мен оқушы іс-әрекетерінің ара қатнасы өзгереді. Сөз, көрнекі және сарамандық әдістер оқушылардың қздігінен істейтін жұмыстары кеңінен және тиімді ұйымдастыру жағына карай ауысады. Бірқатар деректі жәнесуреттеме материалдарды оқушылар өздігінен оқып үйренеді.

Оқыту құралдарының ішінде химиялық эксперименттің мәні артады. Органикалық химияда қойылатын тәжірибелердің техникасы күрделі болуынан, көбінесе, көрнекі көрсетулер жасалады.

Көрнекі көрсетулер тәжірибелері тиісті нәтиже бермейтін жағдайларда ғана зерханалыө тәжірибелер жүргізіледі. Тәжірибелер жасауда сурет бойынша түсіндіру және зерттеу әдістері қолданылады. Сөз, көрнекілік және тәжірибені ұштастырудың түрлері материалдың мазмұнына және оқушылардың өткендегі әзірлігіне қарай анықталады. Байқалган қасиеттеріне сәйкес органикалық қосылыстың құрлымын іздеп табу, алдын-ала жасалған жорамалды сынау тәжірибелері көбірек орын алады. Сарамандық тәжірибелер эксперимент есептері түрінде беріледі. Сан есептерінен тәжірибе мәліметтері бойынша заттың химиялық формуласын табу жиі шығарылады.

Органикалық химияны оқытуда оқушылардың қисынды ойлауын дамытуға баса назар аударылады. Органикалық қосылыстардың жеке кластарын өткенде салыстыру тәсілі жиіқолданылады. Қаныққан көмірсутектердің құрылысы және қасиеттері қанықпаған қосылыстарының құрылысы мен қасиеттері өзара салыстырылады. Салыстыру кезінде табылңан айырмашылықтар заттың құрылысы - қасиеттері- қолданылуы арасындағы себеп-салдар байланысы аркылы түсіндіріледі. Түсіндіру үшін анализ және синтез, жалпылау, қортындылау және жүйелеутәсілдері пайдаланылады.

Оқушылар даму идеясын нақты игеру үшін органикалық қосылыстар кластарының арасындағы генетикалық байланысқа ұдайы назар аударылады. Ол үшін әр кезде жасалған тәжірибелер еске түсіріліп, жаңартылады,жаттығулар орындалады, мысалы, мына сызбанұсқа сәйкес жүзеге асатын химиялық реакциялардың теңгеулерін жазыңыздар:

С₃Н₈ → С₃Н₇Вr → С₃Н₈О → С₃Н₆О → С₃Н₆О₂

Жаттығуды орындығанда оқушылар қанық көмірсутектерін галагендеу, галаген туындыларын гидролиздеу, спирттер мен алдегидтердің тотығ реакцияларын еске түсіреді, әр класқа көшу мүмкіндіктері білімін нығайтады. Есте болатын нәрсе, генетикалық байланыс, әдетте оқылатын класқа жататын заттардың құрылысы мен қасиеттері өтілгеннен кейін қарастырылады.

Органикалық химияның негізгі ұғымдарын қалыптастыру және дамыту – аса маңызды әдістемелік мәселелерінің бірі. Оларға жататындар: химиялықтіл және органикалық қосылыстардың номенклатурасы, гомологтық қатарды оқып-үйрену, заттардың алу тәсілдерін қарастыру, заттардың қолданылуын оқып-үйрену, жаттығуларды пайдалану. Бұл ұғымдарды ойдағыдай қалыптастыру үшін оқу жұмысының ұйымдастыру түрлерін тиімді пайдалану, бейорганикалық химиямен пән ішіндегі, басқа жаратылымтану пәндерімен пәнаралық байланысты жүзеге асыру, тарихи негізді жүйелі қолдану, теорияның жетекші мәнін, әсіресе, зат қасиеттерінің құрылысына тәуелділік идеясын ұдайы көрсету, кқрнекіліктің алуан түрлерін тиімді қолдану қажет.

Органникалық заттардың құрлысы туралы ұғымды қалыптастыру. Органикалық заттардың құрылысы А.М.Бутлеровтың химиялық құрылыс теориясы, электрондық теория және кеңестік құрылысының теориясы тұрғысынан қарастырылады.

Соңғы кезде бағдарлама бойынша органикалық химияның курсы органикалық қосылыстардың химиялық құрылыс теориясын мына жоспарға сәйкес оқып, үйренуден басталады: құрылыс теориясы шығуының алғы шарттары; құрылыс теориясының мәні мені маңызы; изомерия туралы алғашқы ұғым; кіші период элементтері атомдарының электрондық құрылысы және химиялық байланыс.

Бұл материалдарды үйренуге сабақтар әңгімелесу кірістірілетін дәрістер түрінде өткізіледі. Өткен ғасырдың алпысыншы жылдарында органикалық химияның дамуына өндірістің, қоғамдық сарамандықтың тигізген әсері, деректі материалдың көбеюі мен оларды тусіндіретін көзқарастар арасында қайшылық туғаны баяндалады. Солардың ішінде органикалық заттардың сан алуан болуын, оларда валенттілік заңдылығының сақталмайтындай тәрізді көрінуін, сапалық құрамы бірдей заттар қасиеттеріндегі өзгешеліктерді түсіндіру қажет болғаны айтылады. Бұл қайшылықтарды дәлелдейтін нақтылы мысалдар келтіріледі. Бейорганикалық химияда көптеген химиялық элементтер сутегімен бір ғана қосылыс түзетіні оқушыларға белгілі болса, көміртегінің сутегімен қосылыстары көп екеніне назар аударылып, метан, этан, пропан, бутан, пентан қосылыстарының формулалары жазылады. Үстірт қарағанда этанда көміртегі үш валентті, бутанда екі жарым, қалғандарында да бөлшек валенттілігі байқалады. Оқушылардың биологиядан алған біліміне сүйеіп, құрамы бірдей, қасиеттері әртүрлі заттар ретінде глюкоза мен фруктоза атап өтіледі. Бұл қайшылықтарлы түсіндіретін және жаңа органикалық өксылыстарды синтездеуге жөн-жоба сілтейтін теория қажет болғаны айтылады.

Осындай теорияны 1861 жылы Казан университетінің професоры А.М. Бутлеров ұсынады. Ол органикалық заттардың химиялық құрылысы туралы теория жасау үшін жаңадан ғана теорияға айналып,әлі көпшілік мойындап үлгермеген атом-молекулалық гипотезаны, валенттілік ұғымын пайдаланғаны, заттың құрылысын анықтауға химиялық тәсілге кәміл сенгені туралы тартымды және дәлелді баяндалады. Құрылыс теориясының негізгі қағидалары талқыланады.

Бірінші қағида – молекулада атомдардың белгілі бір ретпен байланысатындығы. Бұл қағиданың туынды ұғымдары: түзу және тармақталған көміртегі тізбегі, изомерия және изомерлер, құрылым формулалары. Ұғымды нақтылай түсу үшін валенттілік орнына сызықшалар қойып, метанның химиялық формуласы жазылады. Төрт сутегінің атомы көміртегінің атомдарымен байланысып, өзара тікелей химиялық байланыс түзбейтініне оқушылардың назары аударылады. Бұдан соң этанның пропанның және бутанның құрылым формулалары жазылады. Пропанда көміртегінің бір атомы өзінен басқа екі атомымен – түзу, ал изобутонда үш атомымен тармақталған тізбек түзіп, байланысатыны анықталады. Қарастырылған қосылыстарының бәрінде көміртегі атомының төртке тең валенттілігі сақталатыны, тізбек түзі органикалық қосылыстардың сан алуан болуына әкелетіні айтылады, мұндай қортындыға оқкшылардың өздері де келе алады. Бутан мен изобутанның құрылысындағы ерекшеліктеріне, мұның өзі олардың қасиеттеріне әсер ететініне көңіл бөлінеді, құрылым формуласына анықтама беріледі. Толық және жартылай құрылым формулалары, олар молекуладағы атомдардың байланыс ретін көрсететіні, кеңестік құрылысын бейнелей алмайтындығы туралы ұғым қалыптастырылады.

Екінші қағида – атомдардың өзара әсері оқушыларға бейорганикалық химиядан таныс мысалдар арқылы түсіндіріледі. Байланысып тұрған атомдарының әсерінен тұз қышқылы, су және аммиак молекуларындағы сутегі әр түрлі химиялық қасиеттер көрсетеді. Жазылған құрылым формулаларына қарап, этанда көміртегі қзінен басқа бір атомның әсеріне ұшырайтыны, мұның мәнісі кейінірек түсіндірілетіні айтылады.

Құрылыс теориясының үшінші қағидасы – зат қасиетінің құрылысына тәуелділігі бутан мен пентанның изомерлерін қарастыру, олардың физикалық қасиетеріндегі ерекшеліктерді көрсету арқылы нақтыланады. Химиялық құрылыс теориясы атомдар арасындағы химиялық байланыстың электрондық табиғатын және атомдардың кеңестікте орналасу ретін зерттейтін және түсіндіретін теориялармен толықтырылып, дамығаны баяндалады. Бұл теориялар органиқалық қосыылтардың жеке кластарын өткенде қарастырылады.

Оқушыларды органикалық қосылыстардың электрондық және кеңестік құрылысымен таныстыру үшін атом құрылысы және химиялық байланыс туралы тірек білім түсіндіріледі. Орбита, орбиталь, ковалентті байланыстың түзілу механизмі, байланыс эненгиясы, байланыс ұзындығы және бағытталуы, байланыстың полюстілігі және полюстенуі туралы түсініктер нақтыланады, жаңа деректермен толықтырылады.

Қанық көмірсутектерін өткенде шар стерженді, масштабты, электрон толқындық моделдерді, кестелерді, оқулықта берілген суреттерду пайдаланып, метанның химиялық, электорндық және кеңістік құрылысы, электрон бұлттарының пішіні, кеңістіктеорналасуы, sp³ – гибридтену арқылы тетрэдрдің төбелеріне бағытталып, сутегі атомдарымен байланыс түзуі баяндалады. Түзілген сигма байланыстары бұрыштарының мөлшері, бірдейлігі, беріктігі, аз полюстенетіні айтылады. Метанның гомологтарын қарастырғанда модельдер жасалатын зертханалық жұмыс өткізіліп, ирек тізбек түзілетініне оқушылардың назары аударылады.

Қанықпаған көмірсутектерінен этиленнің және ацетиленнің химиялық, электрондық және кеңістік құрылысы толық қарастырылады. Жану өнімдерінің сандық көрсеткіштері немесе құрамына кіретін элементтерінің массалық үлесі бойынша этиленнің химиялық формуласы табылады, ондағы көміртегі атомының валенттілігі жөнінде жоармал жасалады. Жорамалды талқылау барысында көміртегі атомдарының арасында қос байланыс бары анықталып, құрылым және электрондық формулалары жазылады. Модельдер және оқулықтағы суреттерді пайдаланып, sp² – гибридтену және оның нәтижесінде үшбұрыштың төбелеріне бағытталған бұрышы 120° сигма байланыстар түзілетіні, гибридтенбеген бұлттардан сигма байланыс жазықтығына перпиндикуляр пи-байланыс пайда болатыны түсіндіріледі. Көміртегі атомдарының арасындағы сигма және пи-байланыстың энергиялары салыстырылып, тұрақтылығы және оның этиленнің қасиеттеріне тигізетін әсері жөнінде қорытынды жасалады.

Ацетилин молекуласында гибридтенуге бір – s және бір – р – бұлты қатысып, sp-гибридтену жүзеге асады, сызықты пішіндегі молекула түзіледі. Гибридтенбеген екі р-бұлттарының бір-біріне перпиндикуляр екі пи-байланыстар пайда болады. Көміртегі атомдарының арасында үш байланыс түзілуінен олардың ұзындығы едәуір қысқарады. Ацетиленнің электрондық және кеңістік құрылысы модельдер арқылы көрсетіледі.

Аромат көмірсутегі – бензолдың химиялық және электрондық құрылысы туралы тарихи материалдарды келтіре отырып, мәселелік әдіспен талқынылады. Ең алдымен бензолдың тарихи қалыптасқан құрылым формуласымен электрондық құрылысының арасындағы үйлеспеушілік ашылады. Бензол молекуласындағы қос байланыстар бір байланысқа қарағанда қысқа болуы керек еді, бірақ тәжірибе жүзінде бензолдағы алты байланыстың ұзындығы бірдей (0,140 нм) екені және бір жазықта орналасқаны анықталған. Мұның мәнісі - sp² гибридтену және молекулаға ортақ алты электронды пи-байланысының түзілуі.

Оттегі бар органикалық қосылыстардың химиялық құрылысы тәжірибие жүзінде (этил спирті) немесе дедуктивті әдіспен (альдегидтер) анықталады, электрондық және кеңістік құрылысы көмірсутектерімен салыстырып түсіндіріледі.

Изомерия және гомология ұғымдарын қалыптастыру және дамыту. Органикалық химияның негізгі ұғымдарын қалыптастыру әдістемесі И.Н.Чертков еңбектерінде баяндалған. Изомерия мен гомология заттардың химиялық құрылысының түрлі жақтары ретінде қарастырылып, ұқсастықтары мен айырмашылықтары сараланады.

23-кесте Изомерлер мен гомологтарды салыстыру

Негізгі белгілері	Изомерлер	Гомологтар
Сапалық құрамы	бірдей	бірдей
Сандық құрамы	бірдей	әр түрлі
Химиялық құрылысы	әр түрлі	ұқсас
Химиялық қасиеттері	әр түрлі	ұқсас

Изомерия құрылысы – химиялық құрылыс теориясы жасалуының алғы шарттарының бірі. Сондықтан оның негізгі белгілері осы теорияны өткенде анықталады. Қаныққан көмірсутектері тақырыбында көміртегі тізбегінің изомериясы жөнінде нақтылы түсінік беріледі, изомерлерді табуға және құрылым формулаларын жазуға арналған жаттығулар орындалады. Осы тақырыпта алғашқы рет өтілетін гомология ұғымымен салыстырылады.

Кестеден изомерлер мен гомологтардың ұқсастығы мен айырмашылығы анық көрінеді, осы белгілеріне қарап изомерия, изомер, гомология, гомолог, гомологтық қатар ұғымдарына анықтамалар беріледі, әр изомер гомологтық қатар түзетініне, мұның өзі органикалық қосылыстардың сан алуан болуының тағы бір себебі екеніне оқушылардың назары аударылады.

Этилен қатарының қанықпаған көмірсутектерін өткенде тізбек изомериясы қос байланыстағы орынның изомериясымен толысатыны айтылады, жаңадан кеңістік изомериясы жөнінде түсінік беріледі. Нақтылы түсу үшін бутен -1 және -2-нің изомерлері, бутан-2-нің цис және транс-изомерлерінің құрылым формулалары жазылады. Олефиндер мен циклопарафиндердің сапалық құрамы ұқсас (C_nH_2n) болғандықтан, топаралық изомерлер түзетіні айтылып, мысалдар келтіріледі:

С₆Н₁₂ Н₂С= СН – СН₂- СН₂ – СН₂– СН₃

СН₂

СН₂ СН₂

СН₂ СН₂

СН₂

Еселенген байланыстың орны бойынша изомерия ацетилен көмірсутектерінде бекітіліп, нығаяды. Диен көмірсутектерінде қос байланыстардың өзара орналасу изомериясы туралы жаңа түсінік беріледі, топаралық изомерлер ұғымы дамытылады, мысалы:

Ацетилен - C_nH_2n–Диен

Бутин -1 С₄Н₆ Бутадиен -1,3

Аромат көмірсутектерінде өзара орналасу және топаралық изомерия ұғымдары бекітіледі. Мәселен, С₆Н₆ формуласын бензолдан басқа ацетилен қатары көмірсутектерінен гексадин -1,3, ал С₈Н₁₄ аромат көмірсутегіне 1,2 -диметилбензол, 1,3-диметилбензол, 1,4-диметилбензол сәйкес келетіні құрылым формулаларын жазу арқылы көрсетіледі.

Бір атомды спирттерде көміртегі тізбегінің изомериясымен бірге функционал тобы орнының изомериясы, күрделі эфирлер мен аминдерде атомдар тобының әр түрлі орналасуына байланысты изомерлер жөнінде жаңа ұғым қалыптасады.

Гомология органикалық қосылыстарды оқып, үйренуді жеңілдететін маңызды ұғым. Ол органикалық заттардың жалпы қасиеті, оларды жіктеуге, жүйелеуге, құрылысы мен қасиеттерінің тәуелділігін түсінуге, көміртегі қосылыстарының күрделілену сипатын аңғаруға, сан өзгерістерінің сапа өзгерістеріне ауысуын көрсететін жалпы заңдылықты игеруге жәрдемдеседі.

Атомдардың өзара әсері ұғымының қалыптасуы. Атомдардың өзара әсері туралы ұғым А.М.Бутлеровтың химиялық құрылыс теориясын өткенде қалыптасады. Оқушылар органикалық химияны жаңадан оқуға кіріскенде, мысалдар биорганикалық химиядан келтіріледі. Биорганикалық қозғалыстар молекулалары атомдарының арасындағы бір жақты әсер жөнінде түсінік беріледі. Молекуладағы атомдардың өзара әсері химиялық құрылыс теориясының негізгі қағидаларының бірі болғанымен, алғашқы тақырыпта оның электрондық мәні жөніндегі мәселе қаралмайды.

Атомдардың өзара әсерінің мәнін терең түсінуге тірек болатын электртерістілік, байланыстардың полюстілігі, b және п – байланыстардың ерекшеліктері, электрон тығыздығының сигма байланыс тізбегінің бойымен берілуі жатады. Бұл мәселелер қаныққан көмірсутектері қатарының электрондық құрылысын қарастырғанда толық өтіледі. Сондықтан молекуладағы атомдардың өзара әсерінің электрондық мәні осы қосылыстардың галоген туындыларының құрылысы мен қасиеттерін көмірсутектерінің өздерімен салыстыру арқылы анықталады. Метан мен хлорметанның, этан мен бронэтанның құрылысын салыстырып, электрон тығыздығының пайда болуының себеп-салдар байланысы түсіндіріледі. Электртерістілігі басым галоген атомдарының байланыстырушы электрондарды өздеріне күштірек тартуынан көміртегі атомының жартылай оң зарядталып, ондағы сутегі атомдарының қозғалыш күйге келуі, бұл әсердің тізбек бойымен берілетіні баяндалады. Кері көмірсутек радикалдарының галогендерге әсерінен олар теріс зарядталған иондарға орын беруге бейім келеді.

Этилен көмірсутектерінде қос байланыстың симметриялары және симметриясыз орналасуына қарай электрон тығыздығының таралуы, Марковников ережесінің электрондық мәні мәселелік әдіспен түсіндіріледі. Оқушыларға пропиленге хлорсутек қосылу реакциясының теңдеуін жазуға тапсырма беріледі. Оқушылар сутегі мен хлордың қосылатын жерлерін еркінше анықтап, біреулері 1-хлорпропанның екіншілері 2-хлорпропанның пайда болу реакцияларының теңдеулерін жазады. Мұғалім қосылу реакциясының Марковников ережесіне сай жүріп, хлор сутегінің атомы аз көміртегіне қосылатынын айтады және себебін атомдардың өзара әсері арқылы түсіндіреді. Пропилендегі қос байланыс этиленмен салыстырғанда симметриясыз орналасқан. Ондағы п – байланыс метил радикалының әсерінен көміртегінің шеткі атомына ығысып, онда жартылай – теріс, ал ортадағы көміртегінің атомында жартылай оң заряд пайда болады. Сондықтан хлорсутектің теріс полюстенген хлор атомы осы оң зарядталған көміртегінің атомына, ал сутегі шеткі атомға барып қосылады.

Аромат көмірсутектеріндегі радикалдардың өзара әсері бензол мен толуолдың орынбасу реакциясына (нитрлеу) кірісу қасиеттерін салыстыру арқылы анықталады.

Молекуладағы атомдардың өзара әсері туралы көзқарас спирттер тақырыбында дамытылады. Мұнда оқушылардың көмірсутегі радикалдарының электрон доноры, гидросотоптың полюстілігі, оттегі атомының электртерістілігінң күштілігі жөніндегі білімі ескеріледі. Осыларға сүйеніп, этил спиртінің молекулалық құрылысын анықтайтын сан тәжірибиесіндегі оттегімен байланысқан сутегі атомының айрықша қасиеті – нариймен әрекеттесетіні түсіндіріледі. Метил спирті мен диметилпропанол-2-нің, пропил спирті мен хлорпропанолдың қасиеттерін салыстыратын жаттығулар арқылы метил спиртінде және хлорпропанолда қышқылдық қасиеттің басым болуының себебі анықталды. Гидроксотоптың радикалға әсері этил спиртінің мыс (II) оксидімен тотығу реакциясын көрсету және талқылау арқылы түсіндіріледі. Көп атомды спирттерде гидроксотоп санының артуынан спирттің қышқылдық қасиеті күшейіп, мыс (II) гидроксидімен әрекеттесетіні атап өтіледі. Көп атомды спирттерге тән бұл реакция теңдеуі берілмейді.

Радикалдардың функционал тобына, керісінше функционал топтың радикалдарға әсері фенолдың қасиеттерін май қатары бір атомды спирттерінің және аромат көмірсутектерінің қасиеттерімен салыстыру арқылы тәжірибе жүзінде айқындалады. Мұнда оқушылардың түйіндейтін ой-пікірі: фенолда спирттерде білінбеген сілтімен әрекеттесу қасиеті пайда болады, бензолмен салыстырғанда оңай бромдалады. Фенолдың қышқылдық қасиетінің артуы бензол ядросындағы п – электрон бұлттары оттегі атомының электрон жұбымен әсерлесуі нәтижесінде оттегіндегі теріс зарядтың кемуімен сутегінің қозғалғыш күйге келуі арқылы, демек сақинаның функционал тобына әсері арқылы түсіндіріледі. Гидроксотоптағы оттегі электрондарының бензол ядросына тартылуынан орто- және пара- жағдайдағы көміртегі атомдарының электрон тығыздығы артады да, оларға галогендердің келуі жеңілдейді. Түсіндіруді нақтылау үшін фенолдың электрондық құрылысын бензол және толуолмен салыстырады.

Радикалдар мен фунционал топтардың өзара әсері туралы ұғым туралы ұғым альдегидтерді өткенде дамытылады. Құмырсқа альдегиді мен сірке альдегидінің электрондық құрылысын салыстырып, радикалдың әсерінен сірке альдегидінің карбонил тобындағы көміртегі мен оттегі арасындағы байланыстың полюстілігі кеміп, қосып алу және тотығу реакцияларының баяулайтыны дәлелденеді.

Карбон қышқылдарында карбоксил тобындағы атомдардың өзара әсерінің электрондық түсіндірілуі, көмірсутек радикалдарына галоген атомдары енгізілгенде қышқылдық қасиеттің артуы жаттығулар орындау арқылы бекітіледі.

Аминдердегі атомдардың өзара әсері метиламин, аммиак және анилиннің негіздік қасиеттерін салыстыру арқылы тәжірибе жүзінде анықталады. Тәжірибиелердің нәтижесі аммиакқа қарағанда метиламиннің мұндай қасиеттері басым, анилинде кем екенін көрсетеді. Мұның мәнісін осы кезге дейін алған білімге сүйеніп, метил радикалының және бензол ядросының амин тобындағы азот атомына әсері арқылы оқушылардың өздері түсіндіре алады.

Молекуладағы атомдардың өзара әсері мәселесін оқыту барысында салыстыру, ұқсастығын табу, жинақтап қорыту және басқа логикалық тәсілдер жиі қолданылады, олар әсердің ішкі мәнін ашуға жәрдемдеседі.

Бұл ұғымды қалыптастыруда алдын-ала арнайы таңдап алынған жаттығулар жүйесін дайындаудың және оны орындатудың маңызы зор. Мәтінде олардың кейбіреулері ғана келтірілді.

Дәріс №19