Типы химической связи конспект урока

Обновлено: 05.07.2024

11 класс, МБОУ ССШ № 7 городского округа - город Камышин Волгоградской области.

Учитель химии Золотарева Татьяна Генриховна.

Цель: углубить, закрепить, обобщить и проконтролировать уровень знании учащихся о типах химической связи, структуре кристаллической решетки и характерных свойствах веществ.

Мотивация: успешная сдача ЕГЭ по химии.

Опираясь на знания ковалентной, ионной и металлической связи сделать вывод о единой природе химической связи;

В ходе тестирования закрепить умения определять тип химической связи и вид кристаллической решетки для конкретных химических веществ;

Оборудование: мультимедийная система, компьютер.

Урок углубления и закрепления знаний учащихся по типам химических связей и видам кристаллических решеток. Ребята должны проследить взаимосвязь между строением и свойствами веществ. Проводится с использованием технологии проблемного обучения.

Цель урока: повторить, закрепить и углубить знания о типах химических связей, структуре кристаллической решетки и характерных свойствах веществ.

Задачи урока:

Уметь определять вид химической связи в простых и сложных веществах, составлять схемы образования веществ с различными видами связи

Оборудование: компьютер, мультимедийная система.

1. Актуализация опорных понятий и навыков.

Учитель. Учение о химической связи составляет основу всей теоретической химии.

Что мы понимаем под химической связью?

Возможный вариант ответа: под химической связью понимают такое взаимодействие атомов, которое связывает их в молекулы, ионы, радикалы, кристаллы.

Образование между частицами химических связей приводит к уменьшению общего запаса энергии системы по сравнению с суммой энергий несвязанных атомов.

Какие частицы могут принимать участие в образовании химической связи?

Возможный вариант ответа: В образовании химических связей могут принимать участие

- неспаренные валентные электроны

- пара валентных электронов, находящихся на одной орбитали

Различают четыре типа химической связи. Какие?

Возможный вариант ответа: ионная, ковалентная, металлическая и водородная.

Давайте выполним следующее задание: разделите вещества по типу химической связи на три группы. Формулы и названия веществ записаны на доске. Это медь, кислород, углекислый газ, угарный газ, гидроксид натрия, хлорид калия, карбонат кальция, железо, водород, азот, вода, аммиак, гидроксид бария, хлорид магния, карбид кальция, хлорид аммония. При выполнении задания, вы можете использовать схему № 1

Ребята, посмотрите внимательно на вещества и скажите, в каких из них может быть несколько типов химической связи.

Возможный вариант ответа: гидроксид натрия, карбонат кальция, гидроксид бария, карбид кальция.

Какие в этих веществах типы химической связи?

2. Углубленное изучение материала, через постановку проблемы.

Постановка проблемы: ребята, что вы можете сказать о веществе, которое состоит из химических элементов, номера которых в периодической системе 1 и 34.

Возможный вариант ответа: это водородное соединение селена, формула H2Se.

А можем ли мы сказать, какое строение имеет это вещество, и какими свойствами оно обладает?

Силы, удерживающие частицы

Ребята составьте схему образования связи в хлориде натрия и уравнение диссоциации этого вещества.

Ребята составьте схему образования химической связи для алюминия.

Возможный вариант ответа: ковалентная полярная и ковалентная неполярная связь.

Какую связь мы называем ковалентной неполярной?

Возможный вариант ответа: ковалентная химическая связь между атомами с одинаковой электроотрицательностью, называют неполярной.

Какую связь мы называем ковалентной полярной?

Возможный вариант ответа: ковалентная химическая связь между атомами, разность электроотрицательностей которых меньше 1,7 называется полярной.

Ребята, какое свойство атома мы называем электроотрицательностью?

Возможный вариант ответа: свойство атома оттягивать к себе валентные электроны от других атомов называется электроотрицательностью.

Какие кристаллические решетки образуют вещества с ковалентной связью в твердом состоянии?

Возможный вариант ответа: молекулярные и атомные.

Приводим примеры веществ с ковалентной полярной и ковалентной неполярной химической связью, молекулярного и атомного строения и характерные свойства веществ: молекулярного строения - газообразные вещества, легкокипящие жидкости, твердые легкоплавкие вещества, неэлектролиты(исключения сильные кислоты и растворимые в воде соли), атомного строения - прочная кристаллическая решетка , твердые, плохо растворимы в воде вещества, неэлектролиты.

Ребята составьте схемы образования связи в молекулах водорода, кислорода, азота.

У доски работают 3 ученика.

Какие типы ковалентной связи по способу перекрывания орбиталей вам известны?

(работаем по схеме «Виды и формы электронных орбиталей)

Возможный вариант ответа: по способу перекрывания электронных орбиталей различают сигма и пи ковалентные связи. В первом случае орбитали перекрываются по линии соединяющей ядра атомов, во втором случае - боковое перекрывание орбиталей.

Ребята у доски закончили работу.

Какие типы ковалентной связи по числу общих электронных пар, связывающих атомы, то есть по кратности, вы знаете? (работа с учебником стр.50 ). Анализируем работу учащихся у доски.

Одинарные, пример на доске водород. Пример органических веществ - предельные углеводороды.

Двойные, пример на доске кислород. Пример органических веществ - алкены.

Ребята необходимо отметить, что механизмы образования ковалентной связи различны (работа с учебником стр.47-48):

1. Обменный механизм - атомы образуют общие электронные пары за счет объединения неспаренных электронов.

2. Донорно-акцепторный - один из атомов донор предоставляет пару электронов для образования связи, другой атом акцептор - свободную орбиталь.

Возможный вариант ответа: связи в молекуле хлороводорода, хлора. Связь в ионе аммония.

Какими свойствами обладает ковалентная связь?

Возможный вариант ответа: насыщаемость, поляризуемость, направленность.

На что влияет направленность ковалентной связи?

Возможный вариант ответа: на геометрию молекулы, то есть на форму молекул, их размеры, межатомные расстояния, валентный угол.

Возможный вариант ответа: sp3, sp2, и sp гибридизация.

Какие углы связи характерны для данных видов гибридизации?

Возможный вариант ответа: 109 градусов 28 минут, 120 градусов, 180 градусов соответственно.

Какую форму имеют молекулы с соответствующим типом гибридизации орбиталей?

Возможный вариант ответа: тетраэдрическую, плоскую треугольную, линейную соответственно.

Механизм образования водородной связи имеет частично электростатический, частично донорно-акцепторный характер.

Приведите примеры веществ с данным типом связи.

Возможный вариант ответа: вода, спирты, аммиак, фтороводород - межмолекулярная водородная связь; белки и нуклеиновые кислоты - внутримолекулярная водородная связь.

Какие свойства характерны для этих веществ?

Ребята, какие выводы мы можем сделать?

Возможный вариант ответа: чтобы определиться со свойствами вещества, необходимо знать тип химической связи и особенности его строения и наоборот.

Обратите внимание на четвертый столбец нашей таблицы. Что вы можете сказать о природе химической связи.

Домашнее задание: параграф 6, читать и подготовить вопросы по материалу параграфа. Четверо учеников готовят презентации по типам химической связи.

Цель урока: закрепить, углубить и обобщить знания о типах химических связей, структуре кристаллической решетки и характерных свойствах веществ.

Задачи урока:

Оборудование: компьютер, мультимедийная система.

Какова же цель нашего урока?

Цель урока - закрепить, углубить и обобщить знания о типах химических связей, структуре кристаллической решетки и характерных свойствах веществ.

Вопросы для обсуждения:

- Какую связь называют ионной?

- Как атомы превращаются в ионы?

- Что представляет собой процесс восстановления?

- Что представляет собой процесс окисления?

- Какие вы знаете ионы?

- Между какими атомами возникает ионная химическая связь?

- Каков механизм ионной связи?

- Какие силы возникают между катионами и анионами?

- В каких веществах ионный тип химической связи?

- Какой тип кристаллической решетки характерен для этих веществ?

- Какими свойствами обладают вещества с ионным типом химической связи?

- Обладает ли ионная связь направленностью?

Вопросы для обсуждения

- Какую связь мы называем металлической?

- Является ли металличекая связь направленной и насыщенной?

- Каков механизм образования металлической связи?

- Какие силы действуют между электронами и катионами металлов?

- Какими свойствами обладают вещества с металлическим типом связи?

- Какие кристаллические решетки образуют металлы?

- Какой тип химической связи у металлов в парообразном состоянии?

- Что такое полиморфизм металлов?

- Какие вещества называют интерметаллидами?

Вопросы для обсуждения:

- Какую связь мы называем ковалентной?

- Каковы механизмы образования ковалентной связи?

- Какие виды ковалентной связи по способу перекрывания электронных орбиталей вы знаете?

- Какие виды ковалентной связи по числу общих электронных пар вам известны?

- Какие виды ковалентной связи по степени смещенности общих электронных пар вам известны?

- Какое свойство атома мы называем электроотрицательностью?

- Объясните, почему молекула углекислого газа не является полярной, а молекула воды - полярна?

- Что мы понимаем под насыщаемостью ковалентной связи?

- Что такое поляризуемость и направленность ковалентной связи?

-Что такое гибридизация атомных орбиталей?

- С какими видами гибридизации вы знакомы?

- Каковы углы связи в разных типах гибридизации атомных орбиталей?

- Какие формы имеют молекулы веществ с разными типами гибридизации?

- Что такое длина связи, и в каких единицах она изменяется?

- Какие силы удерживают электроны и ядра атомов?

- Какие вы знаете вещества с ковалентным типом связи?

- Какие типы кристаллов образуют эти вещества в твердом состоянии?

- Какие свойства характерны для этих веществ?

Вопросы для обсуждения:

- Какую связь мы называем водородной?

- Каков механизм водородной связи?

- Между молекулами, каких веществ возникает водородная химическая связь? Как ее называют?

- В молекулах, каких веществ встречается водородная химическая связь? Как ее называют?

- Как влияет водородная связь на температуру кипения вещества?

- Как называют силы межмолекулярного взаимодействия?

- Какие виды межмолекулярных взаимодействий вам знакомы?

- Что мы понимаем под ориентационным, индукционным и дисперсионным взаимодействием?

- Какова природа химической связи?

- При каких условиях возможен переход из одного вида связи в другой? Приведите примеры.

Цель урока: контроль знаний, умений и навыков по заданной теме.

Задачи урока:

1. Повторить, закрепить и проконтролировать знания о типах химической связи и строении вещества

Оборудование: компьютер, мультимедийная система.

Фронтальная беседа по вопросам предыдущего урока

Проверка домашнего задания

Ребята, давайте вспомним, какие задачи мы ставили перед собой, когда начинали изучать данную тему. Скажите, мы выполнили поставленные задачи.

Письменно ответить на вопросы после параграфа 7.

1. хлор, аммиак, хлороводород

2. бромоводород, бром, вода

3. сероводород, вода, сера

4. йодоводород, вода, аммиак

4.Кристаллическая решетка железа

5. Какой тип химической связи в хлориде бария

6. Кристаллическую структуру, подобную структуре алмаза имеет

3. углекислый газ

7. Соединениями с ковалентной неполярной связью являются

1. вода и сероводород

2. бромид калия и азот

3. аммиак и водород

4. кислород и хлор

8. Вещества, обладающие твердостью, тугоплавкостью, хорошей растворимостью в воде, как правило, имеют кристаллическую решетку

9. Водородная связь образуется между молекулами

2. этилового спирта

10. Какой тип химической связи в бромиде лития

1. ковалентная полярная

2. ковалентная неполярная

11. В каком ряду все вещества имеют ковалентную полярную связь

1. хлороводород, хлорид натрия, хлор 3. Хлорид бария, водород, азот

2. кислород, вода, углекислый газ 4. вода, аммиак, метан

12. Ковалентная неполярная связь реализуется в соединении

1. оксид кальция

2. углекислый газ

3. сернистый газ

13. В молекуле хлора химическая связь:

1. ковалентная полярная

2. ковалентная неполярная

14. Химическая связь в молекуле фтороводорода:

1. ковалентная полярная

2. ковалентная неполярная

15. В йодиде калия химическая связь:

1. ковалентная полярная

2. ковалентная неполярная

16. В сероуглероде химическая связь:

1. ковалентная полярная

2. ковалентная неполярная

17.Между атомами элементов с порядковыми номерами 11 и 17 возникает связь

1. ковалентная полярная

2. ковалентная неполярная

18. Ковалентная полярная связь характерна для

1. хлорида калия

3. белого фосфора

4. хлорида кальция

20. Установите соответствие между веществом и типом связи атомов в этом веществе:

А) цинк 1) ионная

Б) азот 2) металлическая

В) аммиак 3) ковалентная неполярная

Г) хлорид кальция 4) ковалентная полярная

3. ковалентная полярная

4. ковалентная неполярная

2. Атом является структурной частицей в кристаллической решетке

3. Вещества с ионной связью приведены в ряду

1. хлор, аммиак, хлороводород

2. бромоводород, бром, вода

3. хлорид натрия, оксид бария, гидроксид калия

4. йодоводород, вода, аммиак

4. Кристаллическая решетка серебра

5. Какой тип химической связи в хлориде натрия

6. Кристаллическую структуру, подобную структуре алмаза имеет

3. углекислый газ

7. Соединениями с ковалентной неполярной связью являются

1. вода и сероуглерод

2. бромид калия и азот

3. аммиак и водород

4. кислород и хлор

8. Вещества, обладающие хрупкостью и легкоплавкостью , как правило, имеют кристаллическую решетку

9. Водородная связь образуется между молекулами

2. уксусной кислоты

10.Наиболее прочная химическая связь в молекуле

11. Ионный характер связи наиболее выражен в соединении:

1. хлорид углерода

2. оксид кремния

3. бромид кальция

12. В аммиаке тип химической связи

1. ковалентная полярная 3. ионная

2. ковалентная неполярная 4. металлическая

13. Соединение с ковалентной неполярной связью:

1. хлороводород 3. хлорид кальция

2. кислород 4. вода

14. Водородная связь образуется между молекулами

2. этилового спирта

3. диэтилового эфира

15. Путем соединения атомов одного и того же химического элемента образуется связь:

1. ковалентная полярная

2. ковалентная неполярная

16. В аммиаке и хлориде бария химическая связь соответственно

1. ковалентная полярная и ионная

2. ковалентная неполярная и ионная

3. ионная и металлическая

4. металлическая и ковалентная полярная

17. Соединениями с ковалентной полярной и неполярной связью являются соответственно

1. вода и сероводород

2. бромид калия и азот

3. аммиак и водород

4. кислород и метан

18. Атомы химических элементов второго периода Периодической системы образуют соединение с ионной химической связью

1. сульфид бария

3. оксид алюминия

19. В каком ряду записаны формулы веществ только с ковалентной полярной связью

1. хлор, аммиак, хлороводород

2. бромоводород, бром, вода

3. сероводород, вода, сера

4. йодоводород, вода, аммиак

20. Установите соответствие между веществом и типом связи атомов в этом веществе:

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Тема урока: Химическая связь.

Цель урока: сформировать понятие о химической связи и научить учащихся определять ее тип в различных соединениях по химической формуле вещества.

Образовательные :
сформировать представление учащихся о единой природе химической связи;
познакомить учащихся с различными типами химических связей;
научить школьников определять типы химических связей в различных соединениях.
Развивающие :
формировать умение определять тип химической связи в соединении;
развивать устную речь учащихся, умение применять знания в новой ситуации;
развитие творческого химического мышления.
Воспитательные :
развивать познавательный интерес учащихся;
способствовать росту инициативы и самостоятельности;
формирование культуры общения, чувства уважения друг к другу.

Тип урока: урок усвоения новых знаний

1. Организационный момент. Постановка цели урока

2. Актуализация знаний.

Учащиеся выполняют самостоятельную работу по вариантам.

3. Объяснение нового материала.

Химическая связь между атомами химических элементов имеет электростатическую природу и образуется за счет взаимодействия внешних (валентных) электронов, в большей или меньшей степени удерживаемых положительно заряженными ядрами связываемых атомов.

Ключевое понятие здесь – ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ. Именно она определяет тип химической связи между атомами и свойства этой связи.

Электроотрицательность χ – это способность атома притягивать (удерживать) внешние (валентные) электроны. Электроотрицательность определяется степенью притяжения внешних электронов к ядру и зависит, преимущественно, от радиуса атома и заряда ядра.

Электроотрицательность сложно определить однозначно. Л.Полинг составил таблицу относительных электроотрицательностей (на основе энергий связей двухатомных молекул). Наиболее электроотрицательный элемент – фтор со значением 4.

Важно отметить, что в различных источниках можно встретить разные шкалы и таблицы значений электроотрицательности. Этого не стоит пугаться, поскольку при образовании химической связи играет роль разность электроотрицательностей атомов, а она примерно одинакова в любой системе.

Если один из атомов в химической связи А:В сильнее притягивает электроны, то электронная пара смещается к нему. Чем больше разность электроотрицательностей атомов, тем сильнее смещается электронная пара.

Если значения электроотрицательностей взаимодействующих атомов равны или примерно равны: ЭО(А)≈ЭО(В), то общая электронная пара не смещается ни к одному из атомов: А : В. Такая связь называется ковалентной неполярной.

Если электроотрицательности взаимодействующих атомов отличаются, но не сильно (разница электроотрицательностей примерно от 0,4 до 2: 0,4

Если электроотрицательности взаимодействующих атомов отличаются существенно (разница электроотрицательностей больше 2: ΔЭО>2), то один из электронов практически полностью переходит к другому атому, с образованием ионов. Такая связь называется ионная.

Основные типы химических связей — ковалентная, ионная и металлическая связи. Рассмотрим их подробнее.

Ковалентная химическая связь

Ковалентная связь – это химическая связь, образованная за счет образования общей электронной пары А:В. При этом у двух атомов перекрываются атомные орбитали. Ковалентная связь образуется при взаимодействии атомов с небольшой разницей электроотрицательностей (как правило, между двумя неметаллами) или атомов одного элемента.

Существует 2 вида ковалентного связывания – ПОЛЯРНЫЙ и НЕПОЛЯРНЫЙ.

Пример . Рассмотрим строение молекулы водорода H₂. Каждый атом водорода на внешнем энергетическом уровне несет 1 неспаренный электрон. Для отображения атома используем структуру Льюиса – это схема строения внешнего энергетического уровня атома, когда электроны обозначаются точками. Модели точечных структур Льюиса неплохо помогают при работе с элементами второго периода.

H . + . H = H:H

Таким образом, в молекуле водорода одна общая электронная пара и одна химическая связь H–H. Эта электронная пара не смещается ни к одному из атомов водорода, т.к. электроотрицательность у атомов водорода одинаковая. Такая связь называется ковалентной неполярной.

Ковалентная неполярная (симметричная) связь – это ковалентная связь, образованная атомами с равной элетроотрицательностью (как правило, одинаковыми неметаллами) и, следовательно, с равномерным распределением электронной плотности между ядрами атомов.

Дипольный момент неполярных связей равен 0.

Ковалентная полярная химическая связь

Ковалентная полярная связь – это ковалентная связь, которая возникает между атомами с разной электроотрицательностью (как правило, разными неметаллами) и характеризуется смещением общей электронной пары к более электроотрицательному атому (поляризацией).

Примеры: HCl, CO₂, NH₃.

Механизмы образования ковалентной связи

Ковалентная химическая связь может возникать по 2 механизмам:

1. Обменный механизм образования ковалентной химической связи – это когда каждая частица предоставляет для образования общей электронной пары один неспаренный электрон:

А . + . В= А:В

2. Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи – это такой механизм, при котором одна из частиц предоставляет неподеленную электронную пару, а другая частица предоставляет вакантную орбиталь для этой электронной пары:

При этом один из атомов предоставляет неподеленную электронную пару (донор), а другой атом предоставляет вакантную орбиталь для этой пары (акцептор). В результате образования связи оба энергия электронов уменьшается, т.е. это выгодно для атомов.

Ковалентная связь, образованная по донорно-акцепторному механизму, не отличается по свойствам от других ковалентных связей, образованных по обменному механизму. Образование ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму характерно для атомов либо с большим числом электронов на внешнем энергетическом уровне (доноры электронов), либо наоборот, с очень малым числом электронов (акцепторы электронов).

Ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму образуется:

– в молекуле угарного газа CO (связь в молекуле – тройная, 2 связи образованы по обменному механизму, одна – по донорно-акцепторному): C≡O;

– в ионе аммония NH₄ + , в ионах органических аминов, например, в ионе метиламмония CH₃-NH₂ + ;

– в комплексных соединениях, химическая связь между центральным атомом и группами лигандов, например, в тетрагидроксоалюминате натрия Na[Al(OH)₄] связь между алюминием и гидроксид-ионами;

– в азотной кислоте и ее солях — нитратах: HNO₃, NaNO₃, в некоторых других соединениях азота;

– в молекуле озона O₃.

Ионная химическая связь

Ионная химическая связь

В случае химического взаимодействия между атомами, электроотрицательность которых резко отличается (например, между металлами и неметаллами), происходит почти полное смещение электронных облаков к атому с большей электроотрицательностью. При этом, поскольку заряд ядра атома имеет положительное значение, атом, который почти полностью отдал свои валентные электроны, превращается в положительно заряженную частицу — положительный ион, или катион. Атом, получивший электроны, превращается в отрицательно заряженную частицу — отрицательный ион, или анион:

Ион — это одноатомная или многоатомная отрицательно либо положительно заряженная частица, в которую превращается атом в результате потери или присоединения электронов.

Между разноименно заряженными ионами при их сближении возникают силы электростатического притяжения — положительно и отрицательно заряженные ионы сближаются, образуя молекулу вещества.

■ Ионная химическая связь — это связь, образующаяся между ионами за счет сил электростатического притяжения.

Процесс присоединения электронов в ходе химических взаимодействий атомами с большей электроотрицательностью называется восстановлением, а процесс отдачи электронов атомами с меньшей электроотрицательностью — окислением.

Схему образования ионной связи между атомами натрия и хлора можно представить следующим образом:

Ионная химическая связь присутствует в оксидах, гидроксидах и гидридах щелочных и щелочноземельных металлов, в солях, а также в соединениях металлов с галогенами.

Ионы могут быть как простыми (одноатомными): Cl – , Н + , Na + , так и сложными (многоатомными): NH₄ – . Заряд иона принято записывать вверху после знака химического элемента. Вначале записывается величина заряда, а затем его знак.

Металлическая связь

Между атомами металлов возникает особый вид химической связи, которая называется металлической. Образование этой связи обусловлено тремя особенностями строения атомов металлов:

на внешнем энергетическом уровне присутствуют 1—3 электрона (исключения: атомы олова и свинца (4 электрона), атомы сурьмы и висмута (5 электронов), атом полония (6 электронов));
атом имеет сравнительно большой радиус;
атом имеет большое количество свободных орбиталей (например, у Na один валентный электрон располагается на 3-м энергетическом уровне, который имеет десять орбиталей (одну s-, три р- и пять d-орбиталей).

При сближении атомов металлов происходит перекрытие их свободных орбиталей, и валентные электроны получают возможность перемещаться на близкие по значениям энергии орбитали соседних атомов. Атом, теряющий электрон, превращается в ион. Таким образом, в металле формируется совокупность электронов, свободно перемещающихся между ионами. Притягиваясь к положительным ионам металла, электроны восстанавливают их, а затем снова отрываются, переходя к другим ионам. Такой процесс превращения атомов в ионы и обратно происходит в металлах непрерывно. Частицы, из которых состоят металлы, называют атом-ионами.

■ Металлическая связь — это связь, образующаяся между атом-ионами в металлах и сплавах посредством постоянного перемещения между ними валентных электронов:

Водородная связь

Водородные связи — это межмолекулярные (или внутримолекулярные) химические связи, возникающие между молекулами, в которых есть сильно полярные ковалентные связи — H-F, H-O или H-N. Если в молекуле есть такие связи, то между молекулами будут возникать дополнительные силы притяжения.

Механизм образования водородной связи частично электростатический, а частично — донорно–акцепторный. При этом донором электронной пары выступают атом сильно электроотрицательного элемента (F, O, N), а акцептором — атомы водорода, соединенные с этими атомами. Для водородной связи характерны направленность в пространстве и насыщаемость.

Водородную связь можно обозначать точками: Н ··· O. Чем больше электроотрицательность атома, соединенного с водородом, и чем меньше его размеры, тем крепче водородная связь. Она характерна прежде всего для соединений фтора с водородом, а также кислорода с водородом, в меньшей степени азота с водородом.

Загрузить презентацию (160 кБ)

Образовательные:
сформировать представление учащихся о единой природе химической связи;
познакомить учащихся с различными типами химических связей;
научить школьников определять типы химических связей в различных соединениях.
Развивающие:
формировать умение определять тип химической связи в соединении;
развивать устную речь учащихся, умение применять знания в новой ситуации;
развитие творческого химического мышления.
Воспитательные:
развивать познавательный интерес учащихся;
способствовать росту инициативы и самостоятельности;
формирование культуры общения, чувства уважения друг к другу.

Тип урока: урок усвоения новых знаний

Техническое обеспечение урока: компьютер, проектор, интерактивная доска, презентация к уроку, листы для учащихся.

учащиеся должны усвоить понятие химическая связь;
знать о том, какие типы химической связи существуют;
уметь определять тип химической связи в различных соединениях.

План урока:

1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний.
3. Целеполагание.
4. Изложение нового материала.
5. Закрепление.
6. Итоги урока
7. Задание на дом.

1. Организационный момент (слайды №1-2)

2. Актуализация знаний

Формулы веществ	Классы неорганических соединений
Формулы веществ	металлы	переходные элементы	неметаллы	бинарные соединения	кислоты	амфолиты	основания	соли
PCl₃	М	Э	М	Ц	И	З	Т	Ф
HClO₂	А	Ъ	С	И	Е	Б	О	Е
Be(OH)₂	П	Х	Ч	Т	А	Л	Г	Д
Zn	Р	Е	Я	Ь	Д	И	Н	Б
Ba(OH)₂	О	Щ	Ф	Б	С	М	И	С
Ca	Б	Г	Й	Ю	П	П	К	Р
S₈	Л	Н	Р	Ж	О	У	д	Т
Ca₃(PO₄)₂	Д	Ш	Ц	П	Ы	Я	Б	У
Ga(OH)₃	Ж	К	У	О	В	С	А	Я

Ученики работают самостоятельно, а затем вместе с учителем выполняют проверку (слайд №4).

3. Целеполагание.

4. Изложение нового материала

На данном этапе урока учитель совместно с учениками дает определение химической связи (слайд №5). Учитель сообщает, что образование связи всегда энергетически выгодно и связано с выделением энергии. При этом полная энергия системы понижается. И далее говорит о том, что основными характеристиками связи являются энергия связи и ее длина.
Ученики вместе с учителем читают определение энергии и длины связи (слайд №6), а затем сравнивают значения энергии связи и ее длины в ряду галогеноводородов (слайд №7):

Вещество	Энергия связи (Есв), Кдж/моль	Длина связи (lсв), нм
HF	566	0,092
HCl	432	0,128
HBr	366	0,142
HI	298	0,162

И после этого учащиеся делают вывод о том, как связаны межу собой энергия связи и ее длина.

Далее учитель сообщает о том, что в соединениях различают 4 типа химических связей (слайд №8):

5. Закрепление

На этом этапе урока ученики тренируются в определении типа химической связи. Предлагается выполнить несколько заданий:

а) ковалентная неполярная

Ответ: Zn – Au – Rb.

г) ковалентная полярная

д) смешанный тип связи

PH₄OH	Na₃N	Sr(OH)₂
H₂SO₃	KClO	HNO₂
Ca(ClO)Cl	Cl₂O₇	As

Это задание ребята могут выполнить самостоятельно, а затем вместе с учителем выполнить проверку.

1 вариант	H₂SiO₃	SO₂	Br₂	Pt	K₂SO₄
1 вариант	O₃	CaO	N₂H₄	Hg	BaBr₂
2 вариант	Cr	N₂O	PH₃	H₂Se	CS₂
2 вариант	RbOH	I₂	CO	NH₄OH	LiI

Ученики выполняют задание все вместе под руководством учителя, тут же осуществляется проверка.

6. Итоги урока

Учитель и учащиеся подводят итоги урока, оценивают работу друг друга, говорят о том, что нового они узнали на уроке (ввели понятие химическая связь, выяснили какие типы связей существуют и научились определять тип связи в различных соединениях).

7. Домашнее задание: §9, тесты №№9-10 [3].

Литература:

1. Исаев Д.С. Программа по химии для VIII-IX классов базового уровня образования с использованием видеодемонстраций, домашнего эксперимента и практикумов исследовательского характера. – Тверь: Славянский мир, 2007. – 104 с.
2. Исаев Д.С. Химический тренажёр (упражнения, задачи, решения): Учебное пособие для учащихся 8 класса общеобразовательных учреждений. – Тверь: Седьмая буква, 2008. – 68 с.
3. Исаев Д.С. Химия – наука о превращениях: Учебно-справочное пособие для учащихся 8 класса общеобразовательных учреждений. Тверь: Седьмая буква, 2008. – 200 с.

Все взаимодействия, приводящие к объединению химических частиц (атомов, молекул, ионов и т. п.) в вещества делятся на химические связи и межмолекулярные связи (межмолекулярные взаимодействия).

Химические связи - связи непосредственно между атомами. Различают ионную, ковалентную и металлическую связь.

Межмолекулярные связи - связи между молекулами. Это водородная связь, ион-дипольная связь (за счет образования этой связи происходит, например, образование гидратной оболочки ионов), диполь-дипольная (за счет образования этой связи объединяются молекулы полярных веществ, например, в жидком ацетоне) и др.

Ионная связь - химическая связь, образованная за счет электростатического притяжения разноименно заряженных ионов. В бинарных соединениях (соединениях двух элементов) она образуется в случае, когда размеры связываемых атомов сильно отличаются друг от друга: одни атомы большие, другие маленькие - то есть одни атомы легко отдают электроны, а другие склонны их принимать (обычно это атомы элементов, образующих типичные металлы и атомы элементов, образующих типичные неметаллы); электроотрицательность таких атомов также сильно отличается.
Ионная связь ненаправленная и не насыщаемая.

Ковалентная связь - химическая связь, возникающая за счет образования общей пары электронов. Ковалентная связь образуется между маленькими атомами с одинаковыми или близкими радиусами. Необходимое условие - наличие неспаренных электронов у обоих связываемых атомов (обменный механизм) или неподеленной пары у одного атома и свободной орбитали у другого (донорно-акцепторный механизм):

H· + ·H H:H

(одна общая пара электронов; H одновалентен);

N N

(три общие пары электронов; N трехвалентен);

(одна общая пара электронов; H и F одновалентны);

(четыре общих пары электронов; N четырехвалентен)

По числу общих электронных пар ковалентные связи делятся на

простые (одинарные) - одна пара электронов,
двойные - две пары электронов,
тройные - три пары электронов.

Двойные и тройные связи называются кратными связями.

По распределению электронной плотности между связываемыми атомами ковалентная связь делится на неполярную и полярную . Неполярная связь образуется между одинаковыми атомами, полярная - между разными.

Электроотрицательность - мера способности атома в веществе притягивать к себе общие электронные пары.
Электронные пары полярных связей смещены в сторону более электроотрицательных элементов. Само смещение электронных пар называется поляризацией связи. Образующиеся при поляризации частичные (избыточные) заряды обозначаются + и -, например: .

По характеру перекрывания электронных облаков ("орбиталей") ковалентная связь делится на -связь и -связь.
-Связь образуется за счет прямого перекрывания электронных облаков (вдоль прямой, соединяющей ядра атомов), -связь - за счет бокового перекрывания (по обе стороны от плоскости, в которой лежат ядра атомов).

Ковалентная связь обладает направленностью и насыщаемостью, а также поляризуемостью.
Для объяснения и прогнозирования взаимного направления ковалентных связей используют модель гибридизации.

Гибридизация атомных орбиталей и электронных облаков - предполагаемое выравнивание атомных орбиталей по энергии, а электронных облаков по форме при образовании атомом ковалентных связей.
Чаще всего встречается три типа гибридизации: sp -, sp 2 и sp 3 -гибридизация. Например:
sp -гибридизация - в молекулах C 2 H 2 , BeH 2 , CO 2 (линейное строение);
sp 2 -гибридизация - в молекулах C 2 H 4 , C 6 H 6 , BF 3 (плоская треугольная форма);
sp 3 -гибридизация - в молекулах CCl 4 , SiH 4 , CH 4 (тетраэдрическая форма); NH 3 (пирамидальная форма); H 2 O (уголковая форма).

Металлическая связь - химическая связь, образованная за счет обобществления валентных электронов всех связываемых атомов металлического кристалла. В результате образуется единое электронное облако кристалла, которое легко смещается под действием электрического напряжения - отсюда высокая электропроводность металлов.
Металлическая связь образуется в том случае, когда связываемые атомы большие и потому склонны отдавать электроны. Простые вещества с металлической связью - металлы (Na, Ba, Al, Cu, Au и др.), сложные вещества - интерметаллические соединения (AlCr 2 , Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8 и др.).
Металлическая связь не обладает направленностью насыщаемостью. Она сохраняется и в расплавах металлов.

Водородная связь - межмолекулярная связь, образованная за счет частичного акцептирования пары электронов высокоэлектроотрицательнного атома атомом водорода с большим положительным частичным зарядом. Образуется в тех случаях, когда в одной молекуле есть атом с неподеленной парой электронов и высокой электроотрицательностью (F, O, N), а в другой - атом водорода, связанный сильно полярной связью с одним из таких атомов. Примеры межмолекулярных водородных связей:

H—O—H ··· OH 2 , H—O—H ··· NH 3 , H—O—H ··· F—H, H—F ··· H—F.

Внутримолекулярные водородные связи существуют в молекулах полипептидов, нуклеиновых кислот, белков и др.

Мерой прочности любой связи является энергия связи.
Энергия связи - энергия необходимая для разрыва данной химической связи в 1 моле вещества. Единица измерений - 1 кДж/моль.

Энергии ионной и ковалентной связи - одного порядка, энергия водородной связи - на порядок меньше.

Энергия ковалентной связи зависит от размеров связываемых атомов (длины связи) и от кратности связи. Чем меньше атомы и больше кратность связи, тем больше ее энергия.

Энергия ионной связи зависит от размеров ионов и от их зарядов. Чем меньше ионы и больше их заряд, тем больше энергия связи.

По типу строения все вещества делятся на молекулярные и немолекулярные . Среди органических веществ преобладают молекулярные вещества, среди неорганических - немолекулярные.

По типу химической связи вещества делятся на вещества с ковалентными связями, вещества с ионными связями (ионные вещества) и вещества с металлическими связями (металлы).

Вещества с ковалентными связями могут быть молекулярными и немолекулярными. Это существенно сказывается на их физических свойствах.

Молекулярные вещества состоят из молекул, связанных между собой слабыми межмолекулярными связями, к ним относятся: H 2 , O 2 , N 2 , Cl 2 , Br 2 , S 8 , P 4 и другие простые вещества; CO 2 , SO 2 , N 2 O 5 , H 2 O, HCl, HF, NH 3 , CH 4 , C 2 H 5 OH, органические полимеры и многие другие вещества. Эти вещества не обладают высокой прочностью, имеют низкие температуры плавления и кипения, не проводят электрический ток, некоторые из них растворимы в воде или других растворителях.

Немолекулярные вещества с ковалентными связями или атомные вещества (алмаз, графит, Si, SiO 2 , SiC и другие) образуют очень прочные кристаллы (исключение - слоистый графит), они нерастворимы в воде и других растворителях, имеют высокие температуры плавления и кипения, большинство из них не проводит электрический ток (кроме графита, обладающего электропроводностью, и полупроводников - кремния, германия и пр.)

Все ионные вещества, естественно, являются немолекулярными. Это твердые тугоплавкие вещества, растворы и расплавы которых проводят электрический ток. Многие из них растворимы в воде. Следует отметить, что в ионных веществах, кристаллы которых состоят из сложных ионов, есть и ковалентные связи, например: (Na + ) 2 (SO 4 2- ), (K + ) 3 (PO 4 3- ), (NH 4 + )(NO 3- ) и т. д. Ковалентными связями связаны атомы, из которых состоят сложные ионы.

Металлы (вещества с металлической связью) очень разнообразны по своим физическим свойствам. Среди них есть жидкость (Hg), очень мягкие (Na, K) и очень твердые металлы (W, Nb).

Характерными физическими свойствами металлов является их высокая электропроводность (в отличие от полупроводников, уменьшается с ростом температуры), высокая теплоемкость и пластичность (у чистых металлов).

В твердом состоянии почти все вещества состоят из кристаллов. По типу строения и типу химической связи кристаллы ("кристаллические решетки") делят на атомные (кристаллы немолекулярных веществ с ковалентной связью), ионные (кристаллы ионных веществ), молекулярные (кристаллы молекулярных веществ с ковалентной связью) и металлические (кристаллы веществ с металлической связью).

В этом уроке мы рассмотрим образование химической связи между атомами. Почему для некоторых атомов свойственно многообразие соединений, а другие входят в состав не большого количества соединений. Каким образом, соединяются атомы между собою? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо освежить в памяти понятия электроотрицательность (ЭО), валентность и степень окисления (СО).

План урока:

Словно компоненты конструктора, атомы соединяются между собой. И как бы, Вы не старались, но с единичным блоком можно соединить, только один блок. Деталь на 4 ячейки, может удержать не больше четырёх. Этот принцип сохраняется и в химии. За количество свободных ячеек отвечает валентность атомов элементов.

Результатом взаимодействия атомов является получение веществ. Виды химической связи атомов зависят от природы составляющих элементов.

Веществ насчитывается миллионы. Это могут быть простые вещества: металлы железо Fe, золото Au, ртуть Hg; неметаллы сера S, фосфор Р, азот N₂. Так и сложные вещества: H₂S, Ca₃(PO₄)₂, (C₆H₁₀O₅)_n, молекулы белков и т.д.Комбинация элементов, входящих в состав веществ, определяет какие типы связей будут существовать между ними.

Ковалентная связь

Неметаллы из числа всех элементов находятся в меньшинстве. Но имея некоторые особенности в строении и способности иметь переменную валентность, число соединений, построенных этими элементами внушительное.

Чтобы иметь представление, по которому атомы соединяются, начнём с молекулы водорода Н₂.

Давайте дадим волю фантазии, представим то, что нельзя увидеть. Допустим, что мы взяли в руки две одинаковые детали, имеющие такой вид:

Существует одна только комбинация их соединения, и между ними будет одно общее звено. Переместимся с нашего воображения к молекулам. Представим, что перед нами, два атома водорода и наша задача их соединить в молекулу. Покрутите мысленно детали, чтобы они объединились, необходимо их поставить друг на друга, связав их в определённом месте. Точки рядом означают, сколько электронов, располагающихся на наружном слое.

Атомы водорода, как детали, соединились одной связью, поэтому валентность в данном случае каждого из них будет равна I. Но степень окисления будет равна 0, так как вещество образовано элементом с одинаковым значением электроотрицательности.

Рассмотрим, как образуется молекула самого распространённого газа на нашей планете – азота N₂.

Азот, имеет 3 неспаренных электрона. Это как взять две детали вида и соединить их.

Таким образом, азот трёхвалентен, а степень

окисления по-прежнему остаётся равна 0. За счёт общей электронной пары азот завершает внешний слой 2s 2 2p 6 .

Ковалентная связь в молекуле, состоящей из одного типа атомов, а именно неметаллов, носит название неполярная.

Во время построения молекулы, количество электронов стремится к завершению. Рассмотрим как образуется молекула О₂. Каждому атому не хватает 2 электронов и они эту недостачу компенсируют общей электронной парой.

Также обращаем внимание, что степень окисления 0, ибо атомы равноправные партнёры, и их валентность равна II.

Ковалентная химическая связь образованная разными неметаллами называется полярная.

Возьмём два неметаллических элемента Водород и Хлор. Укажем электронные формулы внешнего слоя.

Проанализировав значения, Э(Н) + Cl − .

Такой вид образования соединений происходит по обменному механизму. Это значит, чтобы получить завершённую конфигурацию более электроотрицательные принимают электроны, менее – отдают, но при этом существует общая электронная пара.

Неметаллы образуют не только бинарные соединения, а возможно в состав будет входить три и более элемента. К примеру, молекула угольной кислоты H₂СO₃ состоит с 3 элементов. Как они между собой соединяться. Электроотрицательность возрастает в ряду ЭО (Н) + ₂С +4 О −2 ₃. Это означает, что кислород будет притягивать на себя электроны углерода и водорода. Схематически это можно записать в следующем виде.

Чтобы построить структурную формулу, в центре записываем углерод. У него неспаренных 4 электрона. Поскольку атомов кислорода в количестве 3, каждый из них может принять 2 электрона. То путём не хитрых вычислений, видим что 4 электрона придёт от С и по одному от каждого Н. проверяем наш расчёт, учитывая нейтральность молекулы, считаем положительные и отрицательные заряды.

Н₂ + С +4 О₃ −2 (+1 ∙ 2) + (+4 ∙ 1) + (-2 ∙ 3) = 0

Существует ещё один механизм ковалентной связи, под названием донорно-акцепторный.

Чтобы понять этот принцип, опишем образование молекулы, имеющей не совсем приятный резкий, удушающий запах, аммиак NH₃.

Ионная связь

Ионная химическая связь является пограничной ковалентной полярной. Отличаются тем, что для веществ, в которых локализуется ковалентная связь, характерно существование совместной электронной пары, тогда как для ионной связи свойственна полная отдача электронов. Следствием отдачи является образование заряженных частиц – ионов.

Определить тип связи помогут вычисления. Если разность значений электроотрицательностей больше 1,7, то для вещества характерна ионная связь. Если значение меньше 1,7, то свойственная полярная связь. Рассмотрим два вещества NaCl и СаС₂. Оба они образованы металлом (Na и Са) и неметаллом (Clи С). Однако в одном случае связь будет ионная, во втором – ковалентная полярная.

Постулат физики гласит, что противоположности притягиваются. Т.е. положительные ионы притягивают отрицательные и наоборот.

Допустим, что необходимо получить вещество с атомов калия и фтора. Каждый атом стремится заполучить конфигурацию благородного газа. Достигнуть этого возможно двумя способами отдав или приняв электроны, образуя при этом ионы с желаемой конфигурацией.

Атому калия гораздо проще отдать 1 электрон, чем забрать у фтора 7. Принимая 1 электрон, F имеет завершённый уровень.

Аналогично калий, который с лёгкостью отдал свой электрон, его катион принял электронную формулу аргона.

Кальций двухвалентный металл, то для взаимодействия необходимо два атома фтора, поскольку он способен принять только один электрон. Схема образования ионной связи имеет вид.

Данный вид связи локализуется во всех солях, между металлом и кислотным остатком. В выше приведённом примере для угольной кислоты, кислотным остатком будет СО₃ 2− , если вместо водорода поставить атомы натрия, то схема образования связи имеет вид.

Следует отметить, что ионная связь будет существовать между Naи О, а между С и О ковалентная полярная.

Металлическая связь

Металлы существуют в разных цветах: чёрные (железо), красные (медь), жёлтые (золото), серые (серебро), плавятся при разных температурах. Однако их всех объединяет наличие блеска, твёрдости, электропроводимости.

Металлическая связь имеет черты сходства с ковалентной неполярной. Металлы бедны электронами на внешнем уровне, поэтому при образовании связи, они не способны притягивать на себя их, для них свойственна отдача. Так как атомный радиус в металлах большой, это даёт возможность легко оторваться электронам, образовав катионы.

Электроны постоянно перемещаются от атома к иону и наоборот. Сами катионы можно сравнить с айсбергами, окружёнными отрицательными частицами.

Схема металлической связи

Водородная связь

Элементы-неметаллы II периода (N, O, F) обладают высоким значением электроотрицательности. Это влияет на способность образования водородной связи между поляризованным Н + одной молекулы и анионом N 3- , O -2 , F - . Водородная связь способна объединить две разные молекулы. К примеру, если взять две молекулы воды, то они соединяются между собой за счёт атомов Н и О.

Водородная химическая связь изображена …… пунктиром. Соединяясь между собою молекулы, играют и находят важную роль в живых организмах. С помощью водородной связи строится вторичная структура молекулы ДНК.

Типы кристаллических решёток

Представьте перед собой геометрическую фигуру – куб, в вершинах будут находиться частицы, условно соединённые между собою.

Существует прямая зависимость между строением атома и типом кристаллической решётки.

Обратите внимание, что соединения с ковалентной неполярной связью образованные частицами-молекулами, которые запакованы в молекулярную кристаллическую решётку. Чаще всего это будут соединения по температурному режиму низкокипящие и летучие. Это известные вам вещества как кислород О₂, хлор Cl₂, бром Br₂.

Ковалентная полярная химическая связь также характерна для молекулярных соединений. Сюда входят как органические: сахароза, спирты, метан так и неорганические соединения: кислоты, аммиак, оксиды неметаллов. Существование их бывает как в жидком (Н₂О), твёрдом (сера) так и газообразном виде (СО₂).

В узлах атомной кристаллической решётки находятся отдельные атомы, между которыми существует ковалентная неполярная связь. Атомная кристаллическая решётка свойственна алмазу. На данный момент это самое твёрдое вещество. Данный тип связи характерен для вещества, покрывающего значительную часть нашей планеты, это –SiO₂ (песок) и карборунд SiC, имеющий похожие свойства с алмазом.

Ионная связь между атомами образует кристаллическую решётку, в узлах которой будут находиться катионы и анионы. Это строение объединяет между собой целый класс неорганических соединений солей, состоящих с катионов металлов и анионов кислотного остатка. Характерными особенностями этих веществ будут высокие температуры, при которых они плавятся и кипят.

Металлическая связь имеет металлическую кристаллическую решётку. В её строении можно провести параллель с ионной решёткой. В узлах будут размещаться атомы и ионы, а между ними электронный газ, состоящий из мигрирующих электронов от атома к электрону.

Обобщая данные сведения, можем сделать вывод, зная состав и строение, можем прогнозировать свойства и наоборот.

Читайте также: