Валентность

Тема урока:  Валентность.
Валентные возможности атомов.

Цели:

 Развивать представления о валентности как основном свойстве атомов химических элементов, выявлять  закономерности изменения радиусов атомов химических элементов в периодах и группах периодической системы Д. И. Менделеева.

Применяя интегрированный подход, развивать у учеников умения сравнивать, сопоставлять, находить аналогии, на основании теоретических рассуждений предсказывать практический результат.

Создание благоприятного психологического климата, ситуации успеха, эмоциональные разрядки, преодолевать психологическую инерцию учащихся.

Развивать образное мышление, способности к рефлексии.

  
Оборудование.  Периодическая система химических элементов, таблица «Валентность и электронные конфигурации элементов».

Урок комбинированный, с элементами интеграции.

  Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, эвристический, проблемный.

ХОД УРОКА

I этап.
Ориентировочно-мотивационный.

     Учитель.  С латыни слово «валентность» переводится как «сила, способность». Понятие «валентность» - одно из основных в химии. Было введено еще до того, как ученым стало известно строение атома (в далеком 1853 году).  Вы спросите, как же химики 19 века смогли описать валентность еще тогда, когда считали, что мельче атома частиц не бывает? Они опирались на химический анализ.

       Путем химического анализа ученые прошлого определяли состав химического соединения: сколько атомов различных элементов содержится в молекуле рассматриваемого вещества. Для этого нужно было определить, какова точная масса каждого элемента в образце чистого (без примесей) вещества.

 Правда, метод этот не без изъянов. Потому что определить подобным образом валентность элемента можно только в его простом соединении со всегда одновалентным водородом (гидрид) или всегда двухвалентным кислородом (оксид).
    Вопросы понятия «валентность» содержатся в работах разных ученых.

          Дж.Дальтон установил, что вещества состоят из атомов, соединенных в определенных пропорциях.

           Э.Франкланд, собственно, и ввел понятие валентности как соединительной силы.         

            Ф.А.Кекуле отождествлял валентность с химической связью.

           А.М.Бутлеров обратил внимание на то, что валентность связана с реакционной способностью атомов.

             Д.И.Менделеев создал периодическую систему химических элементов, в которой высшая валентность атомов совпадала с номером группы элемента в системе. Он ввел понятие «переменная валентность».

Вопрос к классу. Что такое валентность? 

На экране демонстрируются слайды с определениями валентности, взятые из разных источников.
      «Валентность химического элемента – способность его атомов соединяться с другими атомами в определенных соотношениях».

        «Валентность – способность атомов химических элементов вступать в химические соединения с атомами других элементов. Другими словами, это способность атома образовывать определенное число химических связей с другими атомами».

        «Валентность – способность атомов одного элемента присоединять определенное количество атомов другого элемента».
          «Валентность – свойство атомов, вступая в химические соединения, отдавать или принимать определенное количество электронов (электровалентность) или объединять электроны для образования общих для двух атомов электронных пар (ковалентность)».

Учитель-Какое определение валентности, по вашему мнению, более совершенно и в чем видите недостатки других? (Обсуждение в группах.) 
  Учитель- Валентность и валентные возможности – важные характеристики химического элемента. Они определяются структурой атомов и периодически изменяются с увеличением зарядов ядер.
Что, по-вашему, означает понятие «валентная возможность»?

   Ответы -учащиеся высказывают свои мнения по данному вопросу. Вспоминают значение слов «возможность», «возможный».

    Учитель подводит итог.

Учитель    Валентные возможности атомов определяются не только числом неспаренных электронов, но и числом неподеленных электронных пар, способных переходить на свободные орбитали атомов другого элемента. 

II этап.
Операционно-исполнительный

Работа с таблицей «Валентность и электронные конфигурации элементов».
Учитель.  Так как   валентность атома зависит от числа неспаренных электронов, рассмотрим структуры атомов в возбужденных состояниях, учитывая валентные возможности. Запишем электронно-графические формулы распределения электронов по орбиталям в атоме углерода. При их помощи определим, какую валентность проявляет углерод С в соединениях. Звездочкой (*) обозначают атом в возбужденном состоянии:

Таким образом, углерод проявляет валентность IV за счет расспаривания 2s2-электронов и перехода одного из них на вакантную орбиталь. (Вакантный – незанятый).

Задания.
Почему валентность С – II и IV, а Н – I, Нe – 0, Be – II, B – III, P – V? Сопоставьте электронно- графические формулы элементов (схема 1) и установите причину разной валентности.

Работа в группах.

Схема 1

Учитель.  От чего зависят валентность и валентные возможности атомов?  Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим эти два понятия во взаимосвязи (схема 2).

Схема 2

Расход энергии (Е) на перевод атома в возбужденное состояние компенсируется энергией, выделяющейся при образовании химической связи.
В чем отличие атома в основном состоянии от атома в возбужденном состоянии (схема 3)?

Схема 3

Учитель. Могут ли быть следующие валентности у элементов: Li – III, O – IV, Ne – II?
Поясните свой ответ, используя электронные и электронно-графические формулы этих элементов (схема 4).

Работа в группах. (Обсуждение, принятие правильного решения).

Схема 4

Ответ.   Нет, потому что, в этом случае затраты энергии на перемещение электрона (1s   2p или 2p   3s) очень  велики, что не могут быть компенсированы энергией, выделяющейся при образовании химической связи.
Учитель. Еще один вид валентной возможности атомов – это наличие неподеленных электронных пар (образование ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму):

Вывод:
Валентные  возможности атомов химических элементов определяются:

1) числом неспаренных электронов (одноэлектронных орбиталей);

2) наличием свободных орбиталей;

3) наличием неподеленных пар электронов.

III этап.
Оценочно-рефлексивный

Подводятся итоги, характеризуется работа учащихся на уроке.

1. Что не понравилось на уроке?
2. Что понравилось? 
3. Какие вопросы остались для тебя неясными?
4. Оценка работы преподавателя и своей работы (обоснованная).

Домашнее задание (по учебнику Г.Е.Рудзитис,Ф.Г.Фельдман «Химия-11»): с. 26–28; упр. 1–5, с. 31.