Изучая периодический закон, учитель заостряет внимание на тех приемах деятельности
Д. И. Менделеева, которые сыграли особую роль в открытии периодического закона.
Усвоение идей и приемов сравнения и систематизации элементов позволяет включить учащихся в деятельность по самостоятельному выводу периодических закономерностей на основе работы ( карточками — характеристиками элементов и установить связь изменений свойств элементов с нарастанием их Аr: 1) валентности элементов по кислороду и водороду;
2) форм и свойств их оксидов, гидроксидов и газообразных водородных соединений
3) характера самих элементов.
Делаются обобщения: при линейном нарастании количественных характеристик элементов (порядкового номера, Аr) происходит периодическое изменение и: свойств, т. е. качественных характеристик.
Изучение электронного строения атомов элементов непосредственно связано с раскрытием содержания периодической системы
Цели изучения: 1. Ознакомить учащихся со строением атомов элементов I—IV периодов, с закономерностями изменения их электронных структур, обусловленных увеличением их порядкового номера. 2. Раскрыть физический смысл периодического закона. 3. Дать элементарные представления о природе электронов и их состоянии в атомах. 4. Дать понятия о периодах, труппах и подгруппах химических элементов и изменении свойств элементов в за -висимости от Аr и строения их атомов. 5. Выделить принципы построения периодической системы и отражаемые ею периодические закономерности. 6. Показать теоретическое и практическое значение периодического закона и систем элементов, научный подвиг Д. И. Менделеева.
Опираясь на имеющиеся знания о строении атомов, используя таблицу, отражающую распределение электронов в атомах элементов I—IV периода, учащиеся приходят к выводам:
1) электроны в атоме располагаются слоями, число которых находится в прямой зависимости от заряда ядра и количества электронов в атоме;
2) электронное строение атомов элементов, особенно их наружного слоя, с увеличением № порядкового номера периодически повторяется;
3) электронное строение атомов находится в периодической зависимости от увеличения зарядов ядер атомов элементов.
Имеющиеся знания позволяют раскрыть физический смысл периодического закона: периодические изменения свойств элементов объясняются периодической возобновляемостью на все более высоких энергетических уровнях (электронных слоях) сходных электронных структур атомов.
Возникают учебные проблемы: 1. Почему электронные структуры атомов элементов изменяются периодически? 2. Почему одни электронные слои атомов являются завершенными, другие — незавершенными?
Разрешить данные проблемы помогут следующие вопросы:
1. Характеристика движения электрона как непрерывного, идущего с колоссальной скоростью, подчиненного законам микромира, отражающего двойственную природу электрона.
2. Представление о пути, описываемом электреном, как расплывчатом электронном облаке, о вероятности нахождения его oтносительно ядра, о разной плотности электронного облака.
3. Понятие об oрбитали, включающее представления о форме электронного облака и его ориен- тации в пространстве, о собственном направлении движения электрона.
4. Энергетические характеристики состояния электронов в атоме.
5. Принципы заполнения электронных уровней.
6. Строение атома и периодический закон, периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева.
Узловым понятием системы знаний о периодичности является химический элемент. Заряд ядра атома выделяется как существенная характеристика элемента. Из нее выводится другая важная характеристика —порядковый номер элемента.
Обобщенной характеристикой элемента является его место в периодической системе Необходимо, чтобы эти характеристики учащиеся четко усвоили. С учетом последней уточняется формулировка периодического закона:
Свойства элементов, а также формы и свойства их соедине-
ний находятся в периодической зависимости от заряда ядра
атомов элементов.
Обобщение полученных знаний направляется на раскрытие общей структуры периодической системы и принципов ее построения. Особое внимание уделяется отражаемым в ней периодическим закономерностям, знание которых позволяет затем широко использовать в обучении их эвристические функции. Поэтому важно «обнажить» эти закономерности с помощью их графического обобщения .
План характеристики элемента на основе его положения в периодической системе:
1. Анализ положения в периодической системе (порядковый номер, период,
ряд, группа, подгруппа).
2. Заряд ядра атома, количество частиц (р, п, ё), относительная атомная
масса (Аr).
3. Электронная структура атома элемента. Валентные электроны.
4. Вид элемента (s; p; d; f).
5. Формы и характер высших кислородных и водородных соединений, валентность элемента в них.
6. Определение характера элемента.
7. Сравнение элемента и его соединений с элементами-аналогами.
8. Обобщенная характеристика элемента.
Важной задачей является отработка в упражнениях двух обобщенных умений: 1) дать сравнительную характеристику элемента на основе его места в системе, 2) прогнозировать и объяснять химические явления на основе периодической системы.
Особенность методики изучения вопросов строения веществ на атомном и молекулярном уровнях химической организации вещества обусловлена невозможностью наблюдать природу атомов, молекул, ионов, механизмы образования их связей и взаимодействий. Определяют методику и высокую абстрактность, теоретичность учебного материала, раскрывающего внутреннее строение веществ. Поэтому ведущим средством обучения здесь являются модели, а основным методом — модельное описание и теоретическое объяснение. Осознание этого сложного материала осуществляется через деятельность учащихся, управляемую посредством специально подобранных познавательных задач, которые могут быть предъявлены в форме различных заданий. На npимере изучения строения веществ раскроем методические приемы отбора и включения заданий в структуру уроков. В историческом плане вопрос о строении (структуре) веществ как более высоком гомологе их состава выяснялся после познания состава химических соединений, следовательно, изучение химической связи кристаллических решеток должно опираться на анализ состава атомов и их химических соединений.
Центральным понятием в системе знаний о веществе является химическая связь. Исходной основой ее изучения служат сформированные на основе периодической системы представления о реакционной способности атомов, о спаренных и неспаренных электронах и четкие символические изображения последних. Они помогают учащимся уяснить причину образования химических связей атомов и других атомных частиц. Важным моментом понимай сути химической связи является раскрытие ее единой природы — спаривания неспаренных электронов, заполнения свободных орбиталей, ведущих к снижению энергии реакционной системы. Опираясь на полученные знания, учащиеся прогнозируют механизм образования молекулы водорода, записывают схему предполагаемого процесса. Учитель уточняет и объясняет схему, характеризует данный вид химической связи.
На примерах молекул кислорода и азота показывается образование двойных и тройных химических связей, их влияние на повышение прочности молекул.
Это подтверждается энергетическими характеристиками. Необходимо при обсуждении механизмов образования ковалентной химической связи остановиться на содержании понятия «электронная пара».
На основе полученных знаний учащиеся подводятся к формулировке определения ковалентной связи: химическая связь атомов осуществляемая двухэлектронным облаком повышенной плотности (электронной парой) называется ковалентной.
В данном месте курса логично и необходимо раскрыть понятие «относительная электроотрицательность» элемента. Наиболее успешно его усвоение достигается при активном использовании периодической системы и решении познавательных задач, предъявляемых в форме различных заданий.
Урок по теме: «Электроотрицательность».
Изучение полярной ковалентной связи на примерах образования молекул фторида водорода, воды осуществляется в сравнении с ковалентной неполярной связью, что помогает понять учащимся сходство их природы и механизмов образования и в то же время выявить различия. Главное внимание здесь уделяется символическим изображениям молекул и процессов их образования, интерпретации этих записей, связыванию их с реальными веществами и их превращениями. Средством связи здесь служат химический эксперимент и теоретическое истолкование его результатов. Включение химического эксперимента на этом этапе изучения веществ необходимо, так как учащиеся обычно усваивают понятие «химическая связь», опираясь на схемы ее образования из одиночных атомов, вне сопоставления с конкретными веществами и их реакциями, в ходе которых эти связи образуют видоизменяются, разрушаются. Важным элементом изучения полярной связи является установление взаимосвязей между понятиями: ОЭО — смещение общей электронной пары — полярность связи — ковалентная связь (полярная и неполярная). Изучение всех этих вопросов происходит в активной познавательной деятельности, в ходе выполнения заданий
Система заданий в содержании и структуре урока «Электроотрицательность»
| Звенья процесса обучения | Содержание заданий, уровень деятельности учащихся |
| 1. Подготовка к восприятию | 1. В чем состоит сущность образования химической связи? (РД) 2. Постойте электронные схемы образования химической связи в молекулах простых веществ.(РД) 3. Есть ли разница в образовании ковалентной связи между атомами в молекуле Н2 и в молекуле Н2O (создание проблемной ситуации) (ПД) |
| 2. Восприятие и осмысление материала | 1. От каких факторов зависит ЭО элемента? (Выразите схемой с опорой на знания по физике) (ТД) 2. Как должна изменяться ЭО элементов в подгруппе галогенов? В малых периодах? (ПД) |
| 3. Совершенствование знаний, формирование умений | 1. Что характеризует ОЭО? (РД) 2. Как изменяется ОЭО щелочных металлов с возрастанием зарядов их ядер? Почему? (ПД) 3. Как изменяется ОЭО у элементов !!! периода? Объясните характер изменения. (ПД) |
| 4. Применение знаний, умений и навыков | 1. Укажите, какой из 2 элементов обладает большей ЭО: а) фтор или хлор б) хлор или кислород? Почему? (ПД) 2. Сравните значения ОЭО: а) хлора и водорода б) фтора и водорода Можно ли руководствоваться (при определении ОЭО) только положением элемента в периодической системе? Аргументируйте ваши выводы. 3. Дайте оценки значения ОЭО при изучении химии. (ТД) |
| обозначения | (ТД)- творческая деятельность (РД)- репродуктивная деятельность (ПД)- продуктивная деятельность |
Урок по теме: «Полярная и неполярная связь. Степень oкисления».