Урок химии по теме "Химическая связь. Электронная схема образования ковалентной связи"
Оборудование: компьютер, проектор, мультимедийные ресурсы, периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева.
I. Организационный момент
II.Актуализация знаний
Прежде чем рассматривать механизм ковалентной связи, учитель предлагает повторить с учащимися строение атома и распределение электронов по энергетическим уровням; объяснить на основании строения атома причину химической инертности атомов благородных газов; рассмотреть, что такое завершенный электронный слой. (Презентация 1) Несколько учащихся на макете составляют электронные формулы (Презентация 4)
III. Изучение нового материала
Основными объектами окружающего нас мира являются атомы и молекулы. Наверняка многие из вас знают, что из атомов и молекул состоят все вещи в мире. Тогда как вы объясните, чем они отличаются? Если бы все атомы были одинаковыми, в мире существовал бы лишь один вид материи. Вам известно, что в настоящее время, существует более ста разновидностей атомов, которые могут соединяться между собой. Если соединяются несколько атомов одного вида, они образуют простые вещества. Существуют и такие вещества, молекулы которых состоят из двух-трех и более атомов разного вида – их называют сложными. Каждое вещество имеет свое название и обладает уникальными свойствами. Каким же образом атомы соединяются между собой? Далее обсуждаем, все ли атомы химических элементов соединяются. Нет ли в природе одиночных атомов? Оказывается, есть – это атомы благородных газов. Электроны в атоме располагаются на энергетических уровнях. Электроны наружного слоя называют валентными. Полностью заполненным энергетическим уровнем обладают элементы VIII А группы – благородные (инертные) газы. Сравниваем электронное строение атомов благородных газов, выясняем особенность завершенных и устойчивых внешних энергетических уровней:
Чем объяснить устойчивость внешнего восьмиэлектронного уровня? Причина этого заключается в том, что все электроны на внешних энергетических уровнях элементов спарены, то есть уже в атомах связаны попарно.
Поскольку электронная конфигурация благородного газа очень устойчива, то её стремятся достичь и атомы других элементов. Все атомы, объединяясь в молекулы, сделать это могут либо, отдав электроны, либо приняв электроны, либо обобществив свои электроны с электронами других атомов. Число электронов, необходимых атомам разных химических элементов до завершения внешнего электронного слоя, различно.
Внешние электронные слои атомов других химических элементов могут содержать как спаренные, так и не спаренные электроны.
Предлагаем учащимся подсчитать, сколько электронов не хватает атомам каждого из химических элементов второго периода для завершения внешнего электронного слоя.
Вывод: если в атоме нет непарных электронов и нет возможности для их распаривания, как у инертных газов, они не образуют химической связи и соединений не образуют, потому и инертны. В образовании химической связи участвуют в основном непарные электроны наружного слоя атома. Сущность образования химической связи состоит в спаривании непарных электронов. Ребята, мы ответили на один вопрос, поставленный в задачу нынешнего урока. – Что заставляет атомы соединяться друг с другом в молекулы? А вот как происходит это спаривание, нам предстоит разобраться. Интересно, например, как осуществляется связь между атомами элементов-неметаллов, которые имеют сходную тенденцию к присоединению электронов? Рассмотрим вначале, как образуется связь между атомами одного и того же химического элемента, например в веществах, имеющих двухатомные молекулы. Два одинаковых атома элемента-неметалла могут объединяться в молекулу только одним способом: обобществив свои внешние электроны, то есть, сделав их общими для обоих атомов. Когда атомы обобществляют свои электроны, образуется ковалентная связь.
Ковалентная связь – это химическая связь, возникающая в результате образования общей электронной пары между взаимодействующими атомами. Для наглядности изображения того как образуется ковалентная связь используются электронные формулы. В ней каждый атом обозначается буквенными символами соответствующего элемента, а вокруг этого символа точками обозначают все валентные электроны, в том числе и не участвующие в образовании связи. Одна точка обозначает один электрон.
Например: электронная формула водорода электронная формула хлора электронная формула кислорода электронная формула азота
Для образования связи каждый атом предоставляет в общее пользование по одному электрону. Ковалентную связь образует только пара электронов, находящаяся между атомами. Она называется поделенной парой. Остальные пары электронов называют неподеленными парами. Они заполняют оболочки и не принимают участие в связывании. При этом образующаяся пара электронов принадлежит одновременно двум атомам.
Механизм возникновения ковалентной связи рассмотрим на примере образования молекулы водорода:
Ядро атома водорода окружено сферическим электронным облаком, образованным 1 s-электроном. При сближении атомов до определенного расстояния начинают действовать силы притяжения между ядром одного атома и электроном другого атома, а так же силы отталкивания между ядрами и между электронами
Ковалентная связь бывает двух видов – ковалентная неполярная и ковалентная полярная. Связано такое деление с тем, где именно между ядрами будут располагаться общие электронные пары – ровно посередине или будут смещены в сторону одного из ядер.
Расположение общих электронных пар между ядрами связывающихся атомов зависит от электроотрицательности атома.
Электроотрицательность – это способность атомов химического элемента оттягивать к себе общие электронные пары, участвующие в образовании химической связи. У элементов рассчитали значение электроотрицательности и расположили их по возрастанию этого значения в ряд электроотрицательности (приводится не полностью):