Пошук по сайту


Урок вивчення нового матеріалу. Хід уроку І. Організаційний етап >II. Актуалізація опорних знань «Мікрофон»

Урок вивчення нового матеріалу. Хід уроку І. Організаційний етап >II. Актуалізація опорних знань «Мікрофон»

Тема. Карбон і Силіцій: місцезнаходження в періодичній системі, будова атомів. Алотропні модифікації Кар­бону.
Мета. Охарактеризувати місцезнаходження Карбону і Си­ліцію в періодичній системі, порівняти будову їх ато­мів; сформувати уявлення про алотропні модифіка­ції Карбону: алмаз, графіт, карбін, фулерени; розглянути поняття «адсорбція»; ознайомити учнів із промисловим способом добування алмазів.
Обладнання й матеріали: періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва; моделі кристалічних ґраток алмаза і графіту, силіцію; зразки графіту, вугілля, сажі, силіцію; склян­ка з підфарбованою водою; активоване або деревне вугілля; стакан, лійка; фільтрувальний папір.
Базові поняття й терміни Алотропія, алотропні модифікації, кристалічні ґратки, неполяр-ний ковалентний зв'язок, алмаз, графіт,карбін, електропровідність, напівпровідник, адсорб- ція, адсорбенти.
Тип уроку Урок вивчення нового матеріалу.


ХІД УРОКУ
І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

« Мікрофон»

  • Що таке електронегативність? Як вона залежить від положення в періодичній системі хімічних елементів Д.І.Менделєєва?

  • Дайте визначення явища алотропії. Які алотропні модифікації і яких хімічних елементів вам відомі?

  • Атоми яких хімічних елементів можуть перебувати у збудженому стані?

  • Що ви знаєте про Карбон? про Силіцій?


ІII. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. ПОЛОЖЕННЯ КАРБОНУ І СИЛІЦІЮ В ПЕРІОДИЧНІЙ СИСТЕМІ, БУДОВА

ЇХНІХ АТОМІВ, ВАЛЕНТНІСТЬ І СТУПІНЬ ОКИСНЕННЯ.

Бесіда.

У ході бесіди розглядаються такі питання.

1) Положення Карбону і Силіцію в періодичній системі.

2) Будова атомів Карбону і Силіцію, загальне в будові атомів (можна запропонувати

записати загальну формулу зовнішньої електронного рівня для всіх елементів IV групи,

позначивши номер періода через п.)

3) Валентність і ступінь окиснення елементів IV групи.

4) Особливість положення елементів IV групи в періодичній системі.

5) Унікальність атомів Карбону з точки зору можливості побудови ланцюжків, циклів і т. д.

(органічні сполуки).

Карбон і Силіцій - елементи IV групи, головної підгрупи періодичної системи.



C Зростають: - радіус атома,

- неметали - металічність,

Si - відновні властивості;
Ge - амфотерний Зменшується: - електронегативність,

- стійкість водневих сполук RH4.

Sn

- метали

Pb

Основний стан атома Карбону



2s2



2p2
























Збуджений стан атома Карбон



2s1



2p3
























2. АЛОТРОПНІ МОДИФІКАЦІЇ КАРБОНУ: АЛМАЗ, ГРАФІТ, КАРБІН, ФУЛЕРЕНИ.
Можна запропонувати самостійне вивчення цього параграфа методикою критичного мислення: учні при читанні параграфа позначають: 1) факти, які їм відомі, 2) факти, про які дізналися вперше, 3) факти, які викликають запитання і сумніви.

Матеріал, який не зовсім зрозумілий і викликав питання, обговорюється разом з учителем.

Розповідь учителя.

Усі різновиди Карбону не мають смаку і запаху. Хімічно розчиняються в розплавлених металах. За звичайних температур хімічно інертні. Алмаз займає перше місце за шкалою твердості — 10, але він крихкий і його можна розбити молотком.

Робота з таблицею.

Учні заповнюють таблицю.

Фізичні властивості алотропних форм Карбону


Властивості

Графіт

Алмаз

Колір

Темно-сірий

Безбарвний

Щільність, г/см2

2,26

3,5

Температура займання, °С

600—700

850—1000

Твердість

2 (вздовж шарів) 5 (впоперек)

10

Температура плавлення, °С

3700 (сублімація)

Понад 3500 (у вакуумі)

Температура алотропних переходів, °С

При 1500—3000 і 6-106 кПа перетво-рюється на алмаз

Вище 1000 перетворюєть­ся на графіт

Блиск

Металоподібний

Специфічний «алмазний»

Електропровід­ність

Провідник

Непровідник (ізолятор)


КАРБІН
Вченими був отриманий ще один кристалічний різновид Карбону шліхом каталітичного окиснення ацетилену – карбін . Він має лінійну структуру, побудовану з атомів Карбону, які сполучені простими та потрійними зв’язками ( −С−С ≡ С−С ≡ С−С ≡ С− ). Карбін є напівпровідником та фото провідником. Знайдений карбін і в природі. Кристалічний Карбон, схожий за структурою до карбіну знайдено в метеориті Новий Урей , та в Баварії , в кратері Ріс, який утворився в результаті падіння метеориту.

В 1969 році отримано ще одну модифікацію кристалічного Карбону- полікумулен. Він також має лінійну будову і атоми Карбону Сполучені лише подвійними зв’язками

( = С = С = С = С = С = С = С = )
До цих модифікацій варто додати ще одну — фулерени .
ФУЛЕРЕНИ.
Алмаз, графіт і карбін мають немолекулярну будову, тобто складаються з каркасів, сіток або ланцюгів атомів Карбону.

У 1996 р. троє вчених — Гарольд Корото, Роберт Керл, Річард Смеллі — були нагороджені Нобелівською премією в галузі хімії за відкриття в 1985 р. молекулярної форми вуглецю — фулерена. До фулеренів відносять речови­ни з парним числом атомів Карбону в молекулі: С60 , С70 , С72, С74, С76, ...,С108..... С960 ,.... С1020 та ін. Ці чудові молекули складені з атомів Карбону, об'єднаних у п'яти- й шестикутники зі спільними ребрами. Свою назву вони одержали за прізвищем американського архітектора й інженера Річарда Бакмінстера Фуллера, що побудував на виставці в Монреалі у 1967 р. павільйон США, використовуючи конструкцію, з'єднану з п'яти- і шестикутників.

У 1990 р. було вивчено будову найпростішого фулерена, що містить 60 ато­мів Карбону. Це бакмінстерфулерен. Молекула С60 нагадує футбольний м'яч: вона складається з 12 п'ятикутників і 20 шестикутників. Такий багатогран­ник має високу симетрію, близьку до сферичної. Кожен атом Карбону в моле­кулі С60, як і в графіті, зв'язаний із трьома іншими атомами. У перших дослі­дах фулерени одержували випарюванням графіту в атмосфері гелію під дією сильного лазерного імпульсу. Пізніше виявили, що фулерени утворюються при пропусканні гелію через електричну дугу між графітовими електродами. У сажі, що осідає на стінках реактора, міститься до 15 % фулеренів.

Фулерени являють собою кристалічні речовини чорного кольору з металіч­ним блиском, які мають властивості напівпровідників. При тиску порядку 2 • 104 атм. і кімнатній температурі бакмінстерфулерен перетворюється на алмаз. При температурі біля 800 °С фулерен С60 сублімується, молекули С60 присутні в газовій фазі аж до температури 1800 °С .

У 1992 р. фулерени виявлені в природі — у мінералі шунгіті (аморфно­му вуглеці), названому на честь селища Шуньга в Карелії. Не дивно, що довгий час домішку фулерена в шунгіті не помічали: його там лише близь­ко 0,001 %.

АЛМАЗ




Алмаз по праву називають «царем каменів». Мабуть, з жодним з коштовних каменів не пов'язано стільки легенд, переказів і драматичних історій, і алмазом. Звичайно алмази безбарвні, але зустрічаються зразки із забарвленням. Серед забарвлених різновидів найчастіше знаходять жовтуваті, коричневаті, рідше — зелені, блакитні. Кристалам алмаза притаманна оптична ізотропність, тобто світло в них поширюється однаково у всіх напрямках. Найбільш розповсюджена форма алмазних кристалів — октаедрична, рідше зустрічаються тетраедри та інші форми. Унікальні ювелірні властивості алмаза визначаються високим показником заломлення: п = 2,40 - 2,48 . За твердістю алмаз перевершує усі відомі на сьогодні речовини. Твер­дь алмаза за шкалою Мооса дорівнює 10, а абсолютна твердість алмаза майже в 100 разів більша, ніж у кварцу. Але висока твердість пов'язана високою крихкістю. Розтрощити алмаз можна ударом об який-небудь твердий предмет.

Природні алмази в основному являють собою маленькі кристалики масою в частки каратів. Карат — одиниця виміру маси алмаза (1 карат — 200 мг). Великий алмаз масою 20 каратів — рідкість, не кажучи вже про алмази масою 500—600 каратів і вище.

Найбільший зі знайдених алмазів одержав назву «Куллінан». Він був знайдений 27 січня 1905 р. у районі м. Преторія (Південна Африка). Первісна маса його складала 3106 каратів, тобто 621 г, і коштував він 9 мільйонів фунтів стерлінгів. «Куллінан» був подарований англійському королю Едуарардові VII. Під час обробки алмаз був розколотий на 105 частин, найбільша з яких — «Зірка Африки», її маса 516,5 каратів.

Структурний елемент кристалічних ґраток алмазу являє собою тетраедр, де кожен атом Карбону оточений на рівних відстанях чотирма іншими атомами. Всі атоми в кристалі зв’язані між собою міцними ковалентними зв’язками. Таким чином , алмаз являє собою начебто одну гігантську молекулу, чим і пояснюється його велика твердість і хімічна стійкість.

Штучні алмази одержують із графіту при тиску -70-108 Па і температурі ~1600-2000 °С . Якщо використовувати як каталізатори перехідні метали (Fe, Ni, Pd, Pt), то тиск і температуру процеси можна знизити.
ПРОМИСЛОВЕ ДОБУВАННЯ АЛМАЗІВ

Алмаз – рідкісний мінерал. Тому пошуки його –складний, тривалий, трудомісткий процес. Встановлено , що поклади алмазів супроводжуються певними мінералами. Тому геологи, щоб знайти алмази, проводять геологічну розвідку саме цих мінералів. Їх наявність вказує на можливі поклади алмазів.

Для добування алмазів із земних надр потрібні самі алмази , які використовуються для виготовлення приладів для буріння.



Інструменти для алмазного буріння:

а) коронка ; б ) долото



Видобування алмазів здійснюється

драгою № 5 , м . Красновішерськ Пермський край Росія

Бригадир : Міков Анатолій Григорович


Граніт, добутий при бурінні алмазною коронкою


Зразок керну ( демонструє Міков А.Г. )


Установка для збагачення керну



Замочування керну водою для очищення від домішок



Промивання керну руками до повного очищення



Вібросито для просіювання очищеного керну


Шафа для сушки керну ( 600С)


Порода, розділена на окремі мінерали та підготовлена для аналізу геологом



Мінерали із вкрапленням золота




Драга – промисловий механізм для добування алмазів. Має висоту , яка дорівнює висоті п’ятиповерхового будинку , виготовлена із заліза. Рухається самостійно.



Ренгенівський апарат для пошуку алмазів у породі ( розташований всередині драги ).

У 1912 році фізиком Максом Лауе була встановлена дифракція рентгенівських променів у кристалах алмазів. Цю властивість використовують для пошуку алмазів.



Природні алмази

ГРАФІТ



Графіт раніше в основному застосовувався як письмовий засіб (у Росії в XVIII ст. його називали «карандашем», від монг. «кара» — чорний і «таш» — камінь). З XIX ст. і донині використовують графітові електроди в металургії та хімічній промисловості, наприклад у виробництві алюмі­нію: метал осаджується на графітовому катоді. Зараз розробили технологію виготовлення сталі з додаванням монокристалів графіту. Ці сталі використовують при виготовленні колінчастих валів, поршнів та інших деталей, де особливо важливі висока міцність і твердість матеріалу. І

Здатність графіту розщеплюватися на лусочки дозволяє робити на його основі мастильні речовини. Графіт - прекрасний провідник тепла (іноді кажуть, що графіт — це «металоподібний» вуглець). При цьому він може витримати значні температури — 3000 °С і вище. До того ж він хімічно стійкий. Ці властивості знайшли застосування у виробництві графітових теплообмінників і в ракетній техніці (для виготовлення рулів соплових апаратів).

Порівнюючи графіт з алмазом, звичайно відзначають малу механічну міцність першого, але це справедливо лише за звичайних умов. Чим вища температура, тим міцніший графіт — воістину унікальне явище, не кажучи про те, що графіт прекрасно витримує різкі перепади температур. Тому із суміші графіту з глиною роблять тиглі для плавки сталі й кольорових металів.

Тканини з графітових волокон застосовують у радіолампах.

Властивість графіту сповільнювати швидкі нейтрони дозволяє використовувати його в ядерних реакторах.

Останнім часом широкого розповсюдження набули графітопласти - пластмаси, що містять як наповнювач природний або штучний графіт і ма­ють ряд цінних властивостей, тому їх застосовують як гарний антикорозій­ний матеріал, з високою теплопровідністю й електричною провідністю, ви­користовують при виготовленні теплообмінників, хімічної апаратури, трубопроводів, електродів, у виробництві підшипників, поршнів та інших деталей машин.

3. АДСОРБЦІЯ.
Деякі речовини здатні поглинати молекули інших речовин з газів, випарів та розчинів та утримувати їх на своїй поверхні. Таке явище називають адсорбцією, а речовини , які поглинають – адсорбентами.

Демонстрація.

Явище адсорбції легко продемонструвати, профільтрувавши воду, підфарбовану яким-небудь барвником, через активоване або деревне вугілля. Для цього в лійку поміщається фільтр із фільтрувального паперу, насипається шар подрібненого деревного або активованого вугілля, лійку закріплюють над порожньою склянкою. У лійку обе­режно наливають підфарбовану воду. У склянці збирається прозо­рий безбарвний фільтрат.

Розповідь учителя.

Явище адсорбції визначає принцип дії протигазу. Вперше вугільні протигази були використані під час Першої сві­тової війни для захисту від отруйних газів (хлору та іприту), що дало змогу запобігти масовій гибелі людей. Протигаз, запропонований у той час російським професором Зелінським, був першим засобом індивідуального захисту від хімічної зброї, зберігся у своїй основі дотепер, хоча, звичайно, він зараз модернізований.


РОЗПОВСЮДЖЕННЯ КАРБОНУ В ПРИРОДІ.
За вмістом у земній корі Карбон поступається багатьом елементам. Він є як у вільному стані ( алмаз, графіт ) , так і у вигляді сполук. Сполу­чи карбону є основою рослинних та тваринних організмів; він входить до складу кам'яного вугілля, нафти, природних газів, а також багатьох мінералів. Кар­бон у вигляді СаС03 входить до складу таких гірських порід, як крейда, мармур, вапняк. Відомі також магнезит (MgС03) , доломіт (СuС03 · MgС03) , залізний шпат, або сидерит ( Fe CO3 ), малахіт ( СuС03 · Сu(OH)2 ). Карбон є складовою частиною гідрокарбонатів кальцію Са(НС03)2 і магнію Mg (НС03)2 , які містяться у розчинному стані в багатьох природних водах. У вигляді Карбон (IV) оксиду (вуглекислого газу). Карбон присутній у повітрі. На Землі немає жодного елемента, який би утворив таку велику кількість сполук (понад три мільйони), як Карбон, що зумовлено його схильністю до утворення лінійних, розгалужених і циклічних гомоланцюгів. Вивченням численних сполук Карбону займається органічна хімія.

4. СИЛІЦІЙ, ЙОГО ВЛАСТИВОСТІ, ПОШИРЕННЯ В ПРИРОДІ
Учні записують електронну конфігурацію Силіцію , визначають , чи може атом переходити у збуджений стан.
Розповідь учителя.

Силіцій вперше добули французькі вчені Гей-Люссак таТенар в 1811 році.

Алотропні модифікації Силіцію:


Алмазоподібна структура має Аморфний кремній,

кристалічну будову, Тпл = 1417 0С бурого кольору

Ткип = 2620 0С металічний блиск, дуже нестійка форма

напівпровідник
Силіцій — другий елемент за розповсюдженістю в літосфері Землі (27,6%.). Він знаходиться тільки у зв'язному виді в різних гірських породах та продуктах їх вивітрювання, зокрема у вигляді оксидів і силікатів, з яких на 90 % складається земна кора. Основні природні сполуки Силіцію каолін ( Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O ), ортоклаз ( К2О · Al2O3 · 6SiO2 ) , тальк ( 3MgO · 4SiO2 · H2O ) та ін.

ЗАСТОСУВАННЯ СИЛІЦІЮ.
Розповідь учителя.

Силіцій використовують для одержання силіконів, у напівпровід­никовій техніці, мікроелектроніці, у виробництві сонячних бата­рей. Сплав із залізом — ферросиліцій — служить добавкою для легування сталей. На сталь , яка містить 15%його не діють кислоти , крім хлоридної , а при вмісті 50% - не діє навіть хлоридна кислота.
IV. ЗАКРІПЛЕННЯ І УЗАГАЛЬНЕННЯ ЗНАНЬ
1) Які алотропні модифікації Карбону ви знаєте?

2) Охарактеризуйте фізичні властивості алмазу й гра­фіту.

3) Що таке адсорбція? Де вона використовується?

4) Які фізичні властивості силіцію ви знаєте?

5) Де застосовується силіцій?

6) Де більше молекул: в 1 г СО чи в 1 г СО2 ;

7) Один з технічних способів добування сажі полягає в нагріванні карбон (II) оксиду під тиском у присутності каталізатора. Скласти рівняння реакції, яка при цьому відбувається, якщо відомо, що разом із сажею утворюється газ, який може вбиратися розчином лугу.

8) Під час нагрівання оксиду цинку з вугіл­лям утворюється газ, що горить на повітрі. Написати рівняння відповідних реакцій.

9) Обчислити масу 1 л карбон (II) оксиду і 1 л карбон (IV) оксиду (н. у.).
V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
1. Опрацювати § 19 , конспект уроку

2. Виконати завдання 117,

Учням з високим рівнем знань – задача.

При горінні вугілля в замкнутому об'ємі повітря останній поступово збагачується вуглекислим газом. Скільки кисню (у відсотках) буде в такому зміненому за складом повітрі, коли вміст вуглекислого газу в ньому досягне 2,5 % (за об'ємом). Первісним вмістом вуглекислого газу в повітрі знехтувати.
VI. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ


Література:
1. Т.М.Гранкіна, О.В.Григорович .Хімія.10 клас: План-конспекти уроків-Х.:Ранок-Веста, 2004-С.106-112.

2. Н.М.Буринська. Тестові завдання та вправи з неорганічної хімії.-К.:АТ «ОКО»,1996-С.151.

3. Л.Д.Вишневский. Под знаком углерода: Элементы IV группы периодической системы Д.И.Менделеева. Книга для учащихся.-2-е изд.- М.: Просвещение, 1983-С.14-16,116.

4. А.Т.Пилипенко, В.Я.Починок, И.П.Середа, Ф.Д.Шевченко. Справочник по химии для поступающих в вузы- К.: Наукова думка, 1971- С.201,203.


Міков А.В.,

учитель хімії та біології

Вороненської ЗОШ І-ІІІ ступенів

Жашківської районної ради

Черкаської області

поділитися в соціальних мережах



Схожі:

Урок вивчення нового матеріалу
Мета уроку: ввести поняття про міцність атомних ядер, з’ясувати фізичний зміст поняття «дефект мас», навчити учнів розв’язувати стандартні...

Урок вивчення нового матеріалу
Тема. Фізика – наука про природу. Фізичні тіла та фізичні явища. Механічні, теплові, електричні, магнітні та світлові явища

Початкові хімічні поняття 6
Кожна з них містить екологічну інформацію І передбачає теоретичні розрахунки, складання рівнянь реакцій тощо. Це дає змогу використовувати...

Реалізація методів та методичних прийомів на етапі вивчення нового матеріалу
Щоб забезпечити ефективність кожного з них, учитель мас використовувати сукупність методів (словесних, наочних І практичних) та методичних...

Урок фізики 8 клас. Тема уроку
Мета уроку : Узагальнити І систематизувати знання та вміння учнів з основного навчального матеріалу даної теми

Методичні рекомендації щодо ущільнення вивчення навчального матеріалу...
Про шляхи відпрацювання навчального матеріалу за період призупинення навчально-виховного процесу у загальноосвітніх навчальних закладах...

Активізація знань учнів на уроках образотворчого мистецтва
Любарська Л., Вовк Л. Орієнтовний запитальник: для актуалізації опорних знань учнів 1 класу з образотворчого мистецтва, визначення...

Методичні рекомендації щодо ущільнення вивчення навчального матеріалу...
«Методичні рекомендації щодо ущільнення вивчення навчального матеріалу з української мови та літератури в 11-х класах у 2011/2012...

План уроку Тема. Фізики-винахідники та їх винаходи
Мета. Навчальна – ознайомити учнів з біографіями видатних фізиків-винахідників, їх винаходами та відкриттями, застосуванням винаходів...

Урок 48. Підсумковий урок. Територіальний поділ україни навчальна мета
Навчальна мета: повторити, узагальнити та систематизувати знання з вивчених тем; перевірити рівні засвоєння навчального матеріалу,...



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

h.lekciya.com.ua
Головна сторінка