При помощи этого видеоурока все желающие смогут самостоятельно пройти тему "Химия неметаллов. Обобщение темы". Этот урок является завершающим, учащиеся должны будут вспомнить, обобщить и систематизировать весь пройденный материал по химии неметаллов. Учитель вспомнит строение атомов химических элементов - неметаллов, а также состав, строение и свойства простых веществ - неметаллов.

Тема: Химия неметаллов

Урок: Обобщение темы «Химия неметаллов»

Химические элементы-неметаллы.

Химические элементы, образующие простые вещества-неметаллы, располагаются в правом верхнем углу ПСХЭ Д.И. Менделеева. Таких химических элементов всего 16. Слева направо по периоду и снизу вверх по главной подгруппе радиусы атомов химических элементов уменьшаются, окислительные свойства и значения относительной электроотрицательности увеличиваются. Самый электроотрицательный элемент - фтор.

Особенностями строения атомов неметаллов по сравнению с металлами являются сравнительно небольшие атомные радиусы и большое число внешних электронов (как правило, 4 и более). Для большинства неметаллов будут более характерны окислительные свойства - им легче принимать электроны, чем отдавать.

Строение и физические свойства простых веществ-неметаллов.

Простых веществ-неметаллов больше, чем химических элементов-неметаллов. Это обусловлено явлением . Аллотропией называют способность атомов одного и того же химического элемента образовывать несколько простых веществ - аллотропных модификаций.

Например, химический элемент кислород образует две аллотропные модификации: кислород (необходимый для дыхания) и озон (защищающий Землю от УФ-лучей). Химический элемент сера образует три аллотропные модификации, самая устойчивая из которых при комнатной температуре - ромбическая сера. Известно несколько аллотропных модификаций углерода. Среди них алмаз, графит и фуллерен.

В простых веществах-неметаллах реализуется ковалентная неполярная химическая связь. Кристаллические структуры этих веществ могут быть атомными или молекулярными. Вещества с атомной кристаллической решеткой отличаются тугоплавкостью, твердостью, нелетучестью. Атомную кристаллическую решетку имеют кремний, алмаз, графит, бор. Вещества с молекулярной кристаллической решеткой легкоплавки и летучи. Во-первых, это газообразные при н. у. неметаллы (водород, кислород, хлор, фтор), единственный жидкий при н. у. неметалл - бром, твердые неметаллы (сера, белый фосфор, йод).

Общие химические свойства неметаллов.

Окислительные свойства неметаллов . В реакциях с металлами неметаллы всегда являются окислителями. При взаимодействии металлов с кислородом образуются, как правило, оксиды. Например, при горении магния в кислороде образуется оксид магния:

При взаимодействии металлов с галогенами образуются галогениды металлов. Например, при взаимодействии железа с хлором образуется хлорид железа(III):

При взаимодействии некоторых активных металлов с водородом образуются гидриды металлов. Например, при нагревании натрия с водородом образуется гидрид натрия:

При нагревании активных металлов с азотом (только литий реагирует с азотом без нагревания) образуются нитриды, в которых азот проявляет степень окисления -3. Например, при нагревании калия с азотом образуется нитрид калия:

Другие бинарные соединения металлов также образуются при взаимодействии металлов с соответствующими неметаллами. При нагревании железного и серного порошков образуется сульфид железа(II):

При взаимодействии магния с кремнием образуется силицид магния:

Неметаллы могут выступать в роли окислителей не только в реакциях с металлами, но и с другими неметаллами, значения относительной электроотрицательности которых будут ниже.

Например, при взаимодействии водорода с хлором водород проявляет восстановительные свойства, а хлор - окислительные:

При горении серы в кислороде: сера - восстановитель, кислород - окислитель:

Кислород и некоторые другие неметаллы могут выступать в роли окислителей и в реакциях со сложными веществами. Горение метана в кислороде:

Реакции замещения более активными галогенами менее активных в солях:

Восстановительные свойства неметаллов. Восстановительные свойства неметаллов проявляются в реакциях как с другими (более электроотрицательными) неметаллами, так и с некоторыми сложными веществами.

В реакциях с фтором все неметаллы проявляют восстановительные свойства. А с кислородом только фтор будет выступать в роли окислителя. При взаимодействии азота с кислородом под действием электрического разряда образуется монооксид азота. Азот в данном случае выступает в роли восстановителя:

При взаимодействии фосфора с избытком хлора образуется пентахлорид фосфора:

Сера проявляет восстановительные свойства, например, в реакции с концентрированной серной кислотой, в результате которой образуется сернистый газ и вода:

В составе серной кислоты сера - окислитель, а простое вещество сера - восстановитель.

1. Журин А. А. Задания и упражнения по химии: Дидактические материалы для учащихся 8-9 классов. - М.: Школьная Пресса, 2004.

2. Микитюк А. Д. Сборник задач и упражнений по химии. 8-11 классы / А. Д. Микитюк. - М.: Экзамен, 2009.

3. Оржековский П. А. Химия: 9-й класс: учеб. для общеобраз. учрежд. / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, Л. С. Понтак. - М.: АСТ: Астрель, 2007.

4. Сборник задач и упражнений по химии: 9-й кл. / П. А. Оржековский, Н. А. Титов, Ф. Ф. Гегеле. - М.: АСТ: Астрель, 2007.

5. Хомченко И. Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. - М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008.

Дополнительные веб-ресурсы

1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (видеоопыты по теме) ().

2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь» ().

Домашнее задание

Сборник задач и упражнений по химии: 9-й кл. / П. А. Оржековский, Н. А. Титов, Ф. Ф. Гегеле. - М.: АСТ: Астрель, 2007. - с. 134-135 №№ 39, 40, 46; с. 121 № 492(б).

I. Классификация химических связей

1. По механизму образования химической связи

а) обменный , когда оба атома, образующие связь, предоставляют для неё неспаренные электроны.

Например, образование молекул водорода Н2 и хлора Cl2:

б) донорно - акцепторный , когда один из атомов предоставляет для образования связи готовую пару электронов (донор), а второй атом - пустую свободную орбиталь.

Например, образование иона аммония (NH4)+ (заряженная частица):

2. По способу перекрывания электронных орбиталей

а) σ - связь (сигма) , когда максимум перекрывания лежит на линии, соединяющей центры атомов.

Например,

H2 σ(s-s)

Cl2 σ(p-p)

HCl σ(s-p)

б) π - связи (пи) , если максимум перекрывания не лежит на линии, соединяющей центры атомов.

3. По способу достижения завершенной электронной оболочки

Каждый атом стремится завершить свою внешнюю электронную оболочку, при этом способов достижения такого состояния может быть несколько.

II. Сущность ковалентной связи

Ковалентная связь - это связь, возникающая между атомами за счет образования общих электронных пар (Например, H2, HCl, H2O, O2).

По степени смещенности общих электронных пар к одному из связанных ими атомов ковалентная связь может быть полярной и неполярной.

III. Ковалентная неполярная химическая связь

Ковалентная неполярная связь (КНС) - образуют атомы одного и того же химического элемента - неметалла (Например, H2, O2, О3).

Механизм образования связи

Каждый атом неметалла отдает в общее пользование другому атому наружные не спаренные электроны. Образуются общие электронные пары. Электронная пара принадлежит в равной мере обоим атомам.

Рассмотрим механизм образования молекулы хлора: Cl2 - кнс.

Электронная схема образования молекулы Cl2:

Структурная формула молекулы Cl2:

Cl - Cl , σ (p - p) - одинарная связь

Демонстрация образования молекулы водорода

Рассмотрим механизм образования молекулы кислорода: О2 - кнс.

Электронная схема образования молекулы О2:

Структурная формула молекулы О2:

О = О

π

В молекуле кратная, двойная связь:

Одна σ (p - p)

и одна π (р - р)

Демонстрация образования молекул кислорода и азота

IV. Задания для закрепления

Задание №1. Определите виды химических связей в молекулах следующих веществ:

H2S, KCl, O2, Na2S, Na2O, N2, NH3, CH4, BaF2, LiCl, O3, CO2, SO3, CCl4, F2.

Задание №2. Напишите механизм образования молекул H2S, KCl, O2, Na2S, Na2O, N2, NH3, CH4, BaF2, LiCl, CCl4, F2. В случае ковалентной связи определите тип перекрывания электронных облаков (π или σ), а так же механизм образования (обменный или донорно-акцепторный)

Тема: Ковалентная неполярная связь

Задачи:

Сформировать представление о ковалентной связи, в частности ковалентной неполярной связи;

Показать механизм образования ковалентной неполярной связи;

Продолжить развитие умений анализировать, делать выводы;

Воспитывать культуру общения.

Мотивация и целеполагание:

Почему азот или водород существует в виде двухатомных молекул? В процессе беседы осуществляем совместное целеполагание и определяем тему урока.

Изучение нового материала:

Давайте рассмотрим, как образуется химическая связь в молекуле Cl 2.

Атом хлора находится в VIIA группе Периодической системы, значит, у него семь электронов на внешнем энергетическом уровне и ему не хватает всего одного электрона для его завершения. Шесть электронов внешнего уровня образуют пары, а один неспаренный. Два атома хлора, у которых есть по одному неспаренному электрону, сближаются, эти электроны «объединяются» и становятся общими для обоих атомов, уровень при этом становится завершенным – восьми электронным. Общую пару электронов можно обозначить просто черточкой.

Поэтому, ковалентная связь, или атомная – это химическая связь, возникающая в результате образования общих электронных пар.

Эта химическая связь образуется между атомами одного и того же неметалла, при этом общие электронные пары, которые образовались, принадлежат обоим атомам в равной степени и ни на одном из них не будет ни избытка, ни недостатка отрицательного заряда, поэтому эта ковалентная связь называется неполярной.

Аналогично, образуется и молекула Н 2. Однако атом водорода находится в IA группе, поэтому у каждого атома водорода только один электрон и до завершения внешнего энергетического уровня ему не хватает всего одного электрона (напомню, что для атомов водорода и гелия уровень считается завершенным, если на нем 2 электрона). Каждый атом водорода имеет по одному электрону и эти неспаренные электроны объединяются, образуя общую электронную пару, которую также можно обозначить в виде черточки.

Кроме того, при сближении двух атомов водорода, каждый из которых имеет по одному s-электронному облаку сферической формы, происходит перекрывание этих электронных облаков. При этом образуется область, где плотность отрицательного заряда велика, положительно заряженные ядра притягиваются к ней, и образуется молекула.

Давайте рассмотрим механизм образования более сложной молекулы О 2 .

Кислород находится в VIA группе, следовательно, у него 6 электронов на внешнем уровне. А для того чтобы определить число неспаренных электронов, можно использовать формулу 8 – N , где N – номер группы. Поэтому у каждого атома кислорода будет по 2 неспаренных электрона, которые и будут участвовать в образовании химической связи. Эти два неспаренных электрона объединяются с двумя другими неспаренными электронами другого атома и образуется две общие электронные пары, что условно можно изобразить в виде двух черточек.

Так как, связь в молекуле кислорода состоит из двух электронных пар, ее называют еще двойной, она будет буде более прочной, чем одинарная, как в молекуле водорода. Но нужно понимать, чем прочнее связь между атомами в молекуле, тем меньше расстояние между ядрами атомов. Это расстояние называется длиной связи. Тройная связь еще короче двойной, но гораздо прочнее. Например, в молекуле азота тройная связь, для того чтобы разделить молекулу на два атома необходимо затратить в семь раз больше энергии, чем для разрыва одинарной связи в молекуле хлора.

Обобщение и систематизация знаний:

Какая химическая связь называется ковалентной?

Между атомами каких элементов образуется ковалентная неполярная связь?

В чем сущность образования ковалентной связи?

Чем одинарная связь отличается от двойной и тройной?

Что показывает длина связи и от чего она зависит?

Закрепление и контроль знаний:

Составьте схемы образования молекул веществ: а) брома; б) фтора; в) азота.

Исключите лишнее из каждого ряда:

а ) CO 2 , NH 3 , P 4 , P 2 O 5 ;

б ) Cl 2 , S, N 2 , CO 2 .

Ответ:

а) P 4 ; б) Cl 2 , S , N 2 . Это вещества с ковалентной неполярной связью.

Выберите вещества с ковалентной неполярной связью:

P 4 , H 2 S, NH 3 , P 2 O 3 , S, N 2 , O 2 , H 2 O, HCl, H 2 .

Ответ: вещества с ковалентной неполярной связью образованы одинаковыми атомами неметаллов, поэтому это будут P 4 , S , N 2 , O 2 , H 2 .

Рефлексия и подведение итогов:

Как вы считаете, как усвоен материал урока? а) отлично; б) хорошо; в) удовлетворительно; г) не усвоен.

Можете ли вы сейчас ответить на вопрос, который мы ставили в начале урока?

Домашнее задание:

I уровень: §11, упр. 1 – 3;

II уровень: тоже + упр. 4, 5.

Цели урока:

• Обобщить сведения о различных типах химической связи.
• Повторить схемы образования веществ с разным типом связи.*Продолжить формирование умения записывать их на примерах.
• Сравнить разные типы связи.

Задачи урока:

• Закрепить понятие электроотрицательности химических элементов , видов ковалентной связи: полярной и неполярной;
• Упражнять в умении составлять электронные, структурные формулы соединений, объяснять механизм образования ковалентных связей; использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности;
• Способствовать развитию коммуникативных умений;
• Развивать логическое мышление.

Основные термины:

• Металлы - это химические элементы, атомы которых легко отдают свои внешние электроны, превращаясь в положительные ионы.
• Неметаллы - это химические элементы, атомы которых принимают электроны на внешний уровень, превращаясь в отрицательные ионы
• Ионы - заряженные частицы, в которые превращается атом после отдачи или принятия электронов.
• Электроотрицательность - это способность атома химического элемента притягивать к себе электроны другого атома.
• Химическая связь - это способ взаимодействия атомов, приводящий к образованию молекул.

  
  ХОД УРОКА

Взаимодействие атомов элементов-неметаллов между собой

Для начала давайте вспомним, как выглядит Периодическая таблица элементов, и выделим в ней металлы, неметаллы, металлоиды. Поможет нам в этом рисунок 1.

Рис. 1. Периодическая таблица элементов
Внешний слой атомов неметаллов содержит от 4 до 8 электронов.
Исключение: Н (1e); Не (2e); В (3e)
Радиус атомов неметаллов меньше радиуса атомов металлов.
Химические элементы неметаллы расположены в периодической системе в начале главных подгрупп, начиная с третьей группы и конце периодов, т.е. в правой верхней части периодической системы. Рисунок 2.

Рис. 2. Расположение неметаллов в периодической системе

Химические свойства неметаллов

Химические элементы-неметаллы могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства, в зависимости от химического превращения, в котором они принимают участие.
Атомы самого электроотрицательного элемента – фтора – не способны отдавать электроны, он всегда проявляет только окислительные свойства, другие элементы могут проявлять и восстановительные свойства, хотя намного в меньшей степени, чем металлы. Наиболее сильными окислителями являются фтор, кислород и хлор, преимущественно восстановительные свойства проявляют водород, бор, углерод, кремний, фосфор, мышьяк и теллур. Промежуточные окислительно-восстановительные свойства имеют азот, сера, йод.

Взаимодействие с простыми веществами

1. Взаимодействие с металлами:
2Na + Cl2 = 2NaCl,
Fe + S = FeS,
6Li + N2 = 2Li3N,
2Ca + O2 = 2CaO
в этих случаях неметаллы проявляют окислительные свойства, они принимают электроны, образуя отрицательно заряженные частицы.
На видео мы можем просмотреть взаимодействие натрия с хлором

2. Взаимодействие с другими неметаллами:
взаимодействуя с водородом, большинство неметаллов проявляет окислительные свойства, образуя летучие водородные соединения – ковалентные гидриды:
3H2 + N2 = 2NH3,
H2 + Br2 = 2HBr;
взаимодействуя с кислородом, все неметаллы, кроме фтора, проявляют восстановительные свойства:
S + O2 = SO2,
4P + 5O2 = 2P2O5;
при взаимодействии с фтором фтор является окислителем, а кислород – восстановителем:
2F2 + O2 = 2OF2;
неметаллы взаимодействуют между собой, более электроотрицательный металл играет роль окислителя, менее электроотрицательный – роль восстановителя:
S + 3F2 = SF6,
C + 2Cl2 = CCl4.
На рисунках рассмотрите ковалентную полярную и неполярную связи. Приведите примеры элементов, которые соответствуют этим рисункам.

Рис. 3.

Рис. 4. Ковалентная неполярная связь

На видео 2 Вы сможете просмотреть и прослушать ковалентную неполярную связь

Мы уже рассмотрели, как взаимодействуют атомы элементов-металлов с атомами элементов-неметаллов: одни отдают свои внешние электроны и превращаются при этом в положительные ионы, другие принимают электроны и превращаются при этом в отрицательные ионы. Ионы притягиваются друг к другу, образуя ионные соединения.

А как осуществляется связь между атомами элементов-неметаллов, которые имеют сходную тенденцию к присоединению электронов? Рассмотрим вначале, как осуществляется связь между атомами одного и того же химического элемента, например в веществах, имеющих двухатомные молекулы: азота N 2 , водорода Н 2 , хлора С1 2 .

Обратите внимание, что для отражения состава этих веществ с помощью химических знаков также используют индексы.

Два одинаковых атома элемента-неметалла могут объединяться в молекулу только одним способом: обобществив свои внешние электроны, т. е. сделав их общими для обоих атомов.

Рассмотрим, например, образование молекулы фтора F 2 .

Атомы фтора - элемента главной подгруппы VII группы (VIIA группы) Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева - имеют на внешнем энергетическом уровне семь электронов, и каждому атому не хватает до его завершения лишь одного электрона. Внешние электроны атома фтора образуют три электронные пары и один непарный электрон:

Если сближаются два атома и у каждого из них есть по одному внешнему неспаренному электрону, то эти электроны «объединяются» и становятся общими для обоих атомов, у которых тем самым сформируется завершённый внешний восьмиэлектронный уровень.

Образование молекулы фтора изображено на схеме:

Если обозначить общую электронную пару чёрточкой, то запись называют структурной формулой, например структурная формула молекулы фтора

Аналогично молекуле фтора образуется и двухатомная молекула водорода Н 2:

Следует учесть, что завершённым для атома водорода будет двухэлектронный уровень, подобный завершённому уровню атома гелия.

Структурная формула молекулы водорода

Уточним наши представления о ковалентной связи на примере образования молекулы водорода, используя понятие электронного облака (см. § 9). При сближении двух атомов водорода, имеющих по одному s-электронному облаку сферической формы, происходит перекрывание электронных облаков. При этом возникает область (место), где плотность отрицательного заряда наиболее высока и поэтому обладает повышенным отрицательным зарядом. Положительно заряженные ядра притягиваются к ней (это известно из курса физики), и образуется молекула. Таким образом, химическая связь - результат действия электрических сил. Представим вышесказанное в виде схемы:

Нужно отметить, что в основе образования ковалентной связи, так же как и при возникновении ионной связи, лежит взаимодействие противоположных зарядов.

В заключение рассмотрим алгоритм рассуждений, необходимых для того, чтобы записать схему образования ковалентной связи, например для молекулы азота N 2 .

1. Азот - это элемент главной подгруппы V группы (VA группы). Его атомы имеют по пять электронов на внешнем уровне. Чтобы определить число неспаренных электронов, воспользуемся формулой:

8 - N = число неспаренных электронов,

где N - номер группы химического элемента.

Следовательно, атомы азота будут иметь (8-5 = 3) три неспаренных электрона.

2. Запишем знаки химических элементов с обозначением внешних электронов так, чтобы неспаренные электроны были обращены к соседнему знаку:

3. Запишем электронную и структурную формулы образовавшейся молекулы:

Если атомы связаны между собой одной общей электронной парой, то такую ковалентную связь называют одинарной, если двумя - двойной, если тремя - тройной.

Чем больше общих электронных пар у атомов в молекуле, тем прочнее связаны они друг с другом и тем меньше расстояние между ядрами атомов, которое называют длиной связи. В молекулах фтора связь одинарная, и длина связи между ядрами атомов составляет 0,14 нанометра (1 нм = 10 -9 м, или 0,000000001 м). В молекулах азота связь тройная, и длина её составляет 0,11 нм. Чтобы разделить молекулу азота на отдельные атомы, необходимо затратить примерно в семь раз больше энергии, чем для разрыва одинарных связей в молекуле фтора.

Ключевые слова и словосочетания

1. Атомная, или ковалентная, химическая связь.
2. Одинарная, двойная и тройная ковалентные химические связи.
3. Длина связи.
4. Электронные и структурные формулы.

Работа с компьютером

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока - сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

Вопросы и задания

1. Все элементы главной подгруппы VII группы (VIIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева (подгруппы фтора) образуют простые вещества, состоящие из двухатомных молекул. Запишите электронную схему образования и структурную формулу таких молекул, пользуясь общим химическим знаком для всей подгруппы Г (галоген).
2. Запишите схемы образования химических связей для веществ, состав которых отображают формулами КС1 и С1 2 .
3. Сколько неспаренных электронов имеют атомы серы? Какая связь будет в молекулах S 2 ? Запишите схему образования химической связи в молекулах S 2 .
4. Расположите в порядке увеличения прочности химической связи вещества с формулами S 2 , Cl 2 , N 2 и обоснуйте правильность своего решения. Как будет изменяться длина связи в молекулах составленного вами ряда?
5. Разделите вещества на две группы по типу химической связи: N 2 , Li 2 О, КС1, О 2 , CaF 2 , Н 2 .