Предмет органической химии

Урок с использованием
педагогической технологии РКМ* • 9 класс

Задачи урока. Образовательные: сформировать понятие о предмете органической химии, рассмотреть особенности органических веществ; ознакомить с понятием валентности; начать формировать навыки составления структурных формул; раскрыть значение органических веществ.

Воспитательные: продолжить формирование познавательного интереса к предмету через использование нестандартных форм обучения и создание ситуации успеха.

Развивающие: развивать учебно-интеллектуальные умения выделять главное и существенное, устанавливать причинно-следственные связи (развивать логическое мышление); продолжить развитие учебно-организационных умений, направленных на выполнение поставленной задачи, осуществление самоконтроля и самоанализа учебной деятельности, развитие критического мышления.

Медиаобразовательные знания, умения, навыки (ЗУН):

находить требуемую информацию в различных источниках;

аргументировать собственные высказывания;

понимать задания в различных формулировках и контекстах;

переводить вербальную информацию в визуальную знаковую систему, и наоборот;

извлекать из предложенной информации нужные данные и представлять их в табличной или другой форме;

систематизировать предложенную информацию по заданным признакам;

находить ошибки в получаемой информации и вносить предложения по их исправлению.

Реактивы и оборудование. Органические (жидкие и твердые) кислоты (лимонная – С₆Н₈О₇, стеариновая – С₁₇Н₃₅СООН, олеиновая – С₁₇Н₃₃СООН, уксусная – СH₃COOH, аминоуксусная кислота – NН₂СН₂СООН), глюкоза – С₆Н₁₂О₆, сахар – С₁₂Н₂₂О₁₁, сухое горючее уротропин – С₆Н₁₂N₄, этиловый спирт (в спиртовке) – С₂Н₅ОН, парафиновая свеча и нефть, бумага; спички, фарфоровая чашка, пробирка, держатель, шаростержневые модели метана, пропана, бутана, изобутана, ацетилена, этилена.

Технология. Технология развития критического мышления (ТРКМ) через чтение и письмо. Технологическая карта урока приведена в таблице 1 (см. с. 36).

Таблица 1

Технологическая карта урока
«Предмет органической химии» с использованием ТРКМ

Тип урока. Изучение новых знаний.

ХОД УРОКА

Подготовительный этап

Учитель сообщает тему и цели урока.

Стадия вызова

Наличие этой стадии на каждом уроке обязательно. Она позволяет:

• актуализировать и обобщить имеющиеся у ученика знания по данной теме или проблеме;

• вызвать устойчивый интерес к изучаемой теме, мотивировать ученика к активной учебной деятельности на уроке и дома.

Используем методический прием «Составление кластера».

Учитель. Ребята, напишите в центре страницы слова «химические вещества». Какие ассоциации у вас связаны с этими словами? Напишите примеры химических веществ в тетради, разместив их вокруг слов «химические вещества».

На эту работу отводится 1–2 мин. Далее учитель оформляет ответы учащихся на доске в виде схемы, поочередно спрашивая всех и следя, чтобы названия веществ не повторялись (схема):

Учитель. В течение двух лет мы с вами изучали один из разделов химии под названием «неорганическая химия». Посмотрите на схему и перечислите вещества, которые относятся к неорганической химии.

Ученик. Алмаз, серная кислота, азот, нитрат цинка, карбид кальция.

Учитель. Какие вещества мы с вами еще не изучали? Назовите их.

Ученик. Белки, жиры, углеводы, бензол, крахмал, метан.

Учитель. Эти вещества относятся к органическим, и изучают их в разделе органической химии. Список органических веществ в настоящее время насчитывает более 10 млн наименований, причем каждый год он пополняется 200–300 тыс. новых соединений. При этом общее число неорганических веществ не превышает 700 тыс. Чем обусловлено такое многообразие органических веществ? В чем их особенность? Что общего в составе этих веществ? Почему данные вещества называются органическими? Ответы на эти вопросы вы получите, изучая новый для вас раздел науки – органическую химию.

Учитель демонстрирует разнообразные органические вещества: органические кислоты (твердые и жидкие) – лимонную С₆Н₈О₇, стеариновую С₁₇Н₃₅СООН, олеиновую С₁₇Н₃₃СООН, уксусную СH₃COOH, аминоуксусную NН₂СН₂СООН; глюкозу С₆Н₁₂О_6, сахар С₁₂Н₂₂О₁₁, сухое горючее уротропин С₆Н₁₂N₄, этиловый спирт (в спиртовке) С₂Н₅ОН, парафиновую свечу и нефть, в состав которых входят вещества с общей формулой С_хН_у, бумагу, состоящую из целлюлозы (С₆Н₁₀О₅)_n.

Стадия осмысления

Эта стадия позволяет ученику получить новую информацию, осмыслить ее, соотнести с уже имеющимися знаниями.

Работа с текстом параграфа – чтение «со стопом» или лекция «со стопом». После каждого фрагмента параграфа идет обсуждение. Особенность использования такого приема в технологии критического мышления заключается в том, что текст читается дозированно. После каждой смысловой части обязательно делается остановка. Во время «стопа» идет обсуждение проблемного вопроса или коллективный поиск ответа на основной вопрос темы либо дается какое-то задание, которое выполняется в группах или индивидуально.

Тема 1. Понятие об органических веществах.
Определение органической химии

Учитель. Ребята, чтобы ответить на вопрос, что такое органические вещества и органическая химия, вам необходимо поработать с книгой. Прочитайте первые пять абзацев § 31 учебника, с. 151. Прочитанный фрагмент текста зафиксируйте в тетради в виде таблицы (табл. 2), используя прием «бортовой журнал».

Таблица 2

Бортовой журнал

После прочтения первого фрагмента параграфа и заполнения «бортового журнала» учащиеся отвечают на вопросы учителя.

В о п р о с  1. Как в древности получали органические вещества? Почему данные вещества назвали органическими?

О т в е т. Все органические вещества получали исключительно из продуктов жизнедеятельности растительных и животных организмов или в результате их переработки. Отсюда и произошло название «органические вещества».

В о п р о с  2. Что изучает органическая химия?

О т в е т. Раздел химии, который изучает органические вещества, стали называть органической химией.

В о п р о с  3. Какой химический элемент в обязательном порядке входит в состав органических веществ?

О т в е т. В состав всех органических веществ входит химический элемент углерод.

В о п р о с  4. Какое еще можно дать определение органической химии?

О т в е т. Органическая химия – это химия соединений углерода (записать формулировку в тетрадь).

В о п р о с  5. Помимо углерода какой химический элемент входит в состав органических веществ?

О т в е т. Помимо углерода в состав всех органических веществ входит химический элемент водород. Могут еще входить О, S, N и другие элементы (написать знаки химических элементов на доске).

В о п р о с  6. Какое химическое свойство может быть общим для органических веществ?

О т в е т. Все органические вещества горят.

Учитель демонстрирует опыты: горение сухого горючего (уротропина), свечи и спиртовки; обращает внимание на характер пламени (спиртовое пламя бледное, бесцветное, у свечи – яркое, светящееся); вносит последовательно в пламя спиртовки, уротропина и свечи фарфоровую чашку (или жесть от консервной банки), показывает, что от пламени свечи образуется копоть (сажа, состоящая из мельчайших частичек угля).

В о п р о с  7. Какие вещества образуются в ходе горения органических веществ?

О т в е т. При горении органических веществ образуются углекислый газ и вода.

В о п р о с  8. Как подтвердить, что одним из продуктов горения является углекислый газ?

О т в е т. Пропустить углекислый газ через известковую воду, она помутнеет.

Учитель. Все органические вещества способны гореть, и все они разлагаются при нагревании без допуска кислорода, обугливаются.

Учитель демонстрирует опыты по обугливанию сахара при нагревании.

Учитель. Приведите примеры из жизни, когда происходит разложение органических веществ, т.е. их обугливание. Например, что происходит с продуктами, содержащими крахмал, белок?

Ученик. Образуется уголь. Если пережарить картошку, оладьи, блины, хлеб, происходит обугливание крахмала, входящего в состав картофеля и муки. При подгорании яиц или мяса обугливается белок, содержащийся в этих продуктах.

Учитель. Ребята, определите вид химической связи в органических веществах, исходя из их состава.

Ученик (смотрит на формулы органических веществ, написанные на доске). В органических веществах ковалентная полярная связь.

Учитель. Что произойдет, если на раскаленную сковороду положить поваренную соль, сахар?

Ученик. Сахар начнет плавиться, а поваренная соль останется без изменений.

Учитель. Как вы думаете, почему поваренная соль и сахар ведут себя по-разному при нагревании?

Ученик. Данные вещества имеют разное строение кристаллических решеток.

Учитель. Какая кристаллическая решетка у поваренной соли и у сахара?

Ученик. В поваренной соли NaCl – ионная кристаллическая решетка, а в сахаре – молекулярная.

Учитель. Чем отличаются вещества с молекулярной и ионной кристаллическими решетками?

Ученик. Вещества с ионными кристаллическими решетками имеют более высокие температуры кипения и плавления, чем вещества с молекулярными решетками.

Учитель. И мы с вами это можем наблюдать при плавлении сахара на раскаленной сковороде. Ребята, давайте запишем признаки органических веществ.

В «бортовом журнале» в графе «Что нового я узнал из текста» ученики записывают признаки органических веществ:

1) содержат углерод;

2) горят и (или) разлагаются с образованием углеродсодержащих продуктов;

3) связь в молекулах органических веществ ковалентная;

4) кристаллические решетки в молекулах органических веществ молекулярные.

Тема 2. Валентность химических элементов

Учитель. Напишите формулы следующих веществ и определите степени окисления химических элементов: СН₄, С₃Н₈, С₄Н₁₀.

Ученик (ученик считает устно).

Учитель. Ребята, в XIX в. не было такого понятия, как степень окисления, т.к. не было еще известно строение атома. Поэтому химики пользовались понятием валентности химических элементов. А что такое валентность? Фридрих Август Кекуле, немецкий химик-органик, в 1857?г. первый высказал идею о валентности как о целом числе «единиц сродства», которым обладает атом, и установил валентность серы, кислорода и углерода. Работаем с таблицей (табл. 3).

Учитель. Что показывает степень окисления? Почему степень окисления водорода в молекуле водорода равна нулю? Почему степень окисления водорода в молекуле воды +1, а степень окисления кислорода –2?

Ученики отвечают на поставленные вопросы, руководствуясь данными таблицы 3.

Таблица 3

Валентность и степень окисления химических элементов

Учитель. Структурные формулы мы составляем на основе того, что атомы в молекулах соединяются в строгой последовательности, согласно их валентности. Валентность и степень окисления атомов химических элементов в большинстве соединений совпадают. Сколько неспаренных электронов имеет атом углерода в стационарном состоянии? (На доске заранее составлены электронные формулы атома углерода в стационарном и возбужденном состоянии.)

Ученик. В атоме углерода в стационарном состоянии два неспаренных электрона.

Учитель. Сколько химических связей может образовать атом углерода, имеющий два неспаренных электрона?

Ученик. Атом углерода может образовать две химические связи. Значит, валентность углерода равна двум.

Учитель. Приведите пример вещества из неорганической химии, где атом углерода образует две химических связи.

Ученик. Это угарный газ.

Учитель. Сколько неспаренных электронов имеет атом углерода в возбужденном состоянии?

Ученик. Атом углерода в возбужденном состоянии имеет четыре неспаренных электрона. Значит, валентность углерода равна четырем.

Учитель. В молекуле какого неорганического вещества атом углерода образует четыре химические связи?

Ученик. В молекуле углекислого газа.

Учитель. Значение валентности записывают римскими цифрами в правом верхнем углу над знаком химического элемента в формуле химического соединения, например C^IIO^II, . В органических веществах углерод четырехвалентен.

Учитель. Сравните понятия «степень окисления» и «валентность», установите между ними сходство и различие.

Ученик. Валентность не имеет знака и не может быть нулевой, тогда как степень окисления характеризуется знаком и может иметь значение, равное нулю. Валентность показывает количество связей, которые образует химический элемент в молекуле. Степень окисления характеризует количество принятых или отданных элементом электронов. В большинстве соединений значения степени окисления и валентности совпадают.

Учитель. Определите степень окисления углерода в следующих веществах: СН₄, С₂Н₄, С₂Н₂.

Ученик (рассчитывает устно).

Учитель. А теперь составьте структурные формулы данных веществ на основе того, что атом углерода в органических веществах четырехвалентен.

Ученик (пишет на доске):

Учитель. Какой вывод мы можем сделать после выполнения данного задания?

Ученик. Степень окисления атома углерода в органических веществах может быть разная.

Учитель. Определите значение валентности и степени окисления атомов химических элементов в молекулах кислорода О₂, бутана С₄Н₁₀, дихлорметана СН₂Cl₂, пероксида водорода Н₂О₂.

Ученик. Кислород О₂, О=О, валентность кислорода два, степень окисления 0.

Бутан валентность углерода четыре, валентность водорода один.

– структурная формула бутана

Дихлорметан валентность углерода четыре, хлора один, водорода один,

– структурная формула дихлорметана

Пероксид водорода , Н–О–О–Н, валентность кислорода два, водорода один.

Учитель. На примере данного упражнения мы видим, что атомы углерода в органических веществах могут соединяться между собой с образованием углеродных цепей.

Учитель демонстрирует шаростержневые модели разнообразных молекул, имеющихся в распоряжении. Собирает некоторые из них: бутан, изобутан, ацетилен, этилен, метан, пропан.

Стадия рефлексии

На этой стадии основным является:

• целостное осмысление, обобщение полученной информации;

• усвоение нового знания, новой информации учениками;

• формирование у каждого из учащихся собственного отношения к изучаемому материалу.

Большое значение на стадии рефлексии имеет прием «составление кластера». Это исправление неверных предположений в «предварительном кластере», заполнение кластера на основе новой информации, установление причинно-следственных связей между отдельными смысловыми блоками.

Учитель. Ребята, посмотрите, какие из веществ в составленном нами «кластере» относятся к органическим веществам? Может быть, есть вещества, которые мы не назвали в начале урока? Если не назвали, то называем. Какие органические вещества, изученные на уроке, можно еще дописать в составленный нами «кластер»?

Ученики перечисляют: нефть, свеча, пропан, глюкоза, бутан, дихлорметан, уксусная кислота, ацетилен, этан и т.д. и дописывают в ранее составленный «кластер».

Учитель. Какова валентность углерода в органических соединениях?

Ученик. В органических соединениях углерод всегда четырехвалентен.

Учитель. Какое химическое свойство является общим для органических соединений?

Ученик. Многие органические вещества горят или разлагаются при нагревании без допуска воздуха.

Учитель. Какое значение имеют органические вещества в жизни общества?

Ученик. Это продукты питания, одежда, обувь, синтетические материалы, полимеры, энергоносители, лекарственные препараты, синтетические моющие средства, различные краски, лаки, красители, зубная паста, шампуни и т.д.

Учитель. Только ли положительное значение имеют органические вещества в жизни общества? Аргументируйте ответ, используя дополнительную литературу.

Работаем группами по четыре человека. Перечислите только органические вещества и укажите их вред, наносимый окружающей среде. Отметьте, из какого источника вы взяли эти факты.

Из статей, предложенных учителем, ученики приводят примеры вредного воздействия органических веществ на окружающий мир. Например, в статье «О сигаретных фильтрах, или Как сделать приятное безвредным» из журнала «Химия и жизнь» (№ 12, 2005) написано, что в состав табачного дыма входят 10 нитрозаминов, около 40 полициклических ароматических углеводородов и другие органические вещества. Достоверно известно, что большая часть их высокотоксична и канцерогенна: одного формальдегида вполне достаточно, чтобы в эпителии бронхов, легких и печени появились злокачественные новообразования.

В статье «Экология жилья» с сайта http:/www.school-obz.org/news говорится о том, что предметы бытовой химии, которыми мы регулярно пользуемся (краски, растворители, аэрозоли, жидкости для мытья посуды, реппеленты, освежители воздуха), могут вызывать раздражение глаз, насморк, головные боли. В тяжелых случаях они негативно влияют на печень, почки, центральную нервную систему. Поэтому бытовую химию следует хранить в отдельных, хорошо проветриваемых помещениях.

В статье с сайта http:/www.temadnya.ru/forum/ говорится о загрязнении водной поверхности нефтепродуктами, которое произошло в акватории порта г. Калининграда в результате возникшего пожара в машинном отделении бункеровочной станции-баржи. По мнению калининградских экологов, утечка мазута грозит гибелью нерестящихся в заливе рыб. И т.д.

Учитель. Ребята, сегодня мы узнали, что изучает органическая химия. Какие химические вещества называются органическими. Раскрыли понятие валентности химических элементов. Рассмотрели значение органических веществ и показали с помощью дополнительной литературы отрицательное влияние некоторых из них на окружающую среду.

Оценки за урок выставляются наиболее активно работавшим на уроке учащимся и по итогам проверки домашней работы.

Домашнее задание. Учебник О.С. Габриеляна. «Химия. 9 класс» (М.: Дрофа, 2002), § 31,
с. 151–153, упр. 1, 2. Принести с собой пластилин и спички.

* Технология РКМ – технология развития критического мышления

И.А.ВАВИЛИНА,
учитель химии средней школы № 13
(г. Нерюнгри, Республики Саха (Якутия))