Главная › Жалобы › Быстрый самоучитель по генетической связи органических соединений. Генетическая связь между классами органических и неорганических веществ — Гипермаркет знаний

Быстрый самоучитель по генетической связи органических соединений. Генетическая связь между классами органических и неорганических веществ — Гипермаркет знаний

В школьном курсе органической химии изучению генетической связи между веществами отводится значительная роль. Действительно, в основу курса положена идея развития веществ как ступеней организации материи. Эта идея реализуется и в содержании курса, где материал расположен в порядке усложнения от простейших углеводородов до белков.

Переход от одного класса органических веществ к другому тесно связан с фундаментальными понятиями химии -- химическим элементом, химической реакцией, гомологией, изомерией, многообразием веществ и их классификацией. Например, в генетической цепи превращений метан - ацетилен - уксусный альдегид прослеживается сходное -- сохранение во всех веществах элемента углерода -- и различное -- формы существования этого элемента. Химические реакции конкретизируют теоретические положения курса, а многие из них важны в практическом отношении. Поэтому часто генетические переходы между веществами рассматриваются не только с помощью уравнений реакций, но проводятся и, практически, т. е. осуществляется связь теории с практикой. Следовательно, знания о генетической связи между веществами необходимы и для политехнического образования учащихся. При изучении генетической связи между веществами перед учащимися раскрывается единство природы, взаимосвязь ее явлений. Так, в процесс превращения органических веществ могут быть включены и неорганические соединения. Этот пример отражает внутрипред-метную связь курса химии. Кроме того, цепь этих переходов представляет часть более общего -- явления круговорота веществ в природе. Поэтому каждая изученная в курсе химии реакция выступает как отдельное звено всей цепи превращений. При этом выясняется не, только способ получения продукта, но и условия проведения реакции (применение сведений из физики и математики), размещения сырья и заводов (связь с географией) и пр. Возникает также проблема -- предвидеть дальнейшую судьбу полученных веществ и продуктов их распада, влияние их на окружающую человека среду. Таким образом, ряд сведений из других школьных предметов получает в материале о генетических переходах применение и обобщение.

Велика роль знаний о генетической связи между веществами и в формировании диалектико-материалистического мировоззрения учащихся. Раскрывая, как из неорганических веществ образовались простейшие углеводороды и другие органические соединения, как усложнение их состава и строения привело к образованию белков, положивших начало жизни, мы тем самым подкрепляем примерами материалистическую теорию происхождения жизни на Земле. Законы диалектики, с которыми учащиеся знакомятся на уроках обществоведения, получают применение при изучении, генетических переходов. Итак, вопрос о генетической связи между веществами при комплексном подходе к нему не выступает как отдельное, а является составной частью общего в обучении и воспитании учащихся.

Анализ ответов учащихся на уроках и экзаменах показывает, что вопрос о генетической связи между веществами вызывает затруднения . Объясняется это тем, что изучение вопроса о генетической связи хотя и осуществляется на протяжении всего курса химии, но проводится фрагментарно, несистематически, без вычленения главного направления.

На схеме обобщенной формуле соответствует несколько групп веществ одинакового состава, но различного строения. Например, формула СпНгп+гО объединяет изомерные между собой предельные одноатомные спирты и простые эфиры, имеющие соответственно свои общие формулы.

Прямыми линиями на общей схеме изображены главнейшие взаимосвязи между группами и классами органических соединений. Так, с помощью общих формул изображены переходы между группами углеводородов. Однако обилие линий на схеме затруднило бы восприятие основного, а потому ряд переходов на, ней не показан. Общая схема позволяет, также уяснить генетические переходы между неорганическими и органическими веществами (синтез углеводородов из простых веществ и их термическое разложение), дать общее представление о круговороте веществ на примере углерода к других элементов. Детализировать же общую схему можно с помощью таблиц изомерных гомологических рядов веществ а также при выполнении упр. 16 и 17 (с. 114

Далее обобщаем сведения о межгрупповых изомерах. Отмечаем, что к ним относятся одноатомные спирты и простые эфиры, альдегиды и кетоны, фенолы и ароматические спирты, карбоновые кислоты и сложные эфиры. Состав этих изомеров, как и одиночно представленных веществ в курсе (этиленгликоля и непредельных кислот), может быть выражен общими формулами. При анализе таких формул выявляем признаки усложнения веществ, определяем место каждой группы в генетической цепи и отражаем это в общей схеме. Ее конкретизацию осуществляем на уроке и дома при выполнении упр. 27, 28, 29, 30„33, 37 (с. 140--141).

Перед учащимися ставим проблему о возможности дальнейшего продолжения общей схемы на основе усложнения состава и строения вещества. В этих целях обращаем внимание на состав жиров: молекула содержит шесть атомов кислорода на основании формул шестиатомного спирта (с. 154), глюкозы и ее изомеров (с. 152--156) учащиеся выводят их общие формулы. Проводим и более высокую форму работы, когда учащиеся сами составляют схемы генетической связи между веществами и конкретизируют их. При анализе общей схемы стремимся, чтобы учащиеся отмечали относительный характер отраженных в ней взаимосвязей между веществами. Предлагаем также учащимся доказать, что общая схема может быть продолжена, так как путь познания не оканчивается на изученном.

Цыбина Любовь Михайловна Учитель химии Конспект урока.

Конспект урока по теме: «Генетическая связь между основными классами органических соединений. Решение задач».

Класс : 11 класс

Цель: создать условия для систематизации и углубления знаний учащихся о взаимосвязи органических веществ по схеме: состав – строение – свойства веществ и умении решать расчетные задачи.

Задачи:

Образовательные:

Обобщение и углубление знаний учащихся о взаимосвязи состава – строения – свойств органических веществ на примере углеводородов и кислородосодержащих гомологических рядов.

Расширение общекультурного кругозора учащихся

Развивающие:

Развитие умений анализировать, сравнивать, делать выводы, устанавливать причинно - следственную генетическую взаимосвязь между органическими веществами.

Уметь правильно выбирать алгоритм решения расчетной задачи.

Воспитательные:

Раскрытие мировоззренческой идеи о взаимосвязи состава, строения, свойств веществ; воспитание интеллектуально развитой личности; воспитание культуры общения.

Уметь работать по алгоритму и с дополнительной литературой.

Тип урока :

по дидактической цели: урок систематизации знаний;

по способу организации: обобщающий с усвоением новых знаний (комбинированный урок).

Технология обучения :

проблемное обучение;

информационно-коммуникационные

Методы, используемые на уроке:

объяснительно-иллюстративные:
– фронтальная беседа;
– объяснение учителя.

– схемы-таблицы, алгоритмы

практические:
– составление схем превращений и их выполнение.

дедуктивные:
– от известного к неизвестному;
– от простого к сложному.

Виды контроля:

текущий опрос,

работа по карточкам.

Используемые образовательные технологии:

Информационные

Технология актуализации личного опыта

Технология ориентации на познавательное развитие личности

Форма проведения : сочетание беседы с иллюстративно объяснительным материалом, самостоятельной деятельности учащихся.

Оборудование: компьютер, алгоритм решения расчетной задачи.

План урока

Задачи

Организационный момент

Подготовить учащихся к работе на уроке.

Актуализация опорных знаний

“Мозговой штурм”

(обзор изученного материала)

Подготовить учащихся к изучению нового материала. Повторение ранее изученных тем для выявления пробелов в знаниях и для их устранения. Совершенствовать знания и умения, подготовиться к восприятию нового материала.

III

Изучение нового материала

генетическая связь;

генетический ряд УВ и его разновидности;

генетически ряд кислородосодержащих УВ и его разновидности.

Развивать умение обобщать факты, строить аналогии и делать вывод.

Развивать способность учащихся к химическому прогнозированию и умению решать расчетные задачи с применением генетической взаимосвязи.

Развивать экологическое мышление.

Развитие культуры общения, умения высказывать свои взгляды и суждения и рациональные способы решения расчетной задачи.

Закрепление полученных знаний

Повторение, воспроизведение усвоенного материала.

Отработка данного материала по заданиям в формате ЕНТ.

Подведение итогов урока

Восприятие чувства ответственности за полученные знания. Оценка деятельности учащихся на уроке. Рефлексия. Выставление отметок.

Домашнее задание

Учебник: Химия для 11 класса А. Темирбулатова Н. Нурахметов, Р. Жумадилова, С. Алимжанова. §10.6 стр.119(23,26), с.150(18),

Рабочая тетрадь упр.107 а), б) стр.22.

1 этап урока

Организационный. Объявление темы урока. Актуализация опорных знаний.

Что означает понятие “генетическая связь”?
Превращение веществ одного класса соединений в вещества других классов;

Генетической связью называется связь между веществами разных классов, основанная на их взаимопревращениях и отражающая единство их происхождения, то есть генезис веществ.
Ключевой момент урока – создание проблемной ситуации. Для этого использую проблемно-поисковую беседу, которая побуждает учащихся к предположениям, высказыванию своей точки зрения, вызывает столкновение идей, мнений, суждений.
Главная задача – указать учащимся на недостаточность их знаний об объекте познания, а также способов действий для выполнения предложенного им задания.

Сравнить, значит выбрать в первую очередь, критерии сравнения. Скажите, пожалуйста, какие критерии мы, по вашему мнению, должны сравнивать. Учащиеся отвечают:

Химические свойства веществ;

Возможность получения новых веществ;

Взаимосвязь веществ всех классов органических соединений.

2 этап урока

“Мозговой штурм” – фронтальная беседа с классом:

Какие классы органических соединений вы знаете?

Какая особенность в строении этих классов соединений?

Как строение вещества влияет на его свойства?

Какие основные формулы вы знаете, которые можно применять при решении расчетной задачи?

Используя знания о строении органических веществах, характеристике их общих формул, учащиеся самостоятельно записывают основные формулы и прогнозируют возможные химические свойства органических веществ.

3 этап урока

Осуществление генетической связи органических соединений

Первый вариант: этанол →этилен →этан →хлорэтан →этанол →уксусный альдегид → углекислый газ

второй вариант: метан →ацетилен→этаналь→этанол→бромэтан→этилен→углекислый газ

Третий вариант: ацетилен→этаналь→этанол→бромэтан→этилен→этанол→этилацетат

работа у доски по карточкам: решение расчетной задачи

Задача – 1: Из метана получили 6 кг метилформиата. Напишите соответствующие уравнения реакций. Вычислите, какой объём метана был израсходован?

Задача – 2: Сколько этилацетата можно получить при взаимодействии120г уксусной кислоты и 138г этанола, если выход продукта реакции составляет 90% от теоретического?

Задача – 3: Окислили 2 моль метанола. Образовавшийся продукт растворили в 200г воды. Вычислите содержание метаналя в растворе (в%)?

Правильное решение расчётных задач проектируется на смартбоарде.

Общий вывод :

Выделяем признаки, которые характеризуют генетический ряд органических веществ:

Вещества разных классов;

Разные вещества образованы одним химическим элементом, т.е. представляют собой разные формы существования одного элемента;

Разные вещества одного гомологического ряда связаны взаимопревращениями.

Знание генетической связи между различными классами органических веществ позволяет подбирать удобные и экономичные методы синтеза веществ из доступных реагентов.

4 этап урока

Повторение, воспроизведение усвоенного материала. Отработка данного материала по заданиям в формате ЕНТ. стр.119(23); Рабочая тетрадь упр.107 а), б) стр.22.

Краткий инструктаж по домашней работе: §10.6 стр.119(23,26), с.150(18),

5 этап урока

Подведение итогов. Рефлексия.

Учащиеся отвечают на вопросы:

Какие новые понятия были изучены на уроке?

Какие вопросы вызвали затруднения? И т.п.

Учитель ставит оценки тем, учащимся, которые показали хорошие и отличные знания в процессе урока, были активны.

Смотреть похожие

Код для вставки

ВКонтакте

Одноклассники

Телеграм

Рецензии

Добавить свою рецензию

Слайд 2

Взаимосвязь между классами веществ выражается генетическими цепочками

Генетический ряд – это осуществление химических превращений, в результате которых из веществ одного класса можно получить вещества другого класса.
Чтобы осуществить генетические превращения, необходимо знать:
классы веществ;
номенклатуру веществ;
свойства веществ;
типы реакций;
именные реакции, например синтез Вюрца:

Слайд 3

Слайд 4

Какие реакции следует провести, чтобы из одного типа углеводородов получить другой?
Стрелками в схеме указаны углеводороды, которые непосредственно можно превратить друг в друга одной реакцией.

Слайд 5

Осуществите несколько цепочек превращений

Определите тип каждой реакции:

Слайд 6

Проверяем

Слайд 7

Распределите вещества на классы:

С3Н6; СН3СООН; СН3ОН; С2Н4; НСООН; СН4; С2Н6; С2Н5ОН; НСОН; С3Н8; СН3СООС2Н5; СН3СОН; СН3СООСН3;

Слайд 8

Проверка

Алканы: СН4; С2Н6; С3Н8
Алкены: С3Н6; С2Н4
Спирты: СН3ОН; С2Н5ОН
Альдегиды: НСОН; СН3СОН
Карбоновые кислоты: СН3СООН; НСООН
Сложные эфиры: СН3СООС2Н5; СН3СООСН3

Слайд 9

Как можно получить из углеводородов:
а) спирты б) альдегиды в) кислоты?

Слайд 10

Путешествие углерода

С СаС2 С2Н2 СН3СНО С2Н5ОН
СН3СООН СН3СООСН2СН3

Слайд 11

2С + Са СаС2
СаС2 + 2Н2О С2Н2 + Са(ОН)2
С2Н2 + Н2О СН3СНО
СН3СНО + Н2 С2Н5ОН
СН3СНО + О2 СН3СООН
СН3СООН + СН3СН2ОН СН3СООС2Н5

Слайд 12

Для кислородсодержащих соединений

составить уравнения реакций, указать условия протекания и тип реакций.

Слайд 13

Получение сложного эфира из углеводорода

С2Н6 С2Н5ClС2Н5ОН СН3СНО СН3СООН СН3СООСН2СН3

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

Вывод: Сегодня на уроке – на примере генетической связи органических веществ разных гомологических рядов мы увидели и доказали с помощью превращений – единство материального мира.

Слайд 20

бутан бутен-1 1,2-дибромбутан бутен-1
пентен-1 пентан 2-хлорпентан
пентен-2 СО2
Осуществите превращения.

Посмотреть все слайды

Конспект

Что такое нано?�

.�

Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Демонстрация видеофрагмента.

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Что такое нано?�

Новые технологии – это то, �что двигает человечество вперёд �на его пути к прогрессу .�

Цели и задачи данной работы это расширение и совершенствование знаний учащихся об окружающем мире, новых достижениях и открытиях. Формирование навыков сравнения, обобщения. Умение выделять главное, развитие творческого интереса, воспитание самостоятельности в поиске материала.

Начало XXI века проходит под знаком нанотехнологий, которые объединяют биологию,химию, IT, физику.

В последние годы темпы научно-технического прогресса стали зависеть от использования искусственно созданных объектов нанометровых размеров. Созданные на их основе вещества и объекты размером 1 – 100 нм называют наноматериалами, а способы их производства и применения - нанотехнологиями. Невооруженным глазом человек способен увидеть предмет, диаметром примерно 10 тыс. нанометров.

В самом широком смысле нанотехнологии – это исследования и разработки на атомном, молекулярном и макромолекулярном уровне в масштабе размеров от одного до ста нанометров; создание и использование искусственных структур, устройств и систем, которые в силу своих сверхмалых размеров обладают существенно новыми свойствами и функциями; манипулирование веществом на атомной шкале расстояний.

Слайд 3

Технологии определяют качество жизни каждого из нас и мощь государства в котором мы живем.

Промышленная революция, начавшись в текстильной промышленности, подтолкнула развитие технологий железнодорожного сообщения.

В дальнейшем рост перевозок различных товаров стал невозможен без новых технологий автомобилестроения. Таким образом, каждая новая технология вызывает рождение и развитие смежных технологий.

Настоящий период времени, в котором мы живём, называют научно-технической революцией или информационной. Начало информационной революции совпало с развитием компьютерных технологий, без которых жизнь современного общества уже не представляется.

Развитие компьютерных технологий всегда было связано с миниатюризацией элементов электронных схем. В настоящее время размер одного логического элемента (транзистора) компьютерной схемы составляет около 10-7 м, и учёные полагают, что дальнейшая миниатюризация элементов компьютера возможна только тогда, когда будут разработаны специальные технологии, получившие название «нанотехнологии».

Слайд 4

В переводе с греческого слово «нано» означает карлик, гном. Один нанометр (нм) – это одна миллиардная часть метра (10-9 м). Нанометр очень мал. Нанометр во столько же раз меньше одного метра, во сколько толщина пальца меньше диаметра Земли. Большинство атомов имеют диаметр от 0,1 до 0,2 нм, а толщина нитей ДНК – около 2 нм. Диаметр эритроцитов – 7000 нм, а толщина человеческого волоса – 80 000 нм.

На рисунке слева направо в порядке роста размеров показаны самые разные объекты – от атома до Солнечной системы. Человек уже научился извлекать выгоду из объектов самых разных размеров. Мы можем расщеплять ядра атомов, добывая атомную энергию. Проводя химические реакции, мы получаем новые молекулы и вещества, обладающие уникальными свойствами. С помощью специальных инструментов человек научился создавать объекты – от булавочной головки до огромнейших сооружений, которые видны даже из космоса.

Но если посмотреть на рисунок внимательно, то можно заметить, что существует довольно большой диапазон (в логарифмическом масштабе), куда долгое время не ступала нога учёных – между сотней нанометров и 0,1 нм. С объектами, имеющими размер от 0,1 нм до 100 нм, и предстоит работать нанотехнологиям. И есть все основания считать, что можно заставить наномир работать на нас.

Нанотехнологии используют самые последние достижения химии, физики, биологии.

Слайд 5

Последними исследованиями доказано, что в Древнем Египте нанотехнологии применяли для окрашивания волос в черный цвет. Для этого использовали пасту из извести Са(ОН)2, оксида свинца и воды. В процессе окрашивания получались наночастицы сульфида свинца (галенита), в результате взаимодействия с серой, которая входит в состав кератина, что и обеспечивало равномерное и устойчивое окрашивание

В Британском Музее хранится "Кубок Ликурга" (на стенах кубка изображены сцены из жизни этого великого спартанского законодателя), изготовленный древнеримскими мастерами - он содержит микроскопические частицы золота и серебра, добавленные в стекло. При различном освещении кубок меняет цвет - от темно-красного до светло-золотистого. Аналогичные технологии применялись и при создании витражей средневековых европейских соборов.

В настоящее время ученые доказали, что размеры этих частиц от 50 до 100 нм.

Слайд 6

В 1661 году ирландский химик Роберт Бойль опубликовал статью, в которой раскритиковал утверждение Аристотеля, согласно которому все на Земле состоит из четырех элементов - воды, земли, огня и воздуха (философская основа основ тогдашней алхимии, химии и физики). Бойль утверждал, что все состоит из "корпускул" - сверхмалых деталей, которые в разных сочетаниях образуют различные вещества и предметы. Впоследствии идеи Демокрита и Бойля были приняты научным сообществом.

В 1704 год Исаак Ньютон высказал предположения об исследовании тайны корпускул;

В 1959 году американский физик Ричард Фейнман заявил: "Пока мы вынуждены пользоваться атомарными структурами, которые предлагает нам природа". "Но в принципе физик мог бы синтезировать любое вещество по заданной химической формуле".

В 1959 году Норио Танигучи впервые употребил термин “нанотехнологии";

В 1980 году Эрик Дрекслер использовал этот термин.

Слайд 7

Ричард Филлипс Фейман (1918-1988) выдающийся американский физик. Один из создателей квантовой электродинамики.Лауреат Нобелевской премии по физике 1965 года.

Знаменитая лекция Фейнмана, известная под названием "Там, внизу, ещё много места" считается сегодня стартовой точкой в борьбе за покорение наномира. Она была впервые прочитана в Калифорнийском технологическом институте в1959 году. Слово «внизу» в названии лекции означало в «мире очень малых размеров».

Нанотехнология стала самостоятельной областью науки и превратилась в долгосрочный технический проект после детального анализа, проведенного американским учёным Эриком Дрекслером в начале 1980-х годов и публикации его книги «Машины созидания: грядущая эра нанотехнологии».

Слайд 9

Первыми устройствами, с помощью которых стало возможным наблюдать за нанообъектами и передвигать их, стали сканирующие зондовые микроскопы - атомно-силовой микроскоп и работающий по аналогичному принципу сканирующий туннельный микроскоп. Атомно-силовая микроскопия (АСМ) была разработана Гердом Биннигом и Генрихом Рорером, которым за эти исследования в 1986 была присуждена Нобелевская премия.

Слайд 10

Основой АСМ служит зонд, обычно сделанный из кремния и представляющий собой тонкую пластинку-консоль (ее называют кантилевером, от английского слова "cantilever" - консоль, балка). На конце кантилевера расположен очень острый шип, оканчивающийся группой из одного или нескольких атомов. Основной материал-кремний и нитрид кремния.

При перемещении микрозонда вдоль поверхности образца острие шипа приподнимается и опускается, очерчивая микрорельеф поверхности, подобно тому, как скользит по грампластинке патефонная игла. На выступающем конце кантилевера расположена зеркальная площадка, на которую падает и от которой отражается луч лазера. Когда шип опускается и поднимается на неровностях поверхности, отраженный луч отклоняется, и это отклонение регистрируется фотодетектором, а сила, с которой шип притягивается к близлежащим атомам – пьезодатчиком.

Данные фотодетектора и пьезодатчика используются в системе обратной связи. В результате, можно строить объёмный рельеф поверхности образца в режиме реального времени.

Слайд 11

Другая группа сканирующих зондовых микроскопов для построения рельефа поверхности использует так называемый квантово-механический «туннельный эффект». Суть туннельного эффекта состоит в том, что электрический ток между острой металлической иглой и поверхностью, расположенной на расстоянии около 1 нм, начинает зависеть от этого расстояния – чем меньше расстояние, тем больше ток. Если между иглой и поверхностью прикладывать напряжение 10 В, то этот «туннельный» ток может составить от 10 рА до 10 нА. Измеряя этот ток и поддерживая его постоянным, можно сохранять постоянным и расстояние между иглой и поверхностью. Это позволяет строить объёмный профиль поверхности. В отличие от атомно-силового микроскопа, сканирующий туннельный микроскоп может изучать только поверхности металлов или полупроводников.

Сканирующий туннельный микроскоп можно использовать для перемещения какого-либо атома в точку, выбранную оператором. Таким образом, можно манипулировать атомами и создавать наноструктуры, т.е. структуры на поверхности, имеющие размеры порядка нанометра. Ещё в 1990 году сотрудники IBM показали, что это возможно, сложив из 35 атомов ксенона название своей компании на пластинке из никеля.

Конический дифференциал, украшает главную страницу сайта Института молекулярного производства. Составлен Э.Дрекслером из атомов водорода, углерода, кремния, азота, фосфора, водорода и серы общим числом 8298. Компьютерные расчеты показывают, что существование и функционирование ее не противоречит законам физики.

Слайд 12

Занятие учащихся лицея в классе нанотехнологий РГПУ им.А.И. Герцена.

Слайд 13

Наноструктуры можно собирать не только из отдельных атомов или одиночных молекул, но молекулярных блоков. Такими блоками или элементами для создания наноструктур являются графен, углеродные нанотрубки и фуллерены.

Слайд 14

1985 год Ричард Смэлли, Роберт Керл и Гарольд Крото открыли фуллерены, впервые сумели измерить объект размером 1 нм.

Фуллерены-это молекулы, состоящие из 60 атомов, расположенных в форме сферы. В 1996 году группе ученых была присуждена Нобелевская премия.

Демонстрация видеофрагмента.

Слайд 15

Алюминий с небольшой присадкой (не более 1%) фуллерена приобретает твердость стали.

Слайд 16

Графен – это одиночный плоский лист, состоящий из атомов углерода, связанных между собой и образующих решётку, каждая ячейка которой напоминает пчелиную соту. Расстояние между ближайшими атомами углерода в графене составляет около 0,14 нм.

Светлые шарики – атомы углерода, а стержни между ними – связи, удерживающие атомы в листе графена.

Слайд 17

Графит, из чего сделаны грифеля обычных карандашей, представляет собой стопку листов графена. Графены в графите очень плохо связаны между собой и могут скользить друг относительно друга. Поэтому, если провести графитом по бумаге, то соприкасающийся с ней лист графена отделяется от графита и остаётся на бумаге. Это и объясняет, почему графитом можно писать.

Слайд 18

Дендримеры – это одна из тропинок в наномир по направлению «снизу-вверх».

Древообразные полимеры – наноструктуры размером от 1 до 10 нм, образующиеся при соединении молекул, обладающих ветвящейся структурой. Синтез дендримеров – это одна из нанотехнологий, тесно соприкасающихся с химией полимеров. Как и все полимеры, дендримеры состоят из мономеров, и молекулы этих мономеров имеют ветвистую структуру.

Внутри дендримера могут образовываться полости, заполненные веществом, в присутствии которого дендримеры были образованы. Если дендример синтезирован в растворе, содержащем какой-либо лекарственный препарат, то этот дендример становится нанокапсулой с данным лекарственным препаратом. Кроме того, полости внутри дендримера могут содержать вещества с радиоактивной меткой, применяемые для диагностики различных заболеваний.

Слайд 19

В 13 % случаев люди умирают от рака. Эта болезнь убивает ежегодно около 8 миллионов человек во всём мире. Многие типы раковых заболеваний до сих пор считаются неизлечимыми. Научные исследования показывают, что привлечение нанотехнологий может стать мощным инструментом в борьбе с этим заболеванием. Дендримеры – капсулы с ядом для раковых клеток

Раковые клетки для деления и роста нуждаются в большом количестве фолиевой кислоты. Поэтому к поверхности раковых клеток очень хорошо прилипают молекулы фолиевой кислоты, и если внешняя оболочка дендримеров будет содержать молекулы фолиевой кислоты, то такие дендримеры будут избирательно прилипать только к раковым клеткам. С помощью таких дендримеров можно раковые клетки сделать видимыми, если к оболочке дендримеров прикрепить ещё какие-нибудь молекулы, светящиеся, например, под ультрафиолетом. Прикрепив к внешней оболочке дендримера лекарство, убивающее раковые клетки, можно не только обнаружить их, но и убить.

Как утверждают ученые, с помощью нанотехнологий в кровяные клетки человека можно будет встраивать микроскопические датчики, предупреждающие о появлении первых признаков развития болезни.

Слайд 20

Квантовые точки уже сейчас являются удобным инструментом для биологов, чтобы разглядеть различные структуры внутри живых клеток. Различные клеточные структуры одинаково прозрачны и не окрашены. Поэтому, если смотреть на клетку в микроскоп, то ничего, кроме её краёв и не видно. Чтобы сделать заметной определённую структуру клетки, были созданы квантовые точки разных размеров, способные прилипать к определённым внутриклеточным структурам.

К самым маленьким, светящимся зелёным светом, приклеили молекулы, способные прилипать к микротрубочкам, составляющим внутренний скелет клетки. Средние по размеру квантовые точки могут прилипать к мембранам аппарата Гольджи, а самые крупные – к ядру клетки. Клетку окунают в раствор, содержащий все эти квантовые точки, и держат в нём некоторое время, они проникают внутрь и прилипают туда, куда могут. После этого клетку споласкивают в растворе, не содержащем квантовых точек, и под микроскоп. Клеточные структуры стали хорошо заметны.

Красное – ядро; зелёные – микротрубочки; жёлтый – аппарат Гольджи.

Слайд 21

Диоксид титана, TiO2 – самое распространённое соединение титана на земле. Его порошок имеет ослепительно белый цвет и поэтому используется в качестве красителя при производстве красок, бумаги, зубных паст и пластмасс. Причиной - очень высокий показатель преломления (n=2,7).

Оксид титана TiO2 обладает очень сильной каталитической активностью – ускоряет протекание химических реакций. В присутствии ультрафиолетового излучения расщепляет молекулы воды на свободные радикалы – гидроксильные группы ОН- и супероксидные анионы О2- такой высокой активности, что органические соединения разлагаются на углекислый газ и воду.

Каталитическая активность растёт с уменьшением размера его частиц, Поэтому их используют для очистки воды, воздуха и различных поверхностей от органических соединений, которые, как правило, вредны для человека.

Фотокатализаторы можно включать в состав бетона автомобильных дорог., что позволит улучшить экологию вокруг дорог. Кроме того, предлагают добавлять пудру из этих наночастиц в автомобильное топливо, что также должно снизить содержание вредных примесей в выхлопных газах.

Нанесённая на стекло плёнка из наночастиц диоксида титана прозрачна и незаметна для глаза. Однако такое стекло под действием солнечного света способно самоочищаться от органических загрязнений, превращая любую органическую грязь в углекислый газ и воду. Стекло, обработанное наночастицами оксида титана, лишено жирных пятен и поэтому хорошо смачивается водой. В результате, такое стекло меньше запотевает, так как капельки воды сразу распластываются вдоль поверхности стекла, образуют тонкую прозрачную плёнку.

Диоксид титана перестаёт работать в закрытых помещениях, т.к. в искусственном свете практически нет ультрафиолета. Однако учёные считают, что, слегка изменив его структуру, можно будет сделать его чувствительным и к видимой части солнечного спектра. На основе таких наночастиц можно будет изготовить покрытие, например, для туалетных комнат, в результате чего содержание бактерий и другой органики на поверхностях туалетов может снизиться в несколько раз.

Из-за своей способности поглощать ультрафиолетовое излучение диоксид титана уже сейчас применяется при изготовлении солнцезащитных средств, например, кремов. Производители кремов стали использовать его в виде наночастиц, которые настолько малы, что обеспечивают практически абсолютную прозрачность солнцезащитного крема.

Слайд 22

Самоочищающаяся нанотрава и «эффект лотоса»

Нанотехнологии дают возможность создавать поверхность, похожую на массажную микрощётку. Такую поверхность называют нанотравой, и она представляет собой множество параллельных нанопроволок (наностержней) одинаковой длины, расположенных на равном расстоянии друг от друга.

Капля воды, попав на нанотраву, не может проникнуть между нанотравинками, так как этому мешает высокое поверхностное натяжение жидкости.

Чтобы смачиваемость нанотравы сделать ещё меньшим, её поверхность покрывают тонким слоем какого-либо гидрофобного полимера. И тогда не только вода, но и любые частички никогда не прилипнут к нанотраве, т.к. касаются её лишь в нескольких точках. Поэтому и частицы грязи, оказавшиеся на поверхности, покрытой нановорсинками, либо сами сваливаются с неё, либо увлекаются скатывающимися каплями воды.

Самоочищение ворсистой поверхности от частиц грязи называют «эффектом лотоса», т.к. цветы и листья лотоса чисты даже тогда, когда вода вокруг мутная и грязная. Происходит это из-за того, что листья и цветки не смачиваются водой, поэтому капли воды скатываются с них, как шарики ртути, не оставляя следа и смывая всю грязь. Даже каплям клея и мёда не удаётся удержаться на поверхности листьев лотоса.

Оказалось, что вся поверхность листьев лотоса густо покрыта микропупырышками высотой около 10 мкм, а сами пупырышки, в свою очередь, покрыты микроворсинками ещё меньшего размера. Исследования показали, что все эти микропупырышки и ворсинки сделаны из воска, обладающего, как известно, гидрофобными свойствами, делая поверхность листьев лотоса похожей на нанотраву. Именно пупырчатая структура поверхности листьев лотоса значительно уменьшает их смачиваемость. Для сравнения: относительно гладкая поверхность листа магнолии, который не обладает способностью к самоочищению.

Таким образом, нанотехнологии позволяют создавать самоочищающиеся покрытия и материалы, обладающие также водоотталкивающими свойствами. Материалы, изготовленные из таких тканей, остаются всегда чистыми. Уже производят самоочищающееся ветровое стекло, внешняя поверхность которого покрыта нановорсинками. На таком стекле «дворникам» делать нечего. Есть в продаже постоянно чистые колесные диски для колёс автомобилей, самоочищающиеся с использованием «эффекта лотоса», и уже сейчас можно покрасить снаружи дом краской, к которой бы грязь не прилипала.

Из покрытого множеством крошечных кремниевых волокон полиэстера, швейцарским ученым удалось создать водонепромакаемый материал.

Слайд 23

Нанопроволоками называют проволоки с диаметром порядка нанометра, изготовленные из металла, полупроводника или диэлектрика. Длина нанопроволок часто может превышать их диаметр в 1000 и более раз. Поэтому нанопроволоки часто называют одномерными структурами, а их чрезвычайно малый диаметр (около 100 размеров атома) даёт возможность проявляться различным квантово-механическим эффектам. В природе нанопроволок не существует.

Уникальные электрические и механические свойства нанопроволок создают предпосылки для их использования в будущих наноэлектронных и наноэлектромеханических приборах, а также в качестве элементов новых композитных материалов и биосенсоров.

Слайд 24

В отличие от транзисторов миниатюризация батареек происходит очень медленно. Размер гальванических элементов питания, приведённый к единице мощности, уменьшился за последние 50 лет лишь в 15 раз, а размер транзистора за это же время уменьшился более чем 1000 раз и составляет сейчас около 100 нм. Известно, что размер автономной электронной схемы часто определяется не её электронной начинкой, а размером источника тока. При этом, чем умней электроника прибора, тем большую батарейку она требует. Поэтому для дальнейшей миниатюризации электронных приборов необходимо разрабатывать, новые типы батареек. И здесь опять помогают нанотехнологии

Компания Toshiba в 2005 году создала прототип литий-ионной аккумуляторной батарейки, отрицательный электрод которой был покрыт нанокристаллами титаната лития, в результате чего площадь электрода выросла в несколько десятков раз. Новый аккумулятор способен набирать 80% своей емкости всего за одну минуту зарядки, в то время как обычные литий-ионные аккумуляторы заряжаются со скоростью 2-3% в минуту, и для полной зарядки им требуется целый час.

Кроме высокой скорости перезарядки аккумуляторы, содержащие электроды из наночастиц, имеют увеличенный срок службы: после 1000 циклов заряда/разряда происходит потеря лишь 1% ее емкости, а общий ресурс новых батарей составляет более 5 тысяч циклов. А ещё, эти аккумуляторы могут работать при температурах до -40оC, теряя при этом лишь 20% заряда против 100% у типичных современных аккумуляторных батарей уже при -25оC.

С 2007 года появились в продаже аккумуляторы с электродами из проводящих наночастиц, которые могут быть установлены на электромобили. Эти литий-ионные аккумуляторы способны запасать энергию до 35 кВт.час, заряжаясь до максимальной ёмкости всего за 10 минут. Сейчас дальность пробега электромобиля с такими аккумуляторами – 200 км, но уже разработана следующая модель этих аккумуляторов, позволяющая увеличить пробег электромобиля до 400 км, что практически сравнимо с максимальным пробегом бензиновых машин (от заправки до заправки).

Слайд 25

Чтобы одно вещество вступило в химическую реакцию с другим, необходимы определённые условия, и очень часто создать такие условия не представляется возможным. Поэтому огромное число химических реакций существует только на бумаге. Для их проведения необходимы катализаторы – вещества, которые способствуют протеканию реакции, но не участвуют в них.

Учёные установили, что внутренняя поверхность углеродных нанотрубок тоже обладает большой каталитической активностью. Они считают, что при сворачивании «графитового» листа из атомов углерода в трубочку концентрация электронов на её внутренней поверхности становится меньше. Это и объясняет, способность внутренней поверхности нанотрубок ослаблять, например, связь между атомами кислорода и углерода в молекуле СО, становясь катализатором окисления СО до СО2.

Чтобы объединить каталитическую способность углеродных нанотрубок и переходных металлов, наночастицы из них ввели внутрь нанотрубок (Оказалось, что этот нанокомплекс катализаторов способен запустить реакцию, о которой только мечтали – прямой синтез этилового спирта из синтез-газа (смеси окиси углерода и водорода), получаемого из натурального газа, угля и даже биомассы.

На самом деле человечество всегда пыталось экспериментировать с нанотехнологиями, даже не подозревая об этом. Мы с вами об этом узнали в начале нашего знакомства, услышали понятие нанотехнологии, узнали историю и имена ученых, которые позволили совершить такой качественный скачок в развитии технологий, познакомились с самими технологиями и даже услышали историю окрытия фуллеренов от первооткрывателя, лауреата Нобелевской премии Ричарда Смэлли.

Технологии определяют качество жизни каждого из нас и мощь государства, в котором мы живём.

Дальнейшее развитие этого направления зависит от вас.

Скачать конспект

Алиса (в Стране Чудес Чеширскому коту): – Скажите, а куда мне отсюда идти? Алиса (в Стране Чудес Чеширскому коту): – Скажите, а куда мне отсюда идти? Чеширский кот: – Это зависит от того, куда Вы хотите придти? Чеширский кот: – Это зависит от того, куда Вы хотите придти? 2

Стратегия синтеза «Я хочу воспеть хвалу сотворению молекул – химическому синтезу… …Я глубоко убежден, что он и есть искусство. И в то же время синтез – это логика». Роальд Хоффман (Нобелевская премия по химии 1981 г) Выбор исходного сырья Построение углеродного остова молекулы Введение, удаление или замена функциональной группы Защита группы Стереоселективность 5

СO + H 2 Ru, 1000 атм, C ThO 2, 600 атм, C Cr 2 O 3, 30 атм, C Fe, 2000 атм, C ZnO, Cr 2 O 3, 250 атм, C ПАРАФИНЫ ИЗОПАРАФИНЫ ТОЛУОЛ, КСИЛОЛЫ ВЫСШИЕ СПИРТЫ СH 3 OH 6

С n H 2n+2 Схема образования σ-связей в молекуле метана Модели молекул метана: шаростержневая (слева) и масштабная (справа) СH4СH4СH4СH4 Тетраэдрическое строение sp 3 -гибридизация σ - связи гомолитический разрыв связи X: Y гомолитический разрыв связи Реакции радикального замещения (S R) замещения (S R)ГорениеДегидрирование S – англ. substitution – замещение Прогноз реакционной способности 7

СH 3 Cl – МЕТИЛХЛОРИД CH 4 МЕТАН С – САЖА С 2 Н 2 – АЦЕТИЛЕН СH 2 Cl 2 – ДИХЛОРМЕТАН СHCl 3 – ТРИХЛОРМЕТАН СCl 4 – ТЕТРАХЛОРМЕТАН Н 2 – ВОДОРОД СИНТЕЗ ГАЗ СO + H 2 СИНТЕЗ ГАЗ СO + H 2 Сl 2, hγ Хлорирование С пиролиз Н 2 О, Ni, C Конверсия О 2, Окисление СH 3 OH – МЕТАНОЛ HCHO – МЕТАНАЛЬ растворители Бензол СHFCl 2 фреон HCOOH - муравьиная кислота Синтетический бензин СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ МЕТАНА 8 СH 3 NO 2 – НИТРОМЕТАН СCl 3 NO 2 хлорпикрин СH 3 NH 2 метиламин HNO 3, C Нитрование

С n H 2n Схема образования σ- связей с участием sp 2 -гибридных облаков атома углерода Схема образования π – связей с участием p-облаков атома углерода Модель молекулы этилена Реакции электрофильного присоединения (A E) Полимеризация Полимеризация Окисление ОкислениеГорение Молекула плоская (120 0) sp 2 – гибридизация σ– и σ – и π – связи Есв (С = С)= 611 кДж/моль Есв (С – С)= 348 кДж/моль A – англ. addition – присоединение Прогноз реакционной способности 9

C 2 H 4 Этилен Полимеризация H 2 O, H + Гидратация Cl 2 Хлорирование Окисление ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ С 2 Н 5 OH ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ С 2 Н 5 OH СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ ЭТИЛЕНА ДИХЛОРЭТАН ЭТИЛЕНОКСИД ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ УКСУСНЫЙ АЛЬДЕГИД УКСУСНЫЙ АЛЬДЕГИД O 2, Ag KMnO 4, H 2 O O 2, PdCl 2, CuCl 2 ПЭНД ПЭНД С МПа 80 0 С, 0.3МПа, Al(C 2 H 5) 3, TiCl 4 СКД ПЭВД ПЭВД Бутадиен-1,3 (дивинил) Уксусная кислота Диоксан Уксусная кислота 10

С n H 2n-2 Схема образования σ- связей и π – связей с участием sp-гибридных облаков атома углерода Модели молекулы ацетилена реакции электрофильного присоединения (A E) окисление окисление ди-, три- и тетрамеризации ди-, три- и тетрамеризации горение горение реакции с участием «кислого» атома водорода Линейное строение (180 0) (цилиндрическое распределение электронной плотности) sp – гибридизация σ– и 2 σ – и 2π – связи Прогноз реакционной способности 11

C2H2C2H2 HСl, Hg 2+ H 2 O, Hg 2+ Реакция Кучерова С акт, С тримеризация СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ АЦЕТИЛЕНА УКСУСНЫЙ АЛЬДЕГИД УКСУСНЫЙ АЛЬДЕГИД СuCl 2, HCl, NH 4 Cl димеризация ROH Уксусная кислота БЕНЗОЛ СКД Дивинил Хлоропрен СК хлоропреновый ВИНИЛАЦЕТИЛЕН ВИНИЛОВЫЕ ЭФИРЫ Поливиниловые эфирыПоливинилхлорид ВИНИЛХЛОРИД HCN, СuCl, HCl, 80 0 C АКРИЛОНИТРИЛ Волокна 12

Схема образования π-связей в молекуле бензола Делокализация электронной плотности в молекуле бензола Схема образования σ- связей в молекуле бензола с участием sp 2 – гибридных орбиталей атомов углерода С n H 2n-6 Прогноз реакционной способности Плоская молекула sp 2 – гибридизация σ– и σ – и π – связи Ароматическая структура Реакции электрофильного замещения (S E) Реакции радикального присоединения (А R) Реакции радикального присоединения (А R) Горение 14 М. Фарадей (1791–1867) Английский физик и химик. Основатель электрохимии. Открыл бензол; впервые получил в жидком состоянии хлор, сероводород, аммиак, оксид азота (IV).

БЕНЗОЛ H 2 /Pt, C гидрирование СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ БЕНЗОЛА НИТРОБЕНЗОЛ НИТРОБЕНЗОЛ Сl 2, FeCl 3 хлорирование HNO 3, H 2 SO 4 (конц) нитрование CH 3 Cl, AlCl 3 алкилирование ХЛОРБЕНЗОЛ Анилин ТОЛУОЛ ТОЛУОЛ Бензойная кислота 2,4,6-тринитро- толуол СТИРОЛ СТИРОЛ Полистирол 1. СH 3 CH 2 Cl, AlCl 3 Алкилирование 2. – H 2, Ni дегидрирование СH 2 =CH-CH 3, AlCl 3 алкилирование КУМОЛ (ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛ) КУМОЛ (ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛ) ЦИКЛОГЕКСАН ЦИКЛОГЕКСАН Фенол Ацетон ГЕКСАХЛОРАН ГЕКСАХЛОРАН 15

СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ МЕТАНОЛА СH 3 OH ВИНИЛМЕТИЛОВЫЙ ЭФИР ВИНИЛМЕТИЛОВЫЙ ЭФИР ДИМЕТИЛАНИЛИН C 6 H 5 N(CH 3) 2 ДИМЕТИЛАНИЛИН C 6 H 5 N(CH 3) 2 ДИМЕТИЛОВЫЙ ЭФИР CH 3 –O–CH 3 ДИМЕТИЛОВЫЙ ЭФИР CH 3 –O–CH 3 МЕТИЛАМИН СН 3 NH 2 МЕТИЛАМИН СН 3 NH 2 ВИНИЛАЦЕТАТ МЕТИЛХЛОРИД СН 3 Сl МЕТИЛХЛОРИД СН 3 Сl ФОРМАЛЬДЕГИД СuO, t HCl NH 3 МЕТИЛТИОЛ СН 3 SH МЕТИЛТИОЛ СН 3 SH H 2 S, t С 6 H 5 NH 2 + CO 16 H +, t

СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ ФОРМАЛЬДЕГИДА МЕТАНОЛ СH 3 OH МЕТАНОЛ СH 3 OH ПАРАФОРМ ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ ТРИОКСАН ПЕРВИЧНЫЕ СПИРТЫ КАРБАМИДНЫЕ СМОЛЫ КАРБАМИДНЫЕ СМОЛЫ УРОТРОПИН (ГЕКСМЕТИЛЕНТЕТРАМИН) УРОТРОПИН (ГЕКСМЕТИЛЕНТЕТРАМИН) МУРАВЬИНАЯ КИСЛОТА МУРАВЬИНАЯ КИСЛОТА Гексоген [O] [H] 1861 г. А.М. Бутлеров 18

CxHyOzCxHyOz Генетическая связь кислородсодержащих органических соединений АЛЬДЕГИДЫ АЛЬДЕГИДЫ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ КЕТОНЫ КЕТОНЫ СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ СПИРТЫ гидролиз дегидратация гидрирование окисление, дегидрирование этери- фикация этери- фикация окисление H +, t

C n H 2n+2 C n H 2n Циклоалканы Алкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены C n H 2n-6 Арены, бензол

C n H 2n+2 C n H 2n ЦиклоалканыАлкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены Первичны е Вторичны е Третичные C n H 2n-6 Арены, бензол 12 C n H 2n Циклоалканы Алкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены α 23

C n H 2n+2 C n H 2n ЦиклоалканыАлкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены Первичны е Вторичны е Третичные C n H 2n-6 Арены, бензол 12 C n H 2n Циклоалканы Алкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены

C n H 2n+2 C n H 2n ЦиклоалканыАлкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены Первичны е Вторичны е Третичные C n H 2n-6 Арены, бензол Полиэтилен Полипропилен 12 C n H 2n Циклоалканы Алкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены Каучуки Катализатор Циглера – Натта (1963 г) 25

C n H 2n+2 C n H 2n ЦиклоалканыАлкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены Первичн ые ВторичныеТретичные C n H 2n-6 Арены, бензол Полиэтилен Полипропилен Каучуки Жиры Фенолформаль- дегидные смолы 12 C n H 2n Циклоалканы Алкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены

C n H 2n+2 C n H 2n ЦиклоалканыАлкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены Первичны е Вторичны е Третичные C n H 2n-6 Арены, бензол Полиэтилен Полипропилен Каучуки Жиры Синтетические красители Фенолформаль- дегидные смолы 12 C n H 2n Циклоалканы Алкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены

Применение анилина АНИЛИН Н.Н. Зинин (1812 – 1880) Лекарственные вещества Красители Взрывчатые вещества Cтрептоцид НорсульфазолФталазол Получение анилина – реакция Зинина Тетрил Анилиновый желтый Нитробензол п-Аминобензойная кислота (ПАБК) Сульфаниловая кислота индиго Парацетамол 28

C n H 2n+2 C n H 2n Циклоалкан ы Алкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены Первичны е Вторичны е Третичные C n H 2n-6 Арены, бензол Полиэтилен Полипропилен Каучуки Жиры Синтетические красители Фенолформаль- дегидные смолы Белки 12 C n H 2n Циклоалканы Алкены C n H 2n-2 АлкиныАлкадиены

Цель: рассмотреть генетическую связь между классами неорганических и органических

веществ, дать понятие о «генетическом ряде веществ» и «генетической связи»,

закрепить умения и навыки в написании уравнений химических реакций.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Урок №___

Тема:

Цель: рассмотреть генетическую связь между классами неорганических и органических

Веществ, дать понятие о «генетическом ряде веществ» и «генетической связи»,

Закрепить умения и навыки в написании уравнений химических реакций.

Задачи: 1 . Образовательные: совершенствовать умения в проведении лабораторных

Опытов, записи уравнений химических реакций.

2. Развивающие: закрепить и развить знания о свойствах неорганических и

Органических веществ, развить навыки работы в группах и индивидуально.

3. Воспитательные: сформировать интерес к научному мировоззрению,

Стремлению добиваться успехов в учебе.

Оборудование: мультимедийный проектор

Реактивы: спиртовка, спички, пробиркодержатель, штатив с пробирками, CuSO 4 , NaOH

Ход урока.

I. Организационный момент.

II. Объяснение нового материала.

Мы живем с Вами в мире, где в каждой клетке живого организма, в почве, воздухе, в воде происходят тысячи реакций.

Уч-ль : Ребята, а как выдумаете, в чем заключается единство и многообразие химических веществ, вовлеченных в процесс превращений? Как называется связь между веществами? Давайте вспомним с вами, кто является хранителем наследственной информации в биологии?

Уч-ся : Ген.

Уч-ль: А что такое генетическая связь?

Уч-ся: родственная.

Давайте сформулируем тему нашего урока. (Запись на доске и тетради темы урока).

А сейчас мы с Вами будем работать по плану, который есть на каждой парте:

Генетический ряд металла.
Генетический ряд неметалла.
Закрепление знаний (тестирование в форме ЕГЭ)

Перейдем к 1-му пункту плана.

Генетической связью - называется связь между веществами разных классов,

основанная на их взаимопревращениях и отражающая единство их

Происхождения, то есть генезис веществ.

Что же означает понятие «генетическая связь»

Превращение веществ одного класса соединений в вещества других классов.
Химические свойства веществ
Возможность получения сложных веществ из простых.
Взаимосвязь простых и сложных веществ всех классов веществ.

А теперь перейдем к рассмотрению понятия генетического ряда веществ, который является частным проявлением генетической связи.

Генетическим называют ряд веществ - представителей разных классов веществ

Являющихся соединениями одного химического элемента, связанных

Взаимопревращениями и отражающими общность происхождения этих

Веществ.

Рассмотрим признаки генетического ряда веществ:

Все вещества генетического ряда должны быть образованы одним химическим элементом.
Вещества, образованные одним и тем же химическим элементом, должны принадлежать к разным классам (т.е. отражать разные формы существования химического элемента)
Вещества, образующие генетический ряд одного химического элемента, должны быть связаны взаимопревращениями.

По этому признаку можно различать полные и неполные генетические ряды. Рассмотрим вначале генетическую связь неорганических веществ и разделим их на

2 разновидности генетических рядов:

а) генетический ряд металла

б) генетический ряд неметалла.

Перейдем ко второму пункту нашего плана.

Генетический ряд металла.

а) рассмотрим ряд меди:

Cu → CuO → CuSO 4 → Cu(OH) 2 → CuO→ Cu

Медь оксид сульфат гидроксид оксид медь

Меди(II) меди (II) меди(II) меди(II)

Металл основной соль основание основной металл

Оксид оксид

2Cu + O 2 → 2CuO
CuO + H 2 SO 4 → CuSO 4 + H 2 O
CuSO 4 + 2KOH → Cu(OH) 2 + K 2 SO 4
Cu(OH) 2 → CuO + H 2 O
CuO + C→Cu + CO

Демонстрация: частично из ряда - уравнения 3,4. (Взаимодействие сульфата меди с щелочью и после разложение гидроксида меди)

б) генетический ряд амфотерного металла на примере ряда цинка.

Zn → ZnO → ZnSO 4 → Zn(OH) 2 Na 2

ZnCl 2

2Zn + O 2 → 2ZnO
ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O
ZnSO 4 + 2KOH → Zn(OH) 2 + K 2 SO 4
Zn(OH) 2 +2 NaOH→ Na 2
Zn(OH) 2 + 2HCl → ZnCl 2 + 2H 2 O
ZnO + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 O

Демонстрация проведение реакций из ряда 3,4,5.

Мы рассмотрели с Вами 2 -й пункт плана. О чем гласит 3-й пункт плана?

Генетический ряд неметалла рассмотрим на примере генетического ряда фосфора.

P → P 2 O 5 → H 3 PO 4 → Ca 2 (PO 4 ) 2

Фосфор оксид фосфорная фосфат

Фосфора (v) кислота кальция

Неметалл кислотный кислота соль

Оксид

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5
P 2 O 5 + 3H 2 O → 2H 3 PO 4
2H 3 PO 4 + 3Ca → Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2

Итак, мы рассмотрели с вами генетические ряды металла и неметалла. А как вы думаете, в органической химии используется понятие генетической связи и генетического ряда? Конечно, используется, но в основу генетического ряда в органической химии (химии углеродных соединений) составляют соединения с одинаковым числом атомов углерода в молекуле. Например:

C 2 H 6 →C 2 H 4 → C 2 H 5 OH→CH 3 CHO → CH 3 - COOH →CH 2 Cl - COOH →NH 2 CH 2 COOH

Этан этен этанол этаналь уксусная кислота хлорэтановая кислота аминоэтановая к-та

алкан алкен алканол алканаль карбоновая кислота хлоркарбоновая кислота аминокислота

C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2
C 2 H 4 + H 2 O → C 2 H 5 OH
C 2 H 5 OH + [O] → CH 3 CHO + H 2 O
CH 3 CHO + [O] → CH 3 COOH
CH 3 COOH + Cl 2 → CH 2 Cl - COOH
CH 2 Cl - COOH + NH 3 → NH 2 CH 2 - COOH + HCl

Мы с вами рассмотрели генетическую связь и генетические ряды веществ и теперь нам необходимо закрепить знания по 5-му пункту плана.

III. Закрепление знаний, умений и навыков.

Тестирование по ЕГЭ

Вариант 1.

Часть А.

А)CO 2 б)CO в)CaO г)O 2

В схеме превращения: CuCl 2 2 б)CuSO 4 и Cu(OH) 2

CO 2 → X 1 → X 2 → NaOH

А)N б) Mn в)P г)Cl

Часть В.

Fe + Cl 2 A) FeCl 2
Fe + HCl Б) FeCl 3
FeO + HCl В) FeCl 2 + H 2
Fe 2 O 3 +HCl Г)FeCl 3 + H 2

Д) FeCl 2 + H 2 O

Е) FeCl 3 + H 2 O

а) гидроксид калия (раствор)

б) железом

в) нитратом бария (раствор)

г) оксидом алюминия

д) оксидом углерода(II)

е) фосфатом натрия (раствор)

Часть С.

Вариант 2.

Часть А.

а) вещества, образующие ряд на основе одного металла

Б) вещества, образующие ряд на основе одного неметалла

В) вещества, образующие ряд на основе металла или неметалла

Г) вещества из разных классов веществ, связанных превращениями

3 (PO 4 ) 2

А)Ca б)CaO в)CO 2 г)H 2 O

В схеме превращения: MgCl 2 2 б)MgSO 4 и Mg(OH) 2

Конечным продуктом в цепочке превращений на основе соединений углерода:

CO 2 → X 1 → X 2 → NaOH

Элементом «Э», участвующим в цепочке превращений:

А)N б) S в)P г)Mg

Часть В.

Установите соответствие между формулами исходных веществ и продуктов реакции:

Формулы исходных веществ Формулы продуктов

NaOH+ CO 2 A) NaOH + H 2
NaOH +CO 2 Б) Na 2 CO 3 + H 2 O
Na + H 2 O В) NaHCO 3
NaOH + HCl Г) NaCl + H 2 O

б) кислородом

в) хлоридом натрия (раствор)

г) оксидом кальция

е) серной кислотой

Часть С.

Осуществить схему превращения веществ:

IV. Подведение итогов урока.

Д/з: §25, упр.3, 7*

Тестирование по теме «Генетическая связь между классами неорганических и органических веществ»

Вариант 1.

Часть А. (Задания с одним правильным вариантом ответа)

Генетический ряд металла - это:

а) вещества, образующие ряд на основе одного металла

Б) вещества, образующие ряд на основе одного неметалла

В) вещества, образующие ряд на основе металла или неметалла

Г) вещества из разных классов веществ, связанных превращениями

Определить вещество «Х» из схемы превращения: C → X → CaCO 3

А)CO 2 б)CO в)CaO г)O 2

Определить вещество «Y» из схемы превращения: Na → Y→NaOH

А)Na 2 O б)Na 2 O 2 в)H 2 O г)Na

В схеме превращения: CuCl 2 → A → B→ Cu формулами промежуточных продуктов А и В являются: а)CuO и Cu(OH) 2 б)CuSO 4 и Cu(OH) 2

В)CuCO 3 и Cu(OH) 2 г)Cu(OH) 2 и CuO

Конечным продуктом в цепочке превращений на основе соединений углерода:

CO 2 → X 1 → X 2 → NaOH

А)карбонат натрия б)гидрокарбонат натрия

В)карбид натрия г)ацетат натрия

Элементом «Э», участвующим в цепочке превращений:

Э → Э 2 О 5 → Н 3 ЭО 4 → Na 3 ЭO 4

А)N б) Mn в)P г)Cl

Часть В. (Задания с 2-мя и более правильными вариантами ответа)

Установите соответствие между формулами исходных веществ и продуктов реакции:

Формулы исходных веществ Формулы продуктов

1)Fe + Cl 2 A) FeCl 2

2)Fe + HCl Б) FeCl 3

3)FeO + HCl В) FeCl 2 + H 2

4)Fe 2 O 3 +HCl Г)FeCl 3 + H 2

Д) FeCl 2 + H 2 O

Е) FeCl 3 + H 2 O

Раствор сульфата меди (II) взаимодействует:

а) гидроксид калия (раствор)

б) железом

в) нитратом бария (раствор)

г) оксидом алюминия

д) оксидом углерода(II)

е) фосфатом натрия (раствор)

Часть С. (С развернутым вариантом ответа)

Осуществить схему превращения веществ:

FeS →SO 2 → SO 3 → H 2 SO 4 → MgSO 4 → BaSO 4

Тестирование по теме «Генетическая связь между классами неорганических и органических веществ»

Вариант 2.

Часть А. (Задания с одним правильным вариантом ответа)

Генетический ряд неметалла - это:

а) вещества, образующие ряд на основе одного металла

Б) вещества, образующие ряд на основе одного неметалла

В) вещества, образующие ряд на основе металла или неметалла

Г) вещества из разных классов веществ, связанных превращениями

Определить вещество «Х» из схемы превращения: P → X → Ca 3 (PO 4 ) 2

А)P 2 O 5 б) P 2 O 3 в)CaO г)O 2

Определить вещество «Y» из схемы превращения: Ca → Y→Ca(OH) 2

А)Ca б)CaO в)CO 2 г)H 2 O

В схеме превращения: MgCl 2 → A → B→ Mg формулами промежуточных продуктов А и В являются: а)MgO и Mg(OH) 2 б)MgSO 4 и Mg(OH) 2

В)MgCO 3 и Mg(OH) 2 г)Mg(OH) 2 и MgO

Конечным продуктом в цепочке превращений на основе соединений углерода:

CO 2 → X 1 → X 2 → NaOH

А) карбонат натрия б)гидрокарбонат натрия

В) карбид натрия г)ацетат натрия

Элементом «Э», участвующим в цепочке превращений:

Э → ЭО 2 →ЭО 3 → Н 2 ЭО 4 → Na 2 ЭO 4

А)N б) S в)P г)Mg

Часть В. (Задания с 2-мя и более правильными вариантами ответа)

Установите соответствие между формулами исходных веществ и продуктов реакции:

Формулы исходных веществ Формулы продуктов

1)NaOH+ CO 2 A) NaOH + H 2

2)NaOH +CO 2 Б) Na 2 CO 3 + H 2 O

3)Na + H 2 O В) NaHCO 3

4)NaOH + HCl Г) NaCl + H 2 O

2. Соляная кислота не взаимодействует:

а) гидроксид натрия (раствор)

б) кислородом

в) хлоридом натрия (раствор)

г) оксидом кальция

д) перманганатом калия (кристаллический)

е) серной кислотой

Часть С. (С развернутым вариантом ответа)

Осуществить схему превращения веществ:

CuS →SO 2 → SO 3 → H 2 SO 4 → CaSO 4 → BaSO 4

План работы на уроке:

Определение понятий: «генетическая связь», «генетический ряд элемента»
Генетический ряд металла.
Генетический ряд неметалла.
Генетическая связь органических веществ.
Закрепление знаний (тестирование в форме ЕГЭ)

План работы на уроке:

Определение понятий: «генетическая связь», «генетический ряд элемента»
Генетический ряд металла.
Генетический ряд неметалла.
Генетическая связь органических веществ.
Закрепление знаний (тестирование в форме ЕГЭ)

План работы на уроке:

Определение понятий: «генетическая связь», «генетический ряд элемента»
Генетический ряд металла.
Генетический ряд неметалла.
Генетическая связь органических веществ.
Закрепление знаний (тестирование в форме ЕГЭ)

План работы на уроке:

Определение понятий: «генетическая связь», «генетический ряд элемента»
Генетический ряд металла.
Генетический ряд неметалла.
Генетическая связь органических веществ.
Закрепление знаний (тестирование в форме ЕГЭ)

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Тема урока: « Генетическая связь между классами неорганических соединений » МОУ СОШ №1 Учитель химии: Фадеева О.С. с.Грачевка Ставропольского края, 2011 год.

Тема урока «Генетическая связь между классами неорганических соединений»

План работы на уроке: 1.Определение понятий «генетическая связь»!, «генетический ряд элемента» 2. Генетический ряд металла 3. Генетический ряд неметалла 4. Генетическая связь органических веществ 5.Закрепление знаний (тестирование ЕГЭ)

Генетической связью – называется связь между веществами разных классов, основанная на их взаимопревращениях и отражающая единство их происхождения.

Что означает понятие «генетическая связь»? 1. Превращение веществ одного класса соединения в вещества других классов; 2. Химические свойства веществ; 3. Возможность получения сложных веществ из простых; 4. Взаимосвязь простых и сложных веществ всех классов неорганических соединений.

Генетический называют ряд веществ представителей разных классов веществ являющихся соединениями одного химического элемента, связанных взаимопревращениями и отражающими общность происхождения этих веществ.

Признаки которые характеризуют генетический ряд: Вещества разных классов; Разные вещества образованные одним химическим элементом, т.е. представляют собой разные формы существование одного элемента; Разные вещества одного химического элемента связаны взаимопревращениями.

Генетический ряд меди

Генетический ряд фосфора

Тестирование по теме «Генетическая связь между классами неорганических и органических веществ» Вариант 1. Часть А. (Задания с одним правильным вариантом ответа) 1. Генетический ряд металла – это: а) вещества, образующие ряд на основе одного металла б) вещества, образующие ряд на основе одного неметалла в) вещества, образующие ряд на основе металла или неметалла г) вещества из разных классов веществ, связанных превращениями 2. Определить вещество «Х» из схемы превращения: C → X → CaCO 3 а) CO 2 б) CO в) CaO г) O 2 3. Определить вещество « Y » из схемы пре в ращения: Na → Y → NaOH а) Na 2 O б) Na 2 O 2 в) H 2 O г) Na 4. В схеме превращения: CuCl 2 → A → B → Cu формулами промежуточных продуктов А и В являются: а) CuO и Cu (OH) 2 б) CuSO 4 и Cu (OH) 2 в) CuCO 3 и Cu (OH) 2 г) Cu (OH) 2 и CuO 5. Конечным продуктом в цепочке превращений на основе соединений углерода: CO 2 → X 1 → X 2 → NaOH а)карбонат натрия б)гидрокарбонат натрия в)карбид натрия г)ацетат натрия 6. Элементом «Э», участвующим в цепочке превращений: Э → Э 2 О 5 → Н 3 ЭО 4 → Na 3 Э O 4 а) N б) Mn в) P г) Cl

Часть В. (Задания с 2-мя и более правильными вариантами ответа) Установите соответствие между формулами исходных веществ и продуктов реакции: Формулы исходных веществ Формулы продуктов 1)Fe+ Cl 2 A) FeCl 2 2)Fe +HCl Б)FeCl 3 3) FeO + HCl В) FeCl 2 + H 2 4) Fe 2 O 3 + HCl Г) FeCl 3 + H 2 Д) FeCl 2 + H 2 O Е) FeCl 3 + H 2 O 2. Раствор сульфата меди (II) взаимодействует: а) гидроксид калия (раствор) б) железом в) нитратом бария (раствор) г) оксидом алюминия д) оксидом углерода (II) е) фосфатом натрия (раствор) Часть С. (С развернутым вариантом ответа) Осуществить схему превращения веществ: Fe S →SO 2 → SO 3 → H 2 SO 4 → MgSO 4 → BaSO 4

Тестирование по теме «Генетическая связь между классами неорганических и органических веществ» Вариант 2. Часть А. (Задания с одним правильным вариантом ответа) 1.Генетический ряд неметалла – это: а) вещества, образующие ряд на основе одного металл б) вещества, образующие ряд на основе одного неметалла в) вещества, образующие ряд на основе металла или неметалла г) вещества из разных классов веществ, связанных превращениями 2.Определить вещество «Х» из схемы превращения: P → X → Ca 3(PO 4)2 а) P 2 O 5 б) P 2 O 3 в) CaO г) O 2 3.Определить вещество « Y » из схемы превращения: Ca → Y → Ca (OH) 2 а) Ca б) CaO в) CO 2 г) H 2 O 4.В схеме превращения: MgCl 2 → A → B → Mg формулами промежуточных продуктов А и В являются: а) MgO и Mg (OH) 2 б) MgSO 4 и Mg (OH) 2 в) MgCO 3 и Mg (OH) 2 г) Mg (OH) 2 и MgO 5.Конечным продуктом в цепочке превращений на основе соединений углерода: CO 2 → X 1 → X 2 → NaOH а) карбонат натрия б)гидрокарбонат натрия в) карбид натрия г)ацетат натрия 6.Элементом «Э», участвующим в цепочке превращений: Э → ЭО 2 →ЭО 3 → Н 2 ЭО 4 → Na 2 Э O 4 а) N б) S в) P г) Mg

Часть В. (Задания с 2-мя и более правильными вариантами ответа) 1. Установите соответствие между формулами исходных веществ и продуктов реакции: Формулы исходных веществ Формулы продуктов 1)NaOH+ CO 2 A) NaOH + H 2 2)NaOH +CO 2 Б) Na 2 CO 2 + H 2 O 3) Na + H 2 O В) NaHCO 3 4) NaOH + HCl Г) NaCl + H 2 O 2. Соляная кислота не взаимодействует: а) гидроксид натрия (раствор) б) кислородом в) хлоридом натрия (раствор) г) оксидом кальция д) перманганатом калия (кристаллический) е) серной кислотой Часть С. (С развернутым вариантом ответа) 1. Осуществить схему превращения веществ: CuS →SO 2 → SO 3 → H 2 SO 4 → CaSO 4 → BaSO 4

Домашнее задание учебник § 25, упр.3,7