Практическая работа №3.

«Строение вещества и природа химической связи».

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ

1. Учебные цели:

- сформировать знания о ковалентной связи, её разновидностях и механизмах образования, ионной связи, металлической связи, водородной связи, единой природе химических связей, электроотрицательности, полярности молекул. Сформировать умения определять типы химической связи, объяснять природу и способы образования химической связи.

2. Развивающие цели:

- развивать логическое мышление, внимание, память, умение осуществлять самостоятельный поиск информации в различных источниках, организовывать собственную деятельность, необходимую для выполнения профессиональных задач.

3. Воспитательные цели:

- создавать содержательные и организационные условия для развития самостоятельности в добывании студентами знаний, скорости восприятия и переработки информации, культуры речи, воспитании настойчивости в достижении цели, формирование способности организовывать собственную деятельность при выполнении упражнений по определению типа химической связи.

Методы обучения – объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично – поисковый.

Место проведения занятия – кабинет биологии, анатомии и генетики

человека с основами медицинской генетики.

МОТИВАЦИЯ

Учение о химической связи составляет основу всей теоретической химии, позволяет формировать целостную картину мира веществ, прививать интерес к химии, как важнейшего компонента медицинских знаний.

Знание основных видов химической связи, механизмов образования химической связи, способов её образования позволит расширить кругозор, приобрести новые знания о свойствах соединений разных классов, поможет медицинскому работнику организовывать собственную деятельность для эффективного выполнения профессиональных задач.

Сущность химической связи

Из физики хорошо известно, что в природе действуют силы притяжения между телами. Известно и притяжение разноимённых зарядов. Этот вид взаимодействия обеспечивает устойчивость атомов.

Труднее понять, почему притягиваются и образуют между собой химические связи незаряженные атомы.

Электроны, как в молекуле, так и в атоме проявляют также волновые свойства. Они попарно заселяют молекулярные орбитали. Наибольшая электронная плотность в молекулярной орбитали сосредоточена между атомными ядрами. Соответствующая электронная пара обобщена атомами. Возвращение атомов в исходное несвязанное состояние может произойти только при поглощении им внешней энергии. Это и означает наличие связи между атомами.

Энергия, выделяющаяся при образовании химической связи, называется энергией связи. Она измеряется в кДж/ моль

При разрыве химической связи затрачивается энергия диссоциации, равная по величине энергии связи.

При образовании молекулы происходит перекрывание электронных облаков – обязательное условие образования химической связи во всех молекулах. Перекрываются только внешние электронные облака атомов, следовательно, взаимодействие валентных электронов ведёт к образованию химической связи.

Ионная химическая связь

Это химическая связь, образовавшаяся за счёт электростатического притяжения катионов и анионов.

Наиболее устойчивой является такая электронная конфигурация, при которой на внешнем уровне будет находиться 8 электронов. Атомы часто достигают этого либо отдав электрон, либо присоединив его.

Атомы, присоединившие электроны превращаются в отрицательно заряженные ионы – анионы.

Атомы, отдавшие электроны превращаются в положительно заряженные ионы – катионы.

Между анионами и катионами возникают силы электростатического притяжения, которые осуществляют ионную химическую связь.

Этот тип связи характерен для соединений типичных металлов с типичными неметаллами.

Например,

..

Na• + •Cl: → Na⁺[Cl]^-

^{. .}

Свойства соединений с ионной химической связью:

- твёрдые, прочные, тугоплавкие вещества, растворы и расплавы ионных соединений – электролиты.

Примеры веществ с ионной связью: гидроксиды металлов, соли кислородсодержащих кислот, кислоты.

Ковалентная химическая связь

Это связь, возникающая между атомами за счёт образования общих электронных пар.

Механизм образования ковалентной связи:

1) обменный

2) донорно-акцепторный

По способу перекрывания электронных орбиталей различают σ - связи и π - связи

σ - связь – это перекрывание орбиталей вдоль линии связи.

π-связь – это боковое перекрывание р - орбиталей, эта связь менее прочная.

По числу электронных пар, то есть по кратности, различают:

- одинарные связи – Н-Н

- двойные связи – О=С=О

- тройные связи – N ≡ N

По степени смещения общих электронных пар к одному из связанных атомов:

- неполярная – ковалентная связь, образующаяся между атомами элементов с одинаковой электроотрицательностью (Cl₂, H₂).

- полярная – ковалентная связь между атомами элементов с разной электроотрицательностью (HCl, H₂S).

Вещества с ковалентной связью имеют кристаллическую решётку двух типов:

- атомную – вещества отличаются большой прочностью (алмаз, графит, кварц)

- молекулярную – в обычных условиях такие вещества газообразны, летучие жидкости или твёрдые легкоплавкие вещества (Cl₂, H₂O, CO₂). Молекулярная кристаллическая решётка непрочная.

Металлическая связь

Связь в металлах и сплавах, которую выполняют относительно свободные электроны между ионами металлов в металлической кристаллической решётке, называют металлической химической связью.

Схема образования:

Ме⁰ – ne ↔ Меⁿ⁺

Свойства веществ с металлической связью: твёрдость, электропроводность, теплопроводность, ковкость, пластичность, металлический блеск.

Металлы имеют кристаллическую металлическую решётку, в узлах которой ионы или атомы металлов.

Водородная связь

Химическая связь между атомами водорода одной молекулы и отрицательными атомами сильноотрицательных элементов (Cl, F, O, N) другой молекулы

Пример: водородная связь устанавливается между молекулами воды

-δ +δ -δ +δ

О – Н…... О – Н……

׀ +δ +δ׀

Н Н

Водородная связь устанавливается в молекулах спиртов, белков, ДНК. Вещества с водородной связью имеют молекулярные кристаллические решётки.

Единая природа химической связи

Деление на связи носит условный характер:

- ионную связь можно рассматривать как крайний случай ковалентной полярной связи;

- металлическая связь совмещает ковалентное взаимодействие атомов с помощью общих электронов;

- различные типы связей могут содержаться в одних и тех же веществах: в молекуле серной кислоты между Н⁺ и SO₄^2- ионная связь, между серой и кислородом – ковалентная полярная;

-различные типы связей могут переходить один в другой.

Задание 1.

Ответьте на вопросы:

1) Какие виды химической связи вам известны?

2) Какой тип связи возникает между разноимённо заряженными ионами?

3) Каков состав соединений с ионной связью?

3) Какая химическая связь между атомами элементов неметаллов с разной электроотрицательностью?

4) Каков тип химической связи в атомах металлов и сплавов?

5) Каков тип химической связи между молекулами воды?

Задание 2.

Выполните письменно задание:

Определите тип химической связи в молекулах следующих веществ:

NaCl, KOH, HNO_3, H₂S, H_2, Ba

Задание. Сделайте вывод по работе