Открытый урок по химии

сабақтың № _______

№ урока__________

күні _________

дата _________

__________тобы

группа ________

Сабақтың тақырыбы: Қаныққан көмірсутектер. Алкандар.

Сабақтың мақсаттары

Білімділік: Студенттерге  қаныққан көмірсутектердің жалпы формуласы, анықтамасы, гомологтық қатары,  алкандардың құрылысы жіне қасиеттері, алынуы мен қолданылуы туралы толық мағлұмат беру.

Дамытушылық: Студенттердің өз бетімен, ұжыммен жұмыс істеу біліктіліктерін дамыту; әр оқушының білімін, ұжымдық қабілетін ояту; еске сақтауын, ой-өрісін дамыту; оқушылардың шығармашылықпен жұмыс істеуге дағдаландыру, танымдылық белсенділігін арттыру. 

Тәрбиелілік: көпшіл, ұйымшыл болуға баулу; ынтымақтастыққа, өзін-өзі басқаруға, бақылауға, байқағыштыққа жетелеу; білім деңгейіне қарамай серігін, көршісін қадірлей білуге; әр оқушының қабілетін дамытып; еңбек етуге баулу; кәсіптік бағдар беру. 

Сабақтың түрі: жаңа білім беру.

Оқу құралдары:оқулық, интерактивті тақта, бор, слайдтық презентация, Д.И. Менделеев кестесі, кестелер.

Сабақтың мазмұны

1. Ұйымдастыру кезеңі-2 мин

Студенттерді 4 топқа бөлу, түгелдеу, сабаққа дайындығын тексеру.

Білім деген биік шың,

Бақытқа сені жеткізер .

Білім деген ақылшың,

Қиындықтан өткізер.

Жастықтың оты қайдасың,

Жүректі түртіп қозғамай.

Ғылымның біліп пайдасын,

Дүниенің көркін болжамай,-деген ұлы Абай атамыз!!!

1. Білімдерінің жан-жақты тексерісі -5 мин

1. Көмірсутектердің жіктелуі.  (қаныққан, қанықпаған, ароматты)

2. Қаныққан көмірсутектерге нелер жатады? (алкандар)

3. Қанықпаған көмірсутерлерге нелер жатады? (алкендер, алкадиендер)

4. Алкандар дегеніміз не? Оның жалпы формуласы қандай? (қанықпаған көмірсутектер)

5. Алкандардың бірінші мүшесін атаңыз? (метан)

6. Алкандар табиғатта қалай түзіледі және қайда кездеседі? (мұнай өндіргенде, газ құрамында)

7. Алкандардың физикалық қасиеттерін сипаттаңдар? (газдар, сұйық және қатты заттар)

8. Алкандардың жеке өкілдері және олардың қолданылуы? (метан, этан, пропан, бутан, пентан)

1. Оқушылардың жаңа материалды белсенді және саналы түрде игеруіне дайындығы- 5 м

«Білім ағашы» әдісі арқылы студенттерден сабақтан не күтетіндерін анықтау, студенттер білім ағашына бүгінгі сабақтан не күтетіндерін жазады. 

Жоспар:

1. Қаныққан көмірсутектердің жалпы формуласы, анықтамасы.

2. Гомологтар, гомологтық қатар, гомологтық айырылым.

3. Изомерлері мен атаулары.

4. Алкандар, құрылысы, қасиеттері.

5. Алкандардың табиғатта кездесуі мен алынуы.

6. Алкандардың жеке өкілдері және олардың қолданылуы.

1. Жаңа білімдерді игеру

1. Көміртегі мен сутегіден тұратын және әр көміртегі атомы көрші көміртегі атомымен тек бір валенттілік көрсетіп байланысатын қосылыстарды қаныққан көмірсутектер деп атайды.

2. Қаныққан көмірсутектер С_nH_2n+2 жалпы формуласына сәйкес гомолог қатарын түзеді.

Бутаннан бастап структуралық изомерия басталады. С₄Н₁₀ – 2 изомер; С₅Н₁₂ – 3 изомер; С₆Н₁₄ – 5 изомер; С₇Н₁₆ – 9 изомер болса, ары қарай изомер саны тез өседі. 

Изомерлер – құрамы бірдей, құрылысы әр түрлі, сондықтан қасиеттері әр түрлі заттар. Структуралық изомерияда молекуладағы атомдар арасындағы байланыс валенттіліктеріне сәйкес болады.

1. 

2. Физикалық қасиеттері

Алкандардың гомологтық қатарында салыстырмалы молекулалық массаларының өсуіне байланысты балқу және қайнау температуралары мен тығыздықтары біртіндеп артады.

Гомологтық қатардағы заттардың қасиеттері ұқсас болады және белгілі бір заңдылықпен өзгереді. Гомологтық қатардың бір мүшесінің қасиеті белгілі болса, сол арқылы басқа мүшелерінің қасиеттерін болжауға болады. Сонымен қатар гомологтық қатарларда диалектиканың сан өзгерісінің сапа өзгерісіне ауысу заңы айқын байқалады. Молекула құрамы келесі әр СН₂ тобына өскен сайын зат қасиетінің біртіндеп өзгеретінін көреміз. Сан өзгерісінің сапа өзгерісіне ауысуы химияда жиі кездеседі.

Алкандардың бастапқы төрт мүшесі — газдар, пентаннан бастап пентадеканға (С₁₅Н₃₂) дейін — сұйық заттар, ал құрамында С₁₆және одан да көп көміртек атомдары бар жоғары молекулалы алкандар — қатты заттар болады. Қалыпты жағдайда қысымды жоғарылатқанда, пропан мен бутан сұйыққа айналады.  Метан мен этанның және үлкен молекулалы алкандардың иістері жоқ, ал кейбір ортаңғы мүшелерінің өздеріне тән иістері болады.

Алкандар — жанғыш заттар.

Алкандар орынбасу, айырылу изомерлену және тотығу реакцияларына түседі. Алкандардың басқа көмірсутектермен салыстырғандағы бір ерекшелігі — олардың құрамындағы көміртек атомдарының валенттіктері толығымен сутек атомдарымен қаныққан. Сондықтан алкандар қосылу реакцияларына түспейді.

Орынбасу реакциялары Қаныққан көмірсутектерге тән реакциялар. Бұл кезде С—Н байланысы үзіліп, сутек атомы басқа атомға немесе атом топтарына алмасады. Сутек атомдарының алмасулары үшіншілік көміртек атомдарында ең оңай, екіншілік көміртек атомдарында қиындау, ал біріншілік көміртектерде қиын жүреді. Қаныққан көмірсутектердің орынбасу реакияларының бірінші сатысын жалпы түрде былай жазуға болады:

RH + ХҮ → RX + НҮ

1. Галогендену реакциялары — алкандардың практикалық маңызды реакцияларының бірі, жарықтың немесе жоғары температураның әсерінен іске асады. Жарықтыңәсерінен жүретін реакциялар фотохимиялық реакциялар деп аталады. Реакция метанның хлортуындылары мен хлорсутек түзе жүреді:

СН₄ + Сl₂ → СН₃Сl +HCl

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂+ HCl

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ +HCl

СНСl₃ + Сl₂ → ССl₄ + HCl

2. Нитрлеу реакциясы. Бұл реакцияны орыс ғалымы М. И. Коновалов (1888 ж.) ашқандықтан, Коновалов реакциясы деп аталады. Қысым мен температураны аздап жоғарылатқанда, алкандар сұйылтылған азот қышқылымен орынбасу реакциясына түседі:

C₂H₅ + HNO₃C₂H₅NO₂ + H₂O

Айырылу (ыдырау)реакциялары қыздырғанда жүреді. 3. Қыздырғанда алкандар термиялық айырылады. Метанды жоғары температурада (1000°С шамасында) ауа қатыстырмай қыздырғанда жай заттарға айырылады:

СН₄ → С + 2Н₂

Тотығу реакциялары

Жану—алкандар түсетін ең маңызды реакциялардың бірі болып табылады. Көмірсутектердің қолданылуының негізгі бір саласы жану реакциясының нәтижесінде энергия бөлінуіне байланысты. Ауада қыздырғанда, алкандар тұтанып жанады. Оттек жеткілікті болса, реакция нәтижесінде көміртек (IV) оксиді мен су түзіледі және жылу бөлінеді:

СН₄ + 2O₂ → СO₂ + 2Н₂O ΔН =-890 кДж/моль

1. Алкандардың табиғатта кездесуі мен алынуы

Метан — табиғатта көп тараған көмірсутек. Метан өсімдіктер мен жануарлар организмдерінің ауа қатыспай ыдырауы нәтижесінде түзіледі. Батпақты суларда, тас көмір шахталарында кездеседі. Табиғи газ, негізінен, метаннан тұрады (80 — 97%). Мұнай өндіргенде бөлінетін газдың құрамында да метан көп болады. Көмірдің кен орындарында кездесетін метанның мөлшері табиғи газ құрамындағы метанмен салыстырғанда едәуір артық деп болжануда.

Шахталардағы қопарылыстың көбі метанның кесірінен болатындықтан, бұл газ ерте кезден "шахтерлердің қас жауы" деп аталады. Ағашты, шымтезекті, тас көмірді құрғақ айдаған кезде, мұнайды крекингілегенде метан түзіледі.

Алкандар, негізінен, табиғатта кездеседі. Газ тәрізді алкандарды табиғи газ бен мұнайға серіктес газдардан алады. Сұйық алкандар мұнайдың, қатты алкандар мұнай мен озокериттің құрамында болады.

Сонымен қатар алкандарды синтездеп алудың бірнеше жолдары бар.

1. Алкандарды лабораторияда қанықпаған көмірсутектерді Ni, Pt, Pd өршіткілері қатысында гидрлеп алады:

H₂C = CH₂ + H₂ → H₃C - CH₃

2. Вюрц реакциясы бойынша, алкандардың галогентуындыларына металл натриймен әсер етіп алады:

2СН₃СІ + 2Na → С₂Н₆ + 2NaCI

Егер Вюрц реакциясын әр түрлі алкандардың галогентуындыларының қатысында жүргізсе, алкандардың қоспасы түзіледі. Мысалы, йодметан мен йодэтанның қатысуында Вюрц реакциясы нәтижесінде этан, пропан және бутанның қоспасы түзілуі мүмкін:

2СН₃І + 2Na → СН₃ - СН₃ + 2Nal

СН₃І + 2Nа + С₂H₅I → CH₃ - С₂Н₅ + 2Nal

2С₂Н₅I + 2Na → С₂Н₅ — С₂Н₅ + 2Nal

1. Алкандардың жеке өкілдері және олардың қолданылуда[өңдеу]

Алкандар жанған кезде көп жылу бөлінетіндіктен, отын ретінде кең түрде қолданылады.

Метан СН₄— түссіз, иіссіз, ауадан екі еседей жеңіл, жанғыш газ. Суда нашар ериді.

Табиғи газ құрамындағы метан тұрмыста және өндірісте отын ретінде кеңінен пайдаланылады. Оттекпен немесе ауамен қоспасы қопарылғыш келеді. Газдың бөлінгенін байқау үшін оған (газ баллоны, т.б.) иісті заттар қосады. Метанды айыру арқылы алынған күйенің, сутектің, ацетиленнің қолданылу аялары да үлкен (3-сызбанүеқа). Күйе каучук пен резеңке өндірісінде, типографиялық бояу ретінде қолданылады. Түзілген сутек экологиялық таза отын ретінде, аммиак және азотты тыңайтқыштар алуға қолданылады. Метан — химия өнеркәсібінің бағалы шикізаты. Одан галогентуындылар, метанол, формальдегид, синтез-газ, т.б. көптеген заттар алынады.

Этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀, пеншан С₅Н₁₂— сәйкес қанықпаған көмірсутектерді алуға қолданылады.  Пропан мен бутанның қоспасын баллондарға құйып, отын ретінде тұрмыста пайдаланады.

Изооктпан (2,2,4- триметилпентан) — жоғары сапалы іштен жанатын қозғалтқыштардың жанармайларының (бензиннің) негізгі құрамды бөлігі.

Автокөліктердің іштен жанатын қозғалтқыштарында бензин буы жанған кезде жоғарғы температурада қызған газдардың көп мөлшері түзіледі. Бұл газдар цилиндрдің поршенін итеріл, айналмалы біліктерді қозғап жұмыс істеткізеді. Жану энергиясын толық пайдалану үшін бензиннің ауамен қоспасын тұтату алдында сығады. Осы кезде қозғалтқыштағы жанатын қоспа өздігінен тұтанып кетпейтін, яғни жанармайлар детонацияға тұрақты болулары керек. Қоспа өздігінен тұтанып, детонация болса, цилиндрде қысым күрт көбейеді де, поршеньге соққы беріліп, мотор сартылдап, қозғалтқыштың дұрыс жұмыс істеуіне кедергі келтіреді. Тармақты көмірсутектер детонацияға тұрақты болады. Детонацияға тұрақтылық стандарты ретінде изооктанның (2,2,4-триметилпентанның) тұрақтылығы 100-ге тең деп қабылданған, ал өте оңай детонацияланатын н-гептанның СН₃СН₂СН₂СН₂СН₂СН₂СН₃ октан саны нөлге тең деп есептеледі. Бензиннің сапасы "октан санымен— изооктанның проценттік үлесімен сипатталады. Мысалы, бензиннің құрамында 76% изооктан мен 24% гептан болса, ондай бензиннің октан саны 76-ға тең деп есептеледі. Бензиннің 72, 76, 80, 85, 91, 93, 96, т.б. маркалары болады. Организмде қорғасынның аз мөлшерінің өзі адамды депрессияға ұшыратып, көңіл күйін төмендетеді.

Қоршаған орта мен адам организміне қорғасынның қосылыстары зиянды болғандықтан, тармақты көмірсутектерден тұұатын бензин өндірудің маңызы зор.

Алкандардың гомологтық қатарының ортаңғы мүшелері (С₇—С₁₆), негізінен, еріткіштер ретінде қолданылады.

Қасиеттері ұксас заттар бір-бірінде жақсы еритіні белгілі. Сұйық алкандардың молекулалары әлсіз полюсті. Майлар, табиғи шайырлар, каучук сияқты әлсіз полюсті заттар сұйық алкандар мен олардың қоспаларында (бензин, керосин, т.б.) жақсы ериді.

Сонымен қатар сұйық алкандар мотор отыны ретінде қолданылады.

Жоғарғы алкандардан (С₁₇-ден жоғары) спирттер, карбон қышкылдары, синтетикалық майлар, сабын, жағармайлар, қанықпаған қосылыстар, т.б. заттар алынады.

1. Жаңа білімдерді бекіту

Тапсырма №1 (3 ұпай)

Формулалары келтірілген көмірсутектердің ішінен алкандардың формулаларын теріп жазып, аттарын атаңдар.

1. топ- CH_4, C₂H_4, C₂H_{6 ,} C₃H_6, C₃H₈

2 топ – C₄H_8, C₄H_10, C₅H_12, C₅H_10, C₆H₁₄

3 топ – C₆H_12, C₇H₁₆, C₇H_14, C₁₀H_22, C₈H₁₆

1. топ – C₈H_18, C₉H_18, C₉H_20, C₁₀H_22, C₁₅H₃₂

Тапсырма №2 (3 ұпай)

Мына алкандардың құрылымдық формулаларын жазыңдар:

1 топ- CH_4, C₇H₁₆, C₁₀H_22,

2 топ – C₃H₈ C₅H_12, C₁₅H_32,

1. топ – C₄H_10, C₆H₁₄ C₂₀H_42,

2. топ – C₈H_18, C₉H_20, C₂H_{6 ,}

Тапсырма №3 (7 ұпай)

Кроссворд шешу:

Горизонталь бойынша:

1. Алкандарға жататын, молекулалық формуласы С₃Н₈ болатын.
2. Қаныққан көмірсутектердің ең қарапайым өкілі.

3. Француз химигі, осы аталған ғалымның реакциясы бойынша алкандардың галогентуындыларына

металл натриймен әсер етіп алады:
4. Метан молекуласының кеңістік пішіні қандай тәрізді болады?

5. Үшхлорметан.
6. С₂Н₅–. Радикалының аталуы.
7. Алкандарға жататын, молекулалық формуласы С₁₀Н₂₂ болатын.

Тапсырма №4 (2 ұпай)

Химиялық реакция теңдеулерін аяқтап, реакция типін анықтау:

1 топ:

А) 2СН₃Сl + 2Na → C₂H₆ + 2NaCl (Вюрц реакциясы)

Б) CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl (Галогендену реакциялары)

2 топ:

А) СН₄ → С + 2Н₂ (Айырылу реацциясы)

Б) СН₄ + 2О₂ → СО₂ + 2H₂O (Тотығу реакциялары)

3 топ:

А) СН₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl (Галогендену реакциялары)

Б) СH₃―CH₃ → CH₂ = CH₂ + H₂ (Дегидрлену реакциясы)

4 топ:

А) C₂H₆ + HNO₃ → C₂H₅NO₂ + H₂O (Нитрлеу реакциясы)

Б) CH₃Cl + Cl₂ → CCl₄ + HCl (Галогендену реакциялары)

Тапсырма №5 (5 ұпай)

Топтық жобалау: Алкандар бойынша берілген тапсырмаларды толық проектімен бейнелеп,

қорғап шығу

1 топ: Алкандардың құрылысы.

2 топ: Алкандардың табиғатта кездесуі мен алынуы.

3 топ: Алкандардың физикалық және химиялық қасиеттері.

4 топ: Алкандардың жеке өкілдері және олардың қолданылуы.

Рефлексия: Алма ағашын көрсетілген түстер бойынша әшекейлеу.

Қызыл алма – сабақ өте қызықты, маған барлығы ұнады;

Сары алма – маған сабақ ұнады, бірақ мен барлығына үлгере алмадым;

Жасыл алма – сабақ қызықсыз болды, сондықтан да мен ештеңе істеген жоқпын;

Бағалау:

5-10 ұпай «3»

11-17 ұпай «4»

18-20 ұпай «5»

1. Үй тапсырмасы :§2.2-2.4 тақырыптарды мазмұндау. Алкандар тақырыбына топ бойынша презентация дайындау.