Подробный конспект урока на тему Алканы

Конспект урока на тему «Предельные углеводороды. Класс алканы.

Цели:

Образовательные:

Воспитательные:

Развивающие:

Тип урока:

Методы обучения:

Средства наглядности:

Литература:

Логическая схема:

1.сформировать первоначальное представление об алканах

-строение

-общая формула

-гомологический ряд алканов

2. Изучить получение, физические, химические свойства, применение

3. Развить умение и навыки по составлению формул УВ.

4.Сформировать новые понятия: гибридизация, гомологическая разность, гомологи, изомеры.

1.Показать единство материального мира на примере генетической связи УВ.

2.Воспитать интерес к предмету и к данной теме.

3.Воспитать ответственное отношение к учебе.

1.Развить понятие о пространственном строение алканов.

2.Продолжить развивать у учащихся умение наблюдать, делать выводы, устанавливать причинно-следственные связи.

Усвоение новых знаний

Словестные: рассказ, беседа

Изобразительные: схема строения алканов

Г.Е.Рудзитес, Ф.Г.Фельдман

План урока:

Ход урока:

У:

?

О

?

О

?

Запись на доске О

?

Запись в тетради О

Запись на доске ученик ?

О

?

О

?

Запись на доске ученик

?

О:

?!

О:

У:

?

О:

У:

Запись на доске

Запись в тетради

У:

?

О:

У:

?

О:

У:

У:

Запись на доске

?

О:

Запись на доске

?

О:

У:

?:

О:

У:

Запись на доске

У:

У:

Запись в тетради

Ученик у доски?:

О:

?:

О:

?:

Ученик у доски О:

?:

О:

У:

У:

У:

О:

?:

Ученик у доски

?:

О:

У:

Запись на доске

У:

Запись в тетради У:

?:

О:

У:

У:

О:

?:

О:

У:

?:

О:

?:

У:

У:

О:

Слайд У:

У:

?

О:

Запись на доске

?

О:

У:

У:

У:

?!

О:

Запись на доске

Запись на доске

?

О:

?

О:

?

О:

?

О:

У:

У:

?

О:

Ученик у доски

У:

?

О:

?

О:

Запись на доске

У:

У:

?!

О:

У:

Запись на доске

У:

У:

Запись на доске

У:

1.Проверака домашнего задания (10 мин)

2.Изучение нового материала:

-строение метана (20мин)

-гомологический ряд метана( 5мин)

-номенклатура (5 мин)

-нахождение в природе(5мин)

-получение(10мин)

-физические свойства (3мин)

-химические свойства (20 мин)

-применение (7 мин)

3.Комментирование домашнего задания( 2мин)

4.Закрепление нового материала (3мин)

На прошлом уроки вы прошли тему «Химическое строение органических веществ. Изомерия.». По данной теме вам будет дана самостоятельная работа, которую вы должны выполнить в течении 7 минут.

1 вариант

1 задание

Напишите для бутана

а)эмпирическую формулу

б)структурную формулу

в)полуструктурную формулу

г)углеродного скелета

д)электронную формулу

2 задание

Написать для декана

а)4 изомера

б) указать первичные, вторичные, третичные, четвертичные атомы углерода.

3 задание

Написать структурную формулу в которой имеется: два-четвертичных, один третичный, один вторичный и семь первичных атомов углерода.

2 вариант

1 задание

Напишите для гептана

а)эмпирическую формулу

б)структурную формулу

в)полуструктурную формулу

г)углеродного скелета

д)электронную формулу

2 задание

Написать для гептана

а)4 изомера

б) указать первичные, вторичные, третичные, четвертичные атомы углерода.

3 задание

Написать структурную формулу в которой имеется: один-четвертичный, один- третичный, два- вторичный и пять- первичных атомов углерода.

3 вариант

1 задание

Напишите для пентана

а)эмпирическую формулу

б)структурную формулу

в)полуструктурную формулу

г)углеродного скелета

д)электронную формулу

2 задание

Написать для нонана

а)4 изомера

б) указать первичные, вторичные, третичные, четвертичные атомы углерода.

3 задание

Написать структурную формулу в которой имеется: два-четвертичных, один -третичный, один- вторичный и семь первичных атомов углерода.

4 вариант

1 задание

Напишите для гексана

а)эмпирическую формулу

б)структурную формулу

в)полуструктурную формулу

г)углеродного скелета

д)электронную формулу

2 задание

Написать для октана

а)4 изомера

б) указать первичные, вторичные, третичные, четвертичные атомы углерода.

3 задание

Написать структурную формулу в которой имеется: три-третичных, один-вторичный и пять первичных атомов углерода.

Тема урока «Предельные углеводороды .Класс алканы.»

Выделим суффикс в названии класса.

Ан

Все вещества данного класса в своем названии имеют суффикс ан

Назовите простейший представитель алканов?

Метан

Молекулярная формула метана?

СН₄

Метан также называют болотным газом, как вы думаете почему?

Он образуется при гниении растительных остатков на дне болот под действием микроорганизмов.

А теперь рассмотрим строение молекулы метана на основе изучения строения атомов образующих молекулу.

Напиши электронную формулу атома углерода.

1s²2s²2p²

Назовите строение внешнего энергетического слоя

2s²2p²

Напишите распределение валентных электронов по квантовым ячейкам

2р

2s

Скольки валентен атом углерода?

II

Как увеличить валентные возможности атома углерода?

Необходимо перевести электрон с s-подуровня на р-подуровень.

Электроны s-подуровня обладают меньшей энергией чем р-подуровень.

Как вы думаете нужно выделить или затратить энергию?

Затратить

И эта энергия называется энергией возбуждения. В результате распаривания электронов атом углерода переходит в возбужденное состояние и имеет 4 неспаренных электрона.

Запишем распределение электронов по квантовым ячейкам

2р +Е возб 2р

C 2s С*2s

Возбуждённое состояние атома углерода обозначается * и пишется в верхнем левом углу.

Скольки валентен стал атом углерода?

IV

Рассмотрим строение атома водорода. Валентный электрон атома водорода должен иметь противоположный спин.

Назовите электронную формулу атома водорода.

1s¹

У атома углерода 4 неспаренных электрона, он образует общие электронные пары с атомами водорода.

В образовании химической связи участвует 1 s и 3р негибридных электронных облака. Изобразим это графически.

S облако имеет форму шара.

3р облака имеют форму объемной восьмерки и располагаются по оси x,y,z.

р облака из за своей формы экранируют S облако и четвертый атом водорода не может перекрыться S облаком и образовать связь и это 1 причина того, что электронные облака атома углерода должны перестроиться.

2 причина: необходимости перестройки является то, что область перекрывания обителей находиться под небольшим углом. Что делает молекулу не стабильной

3 причина: небольшая область перекрывания р-облаков с s-облаками водорода, что делает связь не прочной.

Эти три причины приводят к тому, что электронные облака поддаются перестройке- гибридизаций.

Что такое гибридизация?

Это выравнивание облаков по форме и энергии.

Похож на р облако похож на s-облако

Скажите что такое гибрид?

Это всегда что то среднее между чем либо.

Гибридные облака это среднее между s и р электронными облаками.

Как назовет тип гибридизации когда участвуют 1 s и 3р электронных облака?

Sp³-гибридизация.

Теперь выясним как располагаются в пространстве и под каким углом 4 гибридных облака. Из физики знаете, что одноименные заряды отталкиваются.

Возьмите 4 ручки и попробуйте распределить их так, чтобы между ними был максимальный угол отталкивания.

Гибридные облака располагаются под углом 109⁰28^, и вытянуты к вершинам правильного тетраэдра, поэтому алканы имеют тетраэдрическое строение.

Мы выяснили каким образом располагаются гибридные облака в пространстве.

Выясним исчезли ли причины по которой необходима была перестройка.

Теперь выясним как связаны между собой атомы углерода и водорода.

Связаны они ϭ-связью.

ϭ-связь-это связь образованная в результате перекрывания гибридных обителей по прямой линии соединяющих центра ядер атомов.

Напишите электронную формулу молекулы метана.

Какой тип связи в молекуле метана?

Ковалентная полярная

Запишите структурную формулу молекулы метана

Что можно сказать о валентности атома углерода, насыщены ли они до предела?

Да

Поэтому алканы относятся к группе насыщенные или предельные углеводороды.

Записываем подзаголовок «гомологический ряд метана.»

метан

Назовите следующий представитель алкана.

Этан

Запишите молекулярную и структурную формулу этана

С₂Н₆

Напишите молекулярную и структурную формулу алкана в котором имеется 3 атома углерода.

С₃Н₈-пропан

Теперь выясним на сколько атомов углерода и водорода различаются данные вещества.

Для этого найдем разность между атомами углерода и водорода у метан и этана, этана и пропана.

С₂Н6 С₃Н₈

С Н₄ С₂Н6

С Н₂ С Н₂

В математике когда из одной формулы вычитаем другую конечный результат называем разностью. А в химии это называется гомологическая разность.

Вещества имеющие сходное строение и свойства, но по составу отличающихся на одну или несколько С Н₂ -групп называются гомологами.

Выведите общую формулу для алканов.

С_nH_2n+2

Если от молекулы алкана отнять один атом водорода, то образуется одновалентный остаток углеводородный радикал-R. Общее название одновалентного радикала алканов алкилы. Образовано заменой суффикса ан на ил.

Алкан алкил

СН₄ СН₃

метан метил

С₂Н₆ С₂Н₅

С_nH_2n+2 С_nH_2n+1

Напишите общую формулу для радикала.

С_nH_2n+1

Сформулируйте определение что такое алканы.

Алканы-это предельные углеводороды, которые имеют тетраэдрическое строение, валентный угол составляет 109⁰28^/. Тип гибридизаций sp³, общая формула для алканов С_nH_2n+2.

Запишите следующий подзаголовок «Изомерия»

Вспомним. какие вещества называются изомерами?

Изомеры- это вещества, имеющие одинаковый количественный и качественный состав, но разное строение и поэтому обладают разными свойствами.

Напишите изомеры для пентана.

Теперь попробуем назвать эти соединения, но для начала скажу правило названия веществ.

1.Выбираем длинную цепь.

2. Нумеруем с того края, к которому ближе радикал.

3.Указываем номер атома углерода у которого содержится радикал. Если радикалов несколько, то их число указывают греческими числительными.2-ди, 3-три, 4-тетра, 5- пента и т.д.

4. Для полного названия углеводорода дают по числу атомов углерода в нумерованной цепи.

Назовем данные алканы.

1) 2-метилбутан

2) 2,2-диметилпропан

«Нахождение в природе»

Основные источники алканов - нефть и природный газ. Метан составляет основную массу природного газа, в нем присутствуют также в небольших количествах этан, пропан и бутан. Метан содержится в выделениях болот и угольных пластов. Наряду с легкими гомологами метан присутствует в попутных нефтяных газах. Эти газы растворены в нефти под давлением и находятся также над ней. Алканы составляют значительную часть продуктов переработки нефти. .

В природе широко распространены также газовые гидраты алканов, в основном метана, они залегают в осадочных породах на материках и на дне океанов. Их запасы, вероятно, превышают известные запасы природного газа и в будущем могут случить источником метана и его ближайших гомологов.

Твердые алканы встречаются в природе в виде залежей горного воска - озокерита, в восковых покрытиях листьев, цветов и семян растений, входят в состав пчелиного воска.

Записывайте следующий подзаголовок «Получение.»

I.В промышленности алканы получают из простых веществ.

Из каких простых веществ можно получить алканы?

С и Н.

_nC+2_nH_{2 t-500} C_nH_2n+2

II.в лаборатории

1.Сплавлением солей карбоновых кислот

2.Синтез Вюрца.

Взаимодействие галогенопроизводного с металлическим натрием.

СН₃-CI Na

+ CH₃-CH₃ +NaCI

СН₃-CI Na

В результате получается алкан с более длинной цепью.

Как называется полученный алкан?

Этан

«Физические свойства»

СН_4-газ, без цвета, без запаха, в 2 раза легче воздуха, малорастворимый в воде.

Алканы содержащие

С-С₄-газы (газ в газовых баллонах)

С₅-С_10-жидкости (бензин, керосин)

С₁₁-Сn -твердые вещества (парафин)

«Химические свойства»

Историческое название алканов парафины. В переводе с латинского parum affinis - «мало растворим», также алканы называют «химическими мертвецами.»

Для алканов наиболее характерна реакция замещения.

Подумайте почему алканы не вступают в реакцию присоединения?

Исходя из строения, видим, что все валентности атома углерода насыщены до предела атомами водорода.

I.Реакция замещения (наиболее характерна)

Под действием света , температуры метан реагируют с хлором. Атомы водорода в молекуле метана последовательно замещаются атомами хлора. В результате реакции образуется хлороводород и хлор производное.

1.CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl (хлорметан)

2.CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl (дихлорметан)

3.CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl (трихлорметан)

4.CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl (тетрахлорметан).

II.реакция горения

При поджигании (t = 600oС) алканы вступают в реакцию с кислородом, при этом происходит их окисление до углекислого газа и воды.

СnН₂n+₂ + O₂ -->CO₂ + H₂O + Q

например:

СН₄ + 2O₂ -->CO₂ + 2H₂O + Q

Смесь метана с кислородом или воздухом при поджигании может взрываться.

Наиболее сильный взрыв получается при объёмных отношениях

1 : 2 (с кислородом) или 1 : 10 (с воздухом), т.к. метан и кислород вступают в реакцию полностью.

Запишите реакцию горения для этана

С₂Н₆ + O₂ -->CO₂ + H₂O + Q

Расставьте коэффициенты в уравнении реакции.

С₂Н₆ +3,5 O₂ -->2CO₂ +3 H₂O + Q

Почему такая запись не правильная?

Потому, что перед веществами нельзя ставить дробные коэффициенты, коэффициенты всегда должны быть целыми числами.

Что необходимо сделать с числом 3,5. Чтобы получить целое число?

Необходимо умножить на 2.

Запомните если умножаем какой либо коэффициент на 2, то необходимо умножить все коэффициенты на 2.

III. Реакция разложения

реакция разложения бывает6 полное и неполное.

1.полное (до простых веществ)

В виду того, что алканы не термостойки, то при сильном нагревании без доступа воздуха алканы разлагаются до простых веществ.

Напишите реакция разложения для молекулы метана, расставьте кооэффициенты.

СН₄ =C + 2H₂

2.неполное (крекинг)

Крекинг с английского переводится как расщепление.

Крекинг протекает при нагревании и под действием катализаторов

Если взять прутик и попробовать сломать то он сломается пополам. Также и с молекулой алкана. Если расщепить молекулу алкана то получим два продукта у которых будет одинаковое число атомов углерода. Для данной реакции берутся алканы в котором большее количество атомов углерода, например декан.

В результате реакции поучим продукты в которых будут иметься по 5 атомов углерода.

Какой алкан имеет в своем составе 5 атомов углерода?

Пентан

Второй продукт будет также иметь 5 атомов углерода, а сколько будет атомов водорода?

10

С₁₀Н_{22 Ni,t} С₅Н_{12 +} С₅Н₁₀

Вещество в котором 10 атомов водорода относится к классу алкены и называется петен. Данный класс соединении мы будем изучать на следующем уроке.

Данным способом получают бензин из нефти.

IV. Реакция дегидрирования.

Приставка «де» означает отщепление, а «гидрогениум» переводится как водород.

Что будет происходить в результате данной реакции?

Отщепление водорода

Верно, данная реакция будет идти с отщепление молекулы водорода в присутствии катализаторов.

Записываем структурную формулу молекулы этана

_{Ni +}Н₂

Отщепляется 2 атома водорода, связи остаются свободными, а молекуле не должно быть свободных валентностей, поэтому они перекрываются и образуют двойную связь. Данный углеводород называется этен.

V. Реакция изомеризации.

Углеводород нормально строения под влиянием катализаторов и при нагревании подвергается реакциям изомеризаций, превращается в алкан изостроения.

Применение

-Газообразные алканы-ценное топливо

-Жидкие алканы - основа в изготовлении косметики, медикаментов; разные растворители, моторное и ракетное топливо и т. д.

-Твердые алканы - изготовление свечей, пропитка бумаги и т. д.

-Сырье для нефтехимических производств

-Алканы в составе бензина, керосина, солярового масла, мазута используются в качестве топлива.

-Смесь изомерных пентанов и гексанов называется петролейным эфиром и применяется в качестве растворителя

Домашнее задание:
ξ 48 ,49 составить все возможные изомеры и назвать для гептана, октана, нонана