Естествознание, 10 класс
Урок 32. Состав – структура - свойства
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
Какова структура вещества? Все ли вещества имеют молекулярную структуру?
В чем причина многообразия веществ? Как структура молекул влияет на свойства веществ?
Можно ли прогнозировать свойства вещества, зная его структуру (строение)?
Глоссарий по теме:
Генезис (греч. - genesis) - происхождение, становление и развитие, результатом которого является определенное состояние изучаемого объекта. Генезис природных и социальных явлений интересовал и интересует философию и науку с античности до наших дней (философский словарь).
Структу́ра (от лат. Structūra — «строение»), или строе́ние — внутреннее устройство чего-либо / Ожегов С.И. и Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка. / Российская академия наук. Институт русского языка им. В.В.Виноградова. - М.:Азбуковник, 1999/.
Качественный состав – это перечень всех образующих вещество химических элементов.
Количественный состав – это число атомов каждого химического элемента в составе мельчайшей частицы вещества – его молекулы.
Запись, выражающая качественный и количественный состав вещества с хими-ческих знаков, называется химической формулой.
Закон постоянства состава: Многие вещества, независимо от нахождения в природе или получения их в лаборатории, всегда имеют один и тот же состав.
Химическая связь – это совокупность сил, связывающих и удерживающих атомы или другие частицы в устойчивых структурах (молекулах и др.).
Гибридизация атомных орбиталей – это их перемешивание в пространстве с целью выравнивания и обеспечения наиболее полного перекрывания.
Аллотропия – это явление, при котором один и тот же химический элемент образует несколько простых веществ. Простые вещества, образованные одним элементом – это аллотропные модификации (видоизменения) этого элемента.
Изомерия – это явление, при котором существуют вещества, имеющие одинаковый состав, но разное химическое строение, а потому и свойства. Вещества, имеющие одинаковый состав, но разное химическое строение, а потому и разные свойства, называются изомерами.
Основная и дополнительная литература по теме урока:
Основные источники:
Еремин В.В. Теоретическая и математическая химия для школьников. – М.: МЦНМО, 2007.
Миттова И.Я., Самойлов А.М. История химии с древнейших времен до конца XX века: учебное пособие в 2-х томах. Т. 1. – Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2009.
Папулов Ю.Г, Левин В.П., Виноградова М.Г. Строение вещества в естественнонаучной картине мира: Молекулярные аспекты. Учебное пособие, 2-ое издание. Тверь: ТвГУ, 2005 - 208 с.
Дополнительные источники:
Травень В. Ф. «Органическая химия», в 2-х томах. Москва, ИКЦ «Академкнига», 2004.
Химия. Школьная энциклопедия. Гл. ред. Ю.А.Золотов. М.: Большая российская энциклопедия, 2003.
Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. Гл. ред. В.А.Володин. — М.: Аванта+, 2000.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Учение о молекуле лежит в основе всех
других обобщений, так что современную химию
можно по праву назвать молекулярной химией.
Установление взаимосвязи между свойствами веществ и строением молекул составляет фундаментальную научную проблему химии. В ходе химических реакций происходит перегруппировка атомов в молекулах реагентов и образуются новые соединения. Поэтому одна из фундаментальных химических проблем состоит в выяснении порядка расположения атомов (связей) в исходных соединениях и характера изменений при образовании из них других соединений.
Мы знаем, что молекула представляет собой микрочастицу, образованную из атомов и к самостоятельному существованию, обладающую его главными химическими свойствами. Она имеет постоянный состав входящих в нее атомных ядер и фиксированное число электронов и обладает совокупностью свойств, позволяющих отличать молекулы одного вида от молекул другого. Число атомов в молекуле может быть различным: от двух до сотен тысяч. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, сложных – из разных атомов. Существует большое количество соединений, молекулы которых состоят из многих тысяч атомов - макромолекулы.
Первые представления о структуре молекул основывались на химическом анализе. Со времен М.В. Ломоносова (1741), который высказал мысль, что свойства вещества зависят от рода, числа и расположения "элементов" (атомов), составляющих его "корпускулу" (молекулу), представления усложнялись по мере накопления знаний о химических свойствах веществ. Применение основных законов химии позволило определить число и тип атомов, из которых состоит молекула данного соединения; эта информация содержится в химической формуле, составленной на основе качественного и количественного анализа, а также закона постоянства состава (Ж.Пруст). В дальнейшем А.М. Бутлеров (1861) ввел понятие химического строения (как порядка связи атомов в молекуле) и показал, что свойства вещества определяются его составом и химическим строением. Стереохимическая гипотеза Я. Вант-Гоффа и Ле Беля (1874) расширила понятие строения.
