مركب يتكون من رابطة تساهمية. الرابطة التساهمية - آليات التكوين القطبية وغير القطبية

يمكن تكوين رابطة تساهمية، اعتمادًا على كيفية حدوث زوج الإلكترون المشترك تبادلأو آلية المانح والمتلقي.

آلية الصرفيتم تحقيق تكوين الرابطة التساهمية في الحالات التي يشارك فيها المدار الذري والإلكترون غير المتزوج الموجود في هذا المدار في تكوين زوج إلكترون مشترك من كل ذرة.

على سبيل المثال، في جزيء الهيدروجين. تشكل ذرات الهيدروجين المتفاعلة التي تحتوي على إلكترونات مفردة ذات دوران معاكس في مدارات s الذرية زوجًا إلكترونيًا مشتركًا، تحدث حركته في جزيء H2 داخل حدود المدار الجزيئي σ، والذي ينشأ عندما تندمج مدارات ذرية s:

في جزيء الأمونيا، تشكل ذرة النيتروجين، التي تحتوي على ثلاثة إلكترونات فردية وزوج إلكترون واحد في المدارات الذرية الأربعة لمستوى الطاقة الخارجي، ثلاثة أزواج إلكترونية مشتركة مع إلكترونات s لثلاث ذرات هيدروجين. توجد أزواج الإلكترونات هذه في جزيء NH 3 في ثلاثة مدارات جزيئية، ينشأ كل منها عندما يندمج المدار الذري لذرة النيتروجين مع المدار الذري لذرة الهيدروجين:

وهكذا، في جزيء الأمونيا، تشكل ذرة النيتروجين ثلاث روابط σ مع ذرات الهيدروجين ولها غير مشتركزوج الإلكترون.

آلية المانحين والمتقبلينيحدث تكوين رابطة تساهمية في الحالات التي تكون فيها ذرة أو أيون محايد واحد (جهات مانحة)له زوج إلكترون في المدار الذري لمستوى الطاقة الخارجي، والآخر أيون أو ذرة متعادلة (متقبل)- مداري حر (شاغر). عند اندماج المدارات الذرية، يظهر مدار جزيئي يوجد فيه زوج إلكترون مشترك كان ينتمي سابقًا إلى الذرة المانحة:

وفقا لآلية المانح والمتلقي، على سبيل المثال، يحدث تكوين رابطة تساهمية بين جزيء الأمونيا وأيون الهيدروجين مع ظهور أيون الأمونيوم +. في جزيء الأمونيا، تحتوي ذرة النيتروجين الموجودة في الطبقة الخارجية على زوج إلكترون حر، مما يسمح لهذا الجزيء بالعمل كمتبرع. يحتوي أيون الهيدروجين (المستقبل) على مدار حر. بسبب اندماج المدارات الذرية لذرة النيتروجين وأيون الهيدروجين، ينشأ مدار جزيئي، ويصبح الزوج الحر من إلكترونات ذرة النيتروجين مشتركًا بين الذرات المتصلة:

أو H + + NH 3 [ H NH 3 ] +

في أيون الأمونيوم +، تكون الرابطة التساهمية N-H المتكونة بواسطة آلية المانح والمستقبل مساوية في الطاقة والطول لروابط N-H التساهمية الثلاثة الأخرى التي تشكلها آلية التبادل.

تشكل ذرة البورون جزيء فلوريد البورون BF 3 بسبب تداخل مدارات الإلكترون المشغولة في الحالة المثارة بإلكترونات غير متزاوجة مع مدارات الإلكترون للفلور. في هذه الحالة، تحتفظ ذرة البورون بمدار واحد شاغر، والذي يمكن من خلاله تكوين رابطة كيميائية رابعة من خلال آلية المانح والمستقبل.

غالبًا ما يُطلق على الرابطة التي تتكون من آلية المانحين والمتقبلين اسم المانح والمتقبل، التنسيقأو منسق.ومع ذلك، هذا ليس نوعًا خاصًا من الروابط، ولكنه مجرد آلية مختلفة لتشكيل الرابطة التساهمية.

تعتبر آلية المانح والمستقبل لتكوين روابط تساهمية مميزة للمركبات المعقدة: عادة ما يتم لعب دور المستقبل بواسطة أيونات المعدن d، والتي يمكن أن توفر عادة اثنين أو أربعة أو ستة مدارات ذرية حرة من s-، p- ، النوع d، الذي يوسع بشكل كبير قدرتها على تكوين اتصالات تساهمية.

على سبيل المثال، توفر أيونات Ag + و Cu 2+، على التوالي، اثنين وأربعة مدارات ذرية حرة، ويمكن أن يكون المتبرع بأزواج الإلكترونات، على سبيل المثال، جزيئين أو أربعة جزيئات من الأمونيا أو أيون السيانيد:

الجهة المانحة المقبولة

في هذه الحالات، تنشأ روابط تساهمية بين المتبرع والمستقبل مع تكوين كاتيونات معقدة (أمونيا الفضة والنحاس) أو أنيون (سيانيد النحاس).

الرابطة التساهمية هي رابطة تربط في أغلب الأحيان الذرات غير المعدنية في الجزيئات والبلورات. نتحدث عن نوع الرابطة الكيميائية التي تسمى التساهمية في هذه المقالة.

ما هي الرابطة الكيميائية التساهمية؟

الرابطة الكيميائية التساهمية هي رابطة يتم تحقيقها من خلال تكوين أزواج الإلكترونات المشتركة (الترابط).

إذا كان هناك زوج واحد مشترك من الإلكترونات بين ذرتين، فإن هذه الرابطة تسمى مفردة، وإذا كان هناك اثنان، فهي مزدوجة، وإذا كان هناك ثلاثة، فهي ثلاثية.

يُشار إلى الرابطة عادةً بخط أفقي بين الذرات. على سبيل المثال، يوجد في جزيء الهيدروجين رابطة واحدة: H-H؛ يوجد في جزيء الأكسجين رابطة مزدوجة: O=O؛ توجد رابطة ثلاثية في جزيء النيتروجين:

أرز. 1. الرابطة الثلاثية في جزيء النيتروجين.

كلما زاد تعدد الروابط، كلما كان الجزيء أقوى: وجود رابطة ثلاثية يفسر الاستقرار الكيميائي العالي لجزيئات النيتروجين.

تكوين وأنواع الروابط التساهمية

هناك آليتان لتكوين الرابطة التساهمية: آلية التبادل وآلية المانح والمتقبل:

• آلية التبادل. في آلية التبادل، لتشكيل زوج إلكترون مشترك، توفر كل من الذرتين المرتبطتين إلكترونًا واحدًا غير متزاوج. وهذا بالضبط ما يحدث، على سبيل المثال، عندما يتكون جزيء الهيدروجين.

أرز. 2. تكوين جزيء الهيدروجين.

ينتمي زوج الإلكترون المشترك إلى كل من الذرات المرتبطة، أي أن غلافها الإلكتروني مكتمل.

• آلية المانح والمتلقي. في آلية المانح والمستقبل، يتم تمثيل زوج الإلكترون المشترك بإحدى الذرات الرابطة، وهي الذرات الأكثر سالبية كهربية. تمثل الذرة الثانية مدارًا فارغًا لزوج إلكترون مشترك.

أرز. 3. تكوين أيون الأمونيوم.

هكذا يتكون أيون الأمونيوم NH4+. يتشكل هذا الأيون (الكاتيون) المشحون إيجابيًا عندما يتفاعل غاز الأمونيا مع أي حمض. في المحلول الحمضي، توجد كاتيونات هيدروجين (بروتونات)، والتي تشكل في بيئة هيدروجينية كاتيون الهيدرونيوم H 3 O +. صيغة الأمونيا هي NH 3: يتكون الجزيء من ذرة نيتروجين واحدة وثلاث ذرات هيدروجين متصلة بروابط تساهمية واحدة عبر آلية التبادل. وتبقى ذرة النيتروجين بزوج واحد من الإلكترونات. فهو يقدمها كمانح مشترك لأيون الهيدروجين H+، الذي يمتلك مدارًا حرًا.

الروابط الكيميائية التساهمية في المواد الكيميائية يمكن أن تكون قطبية أو غير قطبية. لا تحتوي الرابطة على عزم ثنائي القطب، أي قطبية، إذا تم ربط ذرتين من نفس العنصر لهما نفس قيمة السالبية الكهربية. لذلك، في جزيء الهيدروجين الرابطة غير قطبية.

في جزيء كلوريد الهيدروجين HCl، ترتبط الذرات ذات السالبية الكهربية المختلفة برابطة تساهمية واحدة. ينزاح زوج الإلكترون المشترك نحو الكلور، الذي يتمتع بألفة إلكترونية أعلى وسالبية كهربية أعلى. تنشأ لحظة ثنائية القطب وتصبح الرابطة قطبية. وفي هذه الحالة يحدث فصل جزئي للشحنة: تصبح ذرة الهيدروجين الطرف الموجب لثنائي القطب، وتصبح ذرة الكلور الطرف السالب.

أي رابطة تساهمية لها الخصائص التالية: الطاقة، الطول، التعددية، القطبية، الاستقطاب، التشبع، الاتجاهية في الفضاء

ماذا تعلمنا؟

تتكون الرابطة الكيميائية التساهمية من تداخل زوج من السحب الإلكترونية التكافؤية. يمكن تشكيل هذا النوع من الروابط من خلال آلية المانح والمتقبل، وكذلك من خلال آلية التبادل. يمكن أن تكون الرابطة التساهمية قطبية أو غير قطبية وتتميز بوجود الطول والتعدد والقطبية والاتجاه في الفضاء.

اختبار حول الموضوع

تقييم التقرير

متوسط ​​تقييم: 4.2. إجمالي التقييمات المستلمة: 164.

كما ذكرنا سابقًا، يمكن تشكيل زوج إلكترون مشترك ينفذ رابطة تساهمية بسبب الإلكترونات غير المتزاوجة الموجودة في الذرات المتفاعلة غير المتفاعلة. ويحدث هذا، على سبيل المثال، أثناء تكوين جزيئات مثل H2، HC1، Cl2. هنا، تحتوي كل ذرة على إلكترون واحد غير متزاوج؛ عندما تتفاعل ذرتان من هذه الذرات، يتم إنشاء زوج إلكترون مشترك - ويحدث رابطة تساهمية.

تحتوي ذرة النيتروجين غير المثارة على ثلاثة إلكترونات غير متزاوجة:

وبالتالي، بسبب الإلكترونات غير المتزاوجة، يمكن لذرة النيتروجين المشاركة في تكوين ثلاث روابط تساهمية. وهذا ما يحدث، على سبيل المثال، في جزيئات N2 أو NH3، حيث تكون تساهمية النيتروجين 3.

ومع ذلك، فإن عدد الروابط التساهمية قد يكون أكبر من عدد الإلكترونات غير المتزاوجة المتاحة للذرة غير المثارة. وهكذا، في الحالة الطبيعية، يكون للطبقة الإلكترونية الخارجية لذرة الكربون هيكل موضح في الرسم البياني:

بسبب الإلكترونات غير المتزاوجة المتاحة، يمكن لذرة الكربون أن تشكل رابطتين تساهميتين. وفي الوقت نفسه، يتميز الكربون بمركبات ترتبط فيها كل ذرة من ذراته بالذرات المجاورة لها عن طريق أربع روابط تساهمية (على سبيل المثال، CO 2، CH 4، إلخ). يبدو أن هذا ممكن نظرًا لحقيقة أنه مع استهلاك بعض الطاقة، يمكن نقل أحد الإلكترونات 2x الموجودة في الذرة إلى المستوى الفرعي 2 رونتيجة لذلك، تدخل الذرة في حالة مثارة، ويزداد عدد الإلكترونات غير المتزاوجة. يمكن تمثيل عملية الإثارة هذه، المصحوبة بـ "اقتران" الإلكترونات، بالرسم البياني التالي، حيث يتم تمييز الحالة المثارة بعلامة النجمة بجوار رمز العنصر:

يوجد الآن أربعة إلكترونات مفردة في طبقة الإلكترون الخارجية لذرة الكربون؛ ولذلك يمكن لذرة الكربون المثارة أن تشارك في تكوين أربع روابط تساهمية. في هذه الحالة، تكون الزيادة في عدد الروابط التساهمية الناتجة مصحوبة بإطلاق طاقة أكثر مما يتم إنفاقه على نقل الذرة إلى الحالة المثارة.

إذا كان إثارة الذرة، مما يؤدي إلى زيادة عدد الإلكترونات غير المتزاوجة، يرتبط بتكاليف طاقة كبيرة جدًا، فلا يتم تعويض هذه التكاليف بطاقة تكوين روابط جديدة؛ ثم يتبين أن هذه العملية ككل غير مواتية بقوة. وبالتالي، لا تحتوي ذرات الأكسجين والفلور على مدارات حرة في الطبقة الإلكترونية الخارجية:

هنا، لا يمكن زيادة عدد الإلكترونات غير المتزاوجة إلا عن طريق نقل أحد الإلكترونات إلى مستوى الطاقة التالي، أي. في حالة 3ث.ومع ذلك، يرتبط هذا التحول بإنفاق كبير جدًا من الطاقة، والتي لا تغطيها الطاقة المنطلقة عند ظهور روابط جديدة. لذلك، بسبب الإلكترونات غير المتزاوجة، لا يمكن لذرة الأكسجين أن تشكل أكثر من رابطتين تساهميتين، ويمكن لذرة الفلور أن تشكل واحدة فقط. في الواقع، تتميز هذه العناصر بتساهمية ثابتة تساوي اثنين للأكسجين وواحدة للفلور.

تحتوي ذرات عناصر الفترة الثالثة والفترات اللاحقة على "مستوى فرعي" في الطبقة الإلكترونية الخارجية، والتي يمكن أن تنتقل إليها عند الإثارة س-والإلكترونات p للطبقة الخارجية. ولذلك، تنشأ هنا فرص إضافية لزيادة عدد الإلكترونات غير المتزاوجة. وبالتالي، فإن ذرة الكلور، والتي في حالة غير مثيرة لديها إلكترون واحد غير متزاوج

يمكن تحويلها، مع استهلاك بعض الطاقة، إلى حالات مثارة (ES)، تتميز بثلاثة أو خمسة أو سبعة إلكترونات غير متزاوجة:

لذلك، على عكس ذرة الفلور، يمكن لذرة الكلور أن تشارك في تكوين ليس فقط روابط تساهمية واحدة، بل أيضًا ثلاث أو خمس أو سبع روابط تساهمية. وهكذا، في حمض الكلوروس HClO 2، تكون تساهمية الكلور ثلاثة، وفي حمض البيركلوريك HClO 3 تكون خمسة، وفي حمض البيركلوريك HClO 4 تكون سبعة. وبالمثل، فإن ذرة الكبريت، التي لديها أيضًا مستوى 36SiO غير مشغول، يمكن أن تدخل في حالات مثارة بأربعة أو ستة إلكترونات غير متزاوجة، وبالتالي، تشارك في تكوين ليس فقط اثنين، مثل الأكسجين، ولكن أيضًا أربع أو ستة روابط تساهمية. وهذا يمكن أن يفسر وجود مركبات يظهر فيها الكبريت تكافؤًا قدره أربعة (SO 2، SCl 4) أو ستة (SF 6).

في كثير من الحالات، تنشأ الروابط التساهمية أيضًا بسبب وجود الإلكترونات المزدوجة في طبقة الإلكترون الخارجية للذرة. خذ بعين الاعتبار، على سبيل المثال، البنية الإلكترونية لجزيء الأمونيا:

هنا، تشير النقاط إلى الإلكترونات التي تنتمي في الأصل إلى ذرة النيتروجين، وتشير الصلبان إلى تلك التي تنتمي في الأصل إلى ذرات الهيدروجين. من بين الإلكترونات الثمانية الخارجية لذرة النيتروجين، تشكل ستة إلكترونات ثلاث روابط تساهمية وهي مشتركة بين ذرة النيتروجين وذرات الهيدروجين. لكن إلكترونين ينتميان فقط إلى النيتروجين والشكل زوج إلكترون وحيد.يمكن لمثل هذا الزوج من الإلكترونات أيضًا أن يشارك في تكوين رابطة تساهمية مع ذرة أخرى إذا كان هناك مدار حر في طبقة الإلكترون الخارجية لهذه الذرة. يوجد مدار ls شاغر، على سبيل المثال، في أيون الهيدروجين H +، والذي يكون خاليًا بشكل عام من الإلكترونات:

لذلك، عندما يتفاعل جزيء NH3 مع أيون الهيدروجين، تحدث رابطة تساهمية بينهما؛ يصبح زوج الإلكترونات الوحيد الموجود في ذرة النيتروجين مشتركًا بين الذرتين، مما يؤدي إلى تكوين أيون الأمونيومنه 4:

هنا نشأت الرابطة التساهمية بسبب زوج من الإلكترونات ينتمي في الأصل إلى ذرة واحدة (جهات مانحةزوج الإلكترون)، ومدار حر لذرة أخرى (متقبلزوج الإلكترون). تسمى هذه الطريقة لتكوين رابطة تساهمية المانح المتقبل.في المثال الذي تم تناوله، يكون زوج الإلكترون المتبرع هو ذرة نيتروجين، والمستقبل هو ذرة هيدروجين.

لقد أثبتت التجربة أن روابط N-H الأربعة الموجودة في أيون الأمونيوم متكافئة من جميع النواحي. ويترتب على ذلك أن الرابطة التي تشكلها طريقة المانح والمستقبل لا تختلف في خصائصها عن الرابطة التساهمية التي تم إنشاؤها بواسطة إلكترونات غير متزاوجة من الذرات المتفاعلة.

مثال آخر على الجزيء الذي توجد فيه روابط تتشكل بطريقة مانح ومتقبل هو جزيء أكسيد النيتروجين (I) N 2 O.

في السابق، تم تصوير الصيغة البنائية لهذا المركب على النحو التالي:

ووفقا لهذه الصيغة ترتبط ذرة النيتروجين المركزية بالذرات المجاورة لها بخمس روابط تساهمية، بحيث تحتوي طبقتها الإلكترونية الخارجية على عشرة إلكترونات (خمسة أزواج من الإلكترونات). لكن مثل هذا الاستنتاج يتناقض مع البنية الإلكترونية لذرة النيتروجين، حيث أن الطبقة الخارجية L تحتوي على أربعة مدارات فقط (واحد 5 وثلاثة مدارات p) ولا يمكنها استيعاب أكثر من ثمانية إلكترونات. لذلك، لا يمكن اعتبار الصيغة الهيكلية المعطاة صحيحة.

دعونا ننظر في البنية الإلكترونية لأكسيد النيتريك (I)، وسيتم تحديد إلكترونات الذرات الفردية بالتناوب بواسطة النقاط أو الصلبان. تشكل ذرة الأكسجين، التي تحتوي على إلكترونين غير متزاوجين، رابطتين تساهميتين مع ذرة النيتروجين المركزية:

بسبب بقاء الإلكترون غير المزدوج على ذرة النيتروجين المركزية، يشكل الأخير رابطة تساهمية مع ذرة النيتروجين الثانية:

وهكذا تمتلئ الطبقات الإلكترونية الخارجية لذرة الأكسجين وذرة النيتروجين المركزية: حيث تتشكل هنا تكوينات مستقرة مكونة من ثمانية إلكترونات. لكن الطبقة الإلكترونية الخارجية لذرة النيتروجين الخارجية تحتوي على ستة إلكترونات فقط؛ وبالتالي يمكن لهذه الذرة أن تكون متقبلة لزوج إلكترون آخر. تحتوي ذرة النيتروجين المركزية المجاورة لها على زوج إلكترون وحيد ويمكن أن تكون بمثابة الجهة المانحة. يؤدي هذا إلى تكوين رابطة تساهمية أخرى بين ذرات النيتروجين بطريقة المانح والمتقبل:

الآن كل من الذرات الثلاث التي تشكل جزيء N 2 O لديها بنية مستقرة من ثمانية إلكترونات للطبقة الخارجية. إذا تم تحديد الرابطة التساهمية المتكونة بطريقة مانح-متقبل، كما جرت العادة، بواسطة سهم موجه من الذرة المانحة إلى الذرة المستقبلة، فيمكن تمثيل الصيغة الهيكلية لأكسيد النيتريك (I) على النحو التالي:

وهكذا، في أكسيد النيتريك (I)، تكون تساهمية ذرة النيتروجين المركزية أربعة، والذرة الخارجية هي اثنان.

توضح الأمثلة التي تم النظر فيها أن الذرات لديها مجموعة متنوعة من الاحتمالات لتكوين روابط تساهمية. يمكن إنشاء هذا الأخير بسبب إلكترونات غير متزاوجة من ذرة غير مستثارة، وبسبب ظهور الإلكترونات غير المتزاوجة نتيجة لإثارة الذرة ("إقران" أزواج الإلكترون)، وأخيرا، من خلال طريقة المانح والمتقبل. ومع ذلك، فإن العدد الإجمالي للروابط التساهمية التي يمكن أن تشكلها ذرة معينة محدود. يتم تحديده من خلال العدد الإجمالي لمدارات التكافؤ، أي تلك المدارات التي تبين أن استخدامها لتكوين روابط تساهمية مواتية بقوة. تظهر حسابات ميكانيكا الكم أن المدارات المماثلة تشمل س-والمدارات p للطبقة الإلكترونية الخارجية والمدارات d للطبقة السابقة؛ في بعض الحالات، كما رأينا في أمثلة ذرات الكلور والكبريت، يمكن أيضًا استخدام المدارات b للطبقة الخارجية كمدارات تكافؤ.

تحتوي ذرات جميع عناصر الفترة الثانية على أربعة مدارات في طبقة الإلكترون الخارجية في حالة عدم وجود مدارات ^ في الطبقة السابقة. وبالتالي، فإن مدارات التكافؤ لهذه الذرات لا يمكنها استيعاب أكثر من ثمانية إلكترونات. وهذا يعني أن الحد الأقصى للتساهمية للعناصر في الدورة الثانية هو أربعة.

يمكن استخدام ذرات عناصر الفترة الثالثة والفترات اللاحقة لتكوين روابط تساهمية ليس فقط س-و ص-،ولكن أيضًا ^-المدارات. هناك مركبات معروفة لعناصر ^- تتضمن تكوين روابط تساهمية س-و ر- مدارات الطبقة الإلكترونية الخارجية وجميعها الخمسة

تسمى قدرة الذرات على المشاركة في تكوين عدد محدود من الروابط التساهمية التشبعالرابطة التساهمية.

• أحيانًا ما يُطلق على الرابطة التساهمية المتكونة بطريقة مانح ومتقبل اسم رابطة المانح والمتقبل باختصار. ومع ذلك، بموجب هذا المصطلح، لا ينبغي للمرء أن يفهم نوعًا خاصًا من الروابط، بل يجب أن يفهم فقط طريقة معينة لتكوين الرابطة التساهمية.

استخدام معلومات جديدة

التكنولوجيا في دروس الكيمياء

يمضي الوقت بسرعة إلى الأمام، وإذا كانت المدرسة بحاجة في وقت سابق إلى إنشاء قاعدة نظرية ودعم تعليمي ومنهجي، فإن لديها الآن كل ما هو ضروري لزيادة كفاءة عملها. وهذا فضل كبير للمشروع الوطني "التعليم". بالطبع، نحن، المعلمين، نواجه صعوبات كبيرة في إتقان التقنيات الحديثة. إن عدم قدرتنا على العمل مع الكمبيوتر يؤثر علينا، ويستغرق إتقانه الكثير من الوقت. ولكن لا تزال مثيرة للاهتمام ومثيرة للغاية! علاوة على ذلك، فإن النتيجة واضحة. يهتم الأطفال بالدروس، ويتم تنفيذ مجموعة متنوعة من الأنشطة بسرعة كبيرة وغنية بالمعلومات.

غالبًا ما يعتقد الناس أن الكيمياء ضارة وخطيرة. كثيرا ما نسمع: "منتجات صديقة للبيئة!"، "سمعت أنك تتعرض للتسمم بالمواد الكيميائية!"... لكن الأمر ليس كذلك! نحن، معلمي الكيمياء، نواجه مهمة إقناع تلاميذ المدارس بأن الكيمياء علم إبداعي، وأنها القوة المنتجة للمجتمع، ومنتجاتها تستخدم في جميع فروع الصناعة والزراعة، ودون كيميائي، مزيد من تطوير الحضارة أمر مستحيل.

يتطلب الإدخال الواسع النطاق للمواد الكيميائية والمواد والأساليب والتقنيات التكنولوجية متخصصين من ذوي التعليم العالي ولديهم قاعدة صلبة من المعرفة الكيميائية. لهذا الغرض، يوجد في مدرستنا فصل كيميائي وبيولوجي متخصص، والذي يوفر إعدادًا عالي الجودة لأطفال المدارس لمواصلة تعليمهم الكيميائي. لكي يتمكن الطلاب في المدرسة الثانوية من اختيار هذا الملف التعريفي المحدد، يوجد في الصف التاسع دورة اختيارية "الكيمياء في الحياة اليومية"، والغرض منها هو مساعدة الأطفال على التعرف على المهن المرتبطة مباشرة بموضوعات الكيمياء والبيولوجيا . حتى لو لم يختار الطلاب تخصصًا كيميائيًا وبيولوجيًا في المدرسة الثانوية، فإن المعرفة بالمواد التي يواجهونها باستمرار في الحياة اليومية ستكون مفيدة في الحياة.

في فصول المقررات الاختيارية، يتم إعطاء المركز الأول للمحاضرات. عند التحضير لهم، أستخدم موارد المعلومات عبر الإنترنت. يتم عرض العديد من الرسوم التوضيحية والرسوم البيانية ومجموعات الفيديو والمواد المختبرية والشرائح على الشاشة، وبناءً عليها أحكي قصتي. لقد تغيرت تقنية الشرح الخاصة بي بشكل ملحوظ. الأطفال مهتمون جدًا، فهم يستمعون إلى القصة باهتمام ورغبة كبيرين.

الكيمياء علم تجريبي. يتم تخصيص قدر كبير من الوقت لفصول المختبر. ولكن يحدث أن بعض الكواشف غير متوفرة في المختبر، ويأتي مختبر افتراضي للإنقاذ. باستخدام برنامج خاص، يمكن للطلاب إجراء تجربة افتراضية. يدرس الأطفال تأثير المنظفات الاصطناعية على أنواع مختلفة من الأقمشة، وقابلية ذوبان الأسمدة المعدنية في الماء، ووسط محلولها، والتركيب النوعي للغذاء (الكربوهيدرات، البروتينات، الدهون). باستخدام الكمبيوتر، يحتفظون بمذكراتهم التجريبية الخاصة، حيث يسجلون موضوع العمل المخبري وملاحظاتهم واستنتاجاتهم حول الاستخدام الصحيح لهذه المواد في الحياة اليومية. تتمثل مزايا المختبر الافتراضي في السلامة، وعدم الحاجة إلى معدات المختبرات، وتكاليف الوقت ضئيلة.

وفي نهاية الدورة، يجب على الطلاب إجراء اختبار في أي موضوع تمت دراسته. إنهم يواجهون مهمة اختيار الشكل الذي سيتم تلخيصه. الأكثر تقليدية هو الاختبار في شكل ملخص أو رسالة أو تقرير. لإعدادهم، يستخدم الأطفال مواد من موارد الإنترنت. في هذا، بالطبع، أساعدهم: أقوم بتعيين المهمة بوضوح، أثناء صياغة الأسئلة التي يجب على الطلاب الإجابة عليها، والإشارة إلى عنوان الموقع بمعلومات حول الموضوع ذي الصلة.

لكن هذا النموذج قديم بالفعل بعض الشيء، وبدأ بعض الرجال في اختيار أنشطة المشروع. إنهم يعملون بشكل فردي، في مجموعات، في فرق. البحث عن المعلومات لا يكتمل دون استخدام قوة الإنترنت. قبل إطلاقهم في بحث مجاني، أقدم لهم التوجيه: تقنيات البحث، والكلمات الرئيسية، والعبارات، وأسماء محركات البحث التي قد يكون من المفيد العمل بها، وعناوين مواقع الإنترنت.

يختار الأطفال أيضًا اختبارًا على شكل لعبة ومهام وتمارين يطورون أنفسهم من أجلها. يمكن أن يكون هذا اختبارًا، "رجال ونساء أذكياء"، "كيف تصبح مليونيرًا؟"، "ماذا؟ أين؟ متى؟"، ألغاز مختلفة.

أقوم أيضًا بترتيب عرض تقديمي للمنتج الناتج باستخدام التقنيات عن بعد. من خلال نشر نتائج أنشطتهم على الإنترنت على موقع المدرسة أو الفصل، تتاح للطلاب الفرصة لتقييم عملهم ليس فقط بمساعدة زملائهم في الفصل، ولكن أيضًا مع الأطفال والمعلمين من المدارس الأخرى، ومناقشة هذه النتائج، والنظر عليهم بعيون مختلفة.

من وجهة نظر طرق تدريس وسائل الإعلام الجديدة، فإننا نعيش في أوقات مثيرة للاهتمام للغاية. إن الإدخال السريع للتقنيات الحديثة يجبرنا على التعامل مع المواقف القديمة بطريقة جديدة. التدريب ما قبل المهني في مدرستنا مستمر منذ أربع سنوات، وفي كل مرة أقوم بمراجعة سير الدروس، لأن... تنفتح آفاق جديدة، وتظهر روابط مثمرة بين أساليب التدريس التقليدية والتحديات الجديدة للمجتمع والمعلومات والمعرفة. والحقيقة أن التربية الإعلامية أصبحت جزءاً من التعليم العام. في الوقت نفسه، يطور الأطفال مهارات الاتصال، والاهتمام بالتقنيات الجديدة، والعاطفة، والنشاط الفردي، والإبداع، ويتعاونون بنشاط ويتبادلون آرائهم الخاصة.

أنا مقتنع بأن استخدام تكنولوجيا المعلومات يمكن أن يوفر ثقافة تعليمية متطورة. وهذا هو النجاح في التعليم والتعلم. استخدام تكنولوجيا المعلومات! انتقل من أشكال التمارين القديمة التي فقدت فعاليتها إلى أشكال أحدث وأكثر تطوراً وحداثة!

يمكن توضيح استخدام تقنيات المعلومات الجديدة في العملية التعليمية من خلال مثال أحد دروس الكيمياء العامة في الصف الحادي عشر.

آلية تكوين وخصائص الروابط التساهمية

الغرض من الدرس.يستذكر من مقرر الصف الثامن آلية تكوين الرابطة التساهمية، ويدرس آلية المانح والمتلقي وخصائص الرابطة التساهمية.

معدات. جدول السالبية الكهربية للعناصر الكيميائية، الرسوم البيانية للروابط st و l، القرص التعليمي "الكيمياء العامة" من سلسلة البرامج التعليمية لسيريل وميثوديوس مع الرسوم البيانية ونماذج الجزيئات، نماذج الكرة والعصا للجزيئات، بطاقة العمل مع المهام والاختبارات والسبورة التفاعلية والكمبيوتر ومهام توحيد المعرفة والتحكم فيها باستخدام جهاز التحكم عن بعد.

خلال الفصول الدراسية

تتم المحاضرة باستخدام القرص التعليمي “الكيمياء العامة”.

تكرار المواد المغطاة

استذكر مع الطلاب كيفية تكوين الروابط بين الذرات غير المعدنية. أكمل المهام 1، 2 على بطاقة العمل (انظر الملحق).

تعلم مواد جديدة

آلية تكوين الرابطة التساهمية:

أ) التبادل (على سبيل المثال، H 2، Cl 2، HC1)؛

ب) المانح المتقبل (باستخدام مثال NH 4 C1).

على الفور، يكتب الطلاب واجباتهم المدرسية في الهوامش: وصف تكوين أيون الهيدرونيوم H 3 عن + من H أيون + وجزيئات الماء.

أنواع الروابط التساهمية: قطبية وغير قطبية (حسب تركيب الجزيء).

خصائص الروابط التساهمية.

التعدد(فردي، واحد ونصف، مزدوج، ثلاثي).

طاقة الاتصالات- هذه هي كمية الطاقة المنبعثة أثناء تكوين الرابطة الكيميائية أو المستهلكة في كسرها.

طول الرابطهي المسافة بين نوى الذرات في الجزيء.

الطاقة وطول الرابطة مترابطة. اعرض بمثال كيفية ترابط هذه الخصائص، وكيف تؤثر على قوة الجزيء (اعرضه على السبورة):

التشبعهي قدرة الذرات على تكوين عدد معين ومحدود من الروابط. اعرض مع أمثلة الكرة والقضيب

جزيئات Cl 2، H 2 O، CH 4، HNO 3.

الاتجاهية.فكر في رسومات تداخل السحب الإلكترونية أثناء تكوين الروابط σ وπ، وقم بإسقاطها على السبورة (الشكل).

قم بإصلاح المهام 6، 7 على بطاقة العمل (انظر الملحق).

استراحة صغيرة!

1. لنبدأ القائمة بالترتيب،

لأن العنصر الأول.

(بالمناسبة، فإنه يشكل الماء -

نقطة مهمة جداً).

دعونا نتخيل جزيئه

صيغة مريحة H 2.

دعونا نضيف بشكل ملحوظ -

لا توجد مادة أخف في العالم!

2. ن 2 - جزيء النيتروجين.

ومن المعروف أنه عديم اللون

غاز. الكثير من المعرفة، ولكن دعونا

دعونا تجديد مخزونهم.

3. هو في كل مكان وفي كل مكان:

وفي الحجر، في الهواء، في الماء،

وهو في ندى الصباح،

وفي السماء الزرقاء.

(الأكسجين.)

4. عثر جامعو الفطر على مستنقع صغير في الغابة تنفجر منه فقاعات الغاز في بعض الأماكن. اشتعل الغاز من عود الثقاب، وبدأ لهب متوهج خافتًا يتجول عبر المستنقع. أي نوع من الغاز هذا؟ (الميثان).

استمرار الدرس.

الاستقطاب- هذه هي قدرة الرابطة التساهمية على تغيير قطبيتها تحت تأثير مجال كهربائي خارجي (انتبه إلى مفاهيم مختلفة مثل قطبية الرابطة واستقطاب الجزيء).

تعزيز المواد المستفادة

يتم التحكم في الموضوع قيد الدراسة باستخدام أجهزة التحكم عن بعد.

يتم إجراء الاستطلاع لمدة 3 دقائق، و10 أسئلة بقيمة نقطة واحدة، ويتم تخصيص 30 ثانية للإجابات، ويتم عرض الأسئلة على اللوحة التفاعلية. إذا سجلت 9-10 نقاط - سجل "5"، 7-8 نقاط - سجل "4"، 5-6 نقاط - سجل "3".

أسئلة للتوحيد

1. الرابطة التي تتكون من أزواج الإلكترونات المشتركة تسمى:

أ) الأيونية. ب) تساهمية. ج) المعدن.

2. تتشكل رابطة تساهمية بين الذرات:

أ) المعادن. ب) غير المعادن. ج) المعدنية وغير المعدنية.

3. تسمى آلية تكوين رابطة تساهمية من زوج إلكترون وحيد لذرة واحدة ومدار حر لذرة أخرى:

أ) المانح المتقبل؛ ب) خامل. ج) الحفزية.

4. ما هو الجزيء الذي يحتوي على رابطة تساهمية؟

أ) الزنك؛ ب) النحاس يا؛ ج) نه 3.

5. تعدد الروابط في جزيء النيتروجين يساوي:

ثلاثة؛ ب) اثنان؛ ج) واحد.

6. أقصر طول رابطة في الجزيء:

أ) ح 2 ق؛ ب) سادس 6؛ ج) SO 2؛ د) سو

7. عند تداخل السحب الإلكترونية على طول المحور الواصل بين نوى الذرات المتفاعلة يتشكل ما يلي:

أ) σ السندات؛ ب) رابطة π؛ ج) ρ السندات.

8. تحتوي ذرة النيتروجين على عدد ممكن من الإلكترونات غير المتزاوجة:

أ) 1؛ ب)2؛ على الساعة 3.

9. تزداد قوة الروابط في السلسلة:

أ) ح 2 يا - ح 2 ق؛ 6) NH 3 - PH 3؛ ج) CS 2 - CO 2؛ د) ن 2 - س 2

10. المدار الهجين له الشكل:

كرة؛ ب) ثمانية غير منتظمة؛ ج) ثمانية منتظمة.

يتم عرض النتائج على الفور على الشاشة، ونقوم بإعداد تقرير عن كل سؤال.

تحليل الواجبات المنزلية (انظر الملحق - بطاقة العمل)، الفقرة 6 من الكتاب المدرسي لـ O.S. Gabrielyan، G.Glysov "الكيمياء. الصف الحادي عشر" (م: بوستارد، 2006)، ملاحظات في دفتر ملاحظات.

طلب

بطاقة العمل

1. تطابق أسماء المادة ونوع الرابطة.

1) كلوريد البوتاسيوم.

2) الأكسجين.

3) المغنيسيوم.

4) رابع كلوريد الكربون.

أ) التساهمية غير القطبية.

ب) الأيونية.

ج) المعدن.

د) القطبية التساهمية.

2. بين ذرات العناصر التي ستكون الرابطة الكيميائية أيونية بطبيعتها؟

أ) NnO؛ ب) سي وC1؛ ج) نا و يا؛ د) ف و ر.

3. يتم التعبير عن طول الاتصال بـ:

أ) نانومتر؛ ب) كجم؛ ج) ي؛ د) م 3.

4. أين تكون الرابطة الكيميائية أقوى: في جزيء Cl 2 أو O 2؟

5. أي الجزيء يحتوي على رابطة هيدروجينية أقوى: H 2 O أو H 2 S؟

6. أكمل الجملة: "الرابطة التي تتكون من تداخل سحب الإلكترونات على طول الخط الذي يربط نوى الذرات تسمى ........................... ..... ......"،

7. ارسم مخططات لتداخل مدارات الإلكترون أثناء تكوين الرابطة π.

8. الواجبات المنزلية. "الكيمياء العامة في الاختبارات والمسائل والتمارين" بقلم O.S. Gabrielyan (M.: Drofa، 2003)، العمل 8A، الخيار 1، 2.

تم التعبير عن فكرة تكوين رابطة كيميائية باستخدام زوج من الإلكترونات التي تنتمي إلى الذرتين المتصلتين في عام 1916 من قبل الكيميائي الفيزيائي الأمريكي ج. لويس.

توجد روابط تساهمية بين الذرات في كل من الجزيئات والبلورات. ويحدث بين الذرات المتطابقة (على سبيل المثال، في جزيئات H2 وCl2 وO2، في بلورة الماس) وبين الذرات المختلفة (على سبيل المثال، في جزيئات H2O وNH3، في بلورات SiC). جميع الروابط الموجودة في جزيئات المركبات العضوية تقريبًا تكون تساهمية (CC، C-H، C-N، إلخ).

هناك آليتان لتكوين الروابط التساهمية:

1) التبادل؛

2) المانح المتقبل.

آلية تبادل تكوين الرابطة التساهميةيكمن في حقيقة أن كل من الذرات المتصلة توفر إلكترونًا واحدًا غير متزاوج لتكوين زوج إلكترون مشترك (رابطة). يجب أن يكون لإلكترونات الذرات المتفاعلة دوران معاكس.

دعونا نفكر، على سبيل المثال، في تكوين رابطة تساهمية في جزيء الهيدروجين. عندما تقترب ذرات الهيدروجين، تخترق سحبها الإلكترونية بعضها البعض، وهو ما يسمى تداخل السحب الإلكترونية (الشكل 3.2)، وتزداد كثافة الإلكترون بين النوى. تجذب النواة بعضها البعض. ونتيجة لذلك، تنخفض طاقة النظام. عندما تقترب الذرات من بعضها البعض بشكل كبير، يزداد تنافر النوى. ولذلك، هناك مسافة مثالية بين النوى (طول الرابطة l)، حيث يكون للنظام الحد الأدنى من الطاقة. في هذه الحالة يتم إطلاق طاقة تسمى طاقة الربط E St.

أرز. 3.2. رسم تخطيطي لتداخل السحابة الإلكترونية أثناء تكوين جزيء الهيدروجين

من الناحية التخطيطية، يمكن تمثيل تكوين جزيء الهيدروجين من الذرات على النحو التالي (النقطة تعني إلكترون، والخط يعني زوج من الإلكترونات):

N + N → N: N أو N + N → N - N.

بشكل عام بالنسبة لجزيئات AB من المواد الأخرى:

أ + ب = أ: ب.

آلية المانح والمتقبل لتشكيل الرابطة التساهميةيكمن في أن الجسيم الأول - المانح - يمثل زوجًا من الإلكترونات لتكوين رابطة، والثاني - المستقبل - يمثل مدارًا حرًا:

أ: + ب = أ: ب.

المتلقي المانحة

دعونا نفكر في آليات تكوين الروابط الكيميائية في جزيء الأمونيا وأيون الأمونيوم.

1. التعليم

تحتوي ذرة النيتروجين على إلكترونين مقترنين وثلاثة إلكترونات غير مقترنة على مستوى الطاقة الخارجي:

تحتوي ذرة الهيدروجين الموجودة في المستوى الفرعي s على إلكترون واحد غير متزاوج.

في جزيء الأمونيا، تشكل إلكترونات 2p غير المتزاوجة من ذرة النيتروجين ثلاثة أزواج من الإلكترونات مع إلكترونات 3 ذرات هيدروجين:

في جزيء NH3 تتشكل ثلاث روابط تساهمية وفقا لآلية التبادل.

2. تكوين أيون معقد - أيون الأمونيوم.

NH 3 + HCl = NH 4 Cl أو NH 3 + H + = NH 4 +

تبقى ذرة النيتروجين مع زوج وحيد من الإلكترونات، أي إلكترونين لهما دورانات عكسية في مدار ذري واحد. لا يحتوي المدار الذري لأيون الهيدروجين على إلكترونات (المدار الشاغر). عندما يقترب جزيء الأمونيا وأيون الهيدروجين من بعضهما البعض، يحدث تفاعل بين زوج الإلكترونات الوحيد لذرة النيتروجين والمدار الشاغر لأيون الهيدروجين. ويصبح الزوج الوحيد من الإلكترونات مشتركًا بين ذرات النيتروجين والهيدروجين، ويحدث رابطة كيميائية وفقًا لآلية المانح والمستقبل. ذرة النيتروجين في جزيء الأمونيا هي المتبرع، وأيون الهيدروجين هو المتقبل:

تجدر الإشارة إلى أنه في أيون NH 4 + جميع الروابط الأربعة متكافئة ولا يمكن تمييزها؛ لذلك، في الأيون تكون الشحنة غير متمركزة (مشتتة) في جميع أنحاء المجمع.

توضح الأمثلة المدروسة أن قدرة الذرة على تكوين روابط تساهمية لا تتحدد فقط بواسطة إلكترون واحد، ولكن أيضًا بواسطة سحب ثنائية الإلكترون أو وجود مدارات حرة.

وفقا لآلية المانح والمتقبل، تتشكل الروابط في مركبات معقدة: -؛ 2+ ; 2- الخ.

تتميز الرابطة التساهمية بالخصائص التالية:

- التشبع؛

- الاتجاهية؛

- القطبية والاستقطاب.