תרכובת שנוצרת על ידי קשר קוולנטי. קשר קוולנטי - קוטבי ולא קוטבי, מנגנוני היווצרות

קשר קוולנטי, בהתאם לאופן שבו מתרחש צמד האלקטרונים המשותף, יכול להיווצר על ידי לְהַחלִיףאוֹ מנגנון מקבל תורם.

מנגנון החלפהיצירת קשר קוולנטי מתממשת במקרים בהם גם אורביטל אטומי וגם אלקטרון לא מזווג הממוקם באורביטל זה משתתפים ביצירת זוג אלקטרונים משותף מכל אטום.

לדוגמה, במולקולת מימן. אטומי מימן המקיימים אינטראקציה המכילים אלקטרונים בודדים עם ספינים מנוגדים ב-s-orbitals אטומיים יוצרים זוג אלקטרונים משותף, שתנועתו במולקולת H2 מתרחשת בגבולות ה-σ-מולקולרי, אשר נוצר כאשר שני אורביטלים s-אטומיים מתמזגים:

במולקולת האמוניה, אטום החנקן, בעל שלושה אלקטרונים בודדים וזוג אלקטרונים אחד בארבעת האורביטלים האטומיים של רמת האנרגיה החיצונית, יוצר שלושה זוגות אלקטרונים משותפים עם s-אלקטרונים של שלושה אטומי מימן. זוגות האלקטרונים הללו במולקולת NH 3 ממוקמים בשלושה אורביטלים מולקולריים σ, שכל אחד מהם נוצר כאשר המסלול האטומי של אטום חנקן מתמזג עם מסלול ה-s של אטום מימן:

לפיכך, במולקולת אמוניה, אטום החנקן יוצר שלושה קשרי σ עם אטומי מימן ויש לו לא משותףזוג אלקטרונים.

מנגנון מקבל תורםהיווצרות של קשר קוולנטי מתרחשת במקרים בהם אטום או יון נייטרלי אחד (תוֹרֵם)יש זוג אלקטרונים במסלול האטומי של רמת האנרגיה החיצונית, והיון השני או האטום הנייטרלי (מקבל)- מסלול חופשי (ריק). כאשר אורביטלים אטומיים מתמזגים, מופיע אורביטל מולקולרי שבו יש זוג אלקטרונים משותף שהיה שייך בעבר לאטום התורם:

לפי מנגנון התורם-המקבל, למשל, יצירת קשר קוולנטי בין מולקולת אמוניה ליון מימן מתרחשת עם הופעת אמוניום + יון. במולקולת האמוניה, לאטום החנקן בשכבה החיצונית יש זוג אלקטרונים חופשי, המאפשר למולקולה זו לפעול כתורם. ליון המימן (המקבל) יש s-orbital חופשי. עקב היתוך של האורביטלים האטומיים של אטום החנקן ויון המימן, נוצר אורביטל σ-מולקולרי, וזוג האלקטרונים החופשי של אטום החנקן הופך למשותף לאטומים המחברים:

או H + + NH 3 [ H NH 3 ] +

ביון האמוניום +, הקשר N-H הקוולנטי שנוצר על ידי מנגנון התורם-המקבל שווה באנרגיה ובאורך לשלושת קשרי N-H הקוולנטיים האחרים שנוצרו על ידי מנגנון ההחלפה.

אטום הבור יוצר את מולקולת הבור פלואוריד BF 3 עקב חפיפה של אורביטלי האלקטרונים שנכבשו במצב הנרגש על ידי אלקטרונים לא מזווגים עם אורביטלי האלקטרונים של פלואור. במקרה זה, אטום הבור שומר על מסלול אחד פנוי, שבגללו יכול להיווצר קשר כימי רביעי באמצעות מנגנון התורם-המקבל.

קשר שנוצר על ידי מנגנון מקבל תורם נקרא לעתים קרובות תורם-מקבל, תיאוםאוֹ מְתוּאָם.עם זאת, לא מדובר בסוג מיוחד של קשר, אלא רק במנגנון שונה ליצירת קשר קוולנטי.

מנגנון התורם-המקבל ליצירת קשרים קוולנטיים אופייני לתרכובות מורכבות: את תפקיד המקבל ממלאים בדרך כלל יוני d-metal, שבדרך כלל יכולים לספק שניים, ארבעה או שישה אורביטלים אטומיים חופשיים של s-, p- , d-type, אשר מרחיב משמעותית את יכולתם ליצור תקשורת קוולנטית.

לדוגמה, יוני Ag + ו- Cu 2+, בהתאמה, מספקים שניים וארבעה אורביטלים אטומיים חופשיים, והתורם של צמדי אלקטרונים יכול להיות, למשל, שתיים או ארבע מולקולות של יון אמוניה או ציאניד:

מקבל תורם

במקרים אלו נוצרים קשרים קוולנטיים בין התורמים למקבל עם יצירת קטיונים מורכבים (אמוניה כסף ונחושת) או אניון (ציאניד נחושת).

קשר קוולנטי הוא קשר שקושר לרוב אטומים שאינם מתכתיים במולקולות ובגבישים. אנו מדברים על איזה סוג של קשר כימי נקרא קוולנטי במאמר זה.

מהו קשר כימי קוולנטי?

קשר כימי קוולנטי הוא קשר המושג באמצעות יצירת זוגות אלקטרונים משותפים (קושרים).

אם יש זוג אחד של אלקטרונים בין שני אטומים, אז קשר כזה נקרא יחיד אם יש שניים, הוא כפול אם יש שלושה, הוא משולש;

קשר מסומן בדרך כלל על ידי קו אופקי בין אטומים. לדוגמה, במולקולת מימן יש קשר יחיד: H-H; במולקולת חמצן יש קשר כפול: O=O; קיים קשר משולש במולקולת חנקן:

אורז. 1. קשר משולש במולקולת חנקן.

ככל שריבוי הקשרים גבוה יותר, כך המולקולה חזקה יותר: נוכחות של קשר משולש מסבירה את היציבות הכימית הגבוהה של מולקולות חנקן.

היווצרות וסוגי קשרים קוולנטיים

ישנם שני מנגנונים ליצירת קשר קוולנטי: מנגנון ההחלפה ומנגנון התורם-המקבל:

• מנגנון החלפה. במנגנון ההחלפה, כדי ליצור זוג אלקטרונים משותף, שני האטומים המחוברים מספקים כל אחד אלקטרון אחד לא מזווג. זה בדיוק מה שקורה, למשל, כאשר נוצרת מולקולת מימן.

אורז. 2. יצירת מולקולת מימן.

זוג אלקטרונים משותף שייך לכל אחד מהאטומים המחוברים, כלומר, מעטפת האלקטרונים שלהם מלאה.

• מנגנון מקבל תורם. במנגנון התורם-המקבל, זוג האלקטרונים המשותף מיוצג על ידי אחד מהאטומים המחוברים, זה שהוא יותר אלקטרונילי. האטום השני מייצג מסלול ריק עבור זוג אלקטרונים משותף.

אורז. 3. היווצרות יון אמוניום.

כך נוצר יון אמוניום NH 4+. יון (קטיון) טעון חיובי זה נוצר כאשר גז אמוניה מגיב עם חומצה כלשהי. בתמיסת חומצה ישנם קטיוני מימן (פרוטונים), אשר בסביבת מימן יוצרים את קטיון ההידרוניום H 3 O+. הנוסחה של אמוניה היא NH 3: המולקולה מורכבת מאטום חנקן אחד ושלושה אטומי מימן המחוברים בקשרים קוולנטיים בודדים באמצעות מנגנון החלפה. אטום החנקן נשאר עם זוג בודד אחד של אלקטרונים. הוא מספק אותו כמשותף, כתורם, ליון המימן H+, שיש לו מסלול חופשי.

קשרים כימיים קוולנטיים בחומרים כימיים יכולים להיות קוטביים או לא קוטביים. לקשר אין מומנט דיפול, כלומר קוטביות, אם שני אטומים של אותו יסוד בעלי אותו ערך אלקטרושליליות מחוברים. לפיכך, במולקולת מימן הקשר אינו קוטבי.

במולקולת מימן כלורי HCl, אטומים בעלי אלקטרושליליות שונה מחוברים בקשר יחיד קוולנטי. זוג האלקטרונים המשותף מוזז לעבר כלור, שיש לו זיקה אלקטרונית ואלקטרושלילית גבוהה יותר. מתעורר מומנט דיפול והקשר הופך לקוטבי. במקרה זה מתרחשת הפרדת מטען חלקית: אטום המימן הופך לקצה החיובי של הדיפול, ואטום הכלור הופך לקצה השלילי.

לכל קשר קוולנטי יש את המאפיינים הבאים: אנרגיה, אורך, ריבוי, קוטביות, קיטוב, רוויה, כיווניות במרחב

מה למדנו?

קשר כימי קוולנטי נוצר על ידי חפיפה של זוג ענני אלקטרונים ערכיים. קשר מסוג זה יכול להיווצר על ידי מנגנון מקבל תורם, כמו גם על ידי מנגנון חליפין. קשר קוולנטי יכול להיות קוטבי או לא קוטבי ומאופיין בנוכחות של אורך, ריבוי, קוטביות וכיוון במרחב.

מבחן על הנושא

הערכת הדו"ח

דירוג ממוצע: 4.2. סך הדירוגים שהתקבלו: 164.

כפי שכבר הוזכר, זוג אלקטרונים משותף המבצע קשר קוולנטי יכול להיווצר עקב אלקטרונים לא מזווגים הנמצאים באטומים שאינם מתרגשים באינטראקציה. זה מתרחש, למשל, במהלך היווצרות מולקולות כגון H2, HC1, Cl2. כאן, לכל אטום יש אלקטרון אחד לא מזווג; כאשר שני אטומים כאלה מקיימים אינטראקציה, נוצר זוג אלקטרונים משותף - נוצר קשר קוולנטי.

לאטום חנקן לא נרגש יש שלושה אלקטרונים לא מזווגים:

כתוצאה מכך, עקב אלקטרונים לא מזווגים, אטום החנקן יכול להשתתף ביצירת שלושה קשרים קוולנטיים. זה מה שקורה, למשל, במולקולות N2 או NH3, שבהן הקוולנטיות של חנקן היא 3.

עם זאת, מספר הקשרים הקוולנטיים עשוי להיות גדול ממספר האלקטרונים הבלתי מזווגים הזמינים לאטום שאינו נרגש. לפיכך, במצב נורמלי, לשכבה האלקטרונית החיצונית של אטום הפחמן יש מבנה המתואר בתרשים:

בשל האלקטרונים הבלתי מזווגים הזמינים, אטום פחמן יכול ליצור שני קשרים קוולנטיים. בינתיים, פחמן מאופיין בתרכובות שבהן כל אחד מהאטומים שלו מחובר לאטומים שכנים בארבעה קשרים קוולנטיים (לדוגמה, CO 2, CH 4 וכו'). זה אפשרי בשל העובדה שעם הוצאה של אנרגיה מסוימת ניתן להעביר את אחד מ-2x האלקטרונים הקיימים באטום לתת-רמה 2 רכתוצאה מכך, האטום עובר למצב נרגש, ומספר האלקטרונים הבלתי מזווגים גדל. תהליך עירור כזה, המלווה ב"זיווג" של אלקטרונים, יכול להיות מיוצג על ידי התרשים הבא, שבו המצב הנרגש מסומן בכוכבית ליד סמל היסוד:

בשכבת האלקטרונים החיצונית של אטום הפחמן נמצאים כעת ארבעה אלקטרונים בלתי מזווגים; לכן, אטום הפחמן הנרגש יכול להשתתף ביצירת ארבעה קשרים קוולנטיים. במקרה זה, עלייה במספר הקשרים הקוולנטיים שנוצרו מלווה בשחרור של יותר אנרגיה ממה שמושקע בהעברת האטום למצב נרגש.

אם עירור של אטום, המוביל לעלייה במספר האלקטרונים הבלתי מזווגים, קשור בעלויות אנרגיה גדולות מאוד, אזי עלויות אלו אינן מתוגמלות באנרגיה של היווצרות קשרים חדשים; אז תהליך כזה בכללותו מתברר כלא חיובי מבחינה אנרגטית. לפיכך, לאטומי חמצן ופלואור אין אורביטלים חופשיים בשכבת האלקטרונים החיצונית:

כאן, עלייה במספר האלקטרונים הבלתי מזווגים אפשרית רק על ידי העברת אחד האלקטרונים לרמת האנרגיה הבאה, כלומר. במדינה 3 שניות.עם זאת, מעבר כזה קשור בהוצאה גדולה מאוד של אנרגיה, שאינה מכוסה על ידי האנרגיה המשתחררת כאשר נוצרות קשרים חדשים. לכן, בגלל אלקטרונים לא מזווגים, אטום חמצן יכול ליצור לא יותר משני קשרים קוולנטיים, ואטום פלואור יכול ליצור רק אחד. ואכן, יסודות אלה מאופיינים בקוולנטיות קבועה השווה לשניים עבור חמצן ואחד עבור פלואור.

לאטומים של אלמנטים מהתקופה השלישית ואחריה יש "-i-sublevel" בשכבה האלקטרונית החיצונית, שאליה הם יכולים לעבור עם עירור s-ו-p-אלקטרונים של השכבה החיצונית. לכן, כאן עולות הזדמנויות נוספות להגדיל את מספר האלקטרונים הבלתי מזווגים. לפיכך, אטום כלור, שבמצב לא נרגש יש לו אלקטרון אחד לא מזווג

ניתן להעביר, בהוצאה של אנרגיה מסוימת, למצבים נרגשים (ES), המאופיינים בשלושה, חמישה או שבעה אלקטרונים בלתי מזווגים:

לכן, בניגוד לאטום הפלואור, אטום הכלור יכול להשתתף ביצירת לא רק קשר אחד, אלא גם שלושה, חמישה או שבעה קשרים קוולנטיים. לפיכך, בחומצה כלורית HClO 2 הקוולנטיות של הכלור היא שלוש, בחומצה פרכלורית HClO 3 היא חמש, ובחומצה פרכלורית HClO 4 היא שבע. באופן דומה, אטום גופרית, שיש לו גם רמת 36SiO לא תפוסה, יכול להיכנס למצבים נרגשים עם ארבעה או שישה אלקטרונים לא מזווגים, ולכן, להשתתף ביצירת לא רק שניים, כמו חמצן, אלא גם ארבעה או שישה קשרים קוולנטיים. זה יכול להסביר את קיומן של תרכובות שבהן גופרית מציגה קוולנטיות של ארבע (SO 2, SCl 4) או שש (SF 6).

במקרים רבים, קשרים קוולנטיים נוצרים גם עקב אלקטרונים מזווגים הנמצאים בשכבת האלקטרונים החיצונית של האטום. קחו למשל את המבנה האלקטרוני של מולקולת האמוניה:

כאן, הנקודות מצביעות על אלקטרונים שהיו שייכים במקור לאטום החנקן, והצלבים מציינים את אלו שהיו שייכים במקור לאטומי המימן. מתוך שמונת האלקטרונים החיצוניים של אטום החנקן, שישה יוצרים שלושה קשרים קוולנטיים והם משותפים לאטום החנקן ולאטומי המימן. אבל שני אלקטרונים שייכים רק לחנקן ולצורה זוג אלקטרונים בודד.זוג אלקטרונים כזה יכול להשתתף גם ביצירת קשר קוולנטי עם אטום אחר אם יש אורביטל חופשי בשכבת האלקטרונים החיצונית של אטום זה. מסלול ls לא מלא קיים, למשל, ביון המימן H+, שבדרך כלל נטול אלקטרונים:

לכן, כאשר מולקולת NH 3 מקיימת אינטראקציה עם יון מימן, נוצר ביניהם קשר קוולנטי; זוג האלקטרונים הבודד על אטום החנקן מתחלק בין שני האטומים, וכתוצאה מכך נוצר יון אַמוֹנִיוּם NH 4:

כאן הקשר הקוולנטי נוצר עקב זוג אלקטרונים שהיה שייך במקור לאטום אחד (תוֹרֵםזוג אלקטרונים), ומסלול חופשי של אטום אחר (מקבלזוג אלקטרונים). שיטה זו ליצירת קשר קוולנטי נקראת תורם-מקבל.בדוגמה הנחשבת, תורם זוג האלקטרונים הוא אטום חנקן, והמקבל הוא אטום מימן.

הניסיון קבע כי ארבעת קשרי ה-N-H ביון האמוניום שווים מכל הבחינות. מכאן נובע שקשר שנוצר בשיטת התורם-מקבל אינו שונה בתכונותיו מקשר קוולנטי שנוצר על ידי אלקטרונים בלתי מזווגים של אטומים המקיימים אינטראקציה.

דוגמה נוספת למולקולה בה נוצרים קשרים באופן תורם-מקבל היא מולקולת תחמוצת החנקן (I) N 2 O.

בעבר, הנוסחה המבנית של תרכובת זו תוארה כדלקמן:

לפי נוסחה זו, אטום החנקן המרכזי מחובר לאטומים שכנים בחמישה קשרים קוולנטיים, כך ששכבת האלקטרונים החיצונית שלו מכילה עשרה אלקטרונים (חמישה זוגות אלקטרונים). אבל מסקנה כזו סותרת את המבנה האלקטרוני של אטום החנקן, שכן שכבת ה-L החיצונית שלו מכילה רק ארבעה אורביטלים (אחד 5- ושלושה p-אורביטלים) ואינה יכולה להכיל יותר משמונה אלקטרונים. לכן, הנוסחה המבנית הנתונה אינה יכולה להיחשב נכונה.

הבה נבחן את המבנה האלקטרוני של תחמוצת החנקן (I), והאלקטרונים של אטומים בודדים יסומנו לסירוגין על ידי נקודות או צלבים. אטום החמצן, בעל שני אלקטרונים בלתי מזווגים, יוצר שני קשרים קוולנטיים עם אטום החנקן המרכזי:

בשל האלקטרון הבלתי מזווג שנותר על אטום החנקן המרכזי, האחרון יוצר קשר קוולנטי עם אטום החנקן השני:

כך, השכבות האלקטרוניות החיצוניות של אטום החמצן ואטום החנקן המרכזי מתמלאות: כאן נוצרות תצורות יציבות של שמונה אלקטרונים. אבל שכבת האלקטרונים החיצונית ביותר של אטום החנקן החיצוני מכילה רק שישה אלקטרונים; לכן אטום זה יכול להיות מקבל של זוג אלקטרונים אחר. לאטום החנקן המרכזי הסמוך לו יש זוג אלקטרונים בודד והוא יכול לפעול כתורם. זה מוביל ליצירת קשר קוולנטי נוסף בין אטומי חנקן בשיטת התורם-המקבל:

כעת לכל אחד משלושת האטומים המרכיבים את מולקולת N 2 O יש מבנה יציב בן שמונה אלקטרונים של השכבה החיצונית. אם קשר קוולנטי שנוצר בשיטת מקבל תורם מסומן, כמקובל, על ידי חץ המכוון מהאטום התורם לאטום המקבל, אזי ניתן לייצג את הנוסחה המבנית של תחמוצת החנקן (I) באופן הבא:

לפיכך, בתחמוצת החנקן (I) הקוולנטיות של אטום החנקן המרכזי היא ארבע, והחיצוני הוא שניים.

הדוגמאות שנחשבו מראות שלאטומים יש מגוון אפשרויות ליצירת קשרים קוולנטיים. זה האחרון יכול להיווצר עקב אלקטרונים לא מזווגים של אטום לא מעורר, ובשל אלקטרונים לא מזווגים המופיעים כתוצאה מעירור של האטום ("זיווג" של זוגות אלקטרונים), ולבסוף, בשיטת התורם-מקבל. עם זאת, המספר הכולל של קשרים קוולנטיים שאטום נתון יכול ליצור מוגבל. היא נקבעת על פי המספר הכולל של אורביטלים ערכיים, כלומר אותם אורביטלים שהשימוש בהם ליצירת קשרים קוולנטיים מתברר כנועים מבחינה אנרגטית. חישובים מכאניים קוונטיים מראים שאורביטלים דומים כוללים S-ו-p-orbitals של שכבת האלקטרון החיצונית ו-d-orbitals של השכבה הקודמת; במקרים מסוימים, כפי שראינו בדוגמאות של אטומי כלור וגופרית, ניתן להשתמש ב-b-orbitals של השכבה החיצונית גם כאורביטלים ערכיים.

לאטומים של כל היסודות של התקופה השנייה יש ארבעה אורביטלים בשכבת האלקטרון החיצונית בהעדר ^-אורביטלים בשכבה הקודמת. כתוצאה מכך, אורביטלי הערכיות של אטומים אלה יכולים להכיל לא יותר משמונה אלקטרונים. המשמעות היא שהקוולנטיות המקסימלית של יסודות בתקופה השנייה היא ארבעה.

ניתן להשתמש באטומים של יסודות מהתקופה השלישית ואחריה ליצירת קשרים קוולנטיים לא רק s-ו ר-,אלא גם ^-אורביטלים. ישנן תרכובות ידועות של ^-אלמנטים שבהם כרוכה יצירת קשרים קוולנטיים s-ו ר-אורביטלים של שכבת האלקטרון החיצונית וכל החמישה

היכולת של אטומים להשתתף ביצירת מספר מוגבל של קשרים קוולנטיים נקראת רִוּוּיקשר קוולנטי.

• קשר קוולנטי שנוצר באופן תורם-מקבל מכונה לעתים בקיצור קשר תורם-מקבל. עם זאת, לפי המונח הזה צריך להבין לא סוג מיוחד של קשר, אלא רק שיטה מסוימת ליצירת קשר קוולנטי.

שימוש במידע חדש

טכנולוגיה בשיעורי כימיה

הזמן מתקדם במהירות, ואם מוקדם יותר בית הספר היה צריך ליצור בסיס תיאורטי ותמיכה חינוכית ומתודולוגית, עכשיו יש לו את כל הדרוש כדי להגביר את היעילות של עבודתו. וזו זכות גדולה של הפרויקט הלאומי "חינוך". כמובן שאנו, המורים, חווים קשיים גדולים במונחים של שליטה בטכנולוגיות מודרניות. חוסר היכולת שלנו לעבוד עם מחשב משפיע עלינו, והשליטה בו לוקחת הרבה זמן. אבל עדיין מאוד מעניין ומרגש! יתר על כן, התוצאה ברורה. ילדים מתעניינים בשיעורים נערכות במהירות ובאינפורמטיביות.

לעתים קרובות אנשים חושבים שכימיה מזיקה ומסוכנת. לעתים קרובות אנו שומעים: "מוצרים ידידותיים לסביבה!", "שמעתי שמרעילים אותך בכימיקלים!"... אבל זה לא כך! אנו, מורים לכימיה, עומדים בפני המשימה לשכנע את תלמידי בית הספר כי כימיה היא מדע יצירתי, שהיא הכוח היצרני של החברה, ומוצריה משמשים בכל ענפי התעשייה, החקלאות, וללא כימיזציה המשך התפתחותה של הציוויליזציה. בלתי אפשרי.

הקדמה הנרחבת של כימיקלים, חומרים, שיטות וטכניקות טכנולוגיות דורשת מומחים בעלי השכלה גבוהה עם בסיס איתן של ידע כימי. לצורך כך, קיימת בבית ספרנו חוג כימי וביולוגי מיוחד, המעניק הכנה איכותית לתלמידי בית הספר להמשך השכלתם הכימית. על מנת שתלמידי התיכון יבחרו בפרופיל הספציפי הזה, בכיתה ט' מתקיים קורס בחירה "כימיה בחיי היום יום", שמטרתו לסייע לילדים להכיר מקצועות הקשורים ישירות למקצועות הכימיה והביולוגיה. . גם אם התלמידים לא יבחרו במגמה כימית וביולוגית בתיכון, ידע על חומרים שהם פוגשים כל הזמן בחיי היומיום יועיל בחיים.

בשיעורי בחירה, המקום הראשון ניתן להרצאות. כשאני מתכונן אליהם, אני משתמש במשאבי מידע מקוונים. על המסך מוצגים איורים רבים, דיאגרמות, אוספי וידאו, חומרי מעבדה, שקופיות ועל פיהם אני מספר את סיפורי. טכנולוגיית ההסבר שלי השתנתה באופן משמעותי. הילדים מאוד מתעניינים, הם מקשיבים לסיפור בתשומת לב וברצון רב.

כימיה היא מדע ניסיוני. זמן רב מוקצה לשיעורי מעבדה. אבל קורה שחלק מהריאגנטים אינם זמינים במעבדה, ומעבדה וירטואלית באה לעזרה. באמצעות תוכנית מיוחדת, התלמידים יכולים לערוך ניסוי וירטואלי. הילדים לומדים את השפעת חומרי ניקוי סינתטיים על סוגי בדים שונים, מסיסות דשנים מינרליים במים, מדיום תמיסתם והרכב המזון האיכותי (פחמימות, חלבונים, שומנים). באמצעות מחשב הם מנהלים יומן ניסוי משלהם, שבו הם רושמים את נושא עבודת המעבדה, תצפיותיהם ומסקנות לגבי השימוש הנכון בחומרים אלו בחיי היומיום. היתרונות של מעבדה וירטואלית הם בטיחות, אין צורך בציוד מעבדה, ועלויות הזמן מינימליות.

בתום הקורס על הסטודנטים לעבור מבחן בכל נושא הנלמד. הם ניצבים בפני המשימה לבחור באיזו צורה לסכם. המסורתי ביותר הוא מבחן בצורת תקציר, הודעה או דוח. כדי להכין אותם, ילדים משתמשים בחומרים ממשאבי אינטרנט. בכך, כמובן, אני עוזר להם: אני קובע את המשימה בצורה ברורה, תוך ניסוח השאלות שעל התלמידים לענות עליהן, ומציין את כתובת האתר עם מידע על הנושא הרלוונטי.

אבל הטופס הזה כבר קצת מיושן, וכמה חבר'ה התחילו לבחור בפעילויות פרויקט. הם עובדים באופן אישי, בקבוצות, בצוותים. חיפוש מידע אינו שלם ללא שימוש בכוח האינטרנט. לפני שאני משחרר אותם לחיפוש חופשי, אני נותן להם אוריינטציה: טכניקות חיפוש, מילות מפתח, ביטויים, שמות של מנועי חיפוש שעשויים להיות שימושיים לעבוד איתם, כתובות של אתרי אינטרנט.

ילדים בוחרים גם מבחן בצורת משחק, משימות ותרגילים אליהם הם מפתחים את עצמם. זה יכול להיות מבחן ספין, "גברים ונשים חכמים", "איך להפוך למיליונר?", "מה? איפה? מתי?”, חידות שונות.

אני גם מארגן מצגת של המוצר המתקבל באמצעות טכנולוגיות מרוחקות. על ידי פרסום תוצאות הפעילות שלהם באינטרנט באתר בית הספר או הכיתה, לתלמידים יש הזדמנות להעריך את עבודתם לא רק בעזרת חבריהם לכיתה, אלא גם עם ילדים ומורים מבתי ספר אחרים, לדון בתוצאות אלו ולהסתכל לעברם בעיניים שונות.

מנקודת המבט של פדגוגיה של מדיה חדשה, אנו חיים בזמנים מעניינים ביותר. ההחדרה המהירה של טכנולוגיות מודרניות מאלצת אותנו לגשת לתפקידים ישנים בדרך חדשה. הכשרה קדם מקצועית בבית הספר שלנו נמשכת כבר ארבע שנים, ובכל פעם אני סוקרת את מהלך השיעורים, כי... נקודות מבט חדשות נפתחות, נוצרים קשרים פוריים בין שיטות הוראה מסורתיות לבין אתגרים חדשים של חברה, מידע וידע. אכן, החינוך התקשורתי הפך לחלק מהחינוך הכללי. במקביל, הילדים מפתחים מיומנויות תקשורת, עניין בטכנולוגיות חדשות, תשוקה, פעילות אישית, יצירתיות, משתפים פעולה באופן פעיל ומחליפים דעות משלהם.

אני משוכנע ששימוש בטכנולוגיית מידע יכול לספק תרבות חינוכית מפותחת. זוהי הצלחה בהוראה ובלמידה. השתמש בטכנולוגיית מידע! עברו מצורות פעילות גופנית ישנות שאיבדו מיעילותן לחדשות, מתקדמות ומודרניות יותר!

ניתן להמחיש את השימוש בטכנולוגיות מידע חדשות בתהליך החינוכי בדוגמה של אחד השיעורים בכימיה כללית בכיתה יא.

מנגנון היווצרות ותכונות של קשרים קוולנטיים

מטרת השיעור.נזכיר מקורס כיתה ח' במנגנון יצירת קשר קוולנטי, למד את מנגנון התורם-המקבל ותכונות הקשר הקוולנטי.

צִיוּד. טבלת אלקטרושליליות של יסודות כימיים, קודוגרמות של קשרי st ו-l, דיסק חינוכי "כימיה כללית" מסדרת התוכניות החינוכיות של קיריל ומתודיוס עם דיאגרמות ומודלים של מולקולות, מודלים של מולקולות כדור ומקל, כרטיס עבודה עם משימות ומבחנים, לוח אינטראקטיבי, מחשב, משימות לגיבוש ושליטה בידע בשלט רחוק.

במהלך השיעורים

ההרצאה מתנהלת באמצעות הדיסק החינוכי "כימיה כללית".

חזרה על חומר מכוסה

זכור עם התלמידים כיצד נוצרים קשרים בין אטומים שאינם מתכת. השלם את משימות 1, 2 בכרטיס העבודה (ראה נספח).

לימוד חומר חדש

מנגנון של יצירת קשר קוולנטי:

א) החלפה (לדוגמה, H 2, Cl 2, HC1);

ב) תורם-מקבל (באמצעות הדוגמה של NH 4 C1).

מיד, התלמידים רושמים את שיעורי הבית שלהם בשוליים: תאר את היווצרות יון ההידרוניום H 3 על אודות + מיון H + ומולקולות מים.

סוגי קשרים קוולנטיים: קוטביים ולא קוטביים (לפי הרכב המולקולה).

תכונות של קשרים קוולנטיים.

ריבוי(יחיד, אחד וחצי, כפול, משולש).

אנרגיית תקשורת- זוהי כמות האנרגיה המשתחררת במהלך היווצרותו של קשר כימי או מושקעת על שבירתו.

אורך קישורהוא המרחק בין גרעיני האטומים במולקולה.

אנרגיה ואורך קשר קשורים זה בזה. הראה בעזרת דוגמה כיצד תכונות אלו קשורות זו בזו, כיצד הן משפיעות על חוזק המולקולה (השליך על הלוח):

רוויה- זוהי היכולת של אטומים ליצור מספר מסוים ומוגבל של קשרים. הצג עם דוגמאות של כדור ומוט

מולקולות Cl 2, H 2 O, CH 4, HNO 3.

כיווניות.שקול שרטוטים של חפיפה של ענני אלקטרונים במהלך היווצרות של קשרי σ ו-π, השלך אותם על הלוח (איור).

תקן משימות 6, 7 בכרטיס העבודה (ראה נספח).

הפסקה קטנה!

1. בואו נתחיל את הרשימה לפי הסדר,

כי האלמנט הראשון.

(אגב, זה יוצר מים -

נקודה מאוד משמעותית).

בואו נדמיין את המולקולה שלו

נוסחה נוחה H 2.

הבה נוסיף באופן משמעותי -

אין חומר קל יותר בעולם!

2. N 2 - מולקולת חנקן.

ידוע שהוא חסר צבע

גַז. הרבה ידע, אבל בואו

בואו נמלא את המלאי שלהם.

3. הוא נמצא בכל מקום ובכל מקום:

ובאבן, באוויר, במים,

הוא בטל הבוקר,

ובשמים הכחולים.

(חַמצָן.)

4. קוטפי פטריות מצאו ביצה קטנה ביער, שממנה פרצו במקומות בועות גז. הגז התלקח מהגפרור, ולהבה זוהרת חלשה החלה לשוטט בביצה. איזה סוג של גז זה (מתאן.)

המשך השיעור.

יכולת קיטוב- זוהי היכולת של קשר קוולנטי לשנות את הקוטביות שלו בהשפעת שדה חשמלי חיצוני (שימו לב למושגים שונים כמו קוטביות הקשר והקיטוב של המולקולה).

חיזוק החומר הנלמד

השליטה על הנושא הנלמד מתבצעת באמצעות שלטים רחוקים.

הסקר מתבצע במשך 3 דקות, 10 שאלות שוות נקודה אחת, מוקצות 30 שניות לתשובה, השאלות מוקרנות על הלוח האינטראקטיבי. אם אתה קולע 9-10 נקודות - ציון "5", 7-8 נקודות - ציון "4", 5-6 נקודות - ציון "3".

שאלות לאיחוד

1. קשר שנוצר עקב צמדי אלקטרונים משותפים נקרא:

א) יונית; ב) קוולנטי; ג) מתכת.

2. נוצר קשר קוולנטי בין אטומים:

א) מתכות; ב) לא מתכות; ג) מתכת ולא מתכת.

3. מנגנון היווצרות של קשר קוולנטי עקב זוג אלקטרונים בודד של אטום אחד ואורביטל חופשי של אחר נקרא:

א) תורם-מקבל; ב) אינרטי; ג) קטליטי.

4. לאיזו מולקולה יש קשר קוולנטי?

א) Zn; ב) Cu O; ג) NH 3.

5. ריבוי הקשרים במולקולת חנקן שווה ל:

א) שלושה; ב) שניים; ג) אחד.

6. אורך הקשר הוא הקצר ביותר במולקולה:

א) H 2 S; ב) SF 6; ג) SO 2; ד) SOr

7. כאשר ענני אלקטרונים חופפים לאורך הציר המחבר את גרעיני האטומים המקיימים אינטראקציה, נוצרים הדברים הבאים:

א) קשר σ; ב) קשר π; ג) קשר ρ.

8. לאטום החנקן יש מספר אפשרי של אלקטרונים לא מזווגים:

א) 1; ב)2; ב 3.

9. חוזק הקשר עולה בסדרה:

א) H 2 O - H 2 S; 6) NH 3 - PH 3; ג) CS 2 - C O 2; ד) N 2 – O 2

10. למסלול ההיברידית יש את הצורה:

כדור; ב) לא סדיר שמונה; ג) שמונה רגילים.

התוצאות מוצגות מיד על המסך, אנו עורכים דוח על כל שאלה.

ניתוח שיעורי בית (ראה נספח - כרטיס עבודה), § 6 של ספר הלימוד מאת O.S Gabrielyan, G.GLysov "Chemistry. כיתה י"א" (מ': תעלול, 2006), מציין במחברת.

יישום

כרטיס עבודה

1. התאימו את שמות החומר וסוג הקשר.

1) אשלגן כלורי;

2) חמצן;

3) מגנזיום;

4) פחמן טטרכלוריד.

א) קוולנטי לא קוטבי;

ב) יונית;

ג) מתכת;

ד) קוטבי קוולנטי.

2. בין האטומים של אילו יסודות הקשר הכימי יהיה יוני באופיו?

א) NnO; ב) Si ו-C1; ג) Na ו-O; ד) פ' ובר.

3. אורך החיבור מתבטא ב:

א) נ"מ; ב) ק"ג; ג) י; ד) מ 3.

4. היכן הקשר הכימי החזק ביותר: במולקולת Cl 2 או O 2?

5. לאיזו מולקולה יש קשר מימן חזק יותר: H 2 O או H 2 S?

6. המשך המשפט: "הקשר שנוצר מחפיפת ענני אלקטרונים לאורך הקו המחבר את גרעיני האטומים נקרא........................ ...... ......",

7. צייר דיאגרמות של חפיפה של אורביטלים של אלקטרונים במהלך יצירת קשר π.

8. שיעורי בית. "כימיה כללית במבחנים, בעיות, תרגילים" מאת O.S. Gabrielyan (M.: Drofa, 2003), עבודה 8A, אפשרות 1, 2.

הרעיון של יצירת קשר כימי באמצעות זוג אלקטרונים השייכים לשני האטומים המחברים הובע בשנת 1916 על ידי הכימאי הפיזיקלי האמריקאי ג'יי לואיס.

קיימים קשרים קוולנטיים בין אטומים במולקולות ובגבישים. היא מתרחשת הן בין אטומים זהים (לדוגמה, במולקולות H2, Cl2, O2, בגביש יהלום) והן בין אטומים שונים (לדוגמה, במולקולות H2O ו-NH3, בגבישי SiC). כמעט כל הקשרים במולקולות של תרכובות אורגניות הם קוולנטיים (C-C, C-H, C-N וכו').

ישנם שני מנגנונים ליצירת קשרים קוולנטיים:

1) החלפה;

2) תורם-מקבל.

מנגנון החלפה של יצירת קשר קוולנטיטמון בעובדה שכל אחד מהאטומים המחברים מספק אלקטרון אחד לא מזווג ליצירת זוג אלקטרונים משותף (קשר). האלקטרונים של אטומים המקיימים אינטראקציה חייבים להיות בעלי ספינים מנוגדים.

הבה נבחן, למשל, את היווצרותו של קשר קוולנטי במולקולת מימן. כאשר אטומי מימן מתקרבים, ענני האלקטרונים שלהם חודרים זה לזה, מה שנקרא חפיפה של ענני אלקטרונים (איור 3.2), צפיפות האלקטרונים בין הגרעינים עולה. הגרעינים מושכים זה את זה. כתוצאה מכך, האנרגיה של המערכת יורדת. כאשר אטומים מתקרבים מאוד זה לזה, הדחייה של הגרעינים גוברת. לכן, יש מרחק אופטימלי בין הגרעינים (אורך הקשר l), שבו למערכת יש אנרגיה מינימלית. במצב זה משתחררת אנרגיה הנקראת אנרגיית הקישור E St.

אורז. 3.2. תרשים של חפיפת ענן אלקטרונים במהלך היווצרות מולקולת מימן

באופן סכמטי, היווצרות של מולקולת מימן מאטומים יכולה להיות מיוצגת באופן הבא (נקודה פירושה אלקטרון, קו אומר זוג אלקטרונים):

N + N→N: N או N + N→N - N.

במונחים כלליים עבור מולקולות AB של חומרים אחרים:

A + B = A: B.

מנגנון מקבל תורם של יצירת קשר קוולנטיטמון בעובדה שחלקיק אחד - התורם - מייצג זוג אלקטרונים ליצירת קשר, והשני - המקבל - מייצג מסלול חופשי:

A: + B = A: B.

מקבל תורם

הבה נבחן את מנגנוני היווצרות של קשרים כימיים במולקולת האמוניה ויון האמוניום.

1. חינוך

לאטום החנקן שני אלקטרונים מזווגים ושלושה בלתי מזווגים ברמת האנרגיה החיצונית שלו:

לאטום המימן בתת-רמת s יש אלקטרון אחד לא מזווג.

במולקולת האמוניה, האלקטרונים הבלתי מזווגים של 2p של אטום החנקן יוצרים שלושה זוגות אלקטרונים עם האלקטרונים של 3 אטומי מימן:

במולקולת NH 3 נוצרים 3 קשרים קוולנטיים לפי מנגנון ההחלפה.

2. היווצרות יון מורכב - יון אמוניום.

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

אטום החנקן נשאר עם זוג בודד של אלקטרונים, כלומר שני אלקטרונים עם ספינים אנטי מקבילים במסלול אטומי אחד. המסלול האטומי של יון המימן אינו מכיל אלקטרונים (אורביטל פנוי). כאשר מולקולת אמוניה ויון מימן מתקרבים זה לזה, מתרחשת אינטראקציה בין צמד האלקטרונים הבודד של אטום החנקן לבין המסלול הפנוי של יון המימן. צמד האלקטרונים הבודד הופך משותף לאטומי החנקן והמימן, וקשר כימי מתרחש על פי מנגנון התורם-המקבל. אטום החנקן של מולקולת האמוניה הוא התורם, ויון המימן הוא המקבל:

יש לשים לב שביון NH 4 + כל ארבעת הקשרים שווים ואינם ניתנים להבחין, לכן, ביון המטען מנותק (מפזר) ברחבי הקומפלקס.

הדוגמאות הנחשבות מראות שהיכולת של אטום ליצור קשרים קוולנטיים נקבעת לא רק על ידי אלקטרון אחד, אלא גם על ידי ענני 2 אלקטרונים או נוכחות של אורביטלים חופשיים.

על פי מנגנון התורם-המקבל נוצרים קשרים בתרכובות מורכבות: - ; 2+ ; 2- וכו'.

לקשר קוולנטי יש את התכונות הבאות:

- רוויה;

- כיווניות;

- קוטביות וקיטוב.