Кіріспе 3 страница

Оқушылар жеке қосылысты әр жағынан қарастыруға, оның басқа қосылыстар ішіндегі орнын бағдарлай білуге үйренеді. Мұның ѳзі оқушылардың химиялық ойлауын дамытуға, диалектикалық-материалистік кѳзқарас қалыптасуына жәрдемін тигізеді. Органикалық химия курсын ѳткенде тотығу дәрежелері мен валенттілік ұғымы генетикалық байланыс, молекуладағы атомдардың ѳзара әсері, электрон тығыздығының орналасуы ұғымдарымен ұласып, жаңа мысалдармен толықгырылады. Кѳмірсутектерден оттекті органикалық қосылыстар кластарына ауысқанда кѳміртегі атомының теріс тотығу дәрежесі ѳсіп отырады.Құмырсқа альдегиді тотығып, құмырсқа қышқылын түзсе, тотықсызданып, метил спиртіне айналады. Оқушылар бір ғана тотығу дәрежесіндегі сутегінің әр түрлі қосылыстардағы қышқылдық қасиеттері, мәселен, спирттерде, фенолда, карбон қышқылдарында, карбон қышқылдарының галоген туындыларында түрліше болуымен танысады. Мұның мәнісі атомдардың өзара әсері, электрон тығыздығының орналасу заңдылықтарымен түсіндіріледі. Бұдан оқушылар молекуланың тек атомдардың жай жиынтығы ғана емес, жаңа бір сапалық түзіліс екені, молекуладағы атомдар бір-біріне әсер ететіні жѳнінде ңақтылы ұғым алады. Қорытынды: валенттілік және тотығу дәрежесі ұғымдары мектептегі химия курсын және химиялық тілді саналы меңгерумен бірге, оқушыларға жан-жақты тәрбие беруге, психикалық жағынан жетілдіруге жәрдемдеседі.

Валентттік, тотығу дәрежесі, химиялық байланыс және зат құрылымы ұғымдарының арасындағы ѳзара байланыстар. Орта мектептің химия курсында химиялық байланыс, валенттілік және тотығу дәрежелері арасындағы тәуелділік нақтылы ашылмайды. Заттың құрылымы бойынша анықталатын координация саны туралы жеке деректер келтіріледі. Әдістемелік әдебиеттерде валенттіліктің бүтін санмен рим цифрлары арқылы белгіленетіні, таңбасы болмайтыны айтылады. Тотығу дәрежесінің оң, теріс және нѳл, бѳлшек сан түрінде болып, араб цифрларымен көрсетілетініне назар аударылады. Тағы бір ескертілетіні валенттілік пен тотығу дәрежесінің сан мәндері сәйкес келуі де, келмеуі де мүмкін.

Валенттілік пен тотығу дәрежелерінің сан мәндсріндегі үйлеспеушілікті түсіну үшін мұғалімнің үш түрлі валенттілік болатынын есте ұстағаны жөн. Валенттілік заттардың өзара әрекеттесулерінің саны, ол үш түрлі әдіспен:

а) заттың элементтік құрамы;

ә) қосылыстағы атомдардың өзара орналасуының геометриялық құрылымы;

б) заттардың электрондық құрылысы бойынша анықталады. Заттың элементтік құрамы бойынша табылатын валенттілік, басқаша айтқанда стехиометриялық валенттілік тәжірибе жүзінде анықталады. Ол сан жағынан қосылыстағы элементтің салыстырмалы атомдық массасын эквиваленттік массасына бөлгенде шығатын санға тең. Тотығу дәрежесі дегенміз - қосылыстағы элементтің стехиометриялық валенттігі, металдық қасиеттері бар элементтер үшін оң таңбамен, бейметалдық қасиеттері бар элементтер үшін теріс таңбамен алынады. Бір элементтің (эквиваленті бірдей) атомдары өзара әрекеттесіп, жай заттар түзілгенде стехиометриялық валенттілік те, тотығу дәрежесі де нөлге тең болады. Атомдардың әрекеттесуге бейімділігі олардың қосылыстағы орналасуының геометриялық құрылымы бойынша анықталған валенттілікті координация деп атайды. Ол осы қарастырып отырған атомды қоршаған кѳршілес атомдардың санымен анықталады. Координация саны кеңірек ұғым, стехиометриялық валенттілікті де қамтиды, көбінесе металдар мен иондық кристалдардағы атомдардың валенттілігін табуда қолданылады. Мысалы, хром хлоридінің кристалдарында хромның бір атомын хлордың алты атомы, хлордың бір атомын хромның екі атомы қоршап орналасады, демек хром атомының координация саны - 6, хлор атомының координация саны -2. Олардың ѳзара қатынасы Сr: Сl = 6: 2 = 3: 1 қатынасындай, хромның үшке, хлордың бірге тең стехиометриялық валенттілігіне сәйкес келеді. Атомның координация саны да тәжірибе жүзінде табылады. Атомның байланыс валенттілігі осы атомның ѳзін қоршаған атомдармен түзетін химиялық байланысының, ал байланыстың ѳзі ортақтасқан элекрон жұбының санымен анықталады. Электрон жұбымен есептегенде атомдар арасындағы байланыстың саны әр түрлі бүтін немесе бѳлшек сандармен кѳрсетілуі мумкін. Айтылған үш әдіспен табылған бір элементтің валенттілігі әр түрлі болуы ықтимал. Әдетте, оттегінің стехиометриялық валенттілігі екіге тең; озондағы оттегі атомдарының стехиометриялық валенттілігі екіге тең, молекуласы тұйықталған деп есептеледі. Құрылымдық зерттеулер нәтижесінде озон молекуласының тұйықталмағаны, су молекуласындағы тәрізді бұрыш жасап орналасқаны анықталды. Орталық атом екі шеткі атомдармен байланысқан, ал шеткі атомдар ѳзара байланыспайды. Демек орталық атомның координациялық саны -2, шеткі атомдардың координация саны -1. Бұл - оттегінің бір атомы - екі, қалған екі атомы бір валентті деген сѳз. Озонның электрондық құрылысын квант химиясының әдістерімен зерттегенде орталық атом мен шеткері атомдар арасында бір коваленттіден және үш атомды бірдей байланыстыратын бір электрон жұбы бар екені анықталған, бұл соңғы байланыс әр екі атомға жартыдан тиеді. Тұтасынан алғанда орталық атом мен шеткі атом арасында бір жарым (1 + 0,5), орталық атом мен екі шеткі атом арасында үш (1,5+1,5) химиялық байланыс бары есептеледі. Сонымен байланыстың саны бойынша озондағы оттегінің орталық атомы - үш, шеткі атомдары 1,5 валентті. Үш түрлі валенттілікті бір жалпы ұғымның әр жағы деп түсініп, олардың ұқсастығы мен айырмашылығын білу орта мектепте химияны оқытудың сапасын арттырады.

1.5 Химиялық реакциялар. Атомдар. Химиялық элементтер.

Бұл тақырыпта химиялық реакциялар жайлы ұғым беріледі:

а) заттың өзгерісі (айналуы);

ә) химиялық реакция кезінде жылу бөліну құбылыстары түсіндіріледі. Тұнба түзілу, газ бөліну, түстің өзгеруі бұл жаңа заттың түзілу белгісі.

Химиядағы маңызды келесі ұғым – атом жайлы түсінік. Әр түрлі элемент атомын сипаттай келе, химиялық заттарды құрайтын, ең ұсақ бөлшектер – атомдар өзара бірігіп жай және күрделі заттар түзетіні айтылады. Табиғатта 89 түрлі элемент бар, оған жасанды жолмен алынған элементтерді қосса, элемент саны 109-ға жетеді.

Зат және химиялық реакция - химия ғылымының анықтамасына кіретін іргелі ұғымдар, ѳзге аса маңызды ұғымдар осы екеуінен туындайды. Заттар химиялық элементтердің қосылыстары болып табылатындықтан, бұлардың қатарына химиялық элемент ұғымын да жатқызады. Химиялық реакциялар кезінде бастапқы заттар реакция ѳнімдеріне айналады. Бұл айналулар элемент атомдарының арасында жүзеге асады. Орта мектептің химия курсының алғашқы сабақтарында заттар және олардың қасиеттері жѳніңде түсінік берілісімен химиялық реакция туралы ұғым қалыптастырылады. Содан соң зат және реакция туралы білім элемент және атом ұғымдарын енгізу үшін пайдаланылады. Бұдан кейінгі оқу материалдарында осы үш ұғым жарыса қалыптасып, бірін-бірі толықтырып, кеңейтіп және ѳрбітіп отырады.

Химиялық реакциялар туралы күрделі үғым жүйесіне кіретіндер: заттардың реакцияға түсу бейімділігі, реакцияның басталу және жүру жағдайлары, реакцияның сыртқы белгілері, реакцияның жылдамдығы, реакцияның мәні және жүру механизмі, реакцияның жүру заңдылықтары, химиялық реакциялардың жіктелуі, химиялық реакциялардың сандық қѳрсеткіштері, химиялық реакциялардың зертханада және ѳндірісте пайдаланылуы, реакцияның энергетикалық эффектісі. Бұлардың бәрі бір-бірімен тығыз байланысты және әрқайсысы жеке ұғымдарға жіктеледі. Реакцияласушы жүйе деп аталатын бастапқы заттар агрегаттық күйіне қарай біртекті және әртекті деп жіктеледі. Мұның ѳзі гомогенді және гетерогенді реакциялар типін ажыратуға себепші болады. Бастапқы заттар кез-келген реакцияға түсе бермейді, белгілі бір заттармен ғана әрекеттесуге бейімділігін танытады. Бұл бейімділік заттың құрамы мен құрылымына тәуелді. Заттың құрылысы арқылы реакцияның мәні мен жүру механизмі түсіндіріледі. Химиялық реакциялардың басталуы мен жүруі реакцияласушы жүйенің күйіне, ондағы заттардың құрылысына байланысты. Кәдімгі жағдайда кесек күйіндегі заттар бір-бірімен эрекеттеспейді, реакция басталу үшін қажетті жағдайлар тудырылуы керек, олар: заттарды майдалау немесе еріту арқылы жанасу беттерін ұлғайту, қыздыру, жарық және электр энергиясын беру, т.б. Химиялық реакциялардың жүргені сыртқы белгілерінен білінеді, олардың ең бастысы - жаңа заттар түзілуі. Жаңа заттардың пайда болғаны агрегаттық күйінен, түсінен, иісінен және жылу мен жарық шығуынан білінеді. Бұл табиғи таңбалар жүйесіне жататын белгілердің мағынасы реакциялық мәні мен механизмі арқылы түсіндіріледі. Химия тарихында реакцияның мәні тәжірибе-аналитикалық, химиялық атомистика, термодинамикалық кѳзқарастар, атом қүрылысының теориясы және иондық теория, электрондық теория түрғысынан түсіндірілген болатын. Орта мектептің химия курсында реакция үғымының даму қисынын айқындағанда осы теориялық кезеңдер ескеріледі. Алдымен тәжірибелер жасау арқылы бастапқы заттардан жаңа заттар түзілгені немесе химиялық құбылыс туралы ұғым беріледі. Содан соң мәні атом-молекулалық ілім тұрғысынан түсіндіріледі. Бұдан кейін химиялық реакциялардың энергетикасы, кинетикасы және химиялық тепе-теңдік ѳтіледі. Ақырында химиялық реакциялардың мәні мен механизмі электрондық және иондық теориялар тұрғысынан талданады. Химиялық реакциялардың жүру жылдамдығы заттардың табиғатына, әрекеттесуші заттардың концентрациясына, температураға тәуелділігін кѳрсететін заңдылықтар тұрғысынан оқылады. Химиялық реакциялардың сандық кѳрсеткіштері құрам тұрақтылық заңы, масса сақталу заңы, көлем қатынас заңы, Авогадро заңы және реакциялардың жылу эффектісімен сипатталады. Бұл сипаттау халықаралық ѳлшемдер жүйесі - моль және т.б. ұғымдармен тығыз байланысты түрде жүзеге асады. Химиялық реакциялардың жіктелуі айтылып ѳткен ұғымдардың бәріне негізделеді. Реакцияның әр типінің бірнеше түрі болуы ықтимал, мысалы алмасу реакциялары, бейтараптану, гидролиз, т.б. болып жіктеледі. Химиялық реакциялардың сандық кѳрсеткіштері немесе масса сақталу заңына, реакцияласушы және шыққан заттардың мольдік қатынастарына, реакцияның жылу эффектісіне негізделеді. Химиялық реакция ұғымын ойдағыдай қалыптастырудың шарттары:

1) химиялық реакциялар туралы ұғымдар жүйесін мұғалімнің жете түсінуі;

2) химиялық реакция туралы әр кезеңде берілетін білім, білік және дағдыны дидактикалық талаптар тұрғысынан іріктеу;

3) химиялық экспериментті және ѳзге оқыту құралдарын тиімді таңдау;

4) оқушыларды химиялық құбылыстарды бақылай білуге жоспарлы түрде үйрету;

5) затгармен және құрал-жабдықтармен жұмыс істей білуге үйрету;

6)бақылауларын түсіндіре білуге үйрету;

7)бақылауды түсіндірудің теориялық деңгейін біртіндеп кѳтеру;

8) химиялық реакциялармен таныстырғанда мәселелік және зерттеу эдістерін жиі қолдану, оқушылардың ѳздігінен істейтін жұмыстарын тиімді ұйымдастыру.

Кесте-4 Химиялық реакцияның жіктелуі

Жіктеу негізі	Реакцияның типі
1. Бастапқы заттар мен реакциядан шыққан заттардың саны 2. Жылу эффеқтісі   3. Реақцияның бағыты   4. Катализатордың қатысуы   5. Элемент атомдарынын тотығу дәрежесінің ѳзгеруі 6. Әреқеттесуші жүйенің бастапқы қүйі   7. Заттың сапалық құрамының ѳзгермеуі 8. Реакция механизмі	Қосылу, орынбасу, айрылу, алмасу   Экзотермиялық Эндотермиялық Қайтымды Қайтымсыз Катализдік Бейкатализдік Тотығу-тотықсыздану Алмасу Гомогенді Гетерогенді Аллотропия Изомерлену Иондық Радикалды

Оқушылардың жеке химиялық реакцияларды жалпы жоспарға сәйкес сипаттап дағдыланғаны жѳн. Жалпы жоспардың мынадай болуы мүмкін: реакцияға кіріскен және шыққан заттардың құрамы мен қасиеттері; реакцияның мәні; реақцияның химиялық теңдеуі; химиялық реакция басталу және жүру жағдайлары, реақцияның сыртқы белгілері; реакцияны жасау техникасы, реақцияның типі және түрі, реақцияның қолданылуы. Бұл жалпы жоспар химияны оқытудың әр түрлі теориялық кезеңдерінде ѳзгеріске үшырап отырады. Мәселен, реакцияның мәні атом-молекулалық, химиялық байланыс, электрондық және иондық теориялар тұрғысынан түсіндіріледі. Осыған орай реақцияның молекулалық, электрон баланс, толық иондық, қысқа иондық, электрон-иондық теңдеулері жазылады.

Химиялық реакция ұғымының атом-молекулалық ілім тұрғысынан дамуы. Химиялық реакциялардың физикалық құбылыстардан айырмасы, жүзеге асу жағдайлары, сыртқы белгілері туралы, қосылу, айрылу және орын басу реакциялары жайында алғашқы қарапайым түсінік беріледі. Оқушылар реакцияның сандық сипаттамаларымен танысады. Келесі оттегі, сутегі элементтерін және олардың химиялық қосылыстарын ѳткенде, бейорганикалық заттардың манызды кластары туралы білімді қорытындылағанда бұл түсінік кеңейіп одан эрі дамытылады. Оттегі тақырыбында оқушылар бастапқы заттардың біреуі ретінде оттегінің жай заты қатысатын химиялық реакциялардың жүру жағдайларымен, мәні, энергетикасы және типтерімен танысады. Заттардың оттегімен қосылуы тотығу деп аталатыны, тотығу басталу үшін жылу берілетіні, басталғаннан кейін жылу шығарылатыны, реакцияның жылу эффектісі, термохимиялық теңдеулер бойынша есептеулер туралы алғашқы ұғым алады. Ауамен салыстырғанда таза оттегінде реакцияның шапшаң жүретініне, кейбір айрылу реакцияларының жылдамдығына әсер ететін арнайы заттардың (катализаторлардың) қатысуымен жүзеге асатынына кѳздері жетеді.Оттегімен қосылу кезінде кѳп мѳлшерде жылу бѳлінетіндіктен жанатын заттардың кѳпшілігінің отын есебінде қолданылуымен және отын түрлерімен танысады. Отынның алынған массасынан қанша жылу бѳлінетінін есептейді. Оттегін алумен байланысты оқушылар айырылу реакцияларының нақтылы мысалдарын қарастырады. Ю.В. Ходаков және т.б. оқулығында оттегі алынуының - бір, Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман оқулығында бес мысалы талданады. Әдістемелік тиімділігі жағынан алғанда мектептен алынып қалған сынап (II) оксидінің, үш зат түзілетін перманганаттың айырылу реакцияларының теңдеулерін жазудың қажеті шамалы. Судың, сутегі асқын оксидінің, егер кѳрсетілетін болса гана Бертолле түзы айрылу реакцияларының теңдеулерін талқылау жеткілікті. Сутегін және қышқылдарды ѳткенде оқушылар орынбасу реақциясы жонінде білімін нығайтып, алмасу реакциясы туралы жаңа ұғым алады. Мұғалім бұл екі реакцияның ұқсастығы мен айырмашылығына оқушылардың назарын аударады. Мұны маңызды әдістемелік мәселенің бірі деп қарау керек, ѳйткені кіретін және түзілетін заттар санының бірдей болуына байланысты оқушылар орынбасу және алмасу реакцияларын шатастырып жүреді. Бұл тақырыпта металдардың активтік қатары жөнінде берілетін ұғымға сүйеніп, оқушылар металдар мен қышқылдар арасындағы реакциялардың жүру мүмкіндігін болжап үйренеді және болжауларын тәжірибелер арқылы тексереді. Сутегінің оттегінде жануын талқылағанда реақцияның жылу эффектісі ұғымы дамытылады, қопарылыс және экологиялық таза отын жөнінде алғашқы түсінік беріледі. Қышқылдардың химиялық қасиеттерін өткенде реакция кезінде түсін ѳзгертетін заттар - индикаторлар қарастырылады. Мыс (II) оксиді мен сутегінің арасындағы орынбасу реакциясын кѳрнекі кѳрсеткенде тотығуға кері - тотықсыздану реакциясы түсіндіріледі. Бұл арада есте болатын нәрсе, тотығу - бір тақырыпта, тотықсыздану - екінші тақырыпта, олардың анықтамалары зат деңгейінде беріледі. Бұдан оқушыларда тотығу мен тотықсызданудың әрқайсысы ѳз алдына жүре алатын дербес реакциялар деген ұғым тумауын қадағалау керек. «Су және ерітінділер, негіздер» тақырыбында алмасу реакцияларының аса маңызды бір түрі - бейтараптану реакциясы туралы ұғым қалыптасады. Негіздер мен қышқылдардың, сілтілер мен қышқылдық оксидтердің арасындагы алмасу реакцияларының мысалдары қарастырылады. Бір-біріне қарама-қарсы реакциялар - судың анализі мен синтезі талданады. Тәжірибе жүзінде заттың құрамына кіретін элементтердің масса үлестерін есептеу арқылы химиялық формула табу әдісі кѳрсетіледі. Орынбасу және қосылу реакциялары жѳніндегі оқушылардың білімі толықтырылады, қосылу реакцияларының бір түрі гидраттану туралы жаңа үғым беріледі, бұл бейорганикалық қосылыстар арасындағы генетикалық байланысты түсінудің негізін құрайды. Бейорганикалық қосылыстардың маңызды кластары жѳніндегі білімді атом-молекулалық ілімнің тұрғысынан қорытқанда химиялық реакциялар туралы оқушылардың алдыңғы төрт тақырыпта алган білімі бір жүйеге түсіріледі. Әр класқа тән жалпы реакциялардың жүру мүмкіндігін болжай алатын дәрежеге кѳтеріледі. Бейорганикалық қосылыстар арсындағы химиялық реакциялардың молекулалық теңдеулерін сауатты жазуға үйренеді. Моль ұғымын пайдаланып, реакциялардың химиялық және термохимиялық тендеулері бойынша есептеулер жүргізеді.

1.6 Жай және күрделі заттар. Құрам тұрақтылық заңы. Химиялық формулалар.

«Химиялық элемент» ұғымын пайдалана отырып, жай және күрделі заттар атом-молекулалық тұрғыда түсіндіріледі.

Химиялық формула – химиялық тілдің ең маңызды бөлігі болғандықтан, оны химиялық таңбамен, индекс көмегімен шартты түрде бейнелейтіні айтылады. Заттың салыстырмалы молекулалық массасын табуды үйренеді. Әзірше күрделі формулалардан тұратын тапсырма беруге асықпай, төмендеідей сұрақтарға жауап алуға болады:

1. Темір, көміртек, күкірт, сутек, сынап, күміс элементтерінің таңбасын жазыңдар.

2. Мынадай жазу нені білдіреді: 2С, 3Н₂, 4СО, 5АІ₂О₃?

3. Бір атом алюминийден және үш атом сутектен тұратын заттың формуласын жазып оқыңдар.

4. Қанттың құрамына көміртектің 12, сутектің 22, оттектің 11 атомы кіреді. Оның химиялық формуласын жазып оқыңдар, т.б.

Құрам тұрақтылық заңы – алынған жолына қарамастан химиялық қосылыстың құрамы тұрақты болатындығын тұжырымдайтын заң. Оны ХІХ ғасырдың басында француз ғалымы Ж.Л.Пруст (1754-1826) ашты. Мысалы, су тікелей сутек пен оттектің әрекеттесуі арқылы алынады; суды кез-келген қышқыл мен негізді немесе кез-келген органикалық қышқыл мен спиртті әрекеттестіруі арқылы да алуға болады. Алынған жолына қарамастан судың құрамы тұрақты, яғни судың әр молекуласы 2 сутек атомы мен 1 оттек атомынан тұрады.

1.7 Химиялық теңдеулер. Зат массасының сақталу заңы

Химиялық теңдеулер – химиялық реакцияларды химиялық формулалар, химиялық таңба, сан мен математикалық белгілер арқылы өрнектеу. 1789 жылы А.Лавуазье масса сақталу заңына сай химиялық реакцияларды осылай өрнектеуді ұсынды. Химиялық теңдеулерді қолдану ХІХ ғасырдың І-ші жартысында ғана қалыптасты. Әрбір химиялық теңдеу екі бөліктен тұрады: теңдеудің сол жағына бастапқы алынған заттардың формулалары, оң жағына реакция нәтижесінде шыққан заттардың формулалары жазылады. Олардың тиісті коэффициенттерін қойып теңестіру үшін масса сақталу заңына сай теңдеудің сол жағындағы реакцияласатын заттардағы элемент атомдарының саны теңдеудің оң жағындағы реакциядан шыққан заттардағы элемент атомдарының санымен тең болуы керек.

М.В.Ломоносов ұсынған бұл заңды әр түрде өтуге болады. Алдымен тәжірибенің мәнін, содан соң химиялық теңдеулерді түсіндіруге болады. Сонымен қатар реакцияға кіріскен заттар, яғни реагенттер мен жаңадан түзілген заттар немесе өнімдерді формулалар түрінде өрнектеу арқылы да түсіндіруге болады.

Теңдеулерді теңестіруге арналған жаттығуларды орындап, коэффициент қоюды тиянақты түрде үйреткен жөн. Оқушылар теңдеулерді оқып және айтып беруге дағдылансын.

Атом-молекулалық ілімнің қағидаларымен танысады.

Дата добавления: 2015-08-31