Практическое занятие в рамках работы ШНО по теме 'Комплексные соединения'

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа с углубленным

изучением отдельных предметов № 1

город Белогорск Амурская область

Практическое занятие в рамках ШНО

«Комплексные соединения»

Учитель химии,

высшая квалификационная категория

Кузовая Татьяна Валериановна

Практическое занятие в рамках работы ШНО, секция «Научно-исследовательская работа».

Тема: КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.

Цель: 1. Углубить знания учащихся о солях, познакомив их с комплексными соединениями, с теорией Вернера.

2. Исследовать свойства этих соединений.

3.Привлекая к работе с научно-популярной литературе, познакомить с распространением в природе и применением комплексных соединений.

4. Расширять научную лексику учащихся путем внедрения в активный словарь новых терминов.

5. Прививать интерес к предмету.

Оборудование: календарные даты «Конец 18 века», «Середина 19 века», «Конец 19 в-1893г», «20 век», «18 век».

К лабораторной работе: хлорид железа (3), сульфат железа (2), медный купорос, р-р аммиака, желтая кровяная соль, красная кровяная соль, пробирки.

К демонстрационным опытам : хлорид кобальта, хлорид никеля, желтая кровяная соль, красная кровяная соль, пробирки.

Ход занятия:

Учитель: Девизом к нашему занятию хотелось привести слова Антуан Сент-Дьерди: «Исследовать - значит видеть то, что видели все, и думать так, как не думал никто». Я надеюсь, что на данном занятии вы усовершенствуете свои умения в исследовании свойств, покажете умения в работе с научно-популярной литературой, умения мыслить и рассуждать, объяснять новые факты, делать выводы.

На доске дата « Конец 18 века». В 1780-1890 гг. дед английского физика и химика Рамзая, носивший фамилию Турнбуль, владел заводом, на котором производились вещества, применяемые для крашения тканей. Я предлагаю вам узнать формулу данного соединения, решив задачу: Соединение состоит из атомов калия, железа, углерода и азота, массовые доли которых соответственно равны 35,1%, 16,8%, 21,6%, 25,2% . Найдите состав данного соединения .

Учитель: Соединения такого состава назвали комплексными, что в переводе означает «сложные». На этом занятии мы рассмотрим их строение, номенклатуру, свойства, применение.

На доске дата «Середина 19 века».

Сообщение ученика «Учение о валентности» (приложение 1).

На доске дата «Конец 19 века - 1893 год».

Учитель: К этому времени накоплен большой материал о сложных (комплексных) соединениях. Швейцарский химик Альфред Вернер разработал координационную теорию, в основу которой легли представления о пространственном строении веществ и теории электролитической диссоциации.

Сообщение ученика: «Основы положения координационной теории Вернера» (приложение 2).

Учитель предлагает рассмотреть строение комплексного соединения, имеющего состав:

Учитель: Комплексные соединения имеют пространственное строение в виде тетраэдра, октаэдра (показывает модели этих фигур), координационное число чаще принимает значение 2, 4, 6, 8.

Проверочная работа - 5 минут - указать основные части комплексного соединения.

1 вариант - сульфат тетрааммин меди.

2 вариант - гексацианоферрат (3) калия.

Учитель: Развитие представлений об электронном строении атома и учения о химической связи привело к пересмотру координационной теории Вернера.

На доске дата «20 век».

Сообщение ученика «Современное строение комплексных соединений» (приложение 3).

Учитель : В названии комплексных солей (номенклатура) существуют свои правила:

а) название состоит из названия комплексного иона и названия внешней сферы,

б) сначала называют анион, затем катион,

в) название комплексного иона начинают с перечисления числа лиганд, их название, указывают комплексный ион и его степень окисления.

лиганды

название

H₂O

аква

NH₃

аммин

NO

нитрозил

CO

карбонил

H(+)

гидридо

OH(-)

гидроксо

CN(-)

циано

SO₄(2-)

сульфато

NO₂(-)

нитро

C1(-)

хлоро

O(2-)

оксо

S(2-)

тио

S₂O₃(2-)

тиосульфато

Например: ( Co(NH₃)₆ )C1₃ -

Хлорид гексаамминкобальта (3+)

Проверочная работа -5 минут- назвать комплексные соединения, составить название по формуле.

1 вариант: а) назвать - ( A1(H₂O)₆ )C1_3, Na₃ (Ag(S₂O₃)₂ ).

б) составить формулу - тетрагидроксокупрат (2+) натрия.

2 вариант: а) назвать - Na₃ (A1(OH)₆ ), ( Cu (NH₃)₄ ) SO_4.

б) составить формулу - гексанитрокобальтат (3+) калия.

Учитель: Большинство комплексных соединений - это растворимые соли. Какие химические свойства вы можете предположить для этих соединений? Учащиеся верно отмечают, что это диссоциация и реакции обмена. Составляют уравнения диссоциации следующих комплексных соединений: хлорид гексааммин кобальта (3+), гексацианоферрат железа (2+). Анализируя таблицу констант устойчивости комплексных ионов, они делают вывод: комплексный ион устойчив даже при нагревании (чем меньше константа устойчивости, тем прочнее ион).

Для исследования реакций обмена учитель предлагает лабораторную работу (приложение 4). Ученики должны записать уравнения реакций, указать признаки реакций и назвать полученные комплексные соединения.

Учитель: Комплексные соединения довольно часто встречаются в природе и играют важную роль в жизни человека и живой природы.

Сообщение ученика о хлорофилле, гемоглобине, витамине В 12 (приложение 5).

Следующий ученик рассказывает о применении комплексных соединений в качестве катализаторов, в производстве СМС, лаков, для очистки сточных вод, для получения красителей и проводит демонстрационные опыты, показывающие получение различных пигментов:

а) хлорид кобальта + желтая кровяная соль (коричневый пигмент),

б) хлорид кобальта + красная кровяная соль (красный пигмент),

в) хлорид никеля + желтая кровяная соль ( зеленый пигмент),

г) хлорид никеля + красная кровяная соль ( желтый пигмент).

Уравнения реакций записывают на доске и в тетрадях.

Учитель: В заключении я прошу вас сделать выводы по теме, которые отразите в своих тетрадях, где отметьте положительные и отрицательные моменты при изучении комплексных соединений.

Оцениваются сообщения учащихся и лабораторная работа всех учеников.

Приложение 1.

Учение о валентности: Термин «валентность» ввел в 1852 году английский ученый Э.Франкланд. Франкланд считал, что каждый атом данного элемента обладает способностью соединяться с другими атомами за счет определенного числа связей , постоянного для этого атома (от лат.valentia - сила). Так атом водорода образует чаще всего одну связь, т.е. он одновалентен, атом кислорода двухвалентен, углерод четырехвалентен и т.д. Мерой валентности поэтому считают число химических связей, образуемых атомом одного элемента с другими атомами.

Современные представления о природе химической связи основаны на электронной (спиновой) теории валентности, в соответствии с которой атомы, образуя связи, стремятся к достижению наиболее устойчивой восьмиэлектронной ( октет) или двуэлектронной (дуплет) конфигурации инертного газа( правило октета). Согласно спиновой теории валентные возможности атома определяются числом его неспаренных электронов, способных участвовать в образовании химических связей с другими атомами, поэтому понятно, что валентность всегда выражается небольшими целыми числами. На самом деле отдельных связей внутри молекулы не существует. Электронная плотность всех электронов находится в поле ядер всех атомов. Электростатическая теория химической связи привела к формулировке близкого к валентности и дополняющего ее понятия степени окисления ( условный заряд, который получит атом, если отдаст или возьмет электроны до завершения электронного внешнего слоя).

Однако не все молекулы можно описать с помощью двухцентровых двухэлектронных связей и представить в виде формулы, в которой каждая пара электронов представлена черточкой. Развитие представлений о донорно-акцепторной связи показали ограниченность правил формальной валентности. Было найдено, что координационные числа атомов могут превышать их формальную валентность. В современной теории химического строения представления о валентности часто отождествляют с общим учением о химической связи.

Приложение 2.

Основные положения координационной теории Вернера: Была предложена в 1893 году Альфредом Вернером, профессором Цюрихского университета, и получила название координационной теории. Согласно этой теории в молекуле комплексного соединения один из ионов занимает центральное место и называется комплексообразователем или центральным атомом. Центральным атомом могут быть как металлы, так и неметаллы, хотя чаще всего комплексообразование характерно для металлов побочных подгрупп. Вокруг него координировано некоторое число молекул или ионов с противоположным знаком, которые называют адденды или лиганды. Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу соединения, при написании ее заключают в квадратные скобки, остальные ионы составляют внешнюю сферу. Число лиганд во внутренней сфере, связанных с комплексообразователем, называют координационное число, оно может принимать значения от 1-14, но чаще 2,4,6,8. Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов, составляющих внутреннюю сферу. В целом молекулы комплексного соединения нейтральны. В 1913 году Вернеру за координационную теорию была присвоена Нобелевская премия.

Приложение 3.

Современное строение комплексных соединений: Большой вклад в развитие химии комплексных соединений внесли ученые нашей страны. Начатые еще Д.И.Менделеевым и Н.С.Курнаковым исследования получили блестящее развитие в работах Л.А. Чугаева и его учеников И.И. Черняева, А.А.Гринберга и О.Е Звягинцева. О значении этих исследований известный английский химик Дж.Чатт заметил, что не случайно страна, уделявшая столько внимания химии комплексных соединений, первой послала ракету на Луну.

Изучая комплексные соединения металлов побочных подгрупп Чугаев нашел важную закономерность , состоящую в том, что наиболее устойчивыми комплексами являются те, которые характеризуются пяти- и шестичленными циклами. Эта закономерность получила название «правило циклов». Большой вклад внес Чугаев в изучение металлов платиновой группы, в частности соединения платины с гидроксиламином, гидразином, аммиаком. Заслуга И.И.Черняева заключается в том, что ему удалось получить оптические изомеры (цис- и транс- формы комплексов платины), изучить их свойства и особенности-заместители оказывают влияние друг на друга при условии их взаимного транс-расположения.

При современном объяснении образования комплексного соединения основной причиной можно считать координационную ненасыщаемость атомов, т.е. наличие свободных орбиталей у комплесообразователя и неподеленных электронных пар у лиганд. При этом за счет образования донорно-акцепторной связи идет присоединение лиганд к центральному иону и образуется комплексный ион. Однако свойства и устойчивость комплексов зависят от нескольких причин, которые влияют на энергию взаимодействия комплексного иона и внешней сферы.

Приложение 4.

Лабораторная работа: Образование комплексных соединений.

1. К раствору сульфата железа (2) добавить несколько капель красной кровяной соли. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

2. К раствору хлорида железа (3) добавить несколько капель роданида калия. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

3. К раствору хлорида железа (3) добавить несколько капель желтой кровяной соли. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

4. К раствору медного купороса добавить несколько капель раствора аммиака. Что наблюдаете? Составьте уравнение реакции.

Сделайте выводы по данной работе.

Приложение 5.

Сообщение ученика о хлорофилле, гемоглобине, вит В 12. ( презентация)