1 дәріс. Химияны оқытудың мақсаттары мен міндеттері

1. 
   Химиялық элементтерді оқып – үйренудің методикалық негіздері.
   

Химиялық элементпен алғашқы таныстыру мына жоспар бойынша жүзеге асырылады: а) химиялық таңбасы және салыстырмалы атомдық массасы; ә) табиғатта кездесуі; б) бос күйінде алынуы; в) жай затының қасиеттері; г) маңызды химиялық қосылысының құрамы және қасиеттері; ғ) қосылыстарындағы валенттілігі ; д) халық шаруашылығындағы маңызы.

Химиялық элементтерді ашу және жіктеу дамылсыз жүзеге асып, ақырында периодтық заңның ашылғанын біледі. Табиғаттың ұлы заңын ашу үшін танымдық ой- өрісі кең, сіңісіп кеткен кертартпа пікірлерге батыл қарсы шығатын ғалым керек болғанын, Д.И.Менделеев осы талаптарға сай келгенін түсінетін дәрежеге көтеріледі. Д.И.Менделеев ашқан периодтық заң және периодтық жүйе химиялық элементтерді және оларды оқып үйренудің теориялық негізіне айналады.

Периодтық заң және периодтық жүйе өтілгеннен кейін элементтерді және олардың қосылыстарын оқып үйренудің жоспары өзгереді.

1. 
   Элементтің периодтық жүйедегі орнын сипаттау: химиялық таңбасы, салыстырмалы атомдық массасы, рет нөірі, периоды, тобы және топшасы.
   
2. 
   Атомының құрылысы : сызбанұсқа сызу, атом құрылысының электрондық және графикалық формулаларын жазу. Элемент атомының тотығу дәрежелерін анықтау.
   
3. 
   Элементтің ашылу тарихы.
   
4. 
   Элемент түзетін жай затының құрылысы, қасиеттері, алынуы, қолданылуы, табиғатта кездесуі.
   
5. 
   Элемент түзетін химиялық қосылыстарының құрамы, түрлері, қасиеттері, қолданылуы.
   
6. 
   Элементтің табиғатта таралуы.
   

2. 
   Галогендер топшасын оқып- үйрену.
   

Екінші ерекшелігі - бұл периодтық заңдылық пен заттың құрылысы теорияларының негізінде оқылатын химиялық элементтердің алғашқы топшасы. Сондықтан периодтық заң мен атом құрылысының заңдылықтары оқушылардың таным әрекетін жандандыру үшін барынша толық пайдаланылады, оқушылардың өздігінен істейтін тәжірибелік жұмыстарына жол ашылады.

3. 
   Оттегі, Азот және көміртегі топшаларын оқып үйрену.
   

1. 
   Периодтық заң және периодтық жүйе, химиялық байланыс, заттың құрылысы және иондық теория жөніндегі теориялық білімді баянды ету және қолдана білуге үйрету;
   
2. 
   Пәнаралық байланысты жүзеге асыру, оттегі және күкірт қосылыстарының табиғаттағы және халық шаруашылығындағы маңызын көрсету;
   
3. 
   Галогендер топшасының элементтерімен салыстыру арқылы ұқсастығы мен айырмашылығын табу;
   
4. 
   Химиялық қосылыстардың және құбылыстардың мәнін, себеп- салдарын байланыстырып, ішкі қайшылықтарын түсіндіру, ғылыми көзқарас қалыптастыру.
   

Азот топшасының элементтерін галогендер және оттегі топшасының элементтерімен салыстырғанда мыналарға көңіл аударылады. Галогендер тобына жататын элементтердің бәрі- бейметалдар, олар күшті тотықтырғыш қасиет көрсетіледі. Оттегі топшасында – полонийда, азот топшасында сүрме мен висмутта металдық қасиеттер білініп, элементтердің сипаты өзгереді. Элементтердің ( атомдардың ) қасиеттерінің өзгеруімен жай заттар қасиеттері өзгеруінің арасында айырмашылықтар байқалады.

Көміртегі топшасы. Бұл топшаның элементтері: атом құрылысының электрондық және графикалық формулалары, тотығу дәрежелері, жай заттарының құрылысы, оксидтердің формулалары, қышқылдарының формулалары, сутекті қосылыстарының формулалары бойынша талданады. Осының алдындағы топшаның элементтерімен салыстырылады. Көміртегі түзілетін жай заттарының құрылысы мен қасиеттері модельдер және кестелер арқылы нақтыланады. Алмаз бен графиттің қасиеттеріндегі айырмашылықтардың себебі ашылады. Оқушылардың атомдық ковалентті байланыстар, олардың кеңістікте орналасуы жөнінде білімі кеңейеді. Аморфты көміртегінің қасиеттерін талқылаумен байланысты жаңадан адсорбция құбылысы және оның маңызы туралы түсінік алады.

4. 
   Металдардың жалпы қасиеттерімен таныстыру.
   

Металдар түзетін кристалл торларының түрлері: ортақтастырылған көлемді текше ( сілтілік металдар, вольфрам, хром, т.б. ) , қырлары ортақ текше ( алюминий, қорғасын, күміс, алтын, платина, т.б. ) , гексогенальды ( магний, бериллий, мырыш,т.б. ) торлар туралы айтылады. Бір көлем бірлігіне келетін металл атомдарының саны артқанда металдың тығыздығы да артады. Гексогенальды торда атомдар басқалардан гөрі тығыз орналасады. Металдардың тығыздығына ион зарядтары мен радиустары да әсерін тигізеді.

Металдардың сумен әрекеттесу мүмкіндігін, жүретін химиялық процестерді, реакция өнімдерін сызбанұсқа немесе кесте түрінде беру тиімді.

а) металдардың сұйық және қанықпалы қышқылдармен әрекеттесу өнімдері де кесте арқылы беріледі. Күкірт және азот қышқылдарының металдарға әсер ету ерекшеліктеріне назар аударылады.

ә) металдардың тұздармен реакциялары параллель ( жүретін және жүрмейтін салыстырмалы ) тәжірибелер қою арқылы нақтыланады.

Металдардың жалпы қасиеттерін қарастырғанда пән аралық байланысты жүзеге асыратын маңызды тақырыптың бірі- электролиз. Электролиттік диссоциациялану теориясының және тотығу – тотықсыздану тұрғысынан электролиз құбылысы мәселелік әдіспен түсіндіріледі.

5. 
   Негізгі және қосымша топшалардың металдарын оқыту.
   

Екінші негізгі топша элементтерінің атом құрылысы бірінші негізгі топшаның металдарымен салыстырылып, қасиеттеріндегі ұқсастығы мен айырмашылығы анықталады. Түзетін жай заттарының оксидтерінің, гидроксидтерінің және тұздарының химиялық формулалары жазылып, қасиеттері сипатталады. Берилийдің қосылыстарынан басқалары нағыз металдың және негіздердің қасиеттерін білдіретіні тәжірибе жүзінде дәлелденеді. Тотығу – тотықсыздану және алмасу реакцияларының теңдеулері электрондық және иондық тұрғыдан талқыланады.

Қосымша топшалардың элементтерінен, жаңа бағдарлама бойынша темір қарастырылады. Темірді мысалға алып, қосымша топшалардағы металдар атомдары құрылысының ерекшеліктері толығырақ талданады. Бұлардың сыртқы қабаттарындағы электрон сандары екіден аспайды, жай заттарда металдық кристалл торларын түзеді.

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Химиялық элементтерді оқып – үйренудің методикалық негіздері қандай?
   
2. 
   Галогендер топшасын оқып –үйренудің методикасының ерекшеліктері туралы не айтуға болады?
   
3. 
   Оттегі топшасын оқытудың негізгі методикалық мәселелерін баяндаңыз.
   
4. 
   Азот топшасын оқып – үйренудің негізгі методикалық мәселелері қандай?
   
5. 
   Көміртегі топшасын оқытуда қандай мәселелерге баса назар аударылады?
   
6. 
   Металдар тақырыбын оқытудың ерекшеліктерін талдап беріңдер.
   

1. 
   Органикалық химия курсының оқу – тәрбиелік маңызы мен міндеттері.
   

Органикалық химияда заттардың құрылымы мен қасиеттерінің арасындағы тәуелділікті нақтылауға көбірек назар аударылады. Бұл салада бейорганикалық химиядан алған білім тереңдеп, одан әрі дамытылады.

Химияның халық шаруашылығында қолданылуы, ғылым мен өндірістің өзара шарттастығы жөніндегі білім дамытылады.пластмасса, жасанды торқалар, былғары , каучук, ауыл шаруашылығында, медицинада қолданылатын заттар өндірудегі органикалық синтездің жетістіктері баяндалады. Бұл салада және экологиялық жағдайды жақсартуда елімізде жүзеге асырылатын шараларымен таныстырады.

Оқушылардың теориялық білімі жаңа сатыға көтеріледі. Органикалық химияның теориялық көзқарастарын дамытуда және ғылыми жаңалықтарын ашуда ғалымдардың қосқан үлесіне баса назар аударылып, интернационалдық және патриоттық тәрбие беру жүзеге асырылады. А.М.Бутлеровтың органикалық заттардың құрылыс теориясы, В.В Марковниковтың атомдардың өзара әсері жөніндегі ережесі, Н.Н.Зининнің анилин алу реакциясы, М.Т.Кучеровтың ацетиленді гидраттау реакцияларының маңызы түсіндіріледі.

Органикалық химияны игеру барысында оқушыларда дүниенің материядан тұратыны, бірлігі, үздіксіз дамуы, сан өзгерістерінің сапа өзгерістеріне ауысуы, оларды танып- білуге болатыны жөнінде ғылыми көзқарас қалыптасады. Өлі табиғат пен тірі табиғаттың, бейорганикалық заттар мен органикалық заттардың арасын бөліп тұрған жоқ екені жөнінде пікір туады.

Органикалық химия оқушылардың ақыл – ойының дамуына зор әсерін тигізеді. Қисынды ойлаудың дедукция, анализ және синтез, салыстыру және жалпылау тәсілдері жиі пайдаланылады.

2. 
   Органикалық химия курсының мазмұны мен құрылымы.
   

Алғашқы бағдарламада оқу материалы құрамы қарапайым қосылыстардан басталып, құрылысы және атқаратын қызметі күрделі қосылыстарға дейін орналастырылады. Кеінгі бағдарламаларда осы негізгі методикалық негіз сақталып, оқу –тәрбиелік маңызы аз кейбір деректі материалдар қысқартылды, жаңа теориялық көзқарастармен толықтырылды. 1968 жылы жаңартылған бағдарламаға органикалық заттардың электрондық және кеңістіктік құрылысы туралы ұғым, химиялық байланыстың табиғаты жөніндегі соңғы көзқарастар, орын басу және қосып алу реакцияларының механизмі, атомдардың өзара әсері туралы түсініктер енгізілді. 1988 жылдан бастап бағдарламаға пәнаралық ұштастыруды, оқытудың өндіріспен және өмірмен байланысын күшейтетін өзгертулер жасалды. Бес мүшелі моносахарид пентоза, азоты бар гетероциклді қосылыстар, нуклейн қышқылдары туралы мәліметтер беріледі. Этил спиртінің орнына метил спиртін өндіру өтіледі. Синтездік үлкен молекулалы заттар және полимер материалдар курстың соңындағы жеке тақырыпта қарастырылады.

Органикалық химия курсының теориялық негізі – А.М.Бутлеров жасаған органикалық заттардың құрылыс теориясы. Бұл теория бензолдың Кекуле ұсынған құрылыс формуласын, дивинил мен изопренге қосылу реакцияларының, изобутанның хлорлау реакциясының мееханизмін, т.б. жеке деректерді түсіндіре алмайды. 120 жылдан астам уақыттың ішінде бұл теория стереохимиялық және электрондық көзқарастармен толықтырылды. Сондықтан қазіргі құрылыс теориясы дәстүрлі теориядан, стереохимиялық теориядан және химиялық байланыстың электрондық табиғаты жөніндегі ілімнентұрады. Үш теорияның негізгі ықшамдалған, дидактикалық өңделген түрде мектеп курсына кіреді.

Дәстүрлі құрылыс теориясының идеялары: көміртегінің атомдары тізбек түзіп байланысады; атомдар молекулаға валенттіліктеріне сәйкес белгілі бір ретпен бірігеді; қосылыстың қасиеттері атомдардың орналасу ретіне және өзара әсеріне тәуелді атомдардың байланыс реті химиялық тәсілдермен анықталады, құрылысы құрылымдық формуламен көрсетіледі.

Стереохимиялық негіздері: көміртегі атомының тетраэдр пішінді кеңістікте орналасуы; ковалентті байланыстардың бағытталуы; көміртегі тізбегінің иректі құрылысы; жай байланыс төңірегінде атомдардың еркін айналысы; еселенген байланыстар төңірегінде атомдардың еркін айнала алмайтыны транс – цис изомерлер, олардың қасиеттеріндегі айырмашылықтары, полимер молекулалардың ретсіз және стереоретті құрылысы, т.б.

Электрондық теорияның негіздері: көміртегі атомының қалыпты және қозған күйіндегі электрондық құрылысы, электрон бұлты, валенттік электрондар бұлтының бағыттары: - sp³ , - sp² , - sp гибридтену; ковалентті байланыстардың түзілуі- электрон бұлттарының әсерлесуі; сигма және пи – байланыстар, олардың беріктігі; бос радикалдар; электрондық әсердің түрлері.

3. 
   Органикалық химияны оқытудың кейбір методикалық мәселелері.
   

Оқу құралдарының ішінде химиялық экспеименттің мәні артады. Органикалық химияда қойылатын тәжірибелердің техникасы күрделі болуынан, көбінесе, көрнекі көрсетулер жасалады. Көрнекі көрсету тәжірибелері тиісті нәтиже бермейтін жағдайларда ғана зертханалық тәжірибелер жүргізіледі. Тәжірибелер жасауда сурет бойынша түсіндіру және зерттеу әдістері қолданылады. Сөз, көрнекілік және тәжірибені ұштастырудың түрлері материалдың мазмұнына және оқушылардың өткендегі әзірлігіне қарай анықталады. Байқалған қасиеттеріне сәйкес органикалық қосылыстың құрылымын іздеп табу, алдын –ала жасалған жорамалды сынау тәжірибелері көбірек орын алады. Сарамандық тәжірибелер экспеимент есептері түрінде беріледі. Сан есептерінен тәжірибе мәліметтері бойынша заттың химиялық формуласын табу жиі шығарылады.

Органикалық химияның негізгі ұғымдарын қалыптастыру және дамыту – аса маңызды методикалық мәселелердің бірі. Оларға жататындар: химиялық тіл және органикалық қосылыстардың номенклатурасы, гомологтық қатарды оқып – үйрену, заттардың алу тәсілдерін қарастыру, заттардың қолданылуын оқып – үйрену, жаттығуларды пайдалану. Бұл ұғымдарды ойдағыдай қалыптастыру үшін оқу жұмысының ұйымдастыру түрлерін тиімді пайдалану, бейорганикалық химиямен пән ішіндегі, басқа жаратылыстану пәндерімен байланысты жүзеге асыру, тарихи негізді жүйелі қолдану, теорияның жетекші мәнін , әсіресе, заттың қасиеттерінің құрылысына тәуелділік идеясын ұдайы көрсету, көрнекіліктің алуан түрлерін тиімді қолдану қажет.

4. 
   Органикалық заттардың құрылысы туралы ұғымды қалыптастыру.
   

Осындай теорияны 1861 жылы Қазан университетінің профессоры А.М.Бутлеров ұсынды. Ол органикалық заттардың химиялық құрылысы туралы теорияны жасау үшін жаңадан ғана теорияға айналып, әлі көпшілік мойындап үлгермеген атом – молекулалық гипотезаны, валенттілік ұғымын пайдаланғаны, заттың құрылысын анықтауда химиялық тәсілге кәміл сенгені туралы тартымды және дәлелді баяндалады. Құрылыс теориясының негізгі қағидалары талқыланады.

Бірінші қағида – молекулада атомдардың белгілі бір ретпен байланысатындығы. Бұл қағиданың туынды ұғымдары: түзу және тармақталған көміртегі тізбегі, изомерия және изомерлер , құрылым формулалары. Ұғымдарды нақтылай түсу үшін валенттілік орнына сызықшаларды қойып, метанның химиялық формуласы жазылады. Төрт сутегінің атомы көміртегінің атомдарымен байланысып, өзара тікелей химиялық байланыс түзбейтініне оқушылардың назары аударылады. Бұдан соң этанның, пропанның және бутанның құрылым формулалары жазылады. Пропанда көміртегінің бір атомы өзінен басқа екі атомымен – түзу, ал изобутанда үш атомымен тармақталған тізбек түзіп, байланысатыны анықталады. Қарастырылған қосылыстардың бәрінде көміртегі атомының төртке тең валенттілігі сақталатыны, тізбек түзу органикалық қосылыстардың сан алуан болуына әкелетіні айтылады,мұндай қорытындыға оқушылардың өздері де келе алады. Бутан мен изобутанның құрылысындағы ерекшеліктеріне , мұның өзі олардың қасиеттеріне әсер ететініне көңіл бөлінеді, құрылым формуласына анықтама беріледі. Толық және жартылай құрылым формулалары, олар молекуладағы атомдардың байланыс ретін көрсететіні, кеңістік құрылысын бейнелей алмайтыны туралы ұғым қалыптастырылады.

Екінші қағида – атомдардың өзара әсері оқушыларға бейорганикалық химиядан таныс мысалдар арқылы түсіндіріледі. Байланысып тұрған атомдарының әсерінен тұз қышқылы, су және аммиак молекулаларындағы сутегі әр түрлі химиялық қасиеттер көрсетеді. Жазылған құрылым формулаларына қарап, этанда көміртегі өзінен басқа бір атомның әсеріне ұшырайтыны, мұның мәнісі кейінірек түсіндірілетіні айтылады.

Құрылыс теориясының үшінші қағидасы – зат қасиетінің құрылысына тәуелділігі бутан мен пентанның изомерлерін қарастыру, олардың физикалық қасиеттеріндегі ерекшеліктерді көрсету арқылы нақтыланады. Химиялық құрылыс теориясы атомдар арасындағы химиялық байланыстың электрондық табиғатын және атомдардың кеңістікте орналасу ретін зерттейтін және түсіндіретін теориялармен толықтырылып, дамығаны баяндалады. Бұл теориялар органикалық қосылыстардың жеке кластарын өткенде қарастырылады.

Аромат көмірсутегі – бензолдың химиялық және электрондық құрылысы туралы тарихи материалдарды келтіре отырып, мәселелік әдіспен талқыланады. Ең алдымен бензолдың тарихи қалыптасқан құрылым формуласымен электрондық құрылысының арасындағы үйлеспеушілік ашылады. Бензол молекуласындағы қос байланыстар бір байланысқа қарағанда қысқа болуы керек еді, бірақ тәжірибе жүзінде бензолдағы алты байланыстың ұзындығы бірдей (0,140 нм) екені және бір жазықта орналасқаны анықталған. Мұның мәнісі sp² гибридтену және молекулаға ортақ алты электронды пи – байланысының түзілуі арқылы түсіндіріледі.

5. 
   Изомерия және гомология ұғымдарын қалыптастыру және дамыту.
   

Изомерия құбылысы химиялық құрылыс теориясы жасалуының алғы шарттарының бірі болды, сондықтан оның негізгі белгілері осы теорияны өткенде анықталады. Қаныққан көмірсутектері тақырыбында көміртегі тізбегінің изомериясы жөнінде нақтылы түсінік беріледі, изомерлерді табуға және құрылым формулаларын жазуға арналған жаттығулар орындалады. Осы тақырыпта алғашқы рет өтілетін гомология ұғымымен салыстырылады.

Этилен қатарының қанықпаған көмірсутектерін өткенде тізбек изомериясы қос байланыстағы орынның изомериясымен толысатыны айтылады, жаңадан кеңістік изомериясы жөнінде түсіінік беріледі. Нақтылай түсу үшін бутен – 1 және -2 – нің жағдай изомерлері, бутан – 2-нің цис және транс – изомерлерінің құрылым формулалары жазылады.

Гомология органикалық қосылыстары оқып – үйренуді жеңілдететін маңызды ұғым. Ол органикалық заттардың жалпы қасиеті, оларды жіктеуге, жүйелеуге, құрылысы мен қасиеттерінің тәуелділігін түсінуге , көміртегі қосылыстарының күрделену сипатын аңғаруға, сан өзгерістерінің сапа өзгерістеріне ауысуын көрсететін жалпы заңдылықты игеруге жәрдемдеседі.

6. 
   Атомдардың өзара әсері ұғымының қалыптасуы.
   

Этилен көмірсутектерінде қос байланыстың симметриялы және симметриясыз орналасуына қарай электрон тығыздығының таралуы, Марковников ережесінің электрондық мәні мәселелік әдіспен түсіндіріледі. Оқушыларға пропиленге хлорсутек қосылу реакциясының теңдеуін жазуға тапсырма беріледі. Оқушылар сутегі мен хлордың қосылатын жерлерін еркінше анықтап, біреулері 1 – хлорпропан, екіншілері 2- хлорпропан пайда болу реакцияларының теңдеулерін жазады.

Радикалдардың функционал тобына, керісінше функционал топтың радикалдарға әсері фенолдың қасиеттерін май қатары бір атомды спирттерінің және аромат көмірсутектерінің қасиеттерімен салыстыру арқылы тәжірибе жүзінде айқындалады. Мұнда оқушылардың түйіндейтін ой – пікірлері: фенолда спирттерде білінбеген сілтімен әрекеттесу қасиеті пайда болады, бензолмен салыстырғанда оңай бромдалады. Фенолдың қышқылдық қасиетінің артуы бензол ядросындағы п – электрон бұлттары оттегі атомының электрон жұбымен әсерлесуі нәтижесінде оттегіндегі теріс зарядтың кемуімен сутегінің қозғалғыш күйге келуі арқылы, демек сақинаның функционал тобына әсері арқылы түсіндіріледі. Гидроксотоптағы оттегі электрондарының бензол ядросына тартылуынан орто және пара – жағдайдағы көміртегі атомдарының электрон тығыздығы артады да, оларға галогендердің келуі жеңілдейді. Түсіндіруді нақтылау үшін фенолдың электрондық құрылысын бензол және толуолмен салыстырады.

Радикалдар мен функционал топтардың өзара әсері туралы ұғым альдегидтерді өткенде дамытылады. Құмырсқа альдегиді мен сірке альдегидінің электрондық құрылысын салыстырып, радикалдың әсерінен сірке альдегидінің карбонил тобындағы көміртегі мен оттегі арасындағы байланыстың полюстілігі кеміп, қосып алу және тотығу реакцияларының баяулайтыны дәлелденеді.

Молекуладағы атомдардың өзара әсері мәселесін оқыту барысында салыстыру, ұқсастығын табу, жинақтап қорыту және басқа әсердің ішкі мәнін ашуға жәрдемдеседі.

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Органикалық химияның жеке курс ретінде оқытылуын қалай түсіндіруге болады?
   
2. 
   Органикалық химия курсының мазмұны мен оқыту методикасын дамытуда елеулі үлес қосқан қандай ғалымдарды білесің, олардың еңбектерін атаңыз?
   
3. 
   Соңғы жылдарда органикалық химияның мектептегі курсының мазмұнына қандай өзгерістер енгізілді?
   
4. 
   Органикалық заттар химиясының теориялық негіздері, олардың бейорганикалық химияның теорияларымен байланысы қандай?
   
5. 
   Органикалық қосылыстардың электрондық және кеңістіктік құрылысы жөніндегі ұғым қалай қалыптастырылады және дамытылады?
   
6. 
   Изомерия және гомология ұғымдарын қалыптастыру методикасының негізгі мәселелерін сипаттап беріңдер.
   
7. 
   Атомдардың өзара әсері ұғымына байланысты оқу материалдарын Л.А.Цветков оқулығының жеке тақырыптары бойынша тауып, тіректік қысқаша жазба жазыңдар.