Элементтер мен олардың қосылыстарын жүйелік химия курсында оқытудың негізгі ұстанымдары
жүктеу/скачать 77,76 Kb.
|
Нурахметова Д. Химияны оқыту әдістемесі
| Металдарды оқыту әдістемесі
Металдар туралы оқу материалын өткенде химиялық элемент жай зат және күрделі зат, заттың құрылысы мен қасиеттері, химиялық реакция, т.б. ұғымдар нығаяды, жаңа деректермен толысады. Периодтық заң, атом құрылысы, химиялық байланыс және иондық теория жөніндегі білім қолданыс табады. Металлургия өнеркәсібі және металдардың халық шаруашылығындағы маңызы туралы нақтылы ұғым қалыптасады. Металдарды жүйелі тұрде қарастырғанда оқушылардың 8-9 сыныптардың жеке тақырыптарында алынған мына тірек білімі ескеріледі: «Химиялық алғашқы ұғымдар» тақырыбынан элементтердің жіктелуі; металдар туралы алғашқы ұғым; «Оттегі» тақырыбынан металдардың тотығуы, металл оксидтері туралы ұгым; «Сутегі. Қышқылдар. Тұздар» тақырыбынан металдардың қышқылдармен әрекеттесуі және металдардың активтік қатары туралы алғашқы түсінік, металл оксидтерінің сутегімен тотықсыздануы және қышқылдармен алмасу реакцияларына түсуі, металдардың тұздар құрамына кіруі; «Су. Негіздер. Ерітінділер» тақырыбынан металдардың сумен әрекеттесуі және негіздер құрамына кіруі; «Бейорғаникалық қосылыстардың маңызды кластары жөнінде білімді қррытындылау» тақырыбынан металдардың бейметалдармен және қышқылдармен әрекеттесуі, оксид және гидроксид қосылыстарының қасиеттері, «Периодтық заң және периодтық жүйе» тақырыбынан сілтілік металдардың табиғи тобы, периодтык жүйеде металдардың орналасуы, электрондық құрылысының ерекшеліктері, иондануға бейімділігі; бейметалдар орналасқан негізгі топшаларды оқығанда металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері, қышқылдармен әрекеттесуінің ерекшеліктері, оксидтері, гидроксидтері және тұздары ескеріледі. Бұл білім металдардың жалпы қасиеттерін дедуктивті тәсілмен, оқушыларды белсенді қатыстыру арқылы, оқып-үйренуге негіз болады. Алдымен металдардың периодтық жүйедегі орны туралы кіріспе оқылып, мына мәселелерге назар аударылады: «металл» термині химиялық элементтерді және олар тұзетін жай заттарды белгілейді; бір термин арқылы берілетін екі ұғымның әрқайсысының өзіндік мазмүлы және көлемі нақтыланады; периодтық жүйеде орналасуы, салыстырмалы атомдық массасы, реттік нөмірі, атом радиусы, иондану энергиясы, т.б. элементке тән сипаттамалар. Металдарға жататын химиялық элементтер саны жағынан бейметалдардан гөрі көбірек сексеннен асады. Олар I — III негізгі топшаларда (бордан басқа) және барлық топшаларда периодтық жүйенің сол жағында орналасқан. Металл атомдарының негізгі ерекшелігі — сыртқы қабатындағы электрондар саны аз, атом радиустары едәуір үлкен. Әр период s-деңгейшесін электрондармен толтыратын сілтілік металдардан басталады. Үлкен периодтардың ортасында орналасқан металдар атомдары (Sc-Zn, V-Cd) d-деңгейшесін, аса үлкен периодтарда орналасқан металдар af-деңгейшесін және /-деңгейшелерін (лантаноидтар мен актиноидтар) электрондармен толтырады. Сілтілік металдар мен ғалоген атомдарының иондану энергиясы
Металл атомдары сыртқы және оның астындағы электрондық қабаттарынан валенттік электрондарын беріп жіберіп, тотықсыздандырғыш қасиет көрсетуге бейім келеді. Бүған металдардың және оқушыларға таныс бейметалдардың иондану энергияларын салыстыру арқылы көз жеткізеді. Кестеден сілтілік металдар атомдарының радиустары бір периодта орналасқан ғалоген атомдарының радиустарына қарағанда екі еседен астам артық, ал иондану энергиялары 3 — 6 есе кем екені байқалады. Топ бойында атом радиустарының артуымен байланысты иондану энергиясы заңды тұрде кемиді. Металдардың жай заттарын белгілейтін терминнің мағынасы олардың атомдары тұзетін химиялық байланыстың табиғатын және кристалл торлардың тұрлерін қарастыру арқылы ашыладьт. Металдық химиялық байланыс ковалентті және иондық байланыстармен, молекулалық, атомдық, иондық кристалл торлары металдық кристалл торымен салыстырылып, ұқсастығы мен айырмашылығы анықталады. Модельдерді және оқулықтарды пайдаланып, металдық кристалл тордың құрылысы түсіндіріледі. Бұл байланыс атомдардан босаған электрондар мен оң зарядталған металл атомдарының арасында жұзеге асатыны айтылады. Ортақ электрондар арқылы жүзеге асуы жағынан металдық байланыс ковалентті байланысқа ұқсайды, бірақ одан айырмасы екі атомның арасында тұрақтанбаған, кристалл торындагы барлық атомдар ядроларының теңірегінде айналып жүреді. Электрлік тартылыс күшінің эсері арқылы байланысуы жағынан металдық байланыс иондық байланысқа жақындайды, бірак мұнда теріс зарядталған иондар болмайды, олардың міндетін бос жүрген электрондар атқарады. Электрондар атом иондарымен бір сәтте бірігіп, келесі сәтте қайтадан ажырап кетеді. Осындай бос электрондардың болуымен оқушыларға бұрыннан белгілі металдардың физикалық қасиеттері, электр өткізгіштігі, жылу өткізгіштігі және жылтырлығы түсіндіріледі. Нақтылай түсу үшін үлестіріліп берілген металдармен жүмыс істеледі, мыстың, алюминийдің және басқа металдардың жалпы қасиеттерін сипаттайтын диафильм көрсетіледі. Соның нәтижесінде оқушылар металдық жылтыр жағынан күміс және палладийдің, тапталғыштығы жагынан алтынның бірінші орында тұратыны, металдардың ең ауыры — осмий (22, 43 г/см3), жеңілі — литий (0,52 г/см3), ең жұмсағы — калий, қаттысы — хром, ең оңай балқитыны — сьшап (38,87°С), балқу температурасы ең үлкені вольфрам (3370°С) екені жөнінде пікірге келеді. Металдар тұзетін кристалл торларының тұрлері: кубтық көлемді центрлі (сілтілік металдар, вольфрам, хром, т.б.), қырлары центрдегі куб (алюминий, қорғасын, күміс, алтын, платина, т.б.), гексанальды (магний, бериллий, мырыш, т.б.) торлар туралы айтылады. Бір колем бірлігіне келетін металл атомдарының саны артқанда металдың тығыздығы да артады. Гексональды торда атомдар басқалардан гөрі тығыз орналасады. Металдардың тыгыздығына ион зарядтары мен радиустары да эсерін тигізеді. Металдық байланысы болғандықтан, кристалл торларының жеке қабаттары бір-біріне жақындасуға бейім келеді, мұның өзі металдарға созымдылық қасиет береді. Олар химиялық байланысын үзбей, жұкарады. Әр тұрлі металдарды қосып балқытқанда қүймалар тұзіледі, олардың қасиеттері алуан тұрлі болып келеді, бұл іс жүзінде кеңінен қолданылады. Оқушылар өздеріне үлестіріп берілген құймалармен танысады, олардың тұрлері және құрамы жөнінде нақтылы ұғым алады. Құймалар дисперстік жүйелерге жатады. Олардың қоспа немесе химиялық қосылыс тұрінде болуы мүмкін. Кристалл торлары бірдей және қасиеттері ұқсас металдар қатты ерітінділер (алтын-күміс, темір-марғанец) тұзеді. Кристалл торларында айырмасы үлкен металдардан механикалық қоспа тұріндегі құймалар тұзіледі (қорғасын-қалайы, кадмий-висмут, т.б.). Қасиеттері әр тұрлі металдардан химиялық қосылыстар тұзіледі, оларда валенттілік заңдылығы сақтала бермейді (MgPb, Mg2Si, А14С3, AuZn, AuZn3, AuZn5, т.б.). Металдардың сумен әрекеттесуі
Металдардың химиялық қасиеттері дедукциялық тәсілмен өтіледі: а) металдардың бей металдармен әрекеттесуі; ә) металдардың сумен әрекеттесуі; б) металдардың қышқылдармен әрекеттесуі; в) металдардың тұздармен әрекеттесуі. Әр қасиетті нақтылайтын зертханалық және көрнекі көрсететін (зерттеу әдісімен) тәжірибелер қойылады; реакцияның жүру жағдайларына назар аударылады. Сілтілік металдар және кальций оттегімен әдепкі температурада тотығады. Оқушыларға бұрыннан белгілі активтік қатардағы магнийден қорғасынға дейінгі металдар әдепкі жағдайда тотығып, қорғаныш қабық тұзеді. Мыс пен сынап қыздырғанда тотығады. Алтын, күміс және платина қыздырса да тотықпайды. Металдардың басқа бейметалдармен әрекеттесу жағдайлары да еске түсіріледі. Металдардың сумен әрекеттесу мүмкіндігін, жүретін химиялық процестерді, реакция өнімдерін сызбанұсқа немесе кесте тұрінде беру тиімді. а) металдардың сұйық және концентрлі қышқылдармен әрекеттесу өнімдері де кесте арқылы беріледі. Күкірт және азот қышқылдарының металдарға эсер ету ерекшеліктеріне назар аударылады. э) металдардың тұздармен реакциялары параллель (жүретін және жүрмейтін салыстырмалы) тәжірибелер қою арқылы нақтыланады. Талқыланған реакциялардың бәріне металдардың атомдары тотықсыздандырғыш қасиет көрсетіп, өздерінің де тотығатыны айтылады: Ме° →Ме+п + пе Металдардың әрбір қасиеті жөнінде білімді нығайта түсетін өздігінен істейтін жұмыстар жүргізіледі, жіктелген жаттығулар орындалады. Жаттығуларды ойдағыдай орындап, металдар қатысатын реакциялардың жүру ықтималдығын алдын-ала болжау үшін оқушылар металдардың Н.Н.Бекетов жасаған ығыстыру қатарын еске түсіріп, металдар кернеуінің электрохимиялық қатары жөніндегі біліммен ұштастырады. Бұл арада жеке атом күйіндегі металдардың тотыксыздандырғыш қасиеттерінің айырмашылығына, тотықтырғыштардың сипатына баса назар аударылады. Жеке күйіндегі атомдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері металдардың периодтық жүйедегі орнымен анықталады және иондану энергиясынан айқын білінеді. Жай зат күйіндегі металдардың тотықсыздандырғыш активтілігі периодтық жүйедегі орнына тікелей тәуелді емес, ол металдардың кристалл торларының беріктігіне, ерітіндідегі реакцияларда тұзілетін иондардың гидраттану энергиясына байланысты өзгереді. Соңғы екі себептің салдарынан иондану энергиясы үлкен литий ерітіндідегі реакцияларда калий мен натрийден активті болып шығады, бұл үстірт қарағанда Н.Н.Бекетов жасаған қатарға, топ бойында металдар қасиетінің өзгеру заңдылығына қайшы келетін секілді көрінеді. Бұдан соң металдар кернеуінің электрохимиялық қатарындағы кейбір шектеулерге тоқталып, оны саналы тұрде пайдалану қажеттігі айтылады. Оқушылар активсіз металдарды судағы ерітінділерінен сілтілік металдармен ығыстыру реакцияларының теңдеулерін жиі жазады. Бұл олқылықты болдырмау үшін натрий мен мыс (II) сульфатының арасындағы реакцияның тәжірибесі көрнекі көрсетіледі. Оқушылар сутегінің бөлінгенін және мыс (II) гидроксиді тұнбасының тұзілгенін бақылап, реакциян’ьщ натрий атомы мен сутегі иондарының арасында жүргендігі жөнінде қорытынды жасайды. Металдардың жалпы қасиеттерін қарастырғанда пэн аралык байланысты жүзеге асырытын маңызды тақырыптың бірі -электролиз. Электролиттік диссоциациялану теориясының және тотығу-тотықсыздану тұрғысынан электролиз күбылысы мэселелік эдіспен түсіндіріледі. Катод пен анодта жүретін тотығу-тотықсыздану әрекеттері, иондардың зарядсыздану реті талқыланады. Мыс (II) хлориді мен калий иодидінің электролизі кезінде катодта бір жағдайда мыс, екінші жагдайда сутегінің бөліну себебі, осыған орай аниондардың тотықсыздандырғыш қасиеттері (қатары) жөнінде түсіндіріледі: І—, Br—, S2-, СІ—, OH—, S043-, N03— Бұл қатарда аниондардың тотықсыздандырғыш қасиеті кемиді. Электролиздің іс жүзіндегі маңызын түсіндіру үшін мырыштан қорғасынға дейінг металдар катиондарының тотықсыздану ерекшелігі түсіндіріледі. Металдар коррозиясы туралы оқу материалын өткенде қарастырылатын мэселе: коррозия және оның маңызы туралы ұғым; коррозияның тұрлері; коррозияға эсер ететін жағдайлар; коррозияның химиялық және элктрохимиялық мэнін түсіндіру; коррозияға қарсы күрес шаралары. Коррозияға эсер ететін жағдайларды нақты түсіндіру үшін алдын ала 5 сынауықта тәжірибе қойылады. Онда темірдің коррозиясына ауаның, судың, ас тұзы ерітіндісінің, натрий сілтісі ерітіндісінің, мыс және мырышпен жанасуының әсері зерттеледі: 1 2 3 4 5 Ғе Ғе Fe/Cu Fe/Zn Ғе cy+02 cy+02+NaCl cy+02 + NaCl cy+02+NaCl cy+NaCl+NaOH Коррозияның жүргені оттегінің жүмсалып, судың көтерілуі, түнбаның түсі және мөлшері арқылы анықталады. Салыстырулар мынаны аңғартады: 2-сынауықта бірінші сынауыққа карағанда коррозия күшті; 2-сынауықта үшіншіге қарағанда аздау; 2-сынауықта қоңыр тұнба; 4-де ақ түнба тұзіледі; 2-сынауықта тұнба 5-дегіден көп. Зерттеуден шығатын қорытынды: хлорид — ион және мыс (активсіз металл) темірдің коррозиясын күшейтеді. Гидроксид — ион және мырыш (темірден активті металл) коррозияны баяулатады. Металдардың жалпы қасиеттері: бос күйіндегі металдардың тотықсыздандырғыш қасиеттері, ауаның оттегімен әрекеттесуі, сумен әрекеттесуі, қышқылдармен әрекеттесуі, табиғатта кездесуі, алыну тәсілдері, металдар иондарының тотыктырғыш қасиеттері оқулық бойынша қорытылады. жүктеу/скачать 77,76 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|