Цель урока: организовать деятельность учащихся по ознакомлению со становлением теоретических представлений в органической химии на примере теории радикалов и теории типов.
Оборудование: ПСХЭ, таблица «Формы существования химических элементов», шаростержневая модель молекулы воды, модель кристаллической решетки железа, мультимедийный компьютер, проектор.
Ход урока:
1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний учащихся.
- Что изучает органическая химия?
- Какие вещества называют изомерами?
- Какие вещества называют гомологами?
3. Постановка целей и задач урока.
Любая теория в науке имеет история создания и становления. Сегодня мы рассмотрим что явилось предпосылками разработки теории химического строения органических веществ.
4. Предпосылки создания теории химического строения.
В середине XIX века ученым было известно множество органических веществ. Для многих из них был определен состав, описаны свойства. Но строение этих веществ оставалось загадкой. Немецкий химик Фредерик Вёлер писал: «Органическая химия может сейчас кого угодно свести с ума. Она кажется мне дремучим лесом, полным удивительных вещей, безграничной чащей, из которой нельзя выбраться, куда не осмелишься проникнуть». Эта цитата очень точно описывает состояние органической химии в первой половине XIX века. Ни теория радикалов, ни теория типов не смогли ответить на главный вопрос – как устроены органические вещества?
Рассмотрим основные научные достижения того времени, которые позволили проникнуть в тайны строения органических веществ.
В начале XIX века Дж. Дальтоном был сформулирован закон кратных отношений. Если два элемента образуют несколько соединений, то массы одного элемента, приходящиеся на единицу массы другого, относятся как целые числа. Например, в соединении NO и NO2 на 1 массовую часть азота приходится соответственно 1,14 и 2,28 массовых частей кислорода. Отношение указанных массовых частей кислорода равно 1:2. Установление закона кратных отношений явилось одним из наиболее убедительных свидетельств правильности атомно-молекулярной теории строения вещества.
В середине XIX века, когда были определены точные относительные веса атомов (И.Я. Берцелиус и др.), стало ясно, что наибольшее число атомов, с которыми может соединяться данный атом, не превышает определённой величины, зависящей от его природы. Английский ученый Уильям Одлинг предположил, что атомы имеют так называемую «емкость насыщения», т.е. могут присоединять определенное число других атомов. Эдуард Франкланд в 1853 году предложил эту способность называть валентностью (от лат. valentia – сила).
Поскольку в то время для водорода не были известны соединения, где он был бы связан более чем с одним атомом любого другого элемента, атом водорода был выбран в качестве стандарта, обладающего валентностью, равной I. В конце 50-х гг. XIX вeка А.С. Купер и Фридрих Август Кекуле постулировали принцип постоянной четырёхвалентности углерода в органических соединениях.
Представления о валентности составили важную часть теории химического строения А.М. Бутлерова в 1861 г.
Периодический закон, сформулированный Д.И. Менделеевым в 1869 г., вскрыл зависимость валентности элемента от его положения в периодической системе.
Оставалось неясным большое многообразие органических веществ, имеющих одинаковый качественный и количественный состав, но разные свойства. К примеру, было известно около 80 разнообразных веществ, отвечающих составу C6H12O2. Йенс Якоб Берцелиус предложил называть эти вещества изомерами.
Ученые многих стран своими работами подготовили почву для создания теории, объясняющей строение и свойства органических веществ.
