УІІ.Підбиття підсумків уроку

Учитель просить пояснити девіз уроку, що був запро­понований на початку уроку, та висловлювання Д. І. Мен­делєєва.

Додатковий матеріал

Доведення закону збереження маси Лавуазье

Питання про те, що таке процес горіння, цікавило всіх хіміків XVIII ст. 1772 року Лавуазье спільно з іншими хіміками придбав алмаз. Він помістив цей алмаз у закриту посудину й нагрівав доти, поки алмаз не зник. При цьому утворився вуглекислий газ. У такий спосіб було переконли­во доведено, що алмаз складається з Карбону, отже, алмаз ближчий до вугілля, ніж усі інші речовини.

Продовжуючи свої досліди, Лавуазье нагрівав у за­критих посудинах з обмеженим об'ємом повітря такі мета­ли, як олово й свинець. Спочатку на поверхні обох металів утворювався шар окалини, але певної миті іржавіння при­пинилося. На той час уже було відомо, що окалина важить більше, ніж сам метал; однак, коли після нагрівання Лаву­азье зважив посудину разом із усім вмістом (металом, ока­линою, повітрям тощо), виявилося, що вона важить рівно стільки ж, скільки й до нагрівання.

Із цих даних випливало, що коли, частково перетво­рившись на окалину, метал збільшив свою масу, то щось іще з того, що містилося в посудині, втратило еквівалентну кількість маси. Це «щось іще» могло бути повітрям. Однак у цьому випадку в посудині повинен був утворитися ваку­ум. Справді коли Лавуазье відкрив посудину, туди зайшло повітря, й маса посудини та її вмісту збільшилася.

У такий спосіб Лавуазье показав, що метал перетво­рюється на окалину в результаті приєднання порції зви­чайнісінького повітря.

Окалина важча за метал, з якого вона утворилася, рів­но на стільки, скільки важить кількість повітря, що сполу­чилося з металом. Горіння деревини також супроводжується приєднанням повітря, але збільшення ваги в цьому випад­ку не спостерігається, оскільки новоутворена речовина —

вуглекислий газ — звітрюється в атмосферу. Зола, яка за­лишилася, є легшою від згорілого дерева. Якби горіння деревини проходило в закритій посудині й гази, що утво­рюються при цьому залишалися б у ній, тоді б можна було показати, що вага золи плюс вага газів, що утворилися, плюс вага того, що залишилося від повітря, дорівнює по­чатковій вазі дерева й повітря.

Обмірковуючи результати проведених ним дослідів, Лавуазьє спало на думку, що коли враховувати всі речови­ни, що беруть участь і утворюються в результаті реакції, то зміни у вазі не будуть спостерігатися. Іншими словами Лавуазьє дійшов висновку, що маса ніколи не створюється й не знищується, а лише переходить від однієї речовини до іншої. Це положення, відоме як закон збереження маси, стало одним із головних відкриттів хімії XIX ст.

 

 

Урок № 1

З теми «Розчини» (9 клас)

Тема уроку. Розчини й процес розчинення.

Мети уроку: сформувати поняття про розчини, з'ясувати основні ознаки класифікації розчинів, сформува­ти вміння розрізняти типи дисперсних систем; розглянути розчинення як фізико-хімічний процес; розвивати вміння ставити мету, порівнювати, аналізувати.

Обладнання: таблиця розчинності, хімічні склянки, скляні палички, калій перманганат, мідний купорос, пі­сок, пляшка з газованою мінеральною водою, ППЗ «Дослі­ди з хімії».

Базові поняття й терміни: розчини, розчинник, дис­персність, дисперсна фаза, дисперсійне середовище, іс­тинний розчин, колоїдний розчин, тепловий ефект розчи­нення.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Структура уроку

I. Організаційний етап.......................З хв

II. Актуалізація опорних знань.................5 хв

III. Вивчення нового матеріалу................. 27 хв

1. Поняття про розчини.

2. Види розчинів.

3. Процес розчинення.

IV. Закріплення знань.........................5 хв

V. Домашнє завдання..............,.......... 1 хв

VI. Підбиття підсумків уроку...................4 хв

Хід уроку

I. Організаційний етап

(Розминка — створення позитивного психологічног клімату на уроці.) • Мотивація

На екрані демонструються фотографії різних розчи нів (повітря, природні води, напої, кров, ліки, мінерали сплави, лаки, фарби).

— Що поєднує ці фотографії? (Діти висловлююті свою думку.)

Повідомлення нової теми й розшифровка значенні фотографій.

Розчини й сам процес розчинення мають велике зна чення в природі, у нашому житті, у науці й техніці. Найчас тіше ми маємо справу не із чистими речовинами, а із сумі шами або розчинами. Вода морів, рік, озер, ґрунтові води питна вода — це розчини. Повітря — це розчин газів одні в одному. Більшість мінералів — це тверді розчини. Сокі рослин, напої — це розчини. Засвоєння їжі пов'язане з роз чиненням живильних речовин. Розчинами є кров, лімфа ліки, лаки, фарби. Розчини використовуються в промиє ловості: текстильній, металообробній, фармацевтичній при виробництві пластмас, синтетичних волокон, милі й т. д. У розчинах проводять фізичні й хімічні явища.

Запис теми в зошит.

II. Актуалізація опорних знань

(Установлення рівня власних знань з даної теми, де якого можна додати нові знання)

• Групова «мозкова атака»

Учням пропонується згадати все, що вони знають про розчини.

Учитель робить записи на дошці (стратегія «Асоціа­тивний кущ»).

Учням пропонується висловитися, про що необхідно довідатися за темою «Розчини», і записати свої запитання до зошитів.

Учитель називає мети уроку, план лекції, просить зі­ставити мету з питаннями в зошитах.

III. Вивчення нового матеріалу

(Ознайомлення з новою інформацією, Ті аналіз, осмис­лення.)

Учитель пропонує учням під час лекції робити за­писи в зошитах у вигляді тез або на аркушах у графічному вигляді з короткими записами, оцінками або малюнками, створюючи «опорну схему» або «карту пам'яті». Учитель пояснює принципи створення такої схеми (стратегія «Кон­цептуальна таблиця»).

• Мультимедійна лекція

1. Поняття про розчини.

• Демонстрація.

Якщо в посудину з водою помістити кристали кухон­ ної солі, цукру, мідного купоросу або калій перманганату (марганцівки), то ми можемо спостерігати, як кількість твердої речовини поступово зменшується. У випадку ко­льорових речовин можна спостерігати явище дифузії. При перемішуванні процес прискорюється. При цьому вода, у яку були додані кристали, здобуває нові властивості: у неї з'являється солоний або солодкий смак (у випадку марган­цівки з'являється малинове забарвлення), змінюється гус­тина, температура замерзання й т. д. Отримані рідини вже не можна назвати водою, навіть якщо вони не відрізняють­ся від води за зовнішнім виглядом (як у випадку із сіллю й цукром). Це — розчини.

Якщо розчин профільтрувати через найщільніший фільтр, то ні сіль, ні цукор, ні марганцівку не вдається від­окремити від води. Отже, ці речовини у воді роздроблені до найдрібніших частинок — молекул. Молекули можуть знову зібратися в кристали тільки тоді, коли ми випаримо воду.

Якщо розчинити пісок, то ми одержуємо суспензію, у якій перебувають крупинки піску. Вони поступово оса­джуються на дно, тому що пісок нерозчинний. При філь­труванні такі крупинки залишаться на фільтрі. Ця суміш неоднорідна.

Отже, при розчиненні речовин відбувається їхнє роз­дрібнення, дроблення й розсіювання в об'ємі розчину (дис-пергирування). Усі розчини ще називають дисперсними системами. У розчині частинки однієї речовини рівномірно розподілені між частинками іншої речовини.

Але частинки можуть мати різні розміри. Якщо це молекули, то розчин буде однорідним, прозорим і не буде відстоюватися. Такий розчин є істинним. Наприклад, роз­чин солі у воді, столовий оцет, розчин цукру. Характерна ознака істинних розчинів — їхня однорідність.

У розчині завжди перебуває розчинник (дисперсійне середовище) і розчинена речовина (дисперсна фаза).

Робота з етикетками. Порівняйте якісну й кількіс­ну характеристики сполуки мінеральних вод.

Висновок. Розчинених речовин може бути кілька. Так, у мінеральній воді й напоях розчинені різні речовини. Кількість розчиненої речовини може бути різною.

Розчини не мають постійної структури, й у цьому їх основна відмінність від хімічних сполук.

Виходячи з вищесказаного, можна дати визначення: Розчинами називають однорідні системи змінної сполуки, що складаються із двох або декількох компонентів.

(Система — сукупність деяких частин, компонентів, наприклад, клас, школа.)

Розчини — найбільш характерні фізико-хімічні сис­теми.

Поговоримо про компоненти розчину.

Розчинник — це компонент розчину, що перебуває в тому самому агрегатному стані, що й розчин, і кількісно переважає.

Приклади:

Сіль (тв.) + вода (рід.) = розчин (рід.), -> вода — роз­чинник.

Спирт (рід.) + вода (рід.) = розчин (рід.) Розчинником буде, те чого буде більше (у горілці — вода, у медичному спирті — спирт, а вода — розчинена речовина).

Вода — найкращий розчинник для багатьох речовин. Гарними розчинниками є спирт, ацетон, бензин, ефіри. Ми будемо вивчати розчини, у яких розчинником є вода.

Розчинена речовина може перебувати в будь-якому агрегатному стані (твердому, рідкому, газоподібному).

Приклади: цукор, спирт, вуглекислий газ (демон­страція газованої води).

2. Види розчинів.

При розборі даного матеріалу проводиться робота з таблицями, учні роблять повідомлення про емульсії, сус­пензії, золи.

1. За агрегатним станом

• Тверді розчини (сплави металів, мінерали).

• Рідкі розчини (морська вода, чай, столовий оцет).

• Газоподібні розчини (повітря).

2. За ступенем дисперсності (за величиною частинок, розподілених у розчиннику)

• Грубодисперсні системи

• Тонкодисперсні системи (колоїдні й істинні розчини)

3. За кількістю розчиненої речовини

• Розведені

• Концентровані «

• Насичені

• Ненасичені

• Перенасичені Інтерактивна вправа

Таблицю «Дисперсні системи» учні опрацьовують ін­дивідуально за одним типом розчинів і обмінюються інфор­мацією. Використовується стратегія «Метод позначок».

Після обговорення вчитель відповідає на запитання й дає необхідні пояснення («конус Тиндаля», «оптично по­рожні»).

3. Процес розчинення.

Давайте розберемося в тім, як відбувається розчи­нення речовин. Наприклад, якщо чай холодний, то цукор розчиняється повільно. Навпаки, якщо чай гарячий і роз­мішується ложечкою, то розчинення відбувається швидко.

Потрапляючи у воду, молекули цукру, що перебу­вають на поверхні кристалів цукрового піску, утворюють зв'язки з молекулами води. При цьому з однією молекулою цукру зв'язується кілька молекул води. Тепловий рух мо­лекул води змушує пов'язані з ними молекули цукру від­риватися від кристала й переходити в товщу молекул роз­чинника.

Молекули цукру, що перейшли із кристала в роз­чин, можуть пересуватися по всьому об'ємі розчину разом із молекулами води завдяки тепловому руху. Це явище на­зивається дифузією. Дифузія відбувається повільно, тому біля поверхні кристалів перебуває надлишок молекул цу­кру, які вже відірвані від кристала, але ще не дифундували в розчин. Вони заважають новим молекулам води підійти до поверхні кристала, щоб зв'язатися з його молекулами. Якщо розчин перемішувати, то дифузія відбувається інтен­сивніше й розчинення цукру йде швидше. Молекули цукру розподіляються рівномірно, і розчин стає однаково солод­ким по всьому об'ємі.

Розчинення речовин можна порівняти з перетаску­ванням меблів. Уявіть, що на час ремонту шкільні столи (або парти) склали в спортзалі в строгому порядку акурат­ним штабелем. Цей упорядкований штабель є моделлю кристалічної речовини, а кожний стіл — ніби «молеку­лою» такої речовини. Після закінчення ремонту робітники переносять столи. Ці робітники не що інше, як розчинник, а кожний робітник — молекула розчинника, хтось заліз наверх, хтось тягне столи знизу — словом, робота закипі­ла. Незабаром столи, кожний з яких несуть де двоє, а де четверо, виявляються в різних кінцях школи, а від штабе­ля в спортзалі не залишається й сліду.

Речовини при розчиненні не змінюються, після випа­рювання розчинів ми можемо одержати розчинену речови­ну у твердому вигляді. Молекули розчиненої речовини ви­риваються із кристала й переміщаються в розчині, отже, розчинення — це фізичний процес. Для такого процесу необхідна витрата енергії.

Але коли молекули розчиненої речовини зв'язуються з молекулами води, то утворюються, точно кажучи, нові хі­мічні сполуки. Ці молекулярні агрегати не мають постійної сполуки й тому не є тими хімічними сполуками, які ми зви­кли виражати формулами. їхня загальна назва — гідрати. Процес зв'язування речовин з водою називається гідратаці­єю. Утворення гідратів є встановленим фактом, отже, роз­чинення — хімічний процес.

Як правильно?

Розібратися в цьому питанні допомагає вивчення те­ плових явищ при розчиненні.

Відомо, що однією з ознак хімічних реакцій є виді­лення теплоти, а для фізичних явищ необхідно витрачати енергію.

Демонстрація відеофрагмента.

Розчинення сірчаної кислоти супроводжується силь­ним розігрівом розчину.

Утворення зв'язків між молекулами води й розчине­ної речовини енергетично вигідне (для розчинних речовин), гідратація супроводжується виділенням енергії. Частина цієї енергії витрачається на руйнування кристалічної ре­шітки, а її надлишок може виділятися у вигляді тепла.

Розчинення амоній нітрату супроводжується охоло­дженням розчину.

Якщо на руйнування кристалічної решітки витра­чається більше енергії, ніж утвориться при одержанні гідратів, то розчин може охолоджуватися. Наприклад, якщо в склянку з водою помістити твердий амоній нітрат гШ₄гГО₃ і поставити склянку на вологий картон, то картон примерзає до склянки — настільки низько падає темпера­тура розчину.

Наведені факти говорять про те, що розчинення не є чисто фізичним явищем, хоча й можна повернути розчи­нену речовину в незмінному вигляді шляхом випарювання розчинника. Здавалося б — немає зміни речовини — не­має й хімічних перетворень. Насправді при випарюванні розчинів відбувається руйнування гідратів (реакція роз­кладання), і знову утворюється кристалічна речовина. Та­ким чином, і розчинення речовини, й випарювання розчи­ну мають ознаки хімічних реакцій.

Головне, що в самому розчині речовина перебуває в якісно новому стані — у вигляді гідратів. Тому розчинен­ня варто вважати фізико-хімічним процесом.

Розчинення — це складний фізико-хімічний про­цес, при якому відбувається взаємодія частинок речови­ни, що розчиняє, і розчинника.

IV. Закріплення знань

(Етап рефлексії — з'ясування розуміння учнями отриманої інформації і їхнє ставлення до них.)

Вертаємося до мети, з'ясовуємо, що виконано, що за­лишилося не з'ясованим, над чим треба працювати.

Вертаємося до актуалізації «Асоціативний кущ»:

■ Які знання підтвердилися?

■ Які нові знання з'явилися?

■ Які факти виявилися неправильними?

V. Домашнє завдання

§ 17, вивчити визначення, №98, 99 (усно).