Вода как много это значит

Познать многообразие веществ в природе, их единство и развитие, роль в жизни человека позволяет изучение кислородсодержащих органических соединений, тема «Спирты». Основные вопросы данной темы: доказательство строения спиртов, объяснение подвижности атома водорода гидроксогруппы, введение понятия функциональной группы, химические, физические свойства, получение и применение.  Решение этих задач осуществляю с использованием проблемного подхода.

Проблема №1. Обучающиеся самостоятельно решают задачу на выведение молекулярной формулы этанола. Исходя из валентности элементов и найденной формулы, строят возможные структурные формулы. Создается проблема, так как из теории возможны два следствия. Возникает необходимость установления истинной формулы. В одном из случаев атом водорода имеет особое положение, атом водорода, соединённый с атомом углерода через кислород, должен иметь свойства, отличные от других атомов, непосредственно связанных с углеродом. При постановке количественного опыта вытеснения водорода из этилового спирта натрием обучающиеся убеждаются, что из каждой молекулы спирта натрием вытесняется один атом водорода, и на этом основании делают вывод о единственно возможной структурной формуле.

Проблема №2. Почему в молекуле спирта атом водорода гидроксогруппы более подвижен?

По значениям электроотрицательности атомов студенты самостоятельно находят, что электронная плотность в молекулах спирта сдвинута в сторону атома кислорода, поэтому в молекуле спирта водород гидроксогруппы заряжен частично положительно, а кислород – частично отрицательно. Возникает необходимость объяснения сущности взаимного влияния атомов.

Проблема №3. Эта проблема возникает при изучении физических свойств спиртов. Противоречие заключается в том, что в гомологическом ряду спиртов нет ни одного газа, а первый член ряда – жидкость.

Сравнивая молекулярную массу метанола с молекулярной массой пропана или бутана, обучающиеся убеждаются в несоответствии: пропан с большей молекулярной массой по агрегатному состоянию – газ, а метанол с меньшей массой – жидкость.

Почему в гомологическом ряду спиртов нет газов, почему они имеют более высокие температуры кипения, чем соответствующие предельные углеводороды? Рассматривая сущность различий между газами и жидкостями, с точки зрения атомно – молекулярного учения, заключающейся в наличии больших сил притяжения между молекулами жидкости, в данном случае спиртов. Объясняет эту особенность физических свойств спиртов  -  межмолекулярная водородная связь. На основании этого факта объясняется хорошая растворимость первых членов гомологического ряда и её постепенное понижение в данном ряду.

Проблема №4. Какое влияние оказывает особое строение этилового спирта на его свойства? Рассмотрение свойств веществ через их строение в какой – то степени устраняет формализм в изучении химических свойств спиртов. Химические свойства этанола рассматриваются в постоянной зависимости от строения, в сопоставлении с предельными углеводородами, разница в свойствах заключается в разнице строения и связаны в основном с наличием гидроксогруппы как функциональной группы. При демонстрации опыта взаимодействия спирта с кислотой и гидроксида натрия с кислотой обращаем внимание на продолжительность этих реакций. Реакции со спиртами протекают медленно, а реакции со щелочами – мгновенно. Этим сравнением устраняется часто допускаемая ошибка о тождественности группы – OH щелочей и функциональной группы спиртов.

Проблема №5. При изучении многоатомных спиртов, студентам задаю вопрос: может ли один атом углерода в органическом соединении соединяться с двумя или с тремя  гидроксогруппами? Обсуждение этой темы начинаем с изучения структурной формулы угольной кислоты и повторения её свойств. Особенность строения угольной кислоты как углеродсодержащего вещества заключается в том, что с атомом углерода соединяется не одна, а две гидроксогруппы, вследствие чего такое соединение является нестойким. Студенты делают вывод, что стойкое органическое соединение должно иметь у одного атома углерода одну гидроксогруппу. Такой вывод позволяет подвести к самостоятельному написанию формул многоатомных спиртов на основе гомологичесого ряда предельных углеводородов, меняя один атом водорода каждого углеродного атома на гидроксогруппу.

 Предельные углеводороды

CH₃ — CH₃

CH₃ – CH₂ – CH₃

CH₃ – CH₂ –  CH₂ – CH₃

Многоатомные спирты

CH₂ OH  –  CH OH  –  CH OH  -  CH₂ OH

 Сопоставление формул показывает только количественное отличие, а качественную сторону раскрыть поможет решение следующей проблемы – приводит ли увеличение числа гидроксогрупп в многоатомных спиртах к появлению новых свойств?

Проблема №6. Решаем эту проблему, используя исследовательский подход так:1) Сравнить растворимость этанола и глицерина и решить вопрос: как увеличение числа гидроксогрупп влияет на растворимость в воде глицерина?

Студенты делают вывод: растворимость в воде глицерина хорошая.

2) Сравнить горение пропанола и глицерина и решить вопрос: как влияет на горючесть спиртов увеличение числа гидроксогрупп в молекуле глицерина?

Вывод: глицерин в отличие от пропанола горит несветящимся пламенем.

3) Исследовать влияние гидроксогрупп на способность спиртов к окислению. Взять по 10мл глицерина и пропанола, добавить примерно по столько же раствора перманганата калия.

Вывод: наблюдения показывают, что глицерин, имеющий в молекуле три группы -  OH более быстро окисляется, чем пропанол.

Проблема №7. Приведёт ли увеличение количества гидроксогрупп –ОН к новым химическим свойствам?

Студенты высказывают предположение об усилении кислотных свойств у многоатомных спиртов и самостоятельно выполняют лабораторный опыт «Взаимодействие глицерина с гидроксидом меди (II)» с помощью инструктивной карты.
Глицерин + гидроксид меди (II) = глицерат меди (II) + вода (кач. реакция)
                                                          (ярко-синий р-р)

Вывод обучающихся: Химические свойства многоатомных спиртов аналогичны свойствам одноатомных спиртов, но увеличение числа гидроксильных групп усиливает кислотные свойства многоатомных спиртов.

4. Заключение.

Разрешение проблемных ситуаций под руководством преподавателя заставляет обучающихся сравнивать, обобщать, анализировать явления, а не просто их механически запоминать. Процессы выдвижения и разрешения проблемных ситуаций, представляют собой непрерывную цепь, так как при выдвижении проблемы одновременно начинается её решение, которое в свою очередь, ведёт к постановке новых проблем. То есть осуществляется противоречивый и непрерывный процесс активного познания новых научных понятий.

 Используя на уроках методы проблемного обучения, убеждаюсь на опыте, что они способствуют развитию познавательной активности, исследовательских способностей, творческой самостоятельности обучающихся, формированию их мировоззрения, чувства ответственности, интеллектуальному развитию, и как следствие этого, повышению качества знаний.

Исходя из результатов своей работы, предлагаю более широко применять методы проблемного обучения при изучении курса химии.

Использование новых информационных технологий позволяет повысить педагогическое мастерство