Цель урока: обеспечить в ходе урока обобщение характеристики элементов подгруппы углерода, понятия аллотропии на примере углерода и кремния, закрепить и углубить знания учащихся об окислительно-восстановительных свойствах на примере атома углерода.
Развиваемые знания: химический элемент, строение атома и распределение электронов по энергетическим уровням, структура ПСХЭ, простое вещество, сложное вещество, металл, неметалл, типы химической связи, аллотропия.
Развиваемые умения: характеризовать распределение электронов по энергетическим уровням, составлять уравнения на основе электронного баланса по степени окисления, определять тип химической связи.
Элементы наглядности: ПСХЭ, мультимедийная презентация, химический эксперимент.
Вопросы, рассматриваемые в рамках темы урока.
- Характеристика элементов подгруппы углерода.
- Биологическое значение углерода и кремния.
- Сравнительная характеристика углерода и кремния как наиболее распространенных в природе элементов данной подгруппы.
- Нахождение углерода и кремния в природе.
- Аллотропные видоизменения углерода – алмаз, графит, фуллерен, карбин.
- Аллотропные модификации углерода, полученные искусственным путем и перспективы их использования.
- Сравнительная характеристика химических свойств углерода и кремния.
Литература
- Габриелян О.С. Химия. 9 класс: Учебн. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.: Дрофа, 2001.
- Программа для общеобразовательных учреждений: Химия. 8-11 кл. // сост. Н.И. Габрусева, С.В. Суматохин. – М.: Дрофа, 2001.
Ход урока
1. Организационный момент
Учитель приветствует учеников, называет тему и цель урока.
Тема нашего урока “Сравнительная характеристика элементов четвертой главной подгруппы периодической системы”. Фактически – характеристика углерода и кремния, которые изучались нами наиболее подробно, их свойства мы сегодня сравним.
2. Мотивация и целеполагание. (Фоном звучит тихая музыка – из сериала “Секретные материалы”)
В научно-фантастическом рассказе А. Константинова “Контакт на Ленжевене” рассматривается жизнь на основе кремния. Исследователи попадают на далёкую планету и оказываются в заброшенном городе с расставленными повсюду статуями. В конце концов выясняется, что статуи — это и есть кремниевые обитатели данной планеты, у которых жизненные процессы идут в сотни раз медленнее, чем у земных форм жизни. В научно-фантастической повести А. Днепрова “Глиняный бог” также рассматривается жизнь на основе кремния. Кроме этого о жизни на кремниевой основе писали сотни фантастов, начиная с самого Герберта Уэллса.
За фантастическими произведениями последовали и научные теории. Много интереснейших мыслей о возможности кремнийорганической жизни высказал в свое время выдающийся советский минералог и геохимик Александр Евгеньевич Ферсман (1883-1945 годы). Вместе со своим коллегой и другом академиком Владимиром Ивановичем Вернадским он обосновал поразительную идею о возможном пути эволюции кремниевой жизни на Земле.
- Сегодня мы с вами рассмотрим свойства углерода и кремния в сравнении и попробуем обосновать аргументы “за” и “против” этих гипотез.
3. Актуализация опорных знаний
Работа с таблицей Менделеева и беседа по вопросам с одновременным использованием презентационных слайдов.
Вопросы к учащимся.
- Назовите элементы, которые входят в 4 группу главную подгруппу.
- Как определить по таблице Менделеева строение внешнего электронного уровня элемента?
- Для чего нам нужно знать электронную конфигурацию именно внешнего уровня элемента?
- Сколько электронов на внешнем уровне у элементов четвертой группы главной подгруппы?
- Как меняются металлические свойства при увеличении числа уровней?
- Какие элементы в подгруппе углерода будут иметь металлические свойства?
- Какие элементы в подгруппе углерода будут иметь неметаллические свойства?
- Что такое валентность?
- Что такое степень окисления?
| Сравнительная характеристика - Самостоятельная работа | |
| Важнейшие степени окисления углерода –
Электронно-графическая формула: Тип структуры кристаллической решётки – Углерод может находиться в……….. аллотропных модификациях: Высший оксид – оксид углерода (IV) ….. 2. Высший гидроксид – угольная кислота Опыт: Используя имеющиеся реактивы, получите угольную кислоту, опишите наблюдения, напишите уравнения реакции в трех формах: молекулярной, полной и краткой ионной. Дайте характеристику особенностям этого вещества. 3. Летучее водородное соединение – метан Углерод реагирует с простыми веществами металлами и неметаллами Составте схемы электронного баланса следующих реакций: A1 + C = С + Cl2 = с кислородом (при t°) …………. |
Важнейшие степени окисления кремния
–Электронно-графическая формула: Тип структуры кристаллической решётки – Кремний может находиться в ………. аллотропных модификациях: Высший оксид – оксид кремния …… 2. Высший гидроксид – кремниевая кислота ……… Опыт: Используя имеющиеся реактивы, получите кремниевую кислоту, опишите наблюдения, напишите уравнения реакции в трех формах: молекулярной, полной и краткой ионной. Дайте характеристику. 3. Летучее водородное соединение – силан Кремний реагирует с простыми веществами металлами и неметаллами Составте схемы электронного баланса следующих реакций: A1 + Si = Si + Cl2 = с кислородом (при t°) …………. |
Возможна ли жизнь на основе кремния?
Учащиеся выдвигают гипотезы “за” и “против”, записывают идеи. При обсуждении и анализе гипотез учитываются следующие выводы и высказывания учащихся:
Все без исключения живые организмы построены из соединений углерода, углерод является биогенным элементом. Особенностью атомов углерода является их способность соединяться между собой, образуя длинные цепи.
Атомы кремния имеют бомльшую массу и радиус, они сложнее образуют двойную или тройную ковалентную связь, что может помешать образованию биополимеров. Соединения кремния не могут быть настолько разнообразны, как соединения углерода.
Силаны — соединения кремния и водорода, менее устойчивы, чем алканы – углеродные соединения.
Диоксид кремния – аналог углекислого газа представляет собой твёрдое, не растворимое вещество. Это создаёт трудности для поступления кремния в биологические системы, основанные на водных растворах.
В то же время, силиконы — полимеры, включающие цепочки чередующихся атомов кремния и кислорода, более жаропрочны.
Следовательно кремниевая жизнь может существовать на планетах с температурой, превышающей земную. В этом случае, роль растворителя должна играть не вода, а вещества со значительно большей температурой кипения и плавления.
4. Домашнее задание.
§19 прочитать, упр. 2 стр. 140. Написать эссе “Жизнь на основе кремния”.