Реферати українською » Педагогика » Методика вивчення кристалогідратів в шкільному курсі хімії


Реферат Методика вивчення кристалогідратів в шкільному курсі хімії

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Федеральне Агентство за освітою РФ

Інститут забезпечення і методів навчання

>Автореферат

методика вивченняКристаллогидратов в шкільному курсі хімії

Москва, 2007


>Оглавление

Запровадження

Глава 1Кристаллогидрати як об'єкти науки хімії

1.1 Історія вивченнякристаллогидратов

1.2 Термінологія й поняття

1.3 Номенклатуракристаллогидратов

1.4 Класифікація

1.5 Значеннякристаллогидратов

Глава 2 Методика вивченнякристаллогидратов знає хімії середньої школи

2.1 Тема «>Кристаллогидрати» у стандарті шкільної освіти

2.2 Аналіз змісту діючих програм по досліджуваної темі

2.3 Аналіз змісту теми «>Кристаллогидрати» в шкільних програмах і підручниках

2.4 Реалізація теми «>кристаллогидрати» в контрольно-вимірювальних матеріалах (єдиному державному іспиті

2.5 Можливості модернізації теми «>Кристаллогидрати»

2.6 Методичні рекомендації до вивчення теми

Укладання

Бібліографія


Запровадження

На цей час у літературі на темукристаллогидрати накопичилося дуже багато фактів, що відбивають склад, структуру й застосування їх цього сполук. Розглянуті факти величезне значення і ми покажемо далі вони досить повного відображення змісту шкільного хімічного освіти.

>Кристаллогидрати – це сховища метану у надрах вічної мерзлоти та світового океану як сполук включень –клатратов.

>Кристаллогидрати мають широке використання у народному господарстві. Мідний купорос застосовують як протравлення при фарбуванні тканин для консервування деревини, протравляння насінь. У медицині розведений розчин мідного купоросу застосовують як антисептичний і в'язке засіб, малі дози мідного купоросу призначають іноді при анемії посилення кровотворення.

>Твердение мінеральних в'язких матеріалів вона найчастіше забезпечуєтьсягидратационними процесами, куди входять у собі і суто хімічні і комплексні фізико-хімічні процеси. Загалом вигляді процеси зводяться до гідратації, зростанню кристалів ісцеплению їх між собою.

>Кристаллогидрати утворюються у рослинних і тварин організмах, які найчастіше випадають як опадів.

Вивчивши зміст програм, тож підручників, не були задоволені тим, як розглядається темакристаллогидрати у шкільництві, у зв'язку з значимістю цієї теми виникає необхідністю модернізувати зміст шкільного курсу хімії, тому ми вибрали цю тему ролі випускний роботи.

Метою нашого дослідження є оптимізація змісту теми «>кристаллогидрати» знає хімії середньої школи умовах модернізації загальної освіти.

Гіпотеза дослідження: розроблене і модернізований утримання і методика вивчення має сприяти глибшої актуалізації знань учнів на цю тему, мобілізації активної мисленнєвої діяльності учнів та розвитку пізнавального інтересу до досліджуваному предмета, розвитку логічних операцій на умовах дефіциту шкільного часу.

Об'єкт дослідження: зміст шкільного курсу хімії на тему «>кристаллогидрати».

Предмет дослідження: модернізація змісту теми «>кристаллогидрати» і раціональна оптимізація її вивчення у курсі хімії середньої школи.

Для перевірки гіпотези і досягнення мети, було сформульовано такі:

1) вивчити сучасні даних про структурі, властивості і застосуваннякристаллогидратов;

2) проаналізувати найпоширеніші програми розвитку й шкільні підручники щодо в них вмісту досліджуваної теми;

3) модернізувати зміст теми і оптимізувати структуру запровадження даного вмісту у шкільний курс;


Глава 1.КРИСТАЛЛОГИДРАТЫ ЯКОБЪЕКТЫ НАУКИ ХІМІЇ

 

1.1 Історія вивченнякристаллогидратов

1828 р. Ф.Рюдбергер довів існування гідратів спирту.

1865 р. Припущення про існування водних розчинах гідратів висловлено і обгрунтоване Д. І. Менделєєвим. Він вивчав взаємодія спирту з і дійшов висновку про утворення певних сполук. Він вважає, що розчинення — як фізичний, а й хімічний процес, що речовини,растворяющиеся у питній воді, утворюють із нею сполуки

1880 р. Л. Пруст впровадив поняття «гідрати» як особливі сполуки розчиненої речовини із жовтою водою.

У1889г. систематичне вивченнякристаллогидратов почалося з класичних робіт Б.Розебома надкристаллогидратамиCaCl2 і Fe2>Cl6 [8].

1.2 Термінологіякристаллогидратов

При розчиненні речовин молекули (чи іони) пов'язуються з молекулами розчинителя, створюючи сполуки, званісолъватами (від латинськогоsolvere – розчиняти); той процес називаєтьсясольватацией. У приватному разі, коли розчинником є вода, ці сполуки називаютьсягидратами, а процес їх знань —гидратацией. Залежно від природи розчиненої речовини,сольвати можуть утворюватися різними шляхами. При розчиненні речовин з іонній структурою молекули розчинника утримуються близько іона силами електростатичного тяжіння. З іншого боку, може відбутисядонорно-акцепторное взаємодія. Іон розчиненої речовини зазвичай виступають акцепторів, а молекули розчинника — як донорів електронних пар. Відбувається гідратація і у розчин іонів.Гидратируются як катиони, і аніони. Зазвичай,гидратированние катиони міцніше ніж аніони, агидратированние прості катиони — міцніше, ніж складні. Це з тим, що з простих катионів є вільнівалентниеорбитали, які можуть опинитися частково приймітьнеподеленние електронні пари атомів кисню, які входять у молекули води. При розчиненні речовин з молекулярної структуроюсольвати утворюються внаслідокдиполь-дипольного взаємодії.

При спробі виділити вихідне речовина з розчину видаляючи воду, отримати оптимальну його часто вже не вдається. Наприклад, коли ми розчинний у питній воді безбарвний сульфат мідіCuSO4, одержимо розчин блакитного кольору, який надають йомугидратированние іони міді. Післяупаривания розчину (видалення води) і охолодження потім із нього виділятися кристали синього кольору. Вихідний сульфат міді можна з цього сполуки, нагрівання його 250 °>С[14]. У цьому відбувається реакція:

>CuSO>5H2>O =CuSO4 +5H2>O

Різні інформаційні джерела дають нам таку термінологію.

Гідрати – продукти приєднання води (гідратації) до молекул, атомам,ионам. Вони може бути тверді, рідкі й рідше газоподібні.

Тверді гідрати, мають власне назва –кристаллогидрати.

>Кристаллогидрати – тверді речовини, продукти приєднання води (гідратація) до атомам, молекулам чиионам.

>Кристаллогидрати – кристали, які включають молекули води.

>Кристаллогидрати — речовини, які включають у собі відособлені частки H2>O, у яких атоми кисню пов'язані з цими двома атомами воднюковалентними зв'язками, а частки М2Про загалом пов'язані коїться з іншими атомами або хімічними, абомежмолекулярними зв'язками.

>Кристаллогидрати – це кристалічні речовини, містять у собі окремі молекули води чи його агломерати.

>Кристаллизационная вода – вода, входила до складукристаллогидратов.

>Кристаллогидрати — є представниками великих класів сполук, куди, крім них мають бути ще віднесено:кристаллоамиакати,кристаллоалкоголяти,кристаллоефирати тощо. буд. До цього часукристаллогидрати не виділялися в особливий клас сполук, а згадувалися попутно в описах деяких солей, оскільки реакції їх досліджувалися у водних розчинах, коли прийнято ігнорувати що у перетворення воду [2], [14], [38], [39].

1.3 Номенклатуракристаллогидратов

Длякристаллогидратов як і всіх хімічних сполук існують правила назв. Назвакристаллогидрата будується з систематичного назви солі і вказується кількість молекулкристаллизационной води які входять у формальну одиницю. Розглянемо конкретні приклади.

>CuSO4·5H2>O –пентагидрат сульфату міді;

>Na2>CO3·10H2>O –декагидрат карбонату натрію;

>AlCl3·6H2>O –гексагидрат хлориду алюмінію.

Слід зазначити, що відсотковий вміст води вкристаллогидратах формально може мати інецелочисленное значення, у такі випадки надходять так:CdSO4 · 2,67 H2>O - 2,67- гідрат сульфату кадмію,SO2 ·n H2>O –полигидрат діоксиду сірки. Проте розглянутий спосіб назвикристаллогидратов досить спрощений. Якщо ми відома структура утвореного сполуки, ми можемо його назвати конкретніше, у своїй вказавши у жодній формі вода перебуває у даному поєднанні і з якими іонами вонасвязанна. Дослідження будівлі кристалівCuSO4·5H2>O показало, що у формульній одиниці чотири молекули води пов'язані з атомом міді, а п'ята – зсульфатними іонами. Отже, формула цієї речовини – [>Cu(H2>O)4]>SOH2>O, має назвамоногидрат сульфатутетрааквамеди (II).

Аналогічне будова має з'єднання [>Fe(H2>O)6]>SOH2>O –моногидрат сульфатугексаакважелеза(II).

Інші приклади:

[>Ca(H2>O)6]>Cl2 – хлоридгексааквакальция;

[>Mg(H2>O)6]>Cl2 – хлоридгексааквамагния.

Проте часто ми мусимо застосовувати систематичну номенклатуру, а можна скористатися тривіальними назвами речовин. ТакCuSO4 ·5H2>O – мідний купорос,Na2>CO3·10H2>O – «кристалічна» сода тощо. [2], [26].

1.4 Класифікація

Класифікаціюкристаллогидратов може бути за критеріями:

1. За наявністю зв'язку структури безводного речовини ікристаллогидрата

· фази певного складу - видкристаллогидратов, які мають під час видаленнякристаллизационной води відбувається стиснення кристалічною грати, тому структура безводного речовини ікристаллогидрата не зв'язані між собою. До даному класу ставлятьсякристаллогидратимногоосновних кислот, підстав іклатратов.

· невизначеного складу – видкристаллогидратов, які мають процес видалення води може бути здійснений без суттєвих змін у кристалі. Це можливо за про наявність у кристалі достатньої кількості вільних проміжків, каналів (щоб вмістилися молекули води). У речовин цього може статися поправна гідратація ідегидратация. Прикладами таких речовин є цеоліти [32].

2. За кількістю молекул води які входять уформульную одиницюкристаллогидрата

· Існуєкристаллогидрати, у яких однією молекулу чи часткугидратированного речовини доводиться 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12 молекул води.

· Але найбільше поширеними єкристаллогидрати з 1,2,4,6,8 молекулами води.

· Багатьом речовин відомікристаллогидрати різного складу.

-MgCl2nH2>O де n= 2,4,6,8,12.

-CaCl2nH2>O де n= 1,2,4,6,8.

-NaOHnH2>O деn=1,2,3,4,6,8.

- H2>SO4nH2>O де n= 1,2,4,6,8.

3. За природою сполуки що у освітікристаллогидратов

     Органічне

     >Неорганическое

3. По агрегатному станугидратообразователя прин.у.

     Тверде (солі)

     Газ (граничніу/в, С12, М2 P.S,Аг,Хе,SО2)

     Рідина (сірчана кислота, етиловий спирт)

5. Клас сполук

     >Кислоти (H2>SO4.H2>O)

     Підстави (>NaOH.H2>O)

     Солі (>ZnSO4·>7H2>O,MnSO4·>7H2>O)

6.Температурная стійкість

· Якщокристаллизационная вода утримуєтьсяВан-дер-Ваальсовими силами, то такі речовини стабільні при високих температурах нижче нуля (>клатрати)

· Якщокристаллизационная вода утримується вкристаллогидрате слабкимимежмолекулярними зв'язками, вона легко видаляється при нагріванні:

>Na2>CO>10H2>O =Na2>CO3 +10H2>O (при 120 ° З);

K2>SO>2H2>O = K2>SO3 +2H2>O (при 200 ° З);

· Якщо ж укристаллогидрате зв'язок між молекулами води та іншими частинками близькі до хімічним, такийкристаллогидрат чидегидратируется (втрачає воду) за більш високої температурі, наприклад:

>Al2(>SO4)3 · >18H2>O =Al2(>SO4)3 +18H2>O (при 420 ° З);

>СoSO4 · >7H2>O =CoSO4 +7H2>O (при 250 ° З);

або за нагріванні розкладається із заснуванням інших хімічних речовин, наприклад:

>2{FeCl>6H2>O} = Fe2>O3 +6HCl +9H2>O (вище 250 ° З);

>2{AlCl>6H2>O} =Al2>O3 +6HCl +9H2>O (200 – 450 ° З) [14].

7. За станом води вгидратах

·Псевдогидрати - це сполуки, у яких частина молекулкристаллизационной води утворюютьгидроксид іони чи іонигидроксония (>HClO4·H2>O = H3>O·ClO4 ,Sr(BO2)2·>4H2>O =Sr[B(OH)4]2) Воду, входить у складпсевдогидратов називають конституційної [39].

     молекули води ізольовані друг від друга. Атоми кисню у питній воді координуються навколо центрального іона:CuCl22H2>O,CoCl2>2H2>O (Додаток 2,Рис 3).

     >Внутрисферниекристаллогидрати – молекуликристаллизационной води утримуються завдяки ковалентної в зв'язку зікатионом [>Al(H2>O)6 ]>Cl3, [>Mg(H2>O)6]>Cl2 (Додаток 2,Рис 1).

     Змішанікристаллогидрати –кристаллизационная вода утримується з допомогою освіти водневих зв'язків ідонорноакцепторного взаємодії. До цій групі можна віднестикупороси (>CuSO4·>5H2>O чи [>Cu(H2>O)4]>SO4·H2>O), п'ята молекула води пов'язується саме водневими зв'язками (>Приложение2,Рис 2) [2].

     молекули води утворюють ланцюга. Нерідко молекули води пов'язують двакатионаZn(OH)H2>O іBaCl2 H2>O. Утворюються нескінченні ланцюга.

     Молекули води утворює верстви, що об'єднуються іонами солі (>CaSO4·>2H2>O). У поєднанніMg2(>OH)2(H2>O)3>CO3 в каналах структури.

     Своєрідними упорядкованими твердими розчинами впровадження типу сіль — лід є деякікристаллогидрати з великою кількістю молекул води, наприкладNa2>SO4·>10Н2Про,Na2>СO3·>10Н2Про (>тектогидрати). Вона має структуру льоду, яка стабілізується з допомогоюстягивающего діїелектростатически взаємодіючих іонів протилежного знака. У результаті температура плавленнятектогидратов значно перевищує температуру плавлення льоду [2].

 

1.5 Значеннякристаллогидратов

Освіта і руйнування газовихклатратов використовуються, потреби ділити газів опріснення морської води.Клатрати у природі часто грають роль природного сховища газів.Кристаллогидрати займають важливе місце у будівництві процесах схоплювання і тверднення в'язких. У рослинних клітинах часто зустрічаються кристалиоксалата кальцію. Кристали представлені у основномумоно(CaC2>O4H2>O) ідигидратами (>CaC2>O4>2H2>O). Перші кристалізуються вклиноромбической системі, другі ж у гексагональної. Вони відкладаються лише увакуолях. Форма кристалівоксалата кальцію досить різноманітна і найчастіше специфічна для певних груп рослин. Це може бути одиночні кристалиромбоедрической,октаедрической чи подовженою форми (клітини зовнішніхотмерших луски цибулин цибулі), друзи (чешок,druza — група) — кулевидні освіти, які з багатьох дрібних зрощених кристалів (клітини кореневищ, кори, палітурки,черешков іепидерми листя багатьох рослин),рафиди (грецьк.рафис — швейна голка) — дрібні голчасті кристали, з'єднані в пучки (стебла та листя винограду), і кристалічний пісок — скупчення безлічі малих одиночних кристалів (>паренхимние клітини багатьох пасльонових бузини). Найчастіше яка трапляється форма кристалів — друзи.

Висновки: з початкового вивченнякристаллогидратов до нашого часу у науці накопичилося дуже багато даних про такому класі хімічних сполук, яккристаллогидрати.Школьное хімічне освіту на повинен відставати від досягнень, які у науковому світ, тому метою даної глави є проведення аналізу хімічної літератури та з'ясування того, як розглядається темакристаллогидрати на сучасному розвитку хімії. Аналіз засвідчив, що за такою темі з'явилося досить багато нову інформацію. Ця тема має дуже важливого значення, як іобщенаучном плані, і прикладному плані. Це дає можливість проаналізувати зміст цієї теми знає хімії середньої школи.


Глава 2.МЕТОДИКА ВИВЧЕННЯКРИСТАЛЛОГИДРАТОВ УКУРСЕ ХІМІЇСРЕДНЕЙ ШКОЛИ

 

2.1 Тема «>Кристаллогидрати» у стандарті шкільної освіти

Стандарт середнього (повного) загальної освіти по хімії визначає собою обов'язкових мінімум, який має вивчатися у школі та передбачає таке зміст. Що стосуєтьсякристаллогидратов це може проявитися у межах:

Методи пізнання речовин і хімічних явищ: розрахунки на масову частку речовини розташовану за розчині.

Експериментальні основи хімії: отримання кристалів солей, приготування розчинів.

Хімія життя й: цемент та інші в'яжучі.

Явища проходять при розчиненні речовин, у воді: руйнація кристалічною грати, дифузія, дисоціація, гідратація [7].

2.2 Аналіз змісту діючих програм по досліджуваної темі

Нині є багато програм по хімії для середньої школи. Ці програми відрізняються одна від друга за змістом, побудові матеріалу глибиною викладу питань. Але подібність всіх програм в тому, що вони базуються на обов'язковому мінімумі освіти, що визначається стандартом. Ми вирішили проаналізувати в повному обсязі програми з хімії, а вибрали кілька програм, які набули найбільшого поширення Калузької області у час. Ми вирішили проаналізувати програми розвитку й підручники наступних авторів:

1) програма для загальноосвітньої установ (автори:ГузейЛ.С., Сорокін В.В, СуровцеваО.С.)

2) програма по хімії для загальноосвітніх установ (автор: ГабріелянО.С.)

3) програма по хімії для загальноосвітніх установ (автор: Ахметов М.С.)

4) програма по хімії для загальноосвітніх установ (автор: КузнєцоваН.Е., Титова І.М.,Гара М.М.,Жегин О.Ю.) [13].

2.3 Аналіз змісту теми «>Кристаллогидрати» в шкільних програмах і підручниках

Отже, з проведеного аналізу ми в змозі зробити такі висновки. Найбільш вдалий, у плані розгляду поняттякристаллогидрати, ми вважаємо програму і підручники М.С. Ахметова. У цьому навчально-методичному комплекті розглядаються питання, що стосуються досліджуваної нами теми. Чітко вводяться поняття, підручників присутній багато запитань завдань, по досліджуваної темі, для самостійного виконання учнями. У підручниках присутні завдання з «життєвим» змістом, що сприяє розвитку пізнавального інтересу учнів (завдання застосуваннякристаллогидратов). У підручнику представлено дуже багато лабораторних і практичних робіт (отриманнякристаллогидратов, їх властивості) [3],[4],[5],[13].

У конкурсній програмі і підручникахЛ.С.Гузея матеріал теми викладено досить рівні. У ньому обгрунтовується необхідність вивченнякристаллогидратов, механізмів етапі їх утворення, а як і вивчення їх у практиці, тобто. через лабораторні і практичні заняття. У цьому вся підручнику багато лабораторних і практичних робіт, причому є лабораторні роботи евристичного характеру. У підручнику зустрічається досить багато

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація