«Строение атома. Строение вещества»

План:

1. Методика изучения понятий «строение атома и строение вещества, «химическая связь, валентность».

2. Строение атомов элементов малых периодов

3. Строение атомов элементов больших периодов

4. Химическая связь и валентность

5. Межпредметные связи при изучении темы (физика, история).

1. Методика изучения понятий «строение атома и строение вещества, химическая связь, валентность». Вопросы строения вещества — одни из наиболее четко выраженных в школьном курсе химии. В течение ряда лет совершенствование содержания шло именно в направлении обогащения его сведениями о строении вещества.

Комплекс сложных проблем, связанных со строением вещества, постоянно находится в центре внимания современной химии, и в настоящее время ни один ее вопрос практически не может быть полноценно изучен вне этих проблем. Поэтому в школьном курсе химии это должно найти свое выражение. С позиции строения веществ рассматривают и объясняют свойства веществ, химических элементов, химические процессы. Им руководствуются в значительной мере и при изучении химических производств. Строение вещества — один из блоков в структуре понятий о веществе, но в настоящее время он получил такое мощное развитие, что превратился в комплекс теорий.

Изучение строения вещества ставит перед учителем определенные цели. Образовательные цели заключаются в том, чтобы добиться освоения учащимися понятий об атоме как о сложной системе, об электронной сущности и видах химической связи, типах кристаллической решетки.

Проблемы строения вещества имеют важное воспитательное значение. Они помогают сформировать материалистические представления о единой материальной природе всех элементов, и, следовательно, веществ. Изучение строения вещества помогает объяснить учащимся внутреннюю противоречивость атомов и молекул, показать, как изучение строения вещества стимулировало развитие науки, например, учение о периодичности.

Развивающие цели. Изучение строения вещества развивает мышление учащихся. Важное требование развивающего обучения — усиление теоретических вопросов курса как в направлении расширения знаний о закономерностях химических реакций, так и в направлении развития учения о периодичности, т. е. учения о строении вещества.

Однако следует заметить, что формирование понятий о строении вещества в основном происходило в отрыве от энергетических понятий, что не позволяло вскрыть причины образования связей внутри вещества.

В последнее время в основной школе получила развитие тенденция к минимизации содержания предметов естественно-научного цикла из-за крайней перегрузки, вредящей здоровью школьников. Химия была сокращена до двух уроков в неделю. Содержание химии в связи с этим оказалось урезанным. Это коснулось, в том числе, и вопросов строения вещества.

Значение темы в курсе химии. Изучение строения вещества имеет большое значение для материалистического миропонимания учащихся и для усвоения основ современной химии.

Техника физического и химического эксперимента, применяемого в изучении строения атома, достигла такого совершенства, что теперь представляется возможным достаточно убедительно доказать реальность существования электронов, альфа-частиц и других структурных единиц веществ, о существовании которых раньше даже и не предполагали.

При изучении этой темы учащиеся не только убеждаются в справедливости учения о прерывистом строении вещества, но и узнают о существовании новых частиц, качественно отличных от атомов и молекул. Они приобретают важные сведения, необходимые для правильного с точки зрения диалектического материализма суждения о дискретности материи: "Новая атомистика отличается от всех прежних тем, что она... не утверждает, будто материя только дискретна, а признает, что дискретные части различных ступеней (атомы эфира, химические атомы, массы, небесные тела) являются различными узловыми точками, которые обусловливают различные качественные формы существования всеобщей материи..."^*.

До ознакомления с электронной теорией учащимся были известны некоторые понятия о молекулах и атомах, а также и о качественном отличии молекул от простой суммы атомов. При изучении электронной теории они знакомятся с новыми для них "узловыми точками": электроном, нейтроном, протоном.

Изучение электронной теории приближает курс химии к современному состоянию науки, позволяет с новых позиций рассматривать учебный материал, содействует более глубокому усвоению учащимися некоторых разделов физики. Следовательно, это имеет большое значение для формирования естественно научного мировоззрения.

Человечество вступает в эру атомной энергии, поэтому элементарные сведения о строении атомов и свойствах более мелких структурных единиц материи должны быть включены в круг общеобразовательных знаний, которыми вооружает учащихся средняя школа.

Объем учебного материала и последовательность изучения. Соответственно развитию науки изменяется и содержание курса химии высшей и средней школы. То, что несколько лет назад допускалось только в учебниках для высшей школы, теперь вошло в курс химии средней школы.

На основе более глубоких знаний о строении вещества у учащихся должно измениться понятие о химическом элементе, и периодическая система должна получить новое освещение с точки зрения электронной теории. Изучение электронной теории в средней школе включает такие разделы: зависимость свойств элементов от структуры электронной оболочки атомов (от числа и расположения электронов), ознакомление с основными видами химической связи. После рассмотрения этого учащиеся более глубоко понимают сущность химических реакций, окислительно-восстановительных процессов и т. д.

Важно правильно решить вопрос о глубине изложения каждого раздела электронной теории: что и как должен учитель сообщить учащимся о строении атома, об электронной оболочке и структуре атомного ядра. Ведь глубокое понимание современного учения о строении атома возможно лишь на базе серьезного математического образования. Поэтому в обучение по данному разделу курса не следует вводить математических формул, определяющих состояние атома или молекулы. При ограничении круга знаний надо следить и за тем, чтобы у учащихся не сложились ошибочные представления.

При определении последовательности изложения этой темы важно выделить следующие моменты: 1) подготовка учащихся к усвоению электронной теории; 2) изложение основных положений теории; 3) применение теории для объяснения известных учащимся фактов и понятий; 4) приобретение новых знаний на основе теории.

При подготовке учащихся к усвоению электронной теории нужно иметь в виду, что в школьном курсе химии нельзя привести всего многообразия фактов, которые делают убедительными основные положения электронной теории. Однако некоторыми из них можно воспользоваться в качестве предпосылок к теории, начало изучению которой положено в курсе физики (радиоактивность, электрон). Из курса физики учащиеся знают о том, что атомы радия делимы, что существуют частицы значительно меньше атома. Для доказательства того, что электроны являются одной из структурных единиц атомов металлов, а не только атомов радия, можно показать учащимся явления, наблюдаемые в газоразрядных трубках. После этого надо ознакомить учащихся с современными представлениями о строении атомов, не касаясь пока структуры ядра, и составить вместе с ними схемы строения атомов элементов первых трех периодов. Затем необходимо изучить химические связи в молекулах или кристаллах различных веществ, а также рассмотреть, в свете этой теории валентность, окислительно-восстановительные реакции, радиоактивные превращения, некоторые искусственные ядерные реакции и периодическую систему.

Чтобы учащиеся лучше осознали значение открытия радиоактивности, следует во вводной беседе напомнить им о том, как установилось неправильное понятие о непревращаемости элементов друг в друга и понятие об атоме как о наименьшей неделимой частице. На этом фоне всеобщего признания неделимости атома открытие явления радиоактивного распада представляет особенно большой интерес.

Начать можно с краткого описания химических свойств радия, а затем перейти к явлению радиоактивности. При этом важно отметить: 1) из атома выбрасываются два вида материальных частиц (α и β-частицы); 2) излучаемые радием α-частицы равны по массе атомам гелия, но отличаются от последних наличием положительного электрического заряда; 3) в результате излучения образуются два элемента: гелий и радон, которые занимают определенные места в периодической системе; 4) масса атома радия равна сумме атомных масс радона и гелия. На этом основании делается заключение, что атом радия - сложная частица, продуктами распада которой являются атом гелия и атом радона.

При изучении радиоактивности, кроме спинтарископа, для учебных целей существуют школьные модели счетчика Гейгера - Мюллера. Наиболее удачной из них является демонстрационный индикатор ионизирующих излучений типа ИД-I При помощи этого прибора на уроках химии можно наблюдать проникающую способность β- и γ-лучей. Для этого используют циферблаты часов со светящимся радиоактивным составом или спинтарископ. Для показа малой проникающей способности аα-лучей ставят между циферблатом и счетчиком свинцовую пластинку. При этом сразу же резко сокращается регистрация числа ионизирующих частиц. Данный счетчик дает световые и звуковые сигналы.

При изучении строения атома наряду с описанными приборами следует использовать и другие средства наглядности, например, диораму. Для этого на лицевой стороне листа тушью изображают схему, показанную на рисунке 54 сплошными линиями. На обратной стороне листа рисуют изображение конденсатора и схемы отклоняющихся в электрическом поле α- и β-лучей. α-лучи изображают красным жирным пунктиром, они отклоняются в сторону отрицательно заряженной пластины конденсатора и доходят до алюминиевого листочка, β-лучи изображают синим, менее широким пунктиром. Они сильно отклоняются в сторону положительно заряженной пластины конденсатора и доходят до алюминиевой пластинки. Все линии, подлежащие нанесению на обратной стороне листа, на рисунке отмечены пунктиром. Рисунок укрепляют на демонстрационном столе и в нужный момент за рисунком включают электрическую лампочку. Учащимся одновременно становится видно изображение как лицевой стороны таблицы, так и обратной, показывающей разложение лучей в электрическом поле на составляющие и проходимость через металлические перегородки отдельных видов излучений.

Состав и свойства радиоактивных лучей

После изучения распада радия у учащихся естественно возникает вопрос: только атомы радия - сложные частицы или и другие атомы тоже состоят из частиц еще более мелких, чем сами атомы?

Чтобы доказать нахождение в атомах других элементарных частиц, сходных с теми, которые являются продуктами радиоактивного распада, следует объяснить явления в газоразрядных трубках (опыты не показывают, так как работа с трубками в школе запрещена). Необходимо обратить внимание учащихся на то, что свечение пластинки, помещенной в газоразрядной трубке, является результатом воздействия на пластинку частиц, имеющих отрицательный заряд. Доказательством служит отклонение "луча" в ту или иную сторону при поднесении к трубке магнита или электрически заряженного тела. Затем нужно рассказать, что эти частицы обладают массой, при воздействии которой на другие тела последним сообщается движение. Затем доказывается, что эти частицы имеют отрицательный электрический заряд. Учитель указывает, что частицы, образующие катодный луч, - те же β-частицы и называются они электронами. Следовательно, и атомы других элементов являются сложными. Наконец, можно сообщить, что раскаленный металл излучает электроны. Благодаря широкому развитию радиотехники многим учащимся известно устройство и принципы действия ламповых выпрямителей переменного электрического тока,

В настоящее время нельзя ограничиться понятием об электронах как об отрицательно заряженных частицах, которые движутся по строго фиксированной орбите. Надо дать понятие о двойственной природе электронов, т. е. как об отрицательных частицах, которые при распространении в пространстве ведут себя как волны. Характер движения электронов в атоме такой, что их орбиты не имеют точной траектории. Их орбиты представляют собой как бы размытое облако, вероятность нахождения электронов в атоме больше вблизи ядра и меньше в удалении от него. Здесь можно привести следующую аналогию. При стрельбе по мишеням у хорошего стрелка пули рассеяны вблизи "яблочка" и плотность их размещения уменьшается от центра к периферии мишени.

После этого нужно решить весьма важный вопрос: какие частицы, кроме электрона, входят в состав атомов металлов?

Для этого учитель может рассказать об опытах Резерфорда, на основании которых было установлено, что через тонкие металлические пластинки проходит лишь часть α-частиц, остальная же часть отражается под разными углами. Объясняется это тем, что в металлах находятся положительно заряженные частицы, которые отталкивают приближающиеся α-частицы, имеющие одноименные с ними положительные заряды. Обобщая этот вывод с предыдущим, учитель может сообщить, что электроны образуют внешнюю оболочку атома, а положительно заряженные частицы находятся в центральной части - в ядре атома. Доказательством такого расположения частиц может служить излучение электронов при накаливании металлов. Теперь же можно сообщить о сравнительных размерах электронов и атомных ядер. Таким образом учащиеся будут подготовлены к следующим обобщениям: атомы металлов - сложные частицы, они могут излучать электроны, масса которых почтив в 2000 раз меньше массы атома водорода; атомы содержат положительно заряженные ядра, объем которых меньше объема атома в несколько тысяч раз (имеют массу, почти равную массе всего атома).

Если атомы металлов являются сложными частицами, то нет основания считать атомы неметаллов неделимыми физическими телами. После того как установлено, что атом каждого элемента состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, нужно выяснить, как эти частицы располагаются в атоме, как связаны между собой и как все это связано со свойствами химического элемента. Возможны два пути приобретения учащимися этих знаний:

1) изучать сначала строение ядра, а затем расположение электронов в атоме;

2) ознакомиться сначала с внешней оболочкой атома, а затем изучить атомное ядро.

Сообщение учителя о количестве электронов в атоме, об их расположении может быть в какой-то мере доказательным, так как оно опирается на имеющиеся у учащихся знания о свойствах изученных ими элементов. Ознакомление же с составом ядра атома происходит догматически. По этим соображениям рекомендуется дальнейшее изложение электронной теории вести в такой последовательности: строение атомов элементов малых периодов, соединение атомов в молекулы, валентность, искусственная радиоактивность, протоны, периодическая система в свете строения атомов.

2. Строение атомов элементов малых периодов. Основная задача уроков по этой теме состоит в выявлении связи между структурой электронной оболочки и свойствами химического элемента. При этом можно изобразить строение атома или химическим знаком атома в окружении точек (крестиков), обозначающих электроны, или нарисовать орбиты, по которым движутся электроны вокруг атомного ядра. Следует лишь предупредить учащихся, что все эти схемы являются очень грубым и упрощенным изображением более сложной структуры атома. Рассматривая схему строения атома водорода, нужно сообщить, что при изучении явлений, происходящих в газоразрядных трубках, обнаружены частицы, которые имеют массу атома водорода и несут положительный заряд, что при столкновении с электронами они превращаются в атомы водорода. На основании этого сообщения делают вывод, что атом водорода состоит из положительно заряженного ядра (протона) и электрона. Учащиеся рисуют схему строения атома водорода. Учитель сообщает, что электрон находится на некотором расстоянии от ядра. Для обоснования структуры атома гелия учитель напоминает учащимся, что при изучении радиоактивного распада атома радия было обнаружено, что α-частицы имеют такую же массу, как и атомы гелия, но отличаются тем, что каждая α-частица имеет положительный заряд, равный двум единицам, что к α-частицам могут присоединяться электроны, тогда они становятся атомами гелия.

Сопоставив структуры атомов водорода и гелия, учитель обращает внимание на то, что заряд ядра атома водорода равен единице, а заряд ядра атома гелия равен двум, водород в менделеевском ряду занимает первое место, а гелий - второе. Далее следует, сообщить, что литий, занимающий третье место в менделеевском ряду, состоит из атомов, ядра которых имеют положительный заряд, равный трем единицам. Следовательно, ядро атома лития окружено тремя электронами.

Чтобы объяснить, как узнали, что три электрона, связанные с атомным ядром этого элемента, расположены в двух сферах, нужно сообщить учащимся, что от атомов металлов могут отщепляться электроны не только под действием электрического тока или при накаливании, но и при химической реакции. Учащимся уже известно, что щелочные металлы непосредственно соединяются с галогенами. Поэтому можно рассмотреть взаимодействие лития с фтором, напомнить о валентности металла и галогена во фтористом литии и сообщить, что кристаллы этой соли состоят не из атомов, а из ионов, отличающихся от атомов наличием электрических зарядов. При этой реакции от атома лития отщепляется только один из трех электронов, учитель делает заключение, что один из этих электронов более удален от атомного ядра, вследствие чего он отделяется и переходит к атому фтора. Переходя к четвертому по порядку в менделеевском ряду элементу - бериллию, учащиеся называют заряд его ядра и количество электронов. Двухслойное расположение их в атоме обосновывается двухвалентностью его атома в соединении с галогенами. После этого можно составлять схемы строения других атомов элементов второго периода периодической системы. Для обоснования схемы строения атома натрия следует напомнить о взаимодействии этого элемента с галогенами, обратить внимание на его валентность в соединениях с галогенами. Таким образом, будет отмечено, что один из одиннадцати электронов атома натрия должен находиться дальше других от атомного ядра. По аналогии с тем, как решается вопрос о строении атома лития, может быть решен вопрос и о строении атома натрия. Составление схем строения атомов других элементов этого периода можно поручить учащимся в порядке домашнего задания. Такой способ ознакомления учащихся со схемами строения атомов, разумеется, сложнее догматического изложения, но педагогический эффект от урока, проведенного таким методом, значительно выше.

Из всего сказанного следует, что учитель химии излагает электронную теорию достаточно доказательно, что особенно важно в данном случае, так как электронной теорией завершается учение о строении вещества.

3. Строение атомов элементов больших периодов. В программе школьного курса химии долгое время не рассматривали строение атомов больших периодов, хотя некоторые элементы этих периодов (железо) подробно изучают в школе. Учитель химии чаще всего останавливается на строении атома железа, совершенно не затрагивая строения атомов элементов побочных подгрупп, в результате чего у учащихся может создаться неправильное представление, будто на внешнем слое атомов элементов находится число электронов, равное номеру группы. Все это побуждает учителей химии сообщать учащимся элементарные сведения о строении атомов элементов больших периодов.

В настоящее время нельзя ограничиться в средней школе изучением строения атома только на основе планетарной теории движения электрона, так как учащиеся читают научно-популярную литературу, в которой излагаются более современные воззрения на строение атома.

При изучении строения атомов малых периодов учитель рассказывает не только о том, что электроны движутся вокруг ядра, но и о том, что они вращаются вокруг собственной оси. Так дается понятие о спине электрона (слово "спин" в переводе с английского означает веретено), а так как электрон заряжен отрицательно, то его вращение вокруг оси приводит к возникновению магнитного момента. В атомах спины электронов ориентированы в двух противоположных направлениях. Так, в атоме водорода спин электрона можно обозначить условно стрелкой ↑, а в атоме гелия два электрона имеют противоположные спины, что условно изображают так: ↑↓. Такие два электрона с противоположно направленными спинами называют спаренными, они-то и дают прочную конфигурацию, поэтому не случайно гелий является инертным газом, не вступающим в химические реакции, так как надо затратить много энергии, чтобы оторвать от его ядра два спаренных электрона.

При изучении атомов других химических элементов следует сказать, что хотя электроны распределены по определенным энергетическим уровням, но на каждом из этих уровней не все электроны обладают одинаковым запасом энергии, т. е. вводится понятие о том, что электроны находятся на различных энергетических подуровнях. На каждом электронном уровне имеется s-подуровень, где электроны находятся вокруг ядра в пространстве сферической формы (5 - начальная буква слова "сферический"). Электроны, находящиеся на этом подуровне, называют s-электронами. На втором и других энергетических уровнях, кроме s-электронов, имеются p-электроны, распределенные на p-подуровне. Эти электроны распределяются на этом подуровне в виде гантели или восьмерки, где в центре находится ядро, а орбита состоит как бы из двух взаимно перпендикулярных частей (отсюда и название этого подуровня, р - начальная буква слова "перпендикуляр"). Есть энергетические подуровни d и f, где электроны движутся по еще более сложным орбитам. На основе этих представлений учащимся можно дать понятие об электронных формулах атомов на простейших примерах: Н-1s¹; He-1s²; Li-ls²s¹; С-ls²2s²p²; О-ls²2s²2p⁴. Перед буквой поставлен номер электронного слоя, буква означает электронный подуровень, а показатель степени - число электронов в данном подуровне. Так, электронная формула для лития читается так: атом лития имеет два энергетических уровня, на первом уровне находятся два s-электрона, на втором - один s-электрон. Электронная формула для атома углерода: в атоме углерода имеется два энергетических уровня. На первом уровне движутся два s-электрона, на втором - два s-электрона и два s-электрона.

При энергетической оценке электронов надо учитывать то, что на одном и том же энергетическом уровне запас энергии увеличивается в следующей последовательности: s→p→d→f, т. е. самый низкий запас энергии имеется у s-электронов, и труднее оторвать от ядра s-электроны, чем, например, p-электроны. Это надо иметь в виду при изучении валентности, в образовании которой принимают участие s- и p-электроны. Какое максимальное число электронов содержится в третьем, четвертом и других слоях? Для этого надо знать следующую закономерность: наибольшее количество электронов, которое может содержаться в электронном слое, равно удвоенному квадрату номера слоя 2n², где n - номер слоя. На внешнем слое не может находиться более восьми электронов, предпоследний электронный слой содержит не более восемнадцати электронов. Число внешних электронов у атомов элементов главных подгрупп совпадает с номером группы, а у атомов побочных подгрупп, в которые входят только металлы, на внешнем слое, как правило, находится два электрона (исключение: атомы элементов побочной подгруппы первой группы - хром, молибден, и радий, на внешнем слое имеют по одному электрону).

Последовательность заполнения схемы распределения электронных слоев следующая (дан пример строения атома ртути):

1. Находят порядковый номер, указывающий на общее число электронов (порядковый номер ртути - 80).

2. Выписывают номер периода. Он указывает на число электронных слоев (ртуть находится в VI периоде - в атоме ртути имеется шесть электронных слоев).

3. Отмечают номер группы и подгруппы (ртуть расположена во второй группе побочной подгруппы - на внешнем слое атома находится два электрона).

4. Распределяют электроны по слоям:

а) заполняют два первых слоя от ядра (2, 8);

б) пишут число электронов на внешнем слое (2);

в) заполняют 3-й, 4-й и другие слои, исходя из формулы 2n² (2, 8, 18, 32);

г) из общего числа электронов атома вычитают полученную сумму электронов и таким путем находят число электронов на предпоследнем слое (для ртути: 80-62=18).

После этого учащиеся выполняют самостоятельно упражнения, например: составить схемы строения атомов цинка, кадмия, вольфрама (табл.).

На основе изучения строения атомов элементов больших периодов учащиеся расширяют свои понятия о валентности и химической связи, они узнают, что валентными могут быть электроны не только внешнего слоя.

4. Химическая связь. Соединение атомов в молекулы. Программой по химии предусмотрено ознакомление учащихся с двумя видами химической связи: ионной и ковалентной.

Для ознакомления с ионной связью можно сначала рассмотреть знакомую учащимся реакцию соединения натрия с хлором. Заряды ионов натрия и хлора сопоставляются с валентностью этих элементов в данном соединении. Рассматривая строение кристаллов хлорида натрия, хлорида калия и др., следует обратить внимание учащихся на то, что эти кристаллы состоят не из молекул, а из ионов (рис. 55). Можно сказать, что в кристаллах солей находятся ионы металлов и кислотных остатков, которые взаимно удерживаются и образуют определенную кристаллическую решетку. В качестве наглядного пособия рекомендуется использовать модель кристаллической решетки хлорида натрия. Это пособие могут изготовить учащиеся, пользуясь пластилином и железными спицами.

Рис. 55. Кристаллическая решетка хлорида натрия

Сопоставляя схемы строения ионов натрия и хлора со схемами строения неона и аргона, учитель обращает внимание на сходство наружных электронных сфер у ионов и атомов инертных газов. Из этого сравнения следует вывод, что в процессе химического взаимодействия атомы и ионы как бы стремятся к тому, чтобы их внешняя электронная оболочка была сходна с электронной оболочкой инертных газов. Сравнивая схемы строения атомов щелочных металлов и галогенов, можно показать, что у атомов металлов образуется внешняя восьмиэлектронная оболочка отщеплением наружных электронов, а у атомов неметаллов - присоединением дополнительных электронов, что приводит к образованию в первом случае положительно заряженных, во втором - отрицательно заряженных ионов.

При изучении теории строения атомов формируются понятия об атомном ядре и изотопах. Эти новые понятия необходимы, во-первых, для того, чтобы представить атом как целостную систему, во-вторых, чтобы объяснить причину, по которой атомные массы представлены дробными числами, в-третьих, чтобы разъяснить отдельные отклонения от последовательного возрастания атомных масс элементов в периодической системе. Дальнейшего развития понятия о строении атомного ядра в химии не получают. Однако сведения о радиоактивных превращениях химических элементов даются в курсе физики, поэтому информация о ядре атома обеспечивает межпредметную связь.

Свойства элементов обусловлены состоянием электронов в их атомах. Вот почему данному вопросу в курсе химии уделяется главное внимание. Этот материал очень сложен для понимания учащимися VIII класса, но и очень важен. Изложить его нужно достаточно упрощенно, не нарушая требований научности. Для убедительного объяснения объективно происходящей застройки электронных слоев вводят качественные энергетические представления.

Учащихся знакомят со строением электронных слоев атомов элементов первых четырех периодов, приводя сведения об s- и р-электронах. При объяснении химической связи эти сведения также необходимо использовать, трактуя механизм ее образования как перекрывание электронных облаков.

При изучении химической связи формируются понятия о ковалентной полярной и неполярной связи, о σ- и π-связях, об ионной связи и поведении ионов в растворах, а также о металлической связи и строении молекул органических веществ. Особое внимание уделяется при этом единой электронной природе любой химической связи, образованной частичным перекрыванием электронных облаков. Именно поэтому изучение начинается с рассмотрения ковалентной неполярной связи, затем полярной и ионной — как крайнего случая полярной связи. Опорным при изучении полярной связи является понятие об электроотрицательности элементов, которое дает ключ к пониманию причин смещения электронных пар.

Валентность. На основании знаний учащихся о химической связи легко перейти к электронной сущности валентности как свойству атомов образовывать химическую связь, а также к значению валентности, определяемой числом связей, образованных атомом или числом электронов, участвующих в ее образовании. Степень окисления — понятие необходимое, но формальное. Эти два понятия необходимо четко разграничивать.

Строение атома и вопросы химической связи могут быть поняты достаточно глубоко, лишь будучи увязаны с энергетическими представлениями.

В этой системе важна не просто ее структура, но и построение, последовательность введения понятий в школьный курс. Это необходимо во избежание формального усвоения.

В связи с ознакомлением учащихся с различными видами химической связи следует пересмотреть в свете электронной теории понятие о валентности.

После беседы на эту тему можно сделать обобщение:

1) в соединениях с ионной связью валентность элементов равна числу электронов, перешедших от одного атома к другому;

2) в соединениях с ковалентной связью валентность элементов равна числу пар электронов, которые являются общими для двух или более атомов;

3) число электронов, которые могут перейти от атома какого-либо элемента, не превышает номера группы периодической системы, в которой находится этот элемент;

4) число электронов, которые могут быть присоединены к атому, не превышает разности между числом 8 и числом, показывающим номер группы, в которой находится элемент.

В заключение следует пересмотреть понятия "окисление" и "восстановление" в свете электронной теории. С этой целью нужно, но рассмотреть некоторые реакции соединения одного и того же металла с различными неметаллами. Для начала можно ограничиться такими реакциями, в результате которых получаются вещества, имеющие ионные связи. Например, разобрать на основе электронной теории взаимодействие натрия с хлором, с серой, с кислородом, взаимодействие хлора с кальцием, с железом, с хлоридом железа,

Сравнивая механизм этих реакций с реакцией соединения натрия с кислородом, учащиеся найдут, что общим для всех реакций является перемещение электронов от одного атома к другому или от атома к иону, что приводит к изменению валентности элементов.

При рассмотрении других реакций, например взаимодействия натрия с хлором, серой и др., учащиеся убеждаются в том, что поток электронов возникает не только при взаимодействии металлов с кислородом, но и с другими элементами, и, следовательно, все реакции, сопровождающиеся отдачей и приемом электронов, относятся к окислительно-восстановительным.

На простейших примерах можно показать электронный баланс при окислительно-восстановительных реакциях и расстановку на основе этого коэффициентов, например:

Коэффициенты ставят на основе того, что число отданных электронов равняется числу принятых. Таким образом, учащиеся приходят к более глубокому пониманию окислительно-восстановительной реакции и вместе с тем убеждаются, что электронная теория позволяет обобщить некоторые явления. Рассматривая понятие о валентности на основе электронной теории, следует иметь в виду, что к этому вопросу нужно еще возвратиться при изучении теории электролитической диссоциации. Поэтому данный урок не следует перегружать примерами, которые более уместно рассматривать позже.

5. Межпредметные связи при изучении темы (физика, история). Образовательная функция межпредметных связей состоит в том, что с их помощью формируются такие качества знаний учащихся, как системность, глубина, осознанность, гибкость. Межпредметные связи выступают как средство развития химических понятий, способствуют усвоению связей между ними и общими естественнонаучными понятиями.

Развивающая функция межпредметных связей определяется их ролью в развитии системного и творческого мышления учащихся, в формировании их познавательной активности, самостоятельности и интереса к познанию природы. Межпредметные связи помогают преодолеть предметную инертность мышления и расширяют кругозор учащихся.

Воспитывающая функция межпредметных связей выражена в их содействии всем направлениям воспитания школьников в обучении. Опираясь на связи с другими предметами, реализуется комплексный подход к воспитанию.

Изучение вопросов строения вещества представляет для учащихся серьезные трудности, которые возникают при необходимости соотносить наблюдаемые свойства вещества с их внутренней структурой. Абстрактный характер представлений о внутреннем строении веществ требует в процессе изучения хорошо развитого воображения. Введение в школьный курс химии квантово-механических понятий о строении атома, не имеющих аналогов в окружающем макромире, требует специальных подходов. Особенное внимание здесь необходимо обратить на межпредметные связи с физикой.

“Химик без знания физики подобен человеку, который всего должен искать ощупом. И сии две науки так соединены между собой, что одна без другой в совершенстве быть не могут” – говорил М.В. Ломоносов. Эти слова подтверждаются делом, когда первые химические понятия строятся на тех знаниях учеников, которые они получают на уроках физики.

9-ЛЕКЦИЯ. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ДИССОЦИАЦИИ» В КУРСЕ ХИМИИ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ

План:

1. Место и значение темы в курсе химии

2. Свойства водных и неводных растворов различных классов неорганических соединений

3. Процесс растворения электролитов в воде

4. Изложение основных положений теории электролитической диссоциации

5. Слабые и сильные электролиты

6. Химические реакции в объяснении ионной теории

1. Место и значение темы в курсе химии. Исключительно плодотворной оказалась теория электролитической диссоциации в области применения ее к разработке таких проблем, как электролиз, гальванопластика и гальваностегия, изучение коррозии металлов и т. д. Все это послужило причиной быстрого и глубокого проникновения этой теории в курсы химии высшей, а затем средней школы.

При рассмотрении этой электролитической теории на первом этапе можно ограничиться ознакомлением учащихся только с основными положениями теории и применением их к объяснению процессов растворения веществ в воде и простейших химических реакций, происходящих в растворах:

1. В водных растворах кислот, оснований и солей находятся не целые молекулы этих веществ, а ионы, которые существуют в растворах самостоятельно.

2. Ионы отличаются от атомов и молекул тем, что они имеют положительные или отрицательные заряды и обладают иными свойствами, чем атомы.

3. Ионы, как и молекулы, находятся в растворе в беспорядочном движении. При пропускании электрического тока через раствор, содержащий ионы, последние движутся к электродам в соответствии с их зарядами: положительно заряженные ионы - к катоду, отрицательно заряженные ионы - к аноду.

На основе этих положений следует рассмотреть: растворение в воде кислот, оснований и солей; понятие об этих классах химических соединений; реакции замещения и обмена, происходящие в растворах.

Дальнейшее углубление этой теории должно проходить в связи с изучением последующих тем программы. При определении последовательности изложения первой части темы следует учесть ошибки методического характера, допускаемые в преподавании химии, а также и положительный опыт педагогов-новаторов. Наиболее распространенной все еще остается так называемая "фарадеевская ошибка", состоящая в том, что учащиеся считают причиной электролитической диссоциации электролитов прохождение через их раствор электрического тока.

Причина этой ошибки кроется в неудачном использовании на уроках физики и химии истории этих наук. Авторы многих учебников и преподаватели начинают изложение теории с учения М. Фарадея об электролизе. Затем они сообщают, что М. Фарадей ошибался, объясняя диссоциацию молекул в растворе действием электрического тока, и после этого излагают теорию по С. Аррениусу. Но первые впечатления, как наиболее яркие, оставляют глубокий след в сознании учащихся. Поэтому ошибочные представления часто остаются у учащихся даже и в тех случаях, когда учитель обращает их внимание на то, что диссоциация происходит под действием воды, а не электрического тока.

Второй не менее существенной ошибкой следует признать механическое понимание процесса растворения в воде: вода рассматривается как индифферентная среда, а не как химический реагент. И эта ошибка порождается тоже неудачным историческим подходом. Авторы большинства учебников химии для высшей школы предпосылают изложению теории электролитической диссоциации учение о растворах Вант-Гоффа и других ученых, последователей физических теорий растворов. Менделеевская теория растворов и ее применение к объяснению диссоциации веществ в растворах не находит еще достаточного отражения в учебной литературе.

Исторический подход в изложении теории электролитической диссоциации, принятый в учебниках для высшей школы и частично сохранившийся в учебниках для средней школы, не является безупречным. Учащиеся воспринимают устаревшие, механистические представления о растворении и растворах по С. Аррениусу, который не учитывал химических процессов, происходящих при растворении. При этом знания учащихся электронной теории не используются.

Третья ошибка заключается в том, что по традиции используется учебный эксперимент для доказательства наличия растворах ионов так, как он применялся еще до открытия строения вещества. Обычно учитель начинает с электропроводности растворов, показывая опыты с электрической лампочкой, которая загорается при опускании электродов в растворы электролитов. Этот яркий опыт настолько запечатлевается в сознании учащихся, что никакие словесные указания в дальнейшем о роли растворителя в процессе диссоциации электролитов не могут привести к правильным представлениям. Поэтому надо отказаться от демонстрации этого опыта в начале изучения этой темы и перенести его на более позднее время.

Чтобы сформировать у учащихся правильное понятие о теории электролитической диссоциации, можно предложить такую последовательность изложения темы:

1. Введение. Свойства водных и неводных растворов различных классов неорганических соединений.

2. Растворение в воде с точки зрения электронной теории.

3. Диссоциация молекул электролитов в растворе.

4. Степень электролитической диссоциации. Слабые и сильные электролиты.

5. Химические реакции в свете ионной теории.

6. Гидролиз.

7. Электролиз.

2. Свойства водных и неводных растворов различных классов неорганических соединений. Учащимся известно, что вещества растворяются не только в воде, но и в других растворителях. Проявляют ли различные классы неорганических соединений в водных растворах такие же свойства, как и в других растворах? Для разрешения этого вопроса проделывают лабораторные опыты:

1. В пробирку с 2-3 мл концентрированной серной кислоты опускают несколько кусочков цинка. В концентрированной серной кислоте водород почти не выделяется. Содержимое пробирки переливают в другую пробирку с водой. Сразу же начинает идти реакция с бурным выделением водорода.

2. В пробирку наливают около 1 мл концентрированной уксусной кислоты и 10-12 мл ацетона. После перемешивания в полученный раствор добавляют несколько капель метилового оранжевого в ацетоне. Образовавшийся раствор желтого цвета разливают в две пробирки. В одну пробирку добавляют воды - сразу же появляется малиновая окраска метилового оранжевого, характерная для кислой среды.

3. В сухую пробирку кладут немного (в объеме горошины) сухой гашеной извести, к которой добавляют примесь порошка фенолфталеина. После перемешивания порошка учащиеся не наблюдают никаких изменений в окраске. При добавлении же воды сразу появляется малиновая окраска, характерная для фенолфталеина в щелочной среде.

Благодаря этим опытам учащиеся убеждаются в том, что концентрированные кислоты не проявляют характерных кислотных свойств. И только под действием воды эти свойства вновь появляются. Значит, сама вода обладает какими-то особыми свойствами. Особенно хорошие результаты получаются при выполнении лабораторных опытов исследовательским методом:

Учитель. Необходимо выяснить, нужен ли растворитель для прохождения химической реакции и важна ли в этом случае природа растворителя. Например, если взять концентрированную серную кислоту и опустить в нее цинк, произойдет ли химическая реакция?

Учащийся. Да, реакция пойдет, так как цинк активнее водорода и вытеснит его из кислоты (пишет на доске уравнение реакции).

Учитель (дает указание провести опыт, учащиеся выполняют его). Выделяется ли водород?

Учащийся. Нет!

Учащийся. У меня немного выделяется!

Учитель. Перелейте содержимое пробирки в пробирку с водой.

Учащийся. У-у-у! Как пошла реакция! Как горячо!

Учитель. Обратите внимание, без воды реакция почти не шла, хотя вода при обычных условиях не взаимодействует с цинком.

После этого учащиеся записывают результаты опыта и переходят к следующему опыту. Затем делают выводы о роли воды, о распаде электролитов в полярных растворителях, о том, что вода в химических реакциях не пассивная среда, а под ее влиянием вещества испытывают изменения. Исследования показали, что по истечении пяти месяцев после прохождения теории электролитической диссоциации учащиеся, изучавшие ее исследовательским методом, знали о роли воды в процессе растворения в ней электролитов, не допускали "фарадеевской ошибки". Учащиеся же, изучавшие этот вопрос точно по учебнику, допускали эту ошибку, они обычно ссылались на опыт пропускания электрического тока через электролиты; происходило невольное запутывание учащихся этим опытом. Об этом говорит, например, следующий ответ ученика:

"Если через какую-либо кислоту, соль или основание пропустить электрический ток, то они не будут распадаться на ионы. Но если кислоту, соль или основание растворить в воде, то при пропускании через эти растворы электрического тока растворы распадутся на ионы. Следовательно, при наличии воды в кислотах, щелочах или солях они распадаются на ионы". Как видно из этого ответа, учащиеся запомнили только результат опыта, а объяснить его не могли. Очевидно, заученный. по учебнику материал (о роли воды) приводит их к неверному выводу. Поэтому в ответе учащихся сохраняется объяснение причин диссоциации: действие тока и действие воды.

3. Процесс растворения электролитов в воде. Первый урок по этой теме следует начать с повторения учения о валентности и химической связи. С этой целью нужно напомнить учащимся об ионной связи и структуре кристаллов поваренной соли, о ковалентной связи, о структуре молекул воды. После этого можно рассмотреть растворение соли в воде как взаимодействие ионов натрия и хлора с полярными, молекулами воды и образование гидратов этих ионов (рис. 59).

Рис. 59. Схема взаимодействия ионов натрия и хлора с полярными молекулами: а - часть кристаллической решетки, б - гидратированные ионы натрия и хлора

Затем можно рассказать, как взаимодействуют полярные молекулы электролита с полярными молекулами воды (рис.60).

Рис. 60. Взаимодействие полярных молекул растворяющегося вещества с молекулами воды

В результате такой беседы, учащиеся приходят к основным положениям ионной теории дедуктивным путем, развивая логически учение электронной теории о химических связях. Чтобы доказать, что в растворах действительно существуют частицы, имеющие электрические заряды, следует показать движение ионов в растворе при прохождении через него постоянного электрического тока, прежде всего движение в растворе ионов водорода. Для этого можно продемонстрировать опыт (рис. 61). На стеклянную пластинку размером приблизительно 9×12 см кладут такого же размера лист фильтровальной бумаги, смоченный раствором хлорида натрия, к которому добавляют раствор индикатора на ион водорода (лакмус или метиловый оранжевый). На противоположные концы бумаги накладывают и плотно прижимают медные пластинки, к которым присоединены провода электрического тока, а на середину листа бумаги кладут толстую нитку, смоченную соляной кислотой, и провода подключают к источнику постоянного электрического тока. Ионы водорода передвигаются к катоду. Поэтому индикатор оставляет на бумаге красную (или розовую) полосу, идущую от нити только в одну сторону - к катоду. Таким же образом можно показать движение гидроксильных ионов при прохождении через раствор электрического тока. В этом случае к раствору соли добавляют в качестве индикатора фенолфталеин, а толстую нить смачивают концентрированным раствором щелочи.

Рис. 61. Движение водородных (или гидроксильных) ионов при прохождении через раствор постоянного электрического тока: 1 - стеклянная пластинка, 2 - фильтровальная бумага, смоченная раствором электролита, 3 - медные пластинки, 4 - электрические провода, 5 - нить, смоченная раствором кислоты или щелочи

После того как будет доказано нахождение ионов в растворах кислот, щелочей и солей, можно уточнить, на какие именно ионы диссоциируют молекулы кислот, щелочей и солей. Для этого следует повторить реакции обмена, происходящие в растворе, между кислотами, основаниями и солями и предложить учащимся проделать следующие опыты: 1) взаимодействие сульфата меди с нитратом бария и с хлоридом бария; 2) взаимодействие нитрата серебра с соляной кислотой и с хлоридом натрия; 3) взаимодействие сульфата меди с различными щелочами.

На основании разбора этих реакций учащиеся должны сделать выводы:

1. Гидроксильные группы и кислотные остатки реагируют в водных растворах как самостоятельно существующие частицы.

2. Образование новых молекул в результате реакции обмена происходит так, что кислотные остатки обмениваются местами с гидроксильными группами и с другими кислотными остатками,

3. Гидроксильные группы, кислотные остатки, водород кислот и металлы солей являются теми электрически заряженными частицами, которые находятся в растворах кислот, щелочей и солей.

4. Изложение основных положений теории электролитической диссоциации. После этого можно кратко изложить основные положения теории электролитической диссоциации. Нужно вспомнить, какие трудности преодолел в свое время Сванте Аррениус, защищая свою теорию перед маститыми учеными того времени, не признававшими ее главным образом потому, что не было известно различие между атомами и ионами. Поэтому нужно в течение всего времени изучения теории электролитической диссоциации и впоследствии при пользовании ею отметить, что атомы и ионы одного и того же названия обладают различными химическими свойствами и что ионы имеют электрические заряды, а атомы нейтральны.

После изложения основных положений теории электролитической диссоциации следует провести сравнения свойств атомов, молекул и ионов. Можно сравнить для примера свойства атомарного и молекулярного хлора со свойствами ионов и их отношения к металлам, водороду, иону серебра, а также свойства металлического натрия сравнить с ионами натрия. Рекомендуется решить несколько примеров и задач такого содержания:

1. Среди образцов металлов найти медь, а среди растворов солей найти такие, в которых находится ион меди.

2. Среди растворов, содержащих различные ионы, найти такие, в которых находится ион хлора, ион брома, ион йода.

3. Выяснить, содержится ли ион хлора в растворе бертолетовой соли.

Чтобы отметить общий и характерный для ионов признак - наличие электрических зарядов, необходимо сообщить учащимся, что водные растворы проводят электрический ток только в том случае, если в них находятся ионы. Для определения электропроводности (качественно) можно воспользоваться одним из приборов, изображенных на рисунках 43 и 44. Сравнивая электропроводность растворов кислот, солей, щелочей, сахара, спирта, следует отметить, что не во всяком растворе может происходить электролитическая диссоциация растворяемого вещества, что при растворении в спирте, бензине и в других растворителях электролитической диссоциации может и не быть. Для доказательства этого можно сравнить электропроводность раствора одного и того же вещества в различных растворителях, например: соли кобальта в воде и в спирте, бромной меди в воде и в ацетоне. При этом нужно обратить внимание на различную окраску растворов каждой из этих солей в зависимости от растворителя и связать это с нахождением в растворах в одном случае молекул, а в другом - ионов растворимого вещества.

После этого можно сформулировать новое определение кислоты, основания и соли на основе ионной теории.

В качестве упражнений можно предложить учащимся решить задачу: пользуясь прибором для обнаружения электропроводности, определить, в каких из следующих растворов содержатся ионы и какие растворы являются молекулярными: водные растворы виноградного сахара, сульфата натрия, гидроокиси калия, азотной кислоты, спиртовой раствор соли кобальта, водный раствор той же соли.

5. Слабые и сильные электролиты. Учитель обращает внимание учащихся на то, что процесс диссоциации является обратимым, поэтому часть молекул распадается на ионы, которые, сталкиваясь между собой, образуют молекулы исходного вещества. Диссоциацию надо рассматривать как обратимый процесс, где наряду с распадом молекул электролита наблюдается соединение ионов в молекулы - моляризация, например:

Из этой схемы видно, что не все молекулы электролита диссоциировали на ионы. Поэтому приходится вводить какую-то меру, характеризующую степень электролитической диссоциации. Эта степень показывает отношение числа распавшихся на ионы молекул к общему числу молекул:

Известно, что по теории сильных электролитов Дебая - Гюккеля, предложенной еще в 1923 г., сильные электролиты практически полностью диссоциированы на ионы не только в разбавленных растворах, но и в растворах любой концентрации. (Хотя разбавление указывает на увеличение степени диссоциации.)

Это объясняется сильным электростатическим воздействием ионов, в результате чего каждый ион в растворе окружен как бы "шубой", состоящей из противоположно заряженных ионов, поэтому создается впечатление, что электролит не полностью ионизирован на отдельные ионы. Ознакомление учащихся со степенью диссоциации позволяет правильно сформировать понятия о силе кислот и оснований. В педагогической практике учащиеся часто называют ту кислоту сильной, которая устойчива при высоких температурах, разрушает органические ткани или "вытесняет" другие кислоты из солей. Например, можно услышать, что соляная кислота слабее серной, так как вторая вытесняет первую из ее солей в реакциях обмена. Поэтому беседу о силе кислот следует начать с того, что свойства, общие для всех кислот, обусловливаются наличием водородных ионов в растворе, активность кислоты зависит от концентрации водородных ионов в растворе. Для сравнения рекомендуется взять концентрированные серную и уксусную кислоты, потому что они резко различаются по силе.

Можно показать такой опыт. В два цилиндра наливают по 50 мл насыщенного раствора метилового оранжевого в ацетоне. В один стакан добавляют 1-2 капли концентрированной серной кислоты. Раствор сразу же приобретает малиновую окраску. Для того чтобы во втором стакане появилась такая же окраска, концентрированной уксусной кислоты приходится добавлять в десять раз больше, так как степень диссоциации ее незначительна и, следовательно, концентрация водородных ионов в ней невелика.

6. Химические реакции в объяснении ионной теории. После ознакомления учащихся с основными положениями теории электролитической диссоциации следует показать применение этой теории для объяснения химических реакций в растворах, проводящих электрический ток. С этой целью нужно рассмотреть реакции замещения и обмена. Но прежде чем приступить к изучению этих реакций, необходимо повторить определения понятий о кислоте, щелочи и соли на основе ионной теории. При этом можно остановиться на следующих примерах:

1. Перемещение электронов от атомов к ионам (вытеснение металлами водорода и вытеснение одного металла другим).

2. Перемещение электронов от ионов к атомам (вытеснение одного галогена другим и т. д.).

Учащиеся делают вывод о том, что при реакциях замещения металлом водорода в кислоте или металла в соли электроны от атомов металлов переходят к ионам водорода или ионам металлов.

Примером реакции замещения может служить взаимодействие цинка с разбавленной серной кислотой.

Zn+2H⁺+S0₄^2-=Zn²⁺+S0₄^2-+H₂

Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂.

Это также можно показать на примере вытеснения брома хлором из раствора бромидов и серы из раствора сульфидов. Уравнения этих реакций можно записать так:

Сl₂+2К⁺+2Вr^-=2Сl^-+2К⁺+Вr₂

Сl₂+2Вr^-=2Сl^-+Вr₂

Cl₂+2H⁺+S^2-=2Cl^-+2H⁺+S

Cl₂+S^2-=2Cl^-+S

Из анализа этих процессов учащиеся могут сделать вывод, что простые анионы могут отдавать свои электроны атомам неметаллов. Обобщая оба вывода, учащиеся записывают, что реакции замещения состоят в том, что электроны переходят от одних атомов или ионов к другим ионам или атомам, а также отмечают, что эти реакции относятся к окислительно-восстановительным.

Изучение реакций обмена можно начать с реакции нейтрализации, затем рассмотреть реакции, в результате которых получаются нерастворимые или газообразные вещества. Лучше разбирать такие реакции нейтрализации, в результате которых получаются вода и нерастворимая соль, так как на этих примерах можно особенно ярко видеть уменьшение электропроводности растворов вследствие соединения ионов, находящихся в растворе, в молекулы.

Ba²⁺+2ОH^-+2H⁺+SО₄^2-=BaSО₄+2H₂О

После этого следует рассмотреть реакции нейтрализации, в результате которых получаются растворимые соли, т. е. происходит соединение только водородных и гидроксильных ионов, а катионы и анионы солей остаются в растворе. В данном случае следует записать уравнения реакции в ионном виде:

Na⁺+OH^-+H⁺+Cl^-=H₂О+Na⁺+Cl^-

ОН^-+Н⁺ = Н₂О

При сравнении нескольких реакций нейтрализации щелочей кислотами нужно обратить внимание учащихся на то, что во всех реакциях нейтрализации кислот щелочами происходит образование молекул воды из водородных и гидроксильных ионов.

После этого учитель рассматривает несколько примеров обменных реакций, в результате которых получаются нерастворимые в воде твердые или газообразные вещества. Примеры таких реакций известны учащимся. Достаточно напомнить некоторые из них и показать соответствующие опыты, например: взаимодействие сульфата натрия и хлорида бария, едкого кальция и карбоната натрия (образование нерастворимых солей) и действие соляной кислоты на карбонат кальция или на сульфит натрия (образование газообразного продукта реакций).

Анализируя эти реакции на основе теории электролитической диссоциации, учитель выявляет как общее для них образование из ионов молекул малодиссоциирующих веществ. В некоторых случаях продукты необратимых реакций выходят из сферы реакции в виде нерастворимого в воде осадка или газа, в случае же нейтрализации - малодиссоциирующим веществом является вода.

Для каждой из этих реакций рекомендуется записать ионные уравнения:

Ba²⁺+2Cl^-+2H⁺+SО₄^2-=BaSО₄+2H⁺+SО₄^2-

Ba²⁺+SО₄^2-=BaSО₄

Затем можно разобрать два-три примера обратимых реакций обмена.

В заключение нужно сравнить на основе ионной теории реакции обмена и замещения. Реакции замещения состоят в том, что электроны от одних атомов или ионов перемещаются к другим атомам или ионам. Такие реакции относятся к окислительно-восстановительным (проходят с изменением валентности). При реакциях же обмена происходит соединение ионов в молекулы (валентность при этом не изменяется).

10-ЛЕКЦИЯ. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ