Химиялық құрылыс теориясы ұғымдарын қалыптастыру

0

Университеттегі «Химия» мамандығында оқитын студенттерге сабақ беруде байқалатын ерекшелік – студенттер органикалық химия пәнін бірден игере алмай қиналады. Оның негізгі себептерінің бірі орта мектептегі органикалық химия курсында  химиялық құрылыс теориясын оқытуға жеткілікті көңіл бөлінбеуінде деп ойлаймыз.Осыған орай әрбір жаңа тақырыпты өткенде оқушыларға заттардың қасиеттері, құрамы мен құрылысы арасындағы тәуелділікті түсіндірудің маңызы бар. Химиялық құрылыс теориясын өткенде оқушылардың түсінуі қиын ұғымдар – изомерия мен гомология. Оқушылар гомологтарды анықтағанда тек бір белгісін – құрамын, изомерлерді анықтағанда үш белгісін – құрам, құрылыс, қасиеттерін басшылыққа алады. Структуралық формулалар, функционалды топтар, изомерлер мен гомологтар арасындағы генетикалық  байланыстар бойынша жаттығулар жүйелі орындалмайды. Органикалық қосылыстардың модельдерін жасауға да оқушылар аз жаттығады.

Изомерия ұғымының қалыптасуы үш кезеңнен тұрады:

ұғымның елеулі белгілерін даралау;

изомерия мен гомология ұғымдары арасындағы байланысты ашу;

органикалық қосылыстардың әртүрлі кластарындағы изомерия ұғымының дамуын көрсету [1,2,3].

Изомерияның анықтамасы жалпы түрде    құрам                   химиялық

құрылыс        қасиеттер схемасымен беріледі. Бірақ бұл схема изомерияны гомологиядан ажыратуға мүмкіндік бермейді.

         Сондықтан изомерияның анықтамасы келесі схемамен    берілуі керек: бірдей сапалық құрам      бірдей сандық құрам      әртүрлі   химиялық  құрылыс        әртүрлі қасиеттер.

Екінші кезеңде изомерия мен гомология арасындағы байланыс анықталады. Гомологияның негізгі белгілерін келесі схема айқындайды: бірдей сапалық құрам      әртүрлі  сандық  құрам     ұқсас        құрылыс          ұқсас қасиеттер.

         Осы схеманы изомерлерге берілген анықтамамен салыстырып, оқушылар қайталанатын, ортақ бір белгіні – сапалық құрамды байқайды. Гомологияның анықтамасындағы ұқсас қасиеттер белгісін нақтылау қажет, себебі гомологтардың сандық құрамының өзгеруі физикалық қасиеттерінің өзгеруіне әкеледі. Сондықтан гомологияың негізгі белгілері: бірдей сапалық құрам          әртүрлі физикалық қасиеттер        ұқсас химиялық құрылыс           ұқсас химиялық қасиеттер.

Үшінші кезең – гомология мен изомерия ұғымдарын органикалық қосылыстардың әртүрлі кластарында дамыту. Изомерия туралы алғашқы түсінік алкандар тақырыбында беріледі. Алкендер, алкиндер тақырыбында көміртек қаңқасының изомериясына, қос және үш байланысының изомериясы қосылады. Диен және ароматты көмірсутектерде қос байланыстардың өзара орналасу изомериясы пайда болады.

Органикалық қосылыстардың келесі кластарында  оқушылар әртүрлі кластар арасындағы изомериямен танысады:

алкендер және циклоалкандар                                       СпН2п

диендер және алкиндер                                                  СпН2п-2

спирттер және жай эфирлер                                           СпН2п+2 О

альдегидтер және кетондар                                            СпН 2пО

карбон қышқылдары және күрделі эфирлер                СпН2п О2

Мысалы:

а) СН3 –СН ═ СН2                     және

пропен                                                      циклопропан

б)  СН2 ═СН – СН  ═ СН2       және                       СН3 СН2 –С ≡ СН

Бутадиен                                                    бутин – 1

в) СН3 –СН2 – ОН                    және           СН3 – О – СН3

этанол                                                  диметил эфирі

г) СН3 СН2 – СНО                 және              СН3 – СО – СН3

        пропаналь                                              пропанон

                                                                                     О

д) СН3 СН2 – СН2 СООН     және               СН3 – С   О – С2Н5

бутан қышқылы                                сірке этил эфирі

Сонымен органикалық химия курсындағы структуралық изомерияны:

көміртек қаңқасының;

қос, үш байланыстардың орналасуының;

функционалдық топтардың изомериясы;

деп қарастыруға болады.

Күрделі органикалық қосылыстардың кластарында гомология ұғымын оқыту негізгі мәселені – қасиеттің құрылысқа тәуелділігін шешуге жәрдемдеседі. Гомология құбылысы санның сапаға өзгеру заңын түсінуге, «генетикалық байланыс», «органикалық қосылыстардың көптүрлілігі» ұғымдарын анықтауға мүмкіндік береді.

Гомологияны оқуда оқушылар келесі мәселелерді игеруі қажет:

гомология органикалық қосылыстарды жіктеудің негізгі принципі;

гомология органикалық қосылыстардың дамуының маңызды формасы;

гомологияның белгісіз заттарды анықтаудағы ролі;

гомология санның сапаға ауысу заңының дәлелі.

Изомерия және гомология ұғымдарының арасындағы логикалық байланысты қалыптастыруда жаттығулардың маңызы үлкен.

  1. Изомерлердің белгілерін логикалық ретімен орналастыр:

заттардың химиялық қосылысы бірдей

заттардың химиялық қосылысы ұқсас

заттардың химиялық қасиеттері әртүрлі

заттардың сандық құрамы бірдей

заттар сандық құрамы бойынша ерекшеленеді

заттар физикалық қасиеттері бойынша ұқсас

заттар физикалық қасиеттері бойынша ерекшеленеді

заттар химиялық қасиеттері бойынша ұқсас

заттар химиялық қасиеттері бойынша ерекшеленеді

  1. Гомологтардың белгілерін логикалық ретімен орналастыр:

заттардың сандық құрамы бірдей

заттар сандық құрамы бойынша ерекшеленеді

заттар химиялық қасиеттері бойынша ұқсас

заттардың химиялық қасиеттері бірдей

заттардың физикалық қасиеттері бойынша айырмашылығы жоқ

заттар физикалық қасиеттері бойынша ерекшеленеді

заттар химиялық қасиеттері бойынша ұқсас

заттардың химиялық құрылысы бірдей

  1. Берілген заттардан құрылысы бірдейін табыңдар:
  1. CH3-CH2-CH2-CH3 4. CH3 CH3

                                                                    CH2    CH2                                      

  1. CH3-CH-CH3 5.  CH3-СН2— CH-CH3

              CH3                                                                    CH3

  1. CH3 CH3

                 CH-CH3.

   CH3                                                                                 6.   CH3-CH                                                                                                                      

                                                                     СН3

  1. C4H8O, C4H8O2, — құрамына сәйкес келетін изомерлерді жазып, атаңыз
  1. Май қышқылының екі гомологын және екі изомерін жазып, атаңыз.

Изомерия ұғымын жетілдіруде модельдер пайдаланып орындалатын жаттығуларға да ерекше көңіл бөлінуі тиіс.

Оқушылар әдетте құрамы күрделі қосылыстардың структуралық изомерлерін жазуда қиналады. Изомерлердің формулаларын құрастыруға Скребков К.Ф. [4]. ұсынған методиканы қолданамыз.

Құрамы С6 Н14 қосылыстың изомерлерін жазуды қарастырайық.

Алдымен гексаның нормальды құрылысының формуласын жазамыз:

С – С – С – С – С – С  келесі изомердің формуласын табу үшін нормальды тізбектегі көміртегінің санын 5-ке дейін кемітеміз де, жетпей тұрған көміртегіні сол тізбекке жалғаймыз

       1    2     3     4     5                                                   1      2    3     4     5

а)   С – С – С – С – С                                               б) С – С – С —  С  —  С

            С                                                                                      С

        5    4     3    2     1                                                    5     4     3    2     1

в)   С – С – С – С – С                                               г)  С – С – С – С – С

                         С                                                                         С

а, в және б.г фрмулалары ұқсас, көміртегі атомдарының байланысу реті бірдей.

         Осыдан соң көміртегі тізбегін 4-ке дейін кемітеміз.

                                                   С                                    С

       1     2    3     4                  1     2     3     4              4     3    2     1

а)  С – С – С – С              б)  С – С – С – С        в)  С – С – С – С

            С    С                                С                                  С

  б,в формулалары ұқсас.

Сонымен  С6 Н14 –тің 5 структуралық изомерлері бар екен.

  1. СН3 – СН2 – СН2 – СН2 – СН2 – СН3 гексан
  2. СН3 – СН – СН2 – СН2 – СН3

                    СН3                2- метилпентан

  1. СН3 – СН2 – СН – СН2 – СН3

                                СН 3-метилпентан

  1. СН3 – СН – СН – СН3                     

                   СН  СН   2,3- диметилбутан

                    СН3

  1. СН3 – С – СН2 – СН3

                   СН3            2,2 – диметилбутан

Әдебиеттер

Потапов В.М. Строение и свойства органических веществ.

— М.: «Просвещение», 1974

Ибраев М.И., Сарманова К. А. Органикалық химия негіздері. — Алматы: Рауан, 1990

Шаповаленко С.Г. Методика обучения химии. — М., 1983

Скребков К. Ф. К изучению изомеров предельных  углеводородов.  «Химия в школе», 1981, №4

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ