نموذج الكيمياء DIY. الجزيئات. الأسئلة والمهام

اختر نوع الحلوى.لصنع خيوط جانبية من مجموعات السكر والفوسفات، استخدم شرائح مجوفة من عرق السوس الأسود والأحمر. بالنسبة للقواعد النيتروجينية، استخدم الدببة الصمغية بأربعة ألوان مختلفة.

• أيًا كانت الحلوى التي تستخدمها، فيجب أن تكون طرية بما يكفي لثقبها باستخدام عود أسنان.
• إذا كان لديك أعشاب من الفصيلة الخبازية الملونة في متناول يدك، فهي بديل رائع لحلوى الجيلي.

تحضير المواد المتبقية.خذ الخيط وأعواد الأسنان التي تستخدمها لإنشاء النموذج. يجب قطع الحبل إلى قطع يبلغ طولها حوالي 30 سم، ولكن يمكنك جعلها أطول أو أقصر - اعتمادًا على طول نموذج الحمض النووي الذي تختاره.

• لإنشاء حلزون مزدوج، استخدم قطعتين من الخيط لهما نفس الطول.
• تأكد من أن لديك ما لا يقل عن 10-12 عود أسنان، على الرغم من أنك قد تحتاج إلى أكثر أو أقل قليلًا - مرة أخرى حسب حجم النموذج الخاص بك.

قطع عرق السوس.سوف تعلق عرق السوس، بالتناوب لونه، يجب أن يكون طول القطع 2.5 سم.

قم بفرز الدببة الصمغية إلى أزواج.في شريط الحمض النووي، يوجد السيتوزين والجوانين (C وG)، وكذلك الثايمين والأدينين (T وA)، في أزواج. اختر أربعة دببة صمغية ملونة مختلفة لتمثل قواعد نيتروجينية مختلفة.

• لا يهم في أي تسلسل يقع الزوج C-G أو G-C، الشيء الرئيسي هو أن الزوج يحتوي على هذه القواعد بالضبط.
• لا تقترن بألوان غير متطابقة. على سبيل المثال، لا يمكنك الجمع بين T-G أو A-C.
• يمكن أن يكون اختيار الألوان تعسفيًا تمامًا، فهو يعتمد تمامًا على التفضيلات الشخصية.

علق عرق السوس.خذ قطعتين من الخيط واربط كل منهما في الأسفل لمنع عرق السوس من الانزلاق. ثم قم بربط قطع من عرق السوس ذات الألوان المتناوبة على الخيط عبر الفراغات المركزية.

• ويرمز لونا عرق السوس إلى السكر والفوسفات، اللذين يشكلان خيوط الحلزون المزدوج.
• اختر لونًا واحدًا ليكون السكر، وسوف تلتصق الدببة الصمغية بلون عرق السوس هذا.
• تأكد من أن قطع عرق السوس بنفس الترتيب على كلا الخصلتين. إذا وضعتهما جنبًا إلى جنب، فيجب أن تتطابق الألوان الموجودة على كلا الخيطين.
• اربط عقدة أخرى على طرفي الحبل مباشرة بعد الانتهاء من ربط عرق السوس.

نعلق الدببة الصمغية باستخدام المسواك.بمجرد الانتهاء من إقران جميع الدببة، وإنشاء مجموعات C-G وTA-A، استخدم عود أسنان وأرفق دبًا واحدًا من كل مجموعة على طرفي عود الأسنان.

• ادفع حلوى الجيلي على عود الأسنان بحيث يبرز ما لا يقل عن نصف بوصة من الجزء المدبب من عود الأسنان.
• قد ينتهي بك الأمر مع بعض الأزواج أكثر من غيرها. يحدد عدد الأزواج في الحمض النووي الفعلي الاختلافات والتغيرات في الجينات التي تشكلها.

لقد خمن الناس لفترة طويلة جدًا أن المواد تتكون من جزيئات صغيرة فردية، وهذا ما صرح به العالم اليوناني ديموقريطوس منذ حوالي 2500 عام.

ولكن إذا كان العلماء في العصور القديمة يفترضون فقط أن المواد تتكون من جزيئات فردية، ففي بداية القرن العشرين أثبت العلم وجود مثل هذه الجزيئات. تسمى الجسيمات التي تشكل العديد من المواد الجزيئات 1.

جزيء المادة هو أصغر جسيم من تلك المادة. أصغر جزيء من الماء هو جزيء ماء، وأصغر جزيء من السكر هو جزيء سكر، وما إلى ذلك.

ما هي أحجام الجزيئات؟

ومن المعروف أنه يمكن سحق قطعة السكر إلى حبيبات صغيرة جداً، كما يمكن طحن حبة القمح إلى دقيق. ويشكل الزيت المنتشر فوق الماء طبقة سمكها أقل بـ 40 ألف مرة من سمك شعرة الإنسان. لكن حبة الدقيق وسمك طبقة الزيت لا تحتويان على جزيئات واحدة، بل على العديد من الجزيئات. وهذا يعني أن حجم جزيئات هذه المواد أصغر من حجم حبة الدقيق وسمك الفيلم.يمكن إجراء المقارنة التالية: الجزيء أصغر من تفاحة متوسطة الحجم بنفس عدد المرات التي تكون فيها التفاحة أصغر من الكرة الأرضية.

وتختلف جزيئات المواد المختلفة في الحجم، ولكنها جميعها صغيرة جدًا. أتاحت الأدوات الحديثة - المجاهر الإلكترونية - رؤية وتصوير أكبر الجزيئات (انظر لوحة الألوان II). هذه الصور هي تأكيد إضافي لوجود الجزيئات.

وبما أن الجزيئات صغيرة جدًا، فإن كل جسم يحتوي على عدد كبير منها. يحتوي 1 سم 3 من الهواء على عدد كبير من الجزيئات، بحيث إذا قمت بإضافة نفس العدد من حبيبات الرمل، فستحصل على جبل يغطي مصنعًا كبيرًا.

في الطبيعة، تختلف جميع الأجسام عن بعضها البعض بطريقة ما على الأقل. لا يوجد شخصان لهما نفس الوجوه. من بين الأوراق التي تنمو على نفس الشجرة، لا يوجد ورقتان متشابهتان تمامًا. حتى في كومة كاملة من الرمال لن نجد حبات رمل متطابقة. يتم تصنيع ملايين الكرات للمحامل في المصنع وفقًا لعينة واحدة بنفس الحجم.ولكن إذا قمت بقياس الكرات بشكل أكثر دقة مما تم أثناء المعالجة، فيمكنك التأكد من عدم وجود اثنين متطابقين فيما بينها.

هل تختلف جزيئات المادة نفسها عن بعضها البعض؟

1. الجزيء هي كلمة لاتينية تعني "كتلة صغيرة".

أظهرت تجارب عديدة ومعقدة أن جزيئات نفس المادة متطابقة. تتكون كل مادة نقية من جزيئات متطابقة تنفرد بها.هذه حقيقة مذهلة. فمن المستحيل، على سبيل المثال، التمييز بين الماء الذي يتم الحصول عليه من العصير أو الحليب من الماء الذي يتم الحصول عليه عن طريق تقطير ماء البحر، لأن جزيئات الماء هي نفسها ولا تتكون أي مادة أخرى من نفس الجزيئات.

على الرغم من أن الجزيئات عبارة عن جزيئات صغيرة جدًا من المادة، إلا أنها قابلة للقسمة أيضًا. تسمى الجسيمات التي تشكل الجزيئات الذرات.

على سبيل المثال، يتكون جزيء الأكسجين من ذرتين متطابقتين. يتكون جزيء الماء من ثلاث ذرات - ذرة أكسجين وذرتان هيدروجين. يوضح الشكل 14 جزيئين من الماء.وهذا التمثيل التخطيطي للجزيئات مقبول في العلوم، وهو يتوافق مع خصائص الجزيئات التي تمت دراستها في التجارب الفيزيائية ويسمى بالنموذج الجزيئي.

انشطار جزيئين ماء ينتج عنه أربع ذرات هيدروجين وذرتين أكسجين. تتحد كل ذرتي هيدروجين لتكوين جزيء هيدروجين، وكل ذرة أكسجين إلى جزيء الأكسجين، كما هو موضح تخطيطيًا في الشكل 15.

الذرات أيضًا ليست جسيمات غير قابلة للتجزئة؛ فهي تتكون من جسيمات أصغر تسمى الجسيمات الأولية.

أسئلة. 1.ما هي الجسيمات التي تشكل المواد تسمى؟ 2. ما هي الملاحظات التي يستنتجها أن أحجام الجزيئات صغيرة؟ 3. ماذا تعرف عن أحجام الجزيئات؟ 4. ماذا تعرف عن تركيب جزيء الماء؟ 5. ما هي التجارب والحجج التي تبين أن جميع جزيئات الماء هي نفسها؟

يمارس.كما تعلم، تنتشر قطرات السائل الزيتي على سطح الماء لتشكل طبقة رقيقة. لماذا يتوقف الزيت عن الانتشار عند سمك معين للفيلم؟

يمارس.اصنع نماذج لجزيئين ماء من البلاستيسين الملون. ثم استخدم هذه الجزيئات لصنع نماذج لجزيئات الأكسجين والهيدروجين.

اليوم سنقوم بإجراء درس ليس فقط في النمذجة، ولكن أيضا في الكيمياء، وسوف نصنع نماذج من الجزيئات من البلاستيسين. يمكن تمثيل كرات البلاستيسين على شكل ذرات، وسوف تساعد أعواد الثقاب العادية أو أعواد الأسنان في إظهار الروابط الهيكلية. يمكن للمدرسين استخدام هذه الطريقة عند شرح مادة جديدة في الكيمياء، وأولياء الأمور عند فحص الواجبات المنزلية ودراستها، والأطفال أنفسهم المهتمين بالموضوع. ربما لا توجد طريقة أسهل وأكثر سهولة لإنشاء مادة مرئية للتصور العقلي للأشياء الدقيقة.

فيما يلي ممثلون من عالم الكيمياء العضوية وغير العضوية كأمثلة. عن طريق القياس معهم، يمكنك إجراء هياكل أخرى، والشيء الرئيسي هو فهم كل هذا التنوع.

مواد للعمل:

• البلاستيسين من لونين أو أكثر؛
• الصيغ الهيكلية للجزيئات من الكتاب المدرسي (إذا لزم الأمر)؛
• أعواد الثقاب أو المسواك.

1. تحضير البلاستيسين لنمذجة الذرات الكروية التي ستتكون منها الجزيئات وكذلك المطابقات لتمثيل الروابط بينها. بطبيعة الحال، من الأفضل إظهار ذرات من أنواع مختلفة بلون مختلف، بحيث يكون من الواضح تخيل كائن معين من العالم الصغير.

2. لتحضير الكرات، قومي بقص العدد المطلوب من أجزاء البلاستيسين، واعجنيها بيديك ولفيها إلى أشكال في راحة يدك. لنحت جزيئات الهيدروكربون العضوية، يمكنك استخدام كرات حمراء أكبر - ستكون الكربون، وكرات زرقاء أصغر - الهيدروجين.

3. لتكوين جزيء الميثان، أدخل أربع أعواد ثقاب في الكرة الحمراء بحيث تشير إلى رؤوس رباعي السطوح.

4. ضع الكرات الزرقاء على الأطراف الحرة لأعواد الثقاب. جزيء الغاز الطبيعي جاهز.

5. قم بإعداد جزيئين متطابقين لتشرح لطفلك كيف يمكن الحصول على جزيء الهيدروكربون التالي، الإيثان.

6. قم بتوصيل النموذجين عن طريق إزالة عود ثقاب وكرتين باللون الأزرق. إيثان جاهز.

7. بعد ذلك، تابع النشاط المثير واشرح كيفية تكوين الروابط المتعددة. قم بإزالة الكرتين الأزرقتين واجعل الرابطة بين ذرات الكربون مضاعفة. وبطريقة مماثلة، يمكنك تشكيل جميع جزيئات الهيدروكربون اللازمة للدرس.

8. نفس الطريقة مناسبة لنحت جزيئات العالم غير العضوي. ستساعدك نفس كرات البلاستيسين على تحقيق خططك.

9. خذ ذرة الكربون المركزية - الكرة الحمراء. أدخل تطابقين فيه، مع تحديد الشكل الخطي للجزيء؛ قم بإرفاق كرتين زرقاء، والتي تمثل في هذه الحالة ذرات الأكسجين، إلى الأطراف الحرة للمباريات. وبالتالي، لدينا جزيء ثاني أكسيد الكربون ذو بنية خطية.

10. الماء سائل قطبي، وجزيئاته عبارة عن تكوينات زاوية. وهي تتكون من ذرة أكسجين واحدة وذرتين هيدروجين. يتم تحديد التركيب الزاوي بواسطة زوج الإلكترونات الوحيد الموجود في الذرة المركزية. ويمكن أيضًا تصويرها كنقطتين أخضرتين.

هذه هي نوعية الدروس الإبداعية المثيرة التي يجب عليك بالتأكيد ممارستها مع أطفالك. سيصبح الطلاب من أي عمر مهتمين بالكيمياء وسيفهمون الموضوع بشكل أفضل إذا تم تزويدهم، أثناء عملية التعلم، بالمساعدة البصرية التي صنعوها بأنفسهم.

يتم تنفيذ هذا العمل مع الطلاب الذين جاءوا لتلقي التعليم المهني. في كثير من الأحيان تكون معرفتهم بالكيمياء ضعيفة، لذلك ليس لديهم أي اهتمام بالموضوع. لكن كل طالب لديه الرغبة في التعلم. حتى الطالب ذو الأداء الضعيف يظهر اهتمامًا بموضوع ما عندما يتمكن من القيام بشيء ما بمفرده.

تم تصميم المهام في العمل مع مراعاة الفجوات في المعرفة. تسمح لك المادة النظرية القوية بتذكر المفاهيم الضرورية بسرعة، مما يساعد الطلاب على إكمال العمل. بعد بناء نماذج من الجزيئات، يصبح من الأسهل على الأطفال كتابة الصيغ البنائية. بالنسبة للطلاب الأقوياء الذين يكملون الجزء العملي من العمل بشكل أسرع، يتم إعطاء مهام الحساب. يحقق كل طالب نتيجة أثناء القيام بالعمل: يتمكن البعض من بناء نماذج من الجزيئات، وهو ما يقومون به بكل سرور، والبعض الآخر يكمل معظم العمل، والبعض الآخر يكمل جميع المهام، ويحصل كل طالب على درجة.

أهداف الدرس:

• تطوير مهارات العمل المستقل؛
• تعميم وتنظيم معرفة الطلاب حول نظرية بنية المركبات العضوية؛
• تعزيز القدرة على تكوين الصيغ الهيكلية للهيدروكربونات.
• ممارسة مهارات التسمية حسب التسميات الدولية.
• تكرار حل المسائل لتحديد الكسر الكتلي لعنصر ما في المادة؛
• تطوير الاهتمام والنشاط الإبداعي.
• تطوير التفكير المنطقي.
• زراعة الشعور بالمسؤولية.

العمل التطبيقي

"صنع نماذج لجزيئات المواد العضوية.
"وضع الصيغ البنائية للهيدروكربونات."

الهدف من العمل:

1. تعلم كيفية صنع نماذج لجزيئات المواد العضوية.
2. تعلم كيفية كتابة الصيغ البنائية للهيدروكربونات وتسميتها حسب التسميات الدولية.

المادة النظرية.الهيدروكربونات هي مواد عضوية تتكون من ذرات الكربون والهيدروجين. ذرة الكربون في جميع المركبات العضوية رباعية التكافؤ. يمكن لذرات الكربون أن تشكل سلاسل مستقيمة ومتفرعة ومغلقة. خصائص المواد لا تعتمد فقط على التركيب النوعي والكمي، ولكن أيضًا على الترتيب الذي ترتبط به الذرات ببعضها البعض. تسمى المواد التي لها نفس الصيغة الجزيئية ولكن بنيات مختلفة إيزومرات. البادئات تشير إلى الكمية دي- اثنين، ثلاثة- ثلاثة، تترا- أربعة؛ سيكلو- يعني مغلق .

تشير اللواحق في أسماء الهيدروكربونات إلى وجود رابطة متعددة:

أونرابطة واحدة بين ذرات الكربون (نسخة)؛
أونالرابطة المزدوجة بين ذرات الكربون (ج = ج)؛
فيالرابطة الثلاثية بين ذرات الكربون (نسخة)؛
ديينرابطتين مزدوجتين بين ذرات الكربون (ج = ج ج = ج)؛

المتطرفون: ميثيل -CH 3؛ إيثيل -C2H5؛ الكلور -Cl؛ البروم -Br.

مثال. اصنع نموذجًا لجزيء البروبان.

جزيء البروبان ج3ح8يحتوي على ثلاث ذرات كربون وثماني ذرات هيدروجين. ترتبط ذرات الكربون ببعضها البعض. لاحقة – arيشير إلى وجود رابطة واحدة بين ذرات الكربون. وتقع ذرات الكربون بزاوية 10928 دقيقة.

الجزيء له شكل الهرم. ارسم ذرات الكربون على شكل دوائر سوداء، وذرات الهيدروجين على شكل دوائر بيضاء، وذرات الكلور على شكل دوائر خضراء.

عند رسم النماذج، لاحظ نسبة الأحجام الذرية.

أوجد الكتلة المولية باستخدام الجدول الدوري

M (ج 3 ح 8) = 12 3 + 1 8 = 44 جم/مول.

لتسمية الهيدروكربون تحتاج إلى:

1. اختر أطول سلسلة.
2. رقم يبدأ من الحافة الأقرب إليها الرابطة الجذرية أو المتعددة.
3. حدد الجذر إذا تمت الإشارة إلى عدة جذور لكل منهما. (الرقم قبل الاسم).
4. قم بتسمية الجذر بدءًا من الجذر الأصغر.
5. قم بتسمية أطول سلسلة.
6. أشر إلى موضع الرابطة المتعددة. (الرقم بعد الاسم).

عند إنشاء الصيغ بالاسم ضروري:

1. تحديد عدد ذرات الكربون في السلسلة.
2. تحديد موضع الرابطة المتعددة. (الرقم بعد الاسم).
3. تحديد موقف المتطرفين. (الرقم قبل الاسم).
4. اكتب صيغ الجذور.
5. وأخيرًا، حدد عدد ذرات الهيدروجين وترتيبها.

يتم تحديد الجزء الكتلي للعنصر بواسطة الصيغة:

أين

- الجزء الكتلي من العنصر الكيميائي؛

ن – عدد ذرات العنصر الكيميائي.

Ar هي الكتلة الذرية النسبية لعنصر كيميائي؛

السيد - الوزن الجزيئي النسبي.

عند حل مشكلة استخدم صيغ الحساب:

كثافة الغاز النسبية المديرية العامةيوضح عدد المرات التي تكون فيها كثافة أحد الغازات أكبر من كثافة غاز آخر. د(ح 2) - الكثافة النسبية للهيدروجين. د(الهواء) - الكثافة النسبية في الهواء.

المعدات: مجموعة من نماذج الكرة والعصا للجزيئات، البلاستيسين بألوان مختلفة، أعواد الثقاب، جدول "الهيدروكربونات المشبعة"، الجدول الدوري. المهام الفردية.

تقدم. استكمال المهام حسب الخيارات.

الخيار 1.

المهمة رقم 1 . اصنع نماذج من الجزيئات: أ) البيوتان، ب) البروبان الحلقي. ارسم النماذج الجزيئية في دفتر ملاحظاتك. اكتب الصيغ البنائية لهذه المواد. أوجد أوزانها الجزيئية.

المهمة رقم 3. مؤلف موسيقى الهيكلي صيغ المواد:

أ) البيوتين-2، اكتب الأيزومر الخاص به؛
ب) 3,3 - ثنائي ميثيل بنتين -1.

المهمة رقم 4. حل المشاكل:

المهمة 1: تحديد الجزء الكتلي من الكربون والهيدروجين في الميثان.

المشكلة 2. يستخدم أسود الكربون لإنتاج المطاط. حدد كم جرامًا من السخام (C) يمكن الحصول عليه من تحلل 22 جرامًا من البروبان؟

الخيار 2.

المهمة رقم 1 . اصنع نماذج من الجزيئات: أ) 2-ميثيل بروبان، ب) سيكلوبوتان. ارسم النماذج الجزيئية في دفتر ملاحظاتك. اكتب الصيغ البنائية لهذه المواد. أوجد أوزانها الجزيئية.

المهمة رقم 2. تسمية المواد:

المهمة رقم 3 تأليف الهيكلي صيغ المواد:

أ) 2-ميثيل بيوتين-1، اكتب الأيزومر الخاص به؛
ب) بروبين.

المهمة رقم 4. حل المشاكل:

المهمة 1. تحديد الجزء الكتلي من الكربون والهيدروجين في الإيثيلين.

المهمة 2. يستخدم أسود الكربون لإنتاج المطاط. حدد كتلة السخام (C) التي يمكن الحصول عليها من تحلل 36 جم من البنتان؟

الخيار رقم 3.

المهمة رقم 1 . اصنع نماذج من الجزيئات: أ) 1،2 ثنائي كلورو الإيثان، ب) ميثيل حلقي البروبان

ارسم النماذج الجزيئية في دفتر ملاحظاتك. اكتب الصيغ البنائية لهذه المواد. كم مرة يكون ثنائي كلورو الإيثان أثقل من الهواء؟

المهمة رقم 2. تسمية المواد:

المهمة رقم 3. مؤلف موسيقى الهيكلي صيغ المواد:

أ) 2-ميثيل بيوتين-2، اكتب الأيزومر الخاص به؛
ب) 3،4-ثنائي ميثيل بنتين-1.

المهمة رقم 4. حل المشاكل:

المهمة 1. ابحث عن الصيغة الجزيئية لمادة تحتوي على 92.3٪ كربون و 7.7٪ هيدروجين. الكثافة النسبية للهيدروجين هي 13.

المشكلة 2. ما حجم الهيدروجين الذي سيتم إطلاقه أثناء تحلل 29 جم من البيوتان (رقم)؟

الخيار رقم 4.

المهمة رقم 1 . اصنع نماذج من الجزيئات: أ) 2،3-ثنائي ميثيل البيوتان، ب) الكلوروسيكلوبروبان. ارسم النماذج الجزيئية في دفتر ملاحظاتك. اكتب الصيغ البنائية لهذه المواد. أوجد أوزانها الجزيئية.

المهمة رقم 2. قم بتسمية المواد

المهمة رقم 3. مؤلف موسيقى الصيغ البنائية للمواد:

أ) 2-ميثيبوتادينتين-1،3؛ اكتب الايزومر.
ب) 4-ميثيلبنتين-2.

المهمة رقم 4. حل المشاكل:

المهمة 1. ابحث عن الصيغة الجزيئية لمادة تحتوي على 92.3٪ كربون و 7.7٪ هيدروجين. الكثافة النسبية للهيدروجين هي 39.

المشكلة 2. ما حجم ثاني أكسيد الكربون الذي سيتم إطلاقه أثناء الاحتراق الكامل لـ 72 جم من وقود السيارات المكون من البروبان؟