DIY chemický model. Molekuly. Otázky a úlohy

Vyberte si druh cukrovinky. Na výrobu bočných prameňov cukrových a fosfátových skupín použite duté pásiky čierneho a červeného sladkého drievka. Na dusíkaté základy použite gumené medvedíky v štyroch rôznych farbách.

Nech použijete akýkoľvek cukrík, mal by byť dostatočne mäkký, aby sa dal prepichnúť špáradlom.
Ak máte po ruke farebné marshmallows, sú skvelou alternatívou k gumeným medvedíkom.

Pripravte zvyšné materiály. Vezmite šnúrku a špáradlá, ktoré používate na vytvorenie modelu. Lano bude potrebné rozrezať na kúsky dlhé asi 30 centimetrov, ale môžete ich predĺžiť alebo skrátiť - v závislosti od dĺžky modelu DNA, ktorý si vyberiete.

Na vytvorenie dvojitej špirály použite dva kusy lana, ktoré majú rovnakú dĺžku.
Uistite sa, že máte aspoň 10-12 špáradiel, aj keď možno budete potrebovať trochu viac alebo menej - opäť v závislosti od veľkosti vášho modelu.

Nasekajte sladké drievko. Sladké drievko zavesíte, pričom budete striedať jeho farbu, dĺžka kúskov by mala byť 2,5 centimetra.

Roztrieďte gumených medvedíkov do párov. Vo vlákne DNA sú cytozín a guanín (C a G), ako aj tymín a adenín (T a A) umiestnené v pároch. Vyberte si štyri rôzne farebné gumové medvedíky, ktoré budú predstavovať rôzne dusíkaté bázy.

Nezáleží na tom, v akom poradí sa pár C-G alebo G-C nachádza, hlavná vec je, že pár obsahuje presne tieto bázy.
Nespárujte s neladiacimi farbami. Nemôžete napríklad kombinovať T-G alebo A-C.
Výber farieb môže byť úplne ľubovoľný, úplne závisí od osobných preferencií.

Zaveste sladké drievko. Vezmite dva kusy povrázku a zviažte každý v spodnej časti, aby ste zabránili skĺznutiu sladkého drievka. Potom na strunu cez stredové dutiny navlečte kúsky sladkého drievka striedajúcich sa farieb.

Dve farby sladkého drievka symbolizujú cukor a fosfát, ktoré tvoria vlákna dvojitej špirály.
Vyberte si jednu farbu cukru, vaše gumené medvedíky sa prichytia k tejto farbe sladkého drievka.
Uistite sa, že kúsky sladkého drievka sú na oboch prameňoch v rovnakom poradí. Ak ich dáte vedľa seba, farby na oboch nitiach by sa mali zhodovať.
Ihneď po navliekaní sladkého drievka uviažte na oboch koncoch povrazu ďalší uzol.

Gumové medvedíky pripevnite špáradlami. Keď spárujete všetky medvede, čím vytvoríte skupiny C-G a T-A, použite špáradlo a pripevnite jedného medveďa z každej skupiny na oba konce špáradiel.

Gumové medvedíky zatlačte na špáradlo tak, aby vyčnievalo aspoň pol palca špicatá časť špáradla.
Môžete skončiť s viacerými pármi ako s inými. Počet párov v skutočnej DNA určuje rozdiely a zmeny v génoch, ktoré tvoria.

Ľudia už veľmi dlho tušili, že látky pozostávajú z jednotlivých drobných častíc, to povedal asi pred 2500 rokmi grécky vedec Democritus.

Ale ak v staroveku vedci len predpokladali, že látky pozostávajú z jednotlivých častíc, potom na začiatku 20. storočia existenciu takýchto častíc veda dokázala. Častice, ktoré tvoria veľa látok, sa nazývajú molekuly 1.

Molekula látky je najmenšia častica tejto látky. Najmenšia častica vody je molekula vody, najmenšia častica cukru je molekula cukru atď.

Aké sú veľkosti molekúl?

Je známe, že kúsok cukru možno rozdrviť na veľmi malé zrná a zrnko pšenice rozdrviť na múku. Olej, ktorý sa šíri po vode, vytvára film, ktorého hrúbka je 40 000-krát menšia ako hrúbka ľudského vlasu. Ale zrnko múky aj hrúbka olejového filmu neobsahujú jednu, ale veľa molekúl. To znamená, že veľkosť molekúl týchto látok je ešte menšia ako veľkosť zrnka múky a hrúbka filmu. Môžeme urobiť nasledujúce porovnanie: molekula je toľkokrát menšia ako priemerne veľké jablko, ako je jablko menšie ako zemeguľa.

Molekuly rôznych látok sa líšia veľkosťou, ale všetky sú veľmi malé. Moderné prístroje – elektrónové mikroskopy – umožnili vidieť a odfotografovať najväčšiu z molekúl (pozri farebný štítok II). Tieto fotografie sú ďalším potvrdením existencie molekúl.

Keďže molekuly sú veľmi malé, každé telo ich obsahuje veľké množstvo. 1 cm 3 vzduchu obsahuje také množstvo molekúl, že ak zrátate rovnaký počet zrniek piesku, dostanete horu, ktorá pokryje veľkú továreň.

V prírode sa všetky telesá od seba aspoň nejakým spôsobom líšia. Žiadni dvaja ľudia nemajú rovnaké tváre. Medzi listami rastúcimi na tom istom strome nie sú dva úplne rovnaké. Ani v celej kope piesku nenájdeme rovnaké zrnká piesku. Milióny guľôčok pre ložiská sa vyrábajú vo výrobe podľa jednej vzorky rovnakej veľkosti. Ak ale guľôčky odmeriate presnejšie, ako to bolo pri spracovaní, môžete si byť istí, že medzi nimi nie sú dve rovnaké.

Líšia sa molekuly tej istej látky navzájom?

1. Molekula je latinské slovo, ktoré znamená „malá hmotnosť“.

Početné a zložité experimenty ukázali, že molekuly tej istej látky sú identické. Každá čistá látka pozostáva z rovnakých molekúl, ktoré sú pre ňu jedinečné. To je úžasný fakt. Nemožno napríklad rozlíšiť vodu získanú zo šťavy alebo mlieka od vody získanej destiláciou morskej vody, pretože molekuly vody sú rovnaké a žiadna iná látka nepozostáva z rovnakých molekúl.

Hoci molekuly sú veľmi malé častice hmoty, sú tiež deliteľné. Častice, ktoré tvoria molekuly, sa nazývajú atómy.

Napríklad molekula kyslíka pozostáva z dvoch rovnakých atómov. Molekula vody pozostáva z troch atómov - jedného atómu kyslíka a dvoch atómov vodíka. Obrázok 14 ukazuje dve molekuly vody. Toto schematické znázornenie molekúl je vo vede akceptované, zodpovedá vlastnostiam molekúl študovaným vo fyzikálnych experimentoch a nazýva sa model molekuly.

Štiepením dvoch molekúl vody vznikajú štyri atómy vodíka a dva atómy kyslíka. Každé dva atómy vodíka sa spoja a vytvoria molekulu vodíka a každý atóm kyslíka do molekuly kyslíka, ako je schematicky znázornené na obrázku 15.

Atómy tiež nie sú nedeliteľné častice, sú tvorené menšími časticami nazývanými elementárne častice.

Otázky. 1. Ako sa nazývajú častice, ktoré tvoria látky? 2. Z akých pozorovaní vyplýva, že veľkosti molekúl sú malé? 3. Čo viete o veľkostiach molekúl? 4. Čo viete o zložení molekuly vody? 5. Aké experimenty a úvahy ukazujú, že všetky molekuly vody sú rovnaké?

Cvičenie. Ako viete, kvapky olejovej kvapaliny sa šíria po povrchu vody a vytvárajú tenký film. Prečo sa olej prestane šíriť pri určitej hrúbke filmu?

Cvičenie. Vytvorte modely dvoch molekúl vody z farebnej plastelíny. Potom použite tieto molekuly na vytvorenie modelov molekúl kyslíka a vodíka.

Dnes budeme viesť lekciu nielen modelovania, ale aj chémie a vyrobíme modely molekúl z plastelíny. Plastelínové gule môžu byť reprezentované ako atómy a obyčajné zápalky alebo špáradlá pomôžu ukázať štrukturálne spojenia. Túto metódu môžu využiť učitelia pri vysvetľovaní nového učiva v chémii, rodičia pri kontrole a štúdiu domácich úloh a samotné deti, ktoré sa o predmet zaujímajú. Jednoduchší a dostupnejší spôsob vytvárania obrazového materiálu pre mentálnu vizualizáciu mikroobjektov asi neexistuje.

Ako príklad uvádzame zástupcov zo sveta organickej a anorganickej chémie. Analogicky s nimi je možné vytvoriť iné štruktúry, hlavnou vecou je pochopiť celú túto rozmanitosť.

Materiály pre prácu:

plastelína dvoch alebo viacerých farieb;
štruktúrne vzorce molekúl z učebnice (ak je to potrebné);
zápalky alebo špáradlá.

1. Pripravte si plastelínu na modelovanie guľovitých atómov, z ktorých sa vytvoria molekuly, ako aj zápalky na znázornenie väzieb medzi nimi. Prirodzene, je lepšie ukázať atómy rôznych typov v inej farbe, aby bolo jasnejšie predstaviť si konkrétny objekt mikrosveta.

2. Na výrobu guľôčok odštipnite potrebný počet porcií plastelíny, premiešajte v rukách a v dlaniach vyvaľkajte do tvarov. Na vyrezávanie molekúl organických uhľovodíkov môžete použiť väčšie červené gule - to bude uhlík a menšie modré gule - vodík.

3. Na vytvorenie molekuly metánu vložte štyri zápalky do červenej gule tak, aby smerovali k vrcholom štvorstenu.

4. Umiestnite modré loptičky na voľné konce zápaliek. Molekula zemného plynu je pripravená.

5. Pripravte si dve rovnaké molekuly, aby ste svojmu dieťaťu vysvetlili, ako môžete získať molekulu ďalšieho zástupcu uhľovodíkov – etánu.

6. Spojte dva modely odstránením jednej zápalky a dvoch modrých guľôčok. Ethan je pripravený.

7. Ďalej pokračujte vo vzrušujúcej aktivite a vysvetlite, ako vzniká viacnásobná väzba. Odstráňte dve modré guľôčky a zdvojnásobte väzbu medzi uhlíkmi. Podobným spôsobom môžete formovať všetky molekuly uhľovodíkov potrebné na lekciu.

8. Rovnaká metóda je vhodná na vyrezávanie molekúl anorganického sveta. Rovnaké plastelínové gule vám pomôžu realizovať vaše plány.

9. Vezmite centrálny atóm uhlíka - červenú guľu. Vložte do nej dve zápalky, ktoré definujú lineárny tvar molekuly, na voľné konce zápaliek pripevnite dve modré guľôčky, ktoré v tomto prípade predstavujú atómy kyslíka. Máme teda molekulu oxidu uhličitého lineárnej štruktúry.

10. Voda je polárna kvapalina a jej molekuly sú hranaté útvary. Pozostávajú z jedného atómu kyslíka a dvoch atómov vodíka. Uhlová štruktúra je určená osamelým párom elektrónov na centrálnom atóme. Môže byť tiež znázornený ako dve zelené bodky.

Toto sú vzrušujúce kreatívne lekcie, ktoré by ste určite mali cvičiť so svojimi deťmi. Študenti akéhokoľvek veku sa začnú zaujímať o chémiu a lepšie pochopia predmet, ak im počas procesu učenia bude poskytnutá vlastná názorná pomôcka.

Táto práca sa vykonáva so študentmi, ktorí prišli získať odborné vzdelanie. Ich znalosti z chémie sú veľmi často slabé, takže sa o túto tému nezaujímajú. Ale každý študent má chuť učiť sa. Aj slabo prospievajúci žiak prejaví záujem o predmet, keď niečo zvládne sám.

Zadania v práci sú navrhnuté s ohľadom na medzery vo vedomostiach. Silný teoretický materiál vám umožňuje rýchlo si spomenúť na potrebné pojmy, čo pomáha študentom dokončiť prácu. Po zostavení modelov molekúl je pre deti jednoduchšie písať štruktúrne vzorce. Pre silnejších žiakov, ktorí praktickú časť práce absolvujú rýchlejšie, sú určené výpočtové úlohy. Každý žiak pri práci dosiahne výsledok: niektorým sa podarí postaviť modely molekúl, čo robia s radosťou, iní dokončia väčšinu práce, ďalší všetky úlohy a každý žiak dostane známku.

Ciele lekcie:

rozvoj samostatnej práce;
zovšeobecňovať a systematizovať poznatky žiakov o teórii štruktúry organických zlúčenín;
upevniť schopnosť zostaviť štruktúrne vzorce uhľovodíkov;
precvičiť si zručnosti pomenovávania podľa medzinárodného názvoslovia;
zopakovať riešenie úloh na určenie hmotnostného podielu prvku v látke;
rozvíjať pozornosť a tvorivú činnosť;
rozvíjať logické myslenie;
pestovať zmysel pre zodpovednosť.

Praktická práca

„Vytváranie modelov molekúl organických látok.
Zostavenie štruktúrnych vzorcov uhľovodíkov."

Cieľ práce:

Naučte sa vytvárať modely molekúl organických látok.
Naučte sa zapisovať štruktúrne vzorce uhľovodíkov a pomenovať ich podľa medzinárodného názvoslovia.

Teoretický materiál. Uhľovodíky sú organické látky pozostávajúce z atómov uhlíka a vodíka. Atóm uhlíka vo všetkých organických zlúčeninách je štvormocný. Atómy uhlíka môžu tvoriť priame, rozvetvené a uzavreté reťazce. Vlastnosti látok závisia nielen od kvalitatívneho a kvantitatívneho zloženia, ale aj od poradia vzájomného spojenia atómov. Látky, ktoré majú rovnaký molekulový vzorec, ale odlišnú štruktúru, sa nazývajú izoméry. Predpony označujú množstvo di- dva, tri- tri, tetra- štyri; cyklo- znamená uzavretý.

Prípony v názvoch uhľovodíkov označujú prítomnosť viacnásobnej väzby:

en jednoduchá väzba medzi atómami uhlíka (CC);
en dvojitá väzba medzi atómami uhlíka (C = C);
v trojitá väzba medzi atómami uhlíka (CC);
dién dve dvojité väzby medzi atómami uhlíka (C = CC = C);

Radikály: metyl -CH3; etyl -C2H5; chlór -Cl; bróm -Br.

Príklad. Vytvorte model molekuly propánu.

Molekula propánu C3H8 obsahuje tri atómy uhlíka a osem atómov vodíka. Atómy uhlíka sú navzájom spojené. Prípona – en označuje prítomnosť jednoduchej väzby medzi atómami uhlíka. Atómy uhlíka sú umiestnené pod uhlom 10928 minút.

Molekula má tvar pyramídy. Nakreslite atómy uhlíka ako čierne krúžky, atómy vodíka ako biele krúžky a atómy chlóru ako zelené krúžky.

Pri kreslení modelov sledujte pomer veľkostí atómov.

Nájdite molárnu hmotnosť pomocou periodickej tabuľky

M (C3H8) = 123 + 18 = 44 g/mol.

Ak chcete pomenovať uhľovodík, musíte:

Vyberte najdlhšiu reťaz.
Číslo začínajúce od okraja, ku ktorému je radikálová alebo násobná väzba najbližšie.
Uveďte zvyšok, ak je označených niekoľko. (Číslo pred menom).
Pomenujte radikál, začnite najmenším radikálom.
Pomenujte najdlhšiu reťaz.
Uveďte polohu násobnej väzby. (Číslo za menom).

Pri skladaní vzorcov podľa názvu potrebné:

Určte počet atómov uhlíka v reťazci.
Určte polohu násobnej väzby. (Číslo za menom).
Určte polohu radikálov. (Číslo pred menom).
Napíšte vzorce radikálov.
Nakoniec určte počet a usporiadanie atómov vodíka.

Hmotnostný zlomok prvku je určený vzorcom:

Kde

– hmotnostný podiel chemického prvku;

n – počet atómov chemického prvku;

Ar je relatívna atómová hmotnosť chemického prvku;

Mr – relatívna molekulová hmotnosť.

Pri riešení problému použite kalkulačné vzorce:

Relatívna hustota plynu Dg ukazuje, koľkokrát je hustota jedného plynu väčšia ako hustota iného plynu. D(H 2) - relatívna hustota vodíka. D(vzduch) - relatívna hustota vo vzduchu.

Vybavenie: Sada guľôčkových modelov molekúl, plastelíny rôznych farieb, zápalky, tabuľka „Nasýtené uhľovodíky“, periodická tabuľka. Jednotlivé úlohy.

Pokrok. Dokončenie úloh podľa možností.

Možnosť 1.

Úloha č.1 . Zostavte modely molekúl: a) butánu, b) cyklopropánu. Nakreslite molekulárne modely do svojho notebooku. Napíšte štruktúrne vzorce týchto látok. Nájdite ich molekulové hmotnosti.

Úloha č.3. Skladať štrukturálne vzorce látok:

a) butén-2, napíšte jeho izomér;
b) 3,3-dimetylpentín-1.

Úloha č.4. Riešiť problémy:

Úloha 1 Určte hmotnostný podiel uhlíka a vodíka v metáne.

Úloha 2. Sadze sa používajú na výrobu gumy. Určte, koľko g sadzí (C) možno získať rozkladom 22 g propánu?

Možnosť #2.

Úloha č.1 . Vytvorte modely molekúl: a) 2-metylpropán, b) cyklobután. Nakreslite molekulárne modely do svojho notebooku. Napíšte štruktúrne vzorce týchto látok. Nájdite ich molekulové hmotnosti.

Úloha č.2. Vymenujte látky:

Úloha č.3 Poskladajte štrukturálne vzorce látok:

a) 2-metylbutén-1, napíšte jeho izomér;
b) propín.

Úloha č.4. Riešiť problémy:

Úloha 1. Určte hmotnostný podiel uhlíka a vodíka v etyléne.

Úloha 2. Sadze sa používajú na výrobu gumy. Určte hmotnosť sadzí (C), ktoré možno získať rozkladom 36 g pentánu?

Možnosť #3.

Úloha č.1 . Vytvorte modely molekúl: a) 1,2-dichlóretán, b) metylcyklopropán

Nakreslite molekulárne modely do svojho notebooku. Napíšte štruktúrne vzorce týchto látok. Koľkokrát je dichlóretán ťažší ako vzduch?

Úloha č.2. Vymenujte látky:

Úloha č.3. Skladať štrukturálne vzorce látok:

a) 2-metylbutén-2, uveďte jeho izomér;
b) 3,4-dimetylpentín-1.

Úloha č.4. Riešiť problémy:

Úloha 1. Nájdite molekulový vzorec látky obsahujúcej 92,3 % uhlíka a 7,7 % vodíka. Relatívna hustota vodíka je 13.

Úloha 2. Aký objem vodíka sa uvoľní pri rozklade 29 g butánu (n.o.)?

Možnosť číslo 4.

Úloha č.1 . Vytvorte modely molekúl: a) 2,3-dimetylbután, b) chlórcyklopropán. Nakreslite molekulárne modely do svojho notebooku. Napíšte štruktúrne vzorce týchto látok. Nájdite ich molekulové hmotnosti.

Úloha č.2. Vymenujte látky

Úloha č.3. Skladať štruktúrne vzorce látok:

a) 2-metylbutadientén-1,3; napíšte izomér.
b) 4-metylpentín-2.

Úloha č.4. Riešiť problémy:

Úloha 1. Nájdite molekulový vzorec látky obsahujúcej 92,3 % uhlíka a 7,7 % vodíka. Relatívna hustota vodíka je 39.

Úloha 2. Aký objem oxidu uhličitého sa uvoľní pri úplnom spálení 72 g automobilového paliva pozostávajúceho z propánu?