1. Работа с книгой. (Учащиеся находят ответы на вопросы и на задания).

1) Где в природе встречается метан и какими физическими свойствами обладает?

2) Запишите молекулярную, электронную и структурную формулы в тетрадь. Какую валентность проявляет углерод в органических соединениях?

Ребята на последний вопрос отвечают логично: атомы углерода в органических соединениях всегда четырёхвалентны. Для этого при образовании химических связей атом должен перейти в возбуждённое состояние, при котором один из 2s-электронов перемещается на 2р- орбиталь.

Теперь рассмотрим молекулу метана. Учащиеся отвечают на вопросы:

1. Сколько химических связей в молекуле метана?

2. Каков тип химической связи С-Н?

3. К какому типу относятся эти связи ( к σ- или π- типу)?

4. За счёт перекрывания орбиталей какого типа происходит образование связей углерод- водород?

На последний вопрос ребята ответили правильно: три связи образованы за счёт перекрывания р-орбиталей атома углерода и s-орбитали атомов водорода, четвёртая связь – результат перекрывания двух s-орбиталей. Учителем создаётся проблемная ситуация. Очевидно, что в таком случае одна из связей С-Н будет отличаться от трёх остальных: по энергии, длине, направленности. Однако с помощью современных методов исследования доказано, что все связи в метане абсолютно равноценны! Почему? Учащиеся выражают сомнения в возможности образования молекулы, мотивируя тем, что разные электроны, видимо, не образуют одинаковые химические связи. Выдвинуть предположения учащиеся затрудняются. Для объяснения этого факта выдвинута гипотеза, называемая теорией гибридизации. Учитель объясняет гибридизацию электронных облаков, выравнивая их по форме и энергии, говорит об образовании устойчивой молекулы метана. Происходит выравнивание электронных облаков ( s и 3р) и образуется 4 облака одинаковой формы, т.е. гибридных ( на интерактивной доске нарисованы электронные облака) Образование новых орбиталей симметрично расположенных и с одинаковой энергией, получило название гибридизации. Учащиеся записывают в тетради определение гибридизации: « Гибридизацией орбиталей называют процесс выравнивания их по форме и энергии».

При «смешении» 2s – орбитали и 2р- орбиталей образуются четыре одинаковые sр3 – гибридные орбитали. Каждая из них имеет грушевидную форму, сильно вытянутую в одну сторону от ядра. Такая форма очень выгодна: она способствует более полному перекрыванию с орбиталями других атомов при образовании химических связей. Чем полнее такое перекрывание, тем прочнее химическая связь.

Состояние углеродного атома с sр3- гибридными орбиталями характерно для соединений с одинарной связью: метана и подобных ему углеводородов. Как известно, четыре одинаковые σ связи составляют между собой угол 1090 28/. Поэтому молекула в пространстве имеет форму тетраэдра. Демонстрирую шаростержневую модель молекулы метана. Ставлю перед учащимися два вопроса: 1) почему именно под углом 1090 29/ образуется химическая связь в молекуле? 2) почему при образовании связей облака электронов утрачивают форму симметричных восьмёрок, оказываются вытянутыми в одном направлении? ( Демонстрация видеофрагмента).

Только при угле 1090 28/ заряжённые электронные облака могут находиться на максимальном удалении друг от друга, и это способствует большей устойчивости системы. Вытянутая форма облаков атома углерода обеспечивает наибольшее перекрывание их с электронными облаками атома водорода, что способствует образованию более прочных связей. Между водородными атомами в этом случае будут действовать меньшие силы отталкивания, что также приводит к большей устойчивости. Это первое валентное состояние атома углерода. Учащиеся заполняют таблицу в тетрадях: