Федеральне Агентство з освіти РФ
Інститут змісту і методів навчання
Автореферат
методика вивчення кристалогідратів в шкільному курсі хімії
Москва, 2007
Зміст
Введення
Глава 1 Кристалогідрати як об'єкти науки хімії
1.1 Історія вивчення кристалогідратів
1.2 Термінологія і поняття
1.3 Номенклатура кристалогідратів
1.4 Класифікація
1.5 Значення кристалогідратів
Глава 2 Методика вивчення кристалогідратів в курсі хімії середньої школи
2.1 Тема В«КристалогідратиВ» в стандарті шкільної освіти
2.2 Аналіз змісту діючих програм з досліджуваної темі
2.3 Аналіз змісту теми В«КристалогідратиВ» в шкільних програмах і підручниках
2.4 Реалізація теми В«кристалогідратиВ» в контрольно-вимірювальних матеріалах (єдиному державному іспиті
2.5 Можливості модернізації теми В«КристалогідратиВ»
2.6 Методичні рекомендації до вивчення теми
Висновок
Бібліографія
Введення
До теперішнього часу в літературі по темі кристалогідрати накопичилася велика кількість фактів, відображають склад, структуру та застосування цього класу сполук. Розглянуті факти мають величезне значення і як ми покажемо далі вони не знайшли достатньо повного відображення у змісті шкільної хімічної освіти.
Кристалогідрати - це сховища метану в надрах вічної мерзлоти і світового океану у вигляді сполук включень - клатратів.
Кристалогідрати мають широке застосування в народному господарстві. Мідний купорос застосовують як протравлення при фарбуванні тканин для консервування деревини, протруювання насіння. В медицині розбавлений розчин мідного купоросу застосовують як антисептичний і в'яжучий засіб, малі дози мідного купоросу призначають іноді при анемії для посилення кровотворення.
Твердіння мінеральних в'яжучих матеріалів в більшості випадків забезпечується Гідратаційні процесами, що включають в себе як чисто хімічні так і комплексні фізико-хімічні процеси. У загальному вигляді процеси зводяться до гідратації, зростанню кристалів і зчепленню їх між собою.
Кристалогідрати утворюються в рослинних і тваринних організмах, які найчастіше випадають в вигляді опадів.
Вивчивши зміст програм і підручників, ми не були задоволені тим, як розглядається тема кристалогідрати в школі, тому у зв'язку із значущістю даної теми виникає необхідністю модернізувати зміст шкільного курсу хімії, тому ми вибрали цю тему як випускної роботи.
Метою нашого дослідження є оптимізація змісту теми В«кристалогідратиВ» в курсі хімії середньої школи в умовах модернізації загальної освіти.
Гіпотеза дослідження: розроблене і модернізоване зміст і методика вивчення повинна сприяти більш глибокій актуалізації знань учнів з даної теми, мобілізації активної розумової діяльності учнів та розвитку пізнавального інтересу до досліджуваного предмету, розвитку логічних операцій в умовах дефіциту шкільного часу.
Об'єкт дослідження: зміст шкільного курсу хімії за темою В«КристалогідратиВ».
Предмет дослідження: модернізація змісту теми В«кристалогідратиВ» і раціональна оптимізація її вивчення в курсі хімії середньої школи.
Для перевірки гіпотези і досягнення поставленої мети, були сформульовані наступні завдання:
1) вивчити сучасні дані про структуру, властивості і застосуванні кристалогідратів;
2) проаналізувати найпоширеніші програми та шкільні підручники на предмет вмісту в них досліджуваної теми;
3) модернізувати зміст теми і оптимізувати структуру введення даного змісту в шкільний курс;
Глава 1. Кристалогідратів ЯК ОБ'ЄКТИ НАУКИ ХІМІЇ
1.1 Історія вивчення кристалогідратів
1828 р. Ф. Рюдбергер довів існування гідратів спирту.
1865 Припущення про існування у водних розчинах гідратів висловлено й обгрунтовано Д. І. Менделєєвим. Він вивчав взаємодію спирту з водою і зробив висновок про освіті певних сполук. Він вважав, що розчинення - не тільки фізичний, але й хімічний процес, що речовини, розчиняються у воді, утворюють з нею з'єднання
1880 Л. Пруст ввів поняття В«гідратиВ» як особливі з'єднання розчиненої речовини з водою.
У 1889р. систематичне вивчення кристалогідратів почалося з класичних робіт Б. Розебома над кристалогідратів CaCl 2 і Fe 2 Cl 6 [8].
1.2 Термінологія кристалогідратів
При розчиненні речовин молекули (або іони) зв'язуються з молекулами розчинника, утворюючи з'єднання, звані сол'ватамі (від латинського solvere - розчиняти); цей процес називається сольватацией. В окремому випадку, коли розчинником є ​​вода, ці сполуки називаються гідратами, а процес їх утворення - гідратацією. В залежності від природи розчиненої речовини, сольвати можуть утворюватися різними шляхами. При розчиненні речовин з іонної структурою молекули розчинника утримуються близько іона силами електростатичного притягання. Крім того, може мати місце донорно-акцепторної взаємодії. Іон розчиненої речовини зазвичай виступають в якості акцепторів, а молекули розчинника - в якості донорів електронних пар. Відбувається гідратація і перехід в розчин іонів. Гідратіруются як катіони, так і аніони. Як правило, гідратовані катіони міцніше чим аніони, а гідратовані прості катіони - міцніше, ніж складні. Це пов'язано з тим, що у простих катіонів є вільні валентні орбіталі, які можуть частково акцептувати неподілені електронні пари атомів кисню, що входять в молекули води. При розчиненні речовин з молекулярною структурою сольвати утворюються внаслідок диполь-дипольного взаємодії.
При спробі виділити вихідна речовина з розчину видаляючи воду, отримати його часто не вдається. Наприклад, якщо ми розчинний у воді безбарвний сульфат міді CuSO 4 , то отримаємо розчин блакитного кольору, який надають йому гідратованих іони міді. Після упарювання розчину (видалення води) і охолодження з нього виділяться кристали синього кольору. Вихідний сульфат міді можна отримати з цього з'єднання, нагрів його до 250 В° С [14]. При цьому відбувається реакція:
CuSO 4 В· 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O
Різні інформаційні джерела дають нам наступну термінологію.
Гідрати - продукти приєднання води (гідратації) до молекул, атомів, іонів. Вони можуть бути тверді, рідкі і рідше газоподібні.
Тверді гідрати, мають свою назву - кристалогідрати.
Кристалогідрати - тверді речовини, продукти приєднання води (гідратація) до атомів, молекул або іонів.
Кристалогідрати - кристали, що включають молекули води.
Кристалогідрати - речовини, що включають в себе відокремлені частки H 2 O, в яких атоми кисню зв'язані з двома атомами водню ковалентними зв'язками, а частинки Н 2 Про загалом пов'язані з іншими атомами або хімічними, або міжмолекулярними зв'язками.
Кристалогідрати - це кристалічні речовини, що містять у своєму складі окремі молекули води або їх агломерати.
Кристаллизационная вода - вода, що входить до складу кристалогідратів.
Кристалогідрати - є представниками великих класів сполук, куди крім них повинні бути ще віднесено: крісталлоаміакати, крісталлоалкоголяти, крісталлоефірати і т. д. До цих пір кристалогідрати НЕ виділялися в особливий клас сполук, а згадувалися попутно при описі деяких солей, тому що реакції їх досліджувалися у водних розчинах, коли прийнято ігнорувати бере участь у перетворенні воду [2], [14], [38], [39].
1.3 Номенклатура кристалогідратів
Для кристалогідратів як і для всіх хімічних сполук існують правила назв. Назва кристалогідрату будується з систематичного назви солі і вказується кількість молекул кристалізаційної...
