Ерітінділерді және электролиттік диссоциациялану теориясының негіздерін оқыту

Жоспар:

1. Ерітінділермен алғ ашқ ы таныстыру.

2. Электролиттер теориясының орта мектеп курсындағ ы орны жә не оқ ыту ә дістемесі.

3. Электролиттік диссоциациялану теориясының негізгі ұ ғ ымдарын қ алыптастыру.

4. Қ ышқ ылдар мен негіздер туралы білімнің дамуы.

5. Тұ здардың ион алмасу реакцияларын тү сіндіру.

6. Электролиттік диссоциациялану туралы білімнің дамуы.

Ерітінділермен алғ ашқ ы таныстыру. Оқ ушылар судың еріткіш қ асиеті жә не ерітінділер туралы қ арапайым тү сінікті табиғ аттану курсынан жә не кү нделікті тұ рмыстан біледі. Ерітінділер химиялық жағ ынан жү йелі тү рде 8-сыныптағ ы «Су. Ерітінділер. Негіздер» тақ ырыбында оқ ытылады. Бұ л тақ ырыптың мақ саты судың еріткіш қ асиетіне сү йене отырып, ерітінді ұ ғ ымын саралау, қ оспа мен химиялық қ осылыс арасынан ерітінділердің алатын орнын кө рсету. Ерітіндіден туындайтын ерігіш, ерігіштік, ерігіштік коэффициенті, ерітіндінің концентрациясы, қ анық ерітінді, қ анық пағ ан ерітінді, сұ йық, қ ою ерітінді ұ ғ ымдарын нақ тылы қ алыптастыру, ерітінділердің ө неркә сіп, ауыл шаруашылығ ы, табиғ ат жә не тұ рмыстағ ы маң ызын ашып кө рсету.

Ерітінділер туралы алғ ашқ ы ұ ғ ым қ оспалар мен ерітінділердің қ асиеттерін салыстыратын тә жірибе арқ ылы қ алыптастырылады. Оқ ушылар ө здеріне ү лестіріліп берілген немесе кө рнекі кө рсетілген дисперстік жү йелерді зерттеп, кесте тү рінде жазады.

Тә жірибе нә тижесінде оқ ушылар ә р текті қ оспалар біраз тұ рғ анда жеке қ ұ рамдас бө ліктерге жіктеледі, ерітінділер бір текті жә не тұ рақ ты деген қ орытындығ а келеді. Бір тектілігі мен тұ рақ тылығ ы – нағ ыз ерітінділердің аса маң ызды қ асиеттері.

Ерітінділер неліктен тұ рақ ты болады? Бұ л мә селе молекула-кинетикалық теорияның тұ рғ ысынан тү сіндіріледі. Еритін зат ө зін қ ұ райтын ұ сақ бө лшектерге дейін ыдырап, еріткіштің (судың) ішінде біркелкі таралады, яғ ни еру қ ұ былысы жү зеге асады. Бұ дан еру қ ұ былысы оқ ушыларғ а бұ рыннан таныс физикалық жә не химиялық қ ұ былыстардың қ айсысына жатады деген мә селе туады. Мұ ны шешу ү шін ү ш тә жірибе кө рсетіледі: қ атты кү йіндегі натрий сілтісінің суда еруі, кү кірт қ ышқ ылының суда еруі, қ атты кү йіндегі аммоний нитратының суда еруі. Тә жірибе жасалғ ан ыдыстарғ а, термометр немесе термоскоп батырылады. Алғ ашқ ы екі тә жірибеде жылу бө лінгенін, соң ғ ы тә жірибеде жылу сің ірілгеніне термоскоп арқ ылы кө з жеткізеді. Жылудың бө лінуі немесе сің ірілуі – химиялық қ ұ былыстың белгісі.Тә жірибелерді талқ ылау барысында мұ ғ алім еритін заттың бө лшектерге ыдырауы физикалық қ ұ былыс екеніне, оғ ан энергия жұ мсалатынына, босап шық қ ан бө лшектердің су молекуласымен ә рекеттесуі – химиялық қ ұ былыс, одан жылу бө лінетініне оқ ушылардың назарын аударады. Ерудің жалпы жылу эффектісі осы екеуінің ара қ атынасына тә уелді. Талқ ылау нә тижесінде еру – физикалық -химиялық қ ұ былыс екені жө нінде қ орытынды жасалып, ерітінді ұ ғ ымына анық тама беріледі. Ұ ғ ымның анық тамағ а кіретін негізгі белгілері: а) ерітінді біртекті жү йе; ә) ерітінді еріткіш молекулаларынан жә не еріген зат бө лшектерінен тұ рады; б) еріткіш молекулалар мен еріген зат бө лшектері ө зара физикалық жә не химиялық ә рекеттеседі.

Еру қ ұ былысымен байланысты негізгі ұ ғ ымдардың бірі – ерігіштік. Сапалық жағ ынан тү сіндіргенде ерігіштік дегеніміз – еритін заттың еріткішке біркелкі таралуы. Осы қ асиетіне байланысты заттар жақ сы еритін, нашар еритін, іс жү зінде ерімейтін деп жіктеледі. Сан жағ ынан алғ анда ери алатын заттардың еру қ абілеті ерігіштік коэффициентіарқ ылы белгіленеді. Ерігіштік коэффициентін анық тау ү шін температура, еріткіштің кө лемі (100°мл), осы кө лемде ери алатын заттың ең кө п массасы ескеріледі жә не г/л кө рсетіледі. Мысалы, 20°С температурада 1 л суда 2000 г қ ант, 2 г ғ аныш, 0, 0015 г кү міс хлориді ериді. Оқ ушылардың тү сінігін нақ тылау ү шін осы заттарды суда ерітіп кө рсетеді. 20°С-де 100 г суда 20 г қ ант ериді, қ ант одан артық алынса ерімейді, тұ нбағ а тү седі. Ғ аныш жә не тә жірибеге алынғ ан басқ а заттар ерігіштік коэффициентіне сә йкес ериді. Бақ ылаулар нә тижесінде қ анық, қ анық пағ ан, сұ йық жә не аса қ анық ерітінділер жө нінде тү сінік беріледі.

Қ анық ерітінді ұ ғ ымының негізгі белгілері: осы температурада, еріткіштің осы мө лшерінде зат одан ә рі ерімейді. Осығ ан керісінше, қ анық пағ ан ерітіндіде зат еруі жалғ аса береді. Қ анық қ ан жә не аса қ анық ерітінділердің айырмасына кө ң іл аударылады. Қ анық қ ан ерітінділердің бә рін аса қ анық ерітінділерге жатқ ызуғ а болмайды. Заттардың ерігіштігі нашар болғ андық тан, ғ аныш пен кү міс хлоридінің қ анық ерітінділері сұ йық ерітінділер болып есептеледі. Ерітіндінің сұ йық немесе аса қ анық тылығ ы ішіндегі еріген заттың массасымен анық талады.

Қ анық ерітінді тү сінігі ерігіштіктің анық тамасына кіреді. Ерігіштіктің температурағ а тә уелділігі 20-60°С аралығ ында калий нитратын еріту тә жірибесі арқ ылы дә лелденеді. Тә жірибе 20°С 31, 6 г KNO₃, 30°С-де 45 г, 40°С-де 60 г, 50°С-де 80 г, 60°С-де 106 г KNO₃ еритінін кө рсетеді.Кө пшілік заттардың ерігіштігі температураны кө тергенде артады, ол ерігіштік қ исық сызығ ы арқ ылы ө рнектеледі.

Бұ л тақ ырыпта еріген заттың ерітіндідегі массалық ү лесі жә не мольмен белгіленетін концентрациялар туралы тү сінік беріледі. Ол ү шін еріген заттың массалық ү лесін табу формуласы бірнеше мысалдармен нақ тыланады.

1-мысал. 291 г суда 9 г ас тұ зы ерітілді. Ерітіндідегі еріген заттың массалық ү лесін пайызбен табың ыздар.

Ш е ш у і. 1. Еріген заттың массалық ү лесі (ω) еріген зат (е.з.) массасының ерітіндінің жалпы массасына қ атынасы бойынша анық талады, пайызбен кө рсету ү шін бұ л қ атынасты 100-ге кө бейтеді:

m(е.з.)

ω % = ————— ∙ 100%

m¹(ерітінді)

2. Ерітіндінің жалпы массасы m = 291 г H₂O + 9 г тұ з = 300 г.

9 г

3. ω % (NaCl) = —— ∙ 100% = 3%

300 г

Ж а у а б ы: Берілген ерітіндідегі ас тұ зының массалық ү лесі 3%. Бұ дан соң жалпы массасы жә не массалық ү лесі берілген ерітіндіні дайындау ү шін қ ажетті еритін заттың жә не еріткіштің массасын табуғ а есептеулер жү ргізіп, ерітінді ә зірлеп кө рсетіледі. Массалық ү лесі кө рсетілген ерітінді ә зірлеуге сарамандық жұ мыс ө ткізіледі.

Химия зертханаларында мольдік концентрациясы кө рсетілген ерітінділер пайдаланылады. Сондық тан соң ғ ы бағ дарламада мольдік ерітінділермен таныстыру кө зделген. Мольдік концентрация (С) ерітіндінің бір литрінде еріген моль (ν) санымен кө рсетіледі: ν

С = — = моль/л

V

Осы формула бойынша оқ ушылар еритін заттың массасын есептеп шығ арады, мысалы: калий хлоридінің концентрациясы 0, 25 моль 500 мл ерітіндісін ә зірлең іздер.

Ш е ш у і. а) калий хлоридінің мольдік массасын табамыз:

М(KCl) = 39 + 35, 5 = 74, 5 г/моль

ә) m(KCl) = M∙ ν =74, 5 г/моль ∙ 0, 25 моль = 18, 6

б) 1 л 18, 6 г, 0, 5 л –де екі есе аз 18, 6 ׃ 2 = 9, 3

Ж а у а б ы. 0, 25 моль 500 мл ерітінді ә зірлеу ү шін 9, 3 калий хлоридін алу керек.

Ерітінді ұ ғ ымы – зат жә не химиялық реакция ұ ғ ымдарынан кейінгі ең маң ызды ұ ғ ым. Заттардың кө пшілігі ерітінді кү йінде реакцияғ а тү седі. Ө неркә сіпте, табиғ атта жә не кү нделікті тұ рмыста ерітінділердің маң ызы орасан зор. Ерітінділерді білу кө птеген заттардың (сілтілер, қ ышқ ылдар, оксидтер, тұ здар) қ асиеттерін терең тү сінуге, алмасу жә не тотығ у-тотық сыздану реакцияларының мә нін айқ ындауғ а, химиялық реакциялардың қ айтымдылығ ы жә не химиялық тепе-тең дік жө нінде білімді дамытуғ а жә рдемдеседі. Сондық тан деректі жә не теориялық материалдардан оқ ушылардың ә зірлігі жеткілікті дең гейге кө терілген соң электролиттік диссоциациялану тақ ырыбы ө тіледі.

Электролиттер теориясының орта мектеп курсындағ ы орны жә не оқ ыту ә дістемесі. Ерітінділер туралы оқ у материалы 1954 жылғ а дейінгі бағ дарламаларда 8 жә не 10-сыныптарда жеке тақ ырып ретінде оқ ытылып келген, 1954/55 жылы дербес тақ ырып тү рінде қ арастырылмай, басқ а тақ ырыптардың ішіне енгізілді. 1960 жылдан бастап, арнайы тақ ырып ретінде 7 жә не 9-сыныптарда ө тілді. 1986/87 оқ у жылынан бастап 8 жә не 9-сыныптарда оқ ытылатын болды. 8-сыныптағ ы оқ у материалының мазмұ ны, негізгі ұ ғ ымдарын қ алыптастыру мә селелері осының алдында баяндалды.

Оқ ушыларды электролиттік диссоциациялану теориясымен таныстырудың іс жү зінде қ алыптасқ ан екі ә дістемелік тә сілі бар. Бірінші тә сіл – ерітінділердің электр ө ткізгіштігін сынаудан бастап диссоциациялаудың механизмін тү сіндіру, екінші тә сіл – алмасу реакцияларының ерекшелігін қ арастырғ аннан кейін ерітінділердің электрө ткізгіштігін сынау.

Бірінші ә дістемелік тә сілді пайдаланғ анда химиялық байланыстардың типтері жә не бейорганикалық қ осылыстардың маң ызды кластары жө ніндегі оқ ушылардың білімі еске тү сіріледі. «Химиялық байланыстар типі ә р тү рлі заттар ерітінділерінің қ асиеттері бірдей бола ма?» -деген мә селе қ ойылады. Мә селені шешу ү шін белгілі бір негізге сү йеніп, таң дап алынғ ан бейорганикалық жә не органикалық заттардың электрө ткізгіштігі сыналады. Электрө ткізгіштікті сынайтын қ ұ ралдың қ ұ рылысы, сақ тық ережелері тү сіндіріліп, сынау нә тижесі кесте тү рінде жазылады.

Тә жірибе бойынша оқ ушылар қ орытынды жасайды:

1) жеке кү йіндегі қ атты (қ ант, тұ з, қ ышқ ыл, сілті) жә не сұ йық заттар электр тогын ө ткізбейді;

2) органикалық заттардың (қ ант) ерітінділері электр тогын ө ткізбейді;

3) ас тұ зының, натрий сілтісінің жә не тұ з қ ышқ ылының ерітінділері электр тогын ө ткізеді;

4) ерітінділері немесе балқ ығ ан кү йінде электр тогын ө ткізетін заттар – электролиттер, ө ткізбейтін заттар бейэлектролиттер деп аталады;

5) тұ здардың, негіздердің жә не қ ышқ ылдардың ерітінділері электролиттерге жатады. Иондық немесе полюсті ковалентті байланысы бар бұ л заттардың электр тогын ө ткізу себебін тү сіндіру ү шін иондарғ а ыдырау механизмі тү сіндіріледі.

Электрө ткізгішті сынаудан басталатын бұ л ә дістемелік тә сілді қ олданғ анда кейбір оқ ушыларда электролиттердің иондарғ а ыдырауы электр тогының ә серінен жү зеге асады деген пікір туады. Бұ л қ ателікті болдырмау ү шін екінші ә дістемелік тә сілді пайдаланады.