I химияны оқыту әдістемесінің жалпы мәселелері
Атом құрылысы мен Д.И.Менделеевтің периодтық заңы мен периодтық жүйесін оқыту әдістемесі
жүктеу/скачать 2,93 Mb.
|
| 2.4 Атом құрылысы мен Д.И.Менделеевтің периодтық заңы мен периодтық жүйесін оқыту әдістемесі
Атом құрылысы теориясын мектептің химия курсында оқыту Оқушыларға көптеген жай және күрделі қосылыстар қасиеті мәлім және қасиеттері ұқсас элементтер табиғи топ түзетіні белгілі. Неге химиялық элементтердің қасиеті әр түрлі? Неге бір элементтер металдық, екіншілері бейметалдық қасиет көрсетеді? Бір табиғи топқа жататын элементтер қасиеті ұқсас, ал әр топ элементтері әр түрлі қасиет көрсетеді? Жай және күрделі заттардан атомдар айырмасы неде? Міне осы сұрақтардың бәріне жауапты оқушылар атом құрылысын оқу барысында меңгереді. Атом жайлы оқушыларға физика курсынан таныс. Химия курсында атом құрылысын оқу периодтық заңды, химиялық байланысты, зат құрылысын, валенттілік және тотығу дәрежесі, химиялық процестердің жүру заңдылығы, химиялық элементтер систематикасын оқуға негіз болады. Атом құрылысын оқытуды оның күрделі екендігін дәлелдеуден бастау керек. Көрнекіліктерді тиімді қолдану арқылы атом күрделілігі түсіндіріледі. Атом құрылысының күрделілігін эксперименттік дәлеліне сүйене отырып оқушыларға талдау үшін проблемалық сұрақ қойылады: 1) Атом қандай қандай бөлшектерден құралған? 2) Әр түрлі хмиялық элементтерде қандай және қанша бөлшек орналасқан? 3) Ол бөлшектер қалай орналасқан? Осыдан кейін Резерфорд тәжірибесі талқыланады. Келесідей тұжырым жасалады:
Атомның ортасында оң зарядталған ядро орналасқан. Ядро диаметрі 10-13 см, тығыздығы үлкен. Себебі кішкене көлемде үлкен масса орналасқан. Ядро айналасында электрон қозғалып жүреді. электрон саны ядроның оң зарядына тең сондықтан атом электробейтарап. Резерфорд тәжірибесі негізінде атомның ядролық моделі жасалған. Элементтердің рет саны ядро зарядына тең екендігін α-бөлшектерінің ажырауы дәлелдеді. Ядро заряды санына тең ¯ санына тең. Ендеше рет саны - атомды сипаттайтын негізгі тұрақтылық. Көбінесе атомның электрондық қабат құрылысы формальді түрде жүргізіледі және дәлелсіз кванттық механикалық негізгі сипаттамалар қолданылмайды. Нәтижесінде оқушылар атомның электрондық құрылысын сипаттайтын формуланы түсінбей, жаттап алады. Осының бәрі химиялық байланыс табиғатын түсінуде, элементтер қасиеті өзгеруінің периодтылық сипаттарын түсіндіруде қиыншылық туғызып элементтерді жүйелеуде болжау мүмкіндігін қиындатады. Оқушыларды квант сандарымен физикалық мәнін ашпай таныстыруға болады. Ал атомдардың электрондық құрылысын тереңірек, санап меңгеруге жағдай туғызады. Бір деңгейде орналасқан ¯ энергия қоры әр түрлі болу деңгейлердің деңгейшелерге бөлінуіне байланысты екендігін айту керек. Әр деңгейдегі деңгейше саны деңгей нөміріне сан мәні жағынан тең. Сан жағынан 0-ден n-1 аралықта. n=1 l=0
n=2 l=1 (0,1) n=3 l=2 (0,1,2) т.б. l мәні әріппен белгіленеді n 0 1 2 3 4 l s p d f q h Бірінші энергетикалық деңгей s деңгейшеден, екінші деңгей s, p- деңгейшелерден, үшінші деңгей s, p, d- деңгейшелерден тұрады. Электрондар қай деңгейшеде орналасса соның атымен аталады. Не себепті бір энергетикалық деңгейде орналасқан электрондардың энергия қоры әр түрлі болады. Біз оны электрон бұлттары формасының әр түрлілігімен түсіндіреміз. Барлық s- электрондар шар, p-электрондар гантель, d-f-электрондар формасы күрделі болып келеді. Электронның әр түрлі күйін жазғанда энергетикалық деңгейді санмен көрсетеді. Ол сан мәні деңгейше алдындағы әріптен бұрын тұрады. Мысалы 2s деген жазу, n=2, l=0 болатын электронға сай келеді. Оның электрон бұлты шар формалы, 3p деген жазу n=3 l=1 электронына сәйкес келеді, ол электрон бұлты формасы гантель тәрізді. Электрон бұлтының формасына байланысты оның кеңістіктегі күйі де әрқалай болады. Кеңістіктегі күйінің саны ноль арқылы өткендегі –l –ден +l–ге дейінгі кез келген бүтін санды қабылдауы мүмкін. s-электрон бұлтының формасы шар тәрізді болғандықтан кеңістікте тек бір ғана күйде болады. р-электрон бұлты көлемдік сегіздік формалы болғандықтан кеңістікте 3 күйде болады. d- және f электрон бұлттары формасы күрделі де, d-электрондары кеңістікте 5 күйде ал f электрондары 7 күйде болады. (d-электрон l=2 болғандықтан ml= -2,-1,0,+1,+2); f- электрондары үшін l=3, ml= -3,-2,-1,0,+1,+2+3). Электрон бұлттарының қарастырылған кеңістіктегі ориентациялары олардың ең аз тебілуіне сәйкес келеді. Электрон бұлтының әр күйін кванттық ұяшықпен белгілеу қабылданған. Айтылғандарға сүйене отырып оқушылар мүмкін болатын деңгейшелер саны мен берілген деңгейдегі электрон бұлттары күйін есептеуіне болады. Алынған есептеулерді тақтада жазып көрсетуге болады. n=1
l=0(s), 1s m=0 n=2 l=0(s) m=0 l=1 ml=-1,0,+1 2s 2p
n=3 l=0(s) m=0 l=1(p) m=-1, 0, +1 l=2 ml=-2,-1,0,+1,+2 3s 3p 3d n=3 l=0(s) m=0 4s l=1(p) m=-1,0,+1 4p l=2(d) m=-2,-1,0,+1,+2 4d l=3(f) m=-3,-2,-1,0,+1,+2,+3 4f Мұндай өрнекті оқушылар тақтада өздігінен жазып көрсетеді. Кейіннен олар орбиталарды электрондармен толтырады. Электронның күйі туралы негізгі сипаттамалар жасырын түрде беріледі, квант сандарының физикалық мәні қарастырылмайды. Әдістемелік тұрғыдан электронның спинділігімен таныстыру күрделі болып саналады. Оны түсіну дәрежесі оқушылардың атом құрылысы туралы қазіргі көзқарасты дұрыс ұғынуына әсер етеді. Сондықтан осы сипаттамамен таныстыру арқылы электрон өз өсінен айнала айналатындығын айту керек. Сағат тілі бағытымен және оған қарсы айналады деп электрон спині осы екі мәннің бірін ғана қабылдайды. Атомда барлық 4 квант саны бірдей 2 электрон кездеспейді, 1 квант санында айырмашылық болады. Бұл принципті 1925жылы Паули ұсынған. В.Паули принципі бойынша әр түрлі кванттық ұяшықта спин саны әр түрлі 2 электрон болады. Енді оқушылар өздіктерінен энергетикалық деңгейлер мен деңгейшелердегі электрон санын есептеп 2n² деген формуламен қорытып шығарады. Қорыта келе оқушыларға тұрақты (қалыпты) атом күйінде электрон төменгі энергиялы деңгейлер мен деңгейшелерге орналасатынына тоқталамыз. (ең кіші энергия принципі) Осы көзқарасты дамыту үшін элективті курстарда Хунд (Гунд) ережесімен таныстыру керек. Енді алғашқы 3 период элементтерінің электрондық және электрондық құрылыс формуласын жазуға болады. Мына жағдайды ескерген жөн: 1периодта: 1s деңгей 1периодта толып бітеді (бір электроннан 2 электронға дейін). II период элементтерінде (n=2) екінші қабат электрон толады, алдымен 2s деңгейше, содан кейін 2p деңгейшелерге. III периодта үшінші қабаттың электронның толуы өтеді, ол қабат 3s,3p,3d деңгейшелерден тұрады. II периодтағы сияқты алғашқы екі элементте s-деңгейше, 6 соңғы элементте p-деңгейшенің электронға толуы өтеді де d- деңгейшенің электрон толуы жүрмейді әзірге бос болады. Оның электронға толуы 4-деңгейде жүреді. Элективті курстарда үлкен период атомдарының электрон толу заңдылығын қарастыру керек. Оқушылар энергетикалық деңгейлерің электрон толу заңдылығын көз алдарына елестете білуі үшін спектральдық мәліметтер негізінде энергетикалық деңгейлердің электронға толу реті анықталғаннан соң таныстырылғаны жөн: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d Изотоптар жайлы түсінікті қалыптастыру үшін оқушыларға табиғатта бір химиялық элеметтің бірден ядро заряды бар бірнеше түрлілігі кездесетінімен таныстыру керек (Протон саны бірдей нейтрон саны әр түрлі). «Изо» деген грек тілінен аударғанда бірдей, топос-орын дегенді білдіреді. Изотоптарды оқытуға байланысты «атомдық масса» «масса саны» деген түсініктерді саралау керек. Атомдық масса элементтің изотоптық құрамының пайыздық қатынасына байланысты орташа арифметикалық санға тең болса, ал масса саны нақты изотоптардың массасының сипаттамасы болады. Мысалы хлордың изотоптарының массалары ,, ал хлордың орташа атомдық массасы 35,453 м.а.б. I,II период элементтерінің изотоптық құрамына байланысты оқушылар олардың орташа аотмдық массасын есептеп шығара алады. -99,985% -99,999 -0,015% -0,0001 -7,40% -92,60 -18,83 -81,17 -98,82 -1,18 Изотоптар барлық дерлік элементтерге тән екендігін көрсеткен жөн. Сондықтан элементтің басты белгісі болып атомдық масса да, масса саны да есептелмейтінін, ядро заряды есептелетінін айту керек. Осыдан «химиялық элемент» түсінігі атом құрылысы теориясы тұрғысынан шығады. «Элемент деп ядро заряды бірдей атом түрі» есептеледі. Химиялық қасиеті бірдей осы атом түрі периодтық жүйеде бір орынды алатындығына оқушылар назарын аудару керек. Сонымен бірге «Химиялық элемент» түсінігінің әртүрлі күрделі зат құрамына енуіне орай атом түрі ретіндегі біршама абстракты екендігіне де көңіл аудару қажет. Элементтің әрбір нақты өмір сүру формасы атомдардың химиялық байланыс негізінде әр қалай «тартылу» дәрежесімен сипатталады. Сондықтан оттегі атомдары жай зат оттегі мен озонда және күрделі заттарда (мыс оксиді, күкірт қышқылы) бір-бірінен біршама айырмашылықта болады. Оқушылар элементтің орташа атомдық массасын есептеуге жаттыққаннан кейін, белгілі орташа атомдық массасы бойынша изотоптардың пайыздық үлесін анықтауға жаттығулар орындату керек. Қорыта келгенде оқушыларғы келесі мағлұматтарды берген жөн. 1. Энергетикалық деңгейлердің босаңдығына қарамастан атомдар - қозу мен бүлінуге біршама энергия қажет ететін тұрақты жүйе. 2. Атом, ядро сияқты элементарлы бөлшектер қоспасы емес. Әр элемент атомы басқа элемент атомнан сапалы түрде айырылады. Электрондардың деңгейлер мен деңгейшелерде таралып орналасуы заңдылығын түсіну периодтық жүйе құрылымының терең де анық анықтамасын беруге мүмкіндік беріп, элементтер қасиетінің периодты өзгеру себебін түсінуге жағдай жасайды. Периодтық заң - химия курсының негізі, сондықтан оны оқыту белгілі білім қорын қажет етеді. Бұл тарауды оқыту мақсаты - элементтер қасиетінің перидты түрде өзгеру сипаты жайлы түсінікті қалыптастыру; оқушыларға атомның сандық және сапалық сипатыжайлы жайлы түсінікті қалыптастыру; оның зат құрылысы мен химиялық процестердің заңдылықтарын меңгеруін қамтамасыз ету және бейорганикалық және органикалық химия курстарын сапалы меңгеруіне жағдай туғызды. Бұл материалдың мазмұнының ерекшелігі (теориялық білімнің үлкен көлемі, түсініктердің абстрактылығы) ерекше оқыту құралдары мен әдістерін қолдануды қажет етеді. Ерекше оқыту құралдарына үлгілік және символдық (белгілік) көрнеліліктер, ТСО қолдану жатады. Периодтық заң жайлы білім негізі элементтер қасиетін болжау мен түсіндіруге мүмкіндік береді. Оны оқытудың маңызды әдісі оқушылардың өзіндік іздену жұмысы болып табылады. Ол алған білімдерін іс жүзінде жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Атомның құрылысын анықтауға, жаңа жол көрсетеді. Периодтық заң негізінде көптеген ғылым салалары мысалы геохимия, физикалық химия, космохимия және т.б жаратылыстану ғылымдары жедел дамыды. Периодтық заң және периодтық жүйе- орта мектеп химиясының теориялық негізі. Периодтық заң өтілген соң химия курсының теориялық деңгейі кеңейеді. Химияны оқытуда дедукцияның маңызы артып, оқушылар ғылыми болжамның мәніне сенімділікпен қарайтын болады. Ашылмаған элементтерді батыл болжауды жүргізген Д.И. Менделеевтің еңбегі мен оның расталуы оқушыларға үлкен әсер етеді. Периодтық заң және атом құрылысы туралы оқу материалы химиялық элементтер және олардың қасиеттерінің периодты түрде өзгеретіні және оның себептері жайлы түсінік қалыптастырады. Химиялық процестердің мәнін терең түсінуге жәрдемдесіп, бейорганикалық және органикалық химия негіздерін саналы меңгеруге жағдай туғызады. Периодтың заң мен периодтық жүйенің оқушылар бойында ғылыми диалектикалық көзқарас туғызуда мәні үлкен. Барлық қоршаған дүниенің, табиғаттың материалдың бірлігіне оқушылардың көзі жетеді. Бүкіл дүние мен әлем дүниесі санаулы химиялық элементтердің қосылысынан түзілетіні белгілі. Мысалы айдың топырағын зерттегенде онда жерде кездеспейтін элемент табылған жоқ. Периодтық жүйе оқыту барысында дара мен жүйенің мәні ашылып, жүйеден тыс элемент болмайтыны, жүйе элементтерді толық қамтитыны белгілі болды. Периодтық жүйені оқытуда санның сапаға ауысуы жайлы, оның химиялық элементтер атомдарының біртіндеп күрделенуіне байланысы туралы түсінік қалыптастырады. Элементтің рет санының артуына орай ядро заряды, электрон саны өседі, металдың қасиеті біртіндеп бейметалдық қасиетке ауысады, олардың орнын бейтарап қасиетті элементтер алады. Оқушылар бойында дүниені танып білуге болатыны жөнінде нақтылы пікір қалыптасады. Периодтық заң мен атом құрылысы жайлы оқу материалын игеру барысында оқушылар салыстыру, тұжырымдау жасап, қисынды ойлау икемділігін дамытады. Периодтық заң мен периодтық жүйе тақырыбының мектеп бағдарламасындағы орны үнемі өзгерісте болды. Алғашқы үлгілі (мөлшерлі) бағдарламада ол химия курсының аяғындаорналасты. Ал кешендік бағдарламада оны орналастыру жайлы екі түрлі пікір қалыптасты.
Периодтық заң түсіну үшін деректі материалды оқушылар біршама деңгейде меңгеруі керек. Осы көзқарасқа сәйкес Периодтық заң мен периодтық жүйе гологендер, оттек, сілтілік металдар өтілгеннен кейін оқытылды (9кл. химиясы) Екінші пікірді қолданушылар периодтық жүйе мен периодтық заң. 8 сыныпта бейорганикалық қосылыстардың негізгі кластарын өткеннен кейін өткізуді қалады (Рудзитис Фельдман Нұрахметов, Усманова оқулықтары). 1-вариант Тақырыпты оқып үйренудің әдістемелік тәсілдері Негізінен периодтық жүйе мен периодтық заң оқытудың 3 тәсілі белгілі 1-тәсіл химиялық дамуына негізделген. Алдымен периодтық заң ашылып периодтық жүйе құрылған. Соңынан атом құрылысы анықталған. Д.И. Менделеев периодтық заң оңды мәнін түсіндіре алмады. Дегенмен оның келешекте толығу, даму үстінде болатынын данышпандықпен болжаған. Сондықтан периодтық заң ашуда ғалымның дүниетанымдылығы мен ғылыми ерлігін көрсету үшін алдымен периодтық заң мен периодтық жүйе өтіліп, соңынан атом құрылысы қарастырылып периодтық заң мен периодтық жүйе электрондық теория тұрғысынан қайта оқытылады. 2-тәсіл біріншіге керісінше жүргізіледі. Алдымен атом құрылысымен көп электронды атомдарға электрон таралуы қарастылып осының негізінде периодтық заң мен периодтық жүйе қарастылып осының негізінде периодтық заң мен периодтық жүйе өтіледі. 3-тәсіл периодтық заң мен периодтық жүйе және атом құрылысы бір мезетте өтіледі. 8 сыныпта негізгі мәліметтер оқытылып, 10 сыныпта тереңдетіледі. Периодтық заң мен жүйені сапалы меңгеру үшін алдымен оқушыларға химиялық алғашқы ұғымдар, бейорганикалық қосылыстардың негізгі кластры және кейбір, элементтердің табиғи топтары жайлы түсініктер беріледі. Ал тақырыпты ойдағыдай игеру үшін келесі шарттар орындалуы керек. 1. Атом, элемент, Ar, жай және күрделі зат, заттардың физикалық және химиялық қасиеттері екідайлық ұғымдарын жақсы меңгеру. 2.Бейорганикалық қосылыстардың негізгі қосылыстары жайлы білім негізін толық меңгеру. 3.Тарихи мәліметтерді орынды қолданып тарихи негізді жүзеге асыра білу 4.Оқытудың диалектикалық талаптарын дұрыс жүзеге асырып, қарама-қайшылықтарды шеше білуге дағдылану. 5.Негізгі мәселелерді оқыту мәселесін жолға қою. периодтық заң мен периодтық жүйе ашылу тарихына, оны пайдалану мүмкіндігіне назар аудару. 6.Оқушылардың өзіндік жұмыстарын тиімді ұйымдастыру, қосымша дидактикалық құралдар әзірлеуге назар аудару. 7.Зерттеу және жартылай ізденгіштік әдістерді ұтымды қолдану Периодтық заңды қорытып, заттар қасиетін сипаттауда қолдана білуге жаттықтыру.
жүктеу/скачать 2,93 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|