Тема 1. Основні поняття хімії. Будова атома. Хімічний звʼязок

матеріал 18

Йонний зв’язок

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 18. Йонний зв’язок

Очікувані результати

виявляє самостійно або у співпраці з іншими невизначеність/протиріччя в інформації щодо ознак/будови/ властивостей об’єктів природи, умов виникнення, прояву і перебігу природних явищ [12 ПРО 1.1.1-1 П]
аналізує за наданими критеріями самостійно або у співпраці з іншими математичні/реальні/ віртуальні моделі об’єктів і явищ [12 ПРО 1.4.1-3 П]
формулює самостійно або у співпраці з іншими висновки відповідно до завдань дослідження [12 ПРО 1.5.2-2 П]
оцінює самостійно або у співпраці з іншими доказовість і вагомість аргументів у висновках дослідження [12 ПРО 1.6.2-1 П]
описує і пояснює самостійно або у співпраці з іншими природні і техногенні об’єкти, явища і процеси на основі нетекстової інформації, представленої в різних формах [12 ПРО 2.2.2-2 П]
визначає самостійно або у співпраці з іншими властивості об’єктів, істотні ознаки явищ і процесів, необхідні для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 3.1.1-2 П]
установлює та обґрунтовує самостійно або у співпраці з іншими взаємозв’язки між природними, техногенними об’єктами, закономірності явищ природи [12 ПРО 3.3.1]
добирає самостійно або у співпраці з іншими ознаки класифікації природних і техногенних об’єктів, явищ і процесів [12 ПРО 3.2.1]
установлює та обґрунтовує самостійно або у співпраці з іншими взаємозв’язки між природними, техногенними об’єктами, закономірності явищ природи [12 ПРО 3.3.1]
визначає самостійно або у співпраці з іншими аргументи/твердження, теорії, що ґрунтуються на наукових фактах і доказах [12 ПРО 4.1.1]
інтерпретує самостійно або у співпраці з іншими інформацію природничого змісту, представлену в різний спосіб [12 ПРО 2.2.2]

Мета уроку: Поглибити знання про йонний зв’язок, механізм утворення йонного зв`язку. Навчитися розпізнавати речовини з йонним зв’язком. Вміти складати електронні формули, пояснювати властивості речовин на основі типу хімічного зв’язку.

Очікувані результати для вчителя:

Учні знають:визначення йонного зв’язку та умови його утворення; відмінності між йонним і ковалентним зв’язками; приклади речовин із йонним типом зв’язку;
Учні розуміють: механізм утворення позитивних (катіонів) і негативних (аніонів) йонів; взаємозв’язок між електронною будовою атомів і здатністю утворювати йони; вплив йонного зв’язку на фізичні властивості речовин.
Учні вміють: визначати тип хімічного зв’язку за положенням елементів у періодичній системі; порівнювати властивості речовин із різними типами хімічного зв’язку; розпізнавати йонні сполуки за формулами та назвами.
Учні складають: електронні схеми утворення йонного зв’язку.
Учні здатні зробити логічні висновки, ґрунтуючись на аналізі отриманих даних.

Очікувані результати для учнівства:

Знає визначення йонного зв’язку та механізм його утворення.
Пояснює, що таке йони, як вони утворюються (катіони, аніони).
Називає приклади речовин з йонним зв’язком.
Уміє будувати електронні схеми утворення йонного зв’язку.
Розпізнає йонні сполуки та передбачає їхні властивості.
Порівнює властивості речовин з йонним і ковалентним зв’язком (розчинність, електропровідність, температура плавлення).
Працює самостійно та в команді.

Ключові слова

йони
катіони
аніони
йонний зв’язок
йонна сполука

План уроку

Мотивація.
Повторення.
Теоретична частина. Тобі може знадобитися.
Практична частина. Робота з вчителем.
Попрактикуймо самостійно.
Рефлексія

1. Мотивація

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 3 хв.

Приймаються всі відповіді.

Лікарський препарат «Кальцію хлорид» усуває дефіцит йонів кальцію. Йони кальцію беруть участь у передачі нервових імпульсів, скороченні гладкої та скелетної мускулатури, у функціональній діяльності міокарда, згортанні крові; необхідні для формування кісткової тканини, функціонування інших систем і органів. Концентрація йонів кальцію в крові зменшується внаслідок багатьох патологічних процесів, виражена гіпокальціємія сприяє появі тетанії. Кальцію хлорид, окрім того, що усуває гіпокальціємію, зменшує проникність судин, проявляє кровоспинну дію. Призначають його у вигляді розчину внутрішньовенно струминно (дуже повільно) і внутрішньовенно краплинно (повільно).

Чому кальцій у вигляді CaCl₂ добре засвоюється організмом?

Пояснення: Розчинні солі кальцію є йонними сполуками, які легко розчиняються у воді та дисоціюють на йони Ca²⁺ і Cl⁻. У крові кальцій перебуває у сполуках і в йонізованому стані. Фізіологічна активність притаманна іонізованому кальцію. Саме йони кальцію потрібні для функціонування м’язів і нервової системи, тому у водному розчині організм їх швидко засвоює.

2. Повторення пройденого

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 – 7 хв.

Перегляньте за наведеним посиланням механізм утворення йонної сполуки NaCl.
https://assets.acs.org/v3.0/acs-bootstrap/images/simulations/chapter4/lesson5/ionic-bond-sodium-chloride/index.html
Прокоментуйте процес, що відбувається.
Запишіть схему утворення катіона та аніона та рівняння реакції утворення сполуки.

Відповідь:

2Na + Сl₂ = 2NaCl

Na⁰ – е^– → Na⁺

Сl⁰ + e^– → Сl^–

Na⁺ + Cl⁻ → NaCl

Натрій віддає один електрон хлору, утворюючи йонну сполуку NaCl.

3. Теоретична частина

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 10 хв.

Теоретичний матеріал та завдання можна коригувати згідно потреб конкретного класу.

Тобі може знадобитися:

Йон – це заряджена частинка, яка утворюється внаслідок втрати або приєднання електронів:

Катіон – позитивно заряджений йон.

Аніон – негативно заряджений йон.

Йонний зв’язок:

Це хімічний зв’язок, що утворюється між металами та неметалами шляхом передачі електрона від атома металічного елемента атому неметалічного елемента.

Речовини з йонним зв’язком складаються з протилежно заряджених одно- або багатоатомних йонів, що утримуються один з одним електростатичним притяганням. Йонні сполуки утворюють атоми елементів, що різко відрізняються за значеннями електронегативності. Наприклад, сполуки металічних елементів 1, 2 групи (І та ІІ груп головних підгруп) з неметалічними елементами 16, 17 груп (VІ та VІІ груп головних підгруп) – оксиди, галогеніди, сульфіди, гідроксиди і оксигеновмісні солі.

Приклади речовин з йонним типом хімічного зв ‘язку:

NaCl, NaF, MgCl₂, MgS, NaOH, Li₂O, Ca₃P₂, AlCl₃.

Характерною ознакою йонного зв’язку (на відміну ковалентного) є його ненасиченість і ненапрямленість у просторі.

Властивості речовин з йонним зв’язком:

При кімнатній температурі: тверді кристали.

Температура плавлення і кипіння: дуже високі (через сильні електростатичні сили між йонами).

Розчинність у воді: зазвичай добре розчинні.

Електропровідність:

у твердому стані — не проводять струм
у розплаві або водному розчині — проводять (бо є рухомі йони).

Крихкість: крихкі — при деформації кристал руйнується, бо однойменні йони наближаються.

Властивості речовин з ковалентним зв`язком:

Можуть бути газами (O₂), рідинами (H₂O) або твердими (I₂).

Температура плавлення і кипіння: зазвичай низькі (особливо у малих молекул), бо молекули утримуються слабкими міжмолекулярними силами.

Розчинність у воді:

Полярні молекули (наприклад, HCl) — добре розчинні.

Неполярні (наприклад, CH₄) — погано розчинні.

Електропровідність: не проводять струм у жодному стані (за винятком кислот або за наявності йонізації).

Пластичність і крихкість: залежать від структури (наприклад, алмаз — дуже твердий, графіт — м’який і проводить струм).

4. Практична частина. Робота з вчителем.

Дружня порада для вчителя

Тривалість 5 – 7 хв:

Елемент Х утворює катіон Х⁺ з такою самою кількостю електронів, як в атома Аргону. Елемент Y утворює аніон Y^– з такою ж кількістю електронів як в атома Криптону. Сполука XY належить до фармакологічної групи: седативні препарати. Концентрує і посилює процеси гальмування в корі головного мозку. При підвищеній збудливості ЦНС відновлює рівновагу між процесами збудження й гальмування. Чинить незначний пригнічувальний вплив на провідність імпульсів у серцевому м’язі.

Визначте елементи Х та Y.
Складіть електронні формули йонів.
Визначте помилкове твердження:
- А) Елементи Х та Y утворюють речовину йонної будови XY
- Б) Максимальний ступінь окиснення Y рівний +7
- В) Елемент Х належить до неметалічних елементів.
- Г) Елемент Y утворює просту речовину Y₂

Відповідь:

Елемент Х – калій, елемент Y – бром.
K⁺ +19 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar] , …3s²3p⁶

Br^–+351s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶[Kr] , …4s²4p⁶

В) Елемент Х належить до неметалічних елементів.

5. Попрактикуймо самостійно

Дружня порада для вчителя

Тривалість до 15 хв

Завдання 1. Укажіть пару йонів з однаковою електронною конфігурацією.

А) Mg²⁺і Сl^–
Б) Na⁺ і F^–
В) Li⁺ і F^–
Г) Na⁺ і Сl^–

Відповідь: Б)

Nа⁰ – 1е = Nа⁺

F⁰ + 1e = F^–

Na⁺ і F^–

1s²2s²2p⁶

Завдання 2. Атом елемента має на 3 електрони більше ніж йон калію. Визначте протонне число елемента.

Відповідь: K⁺ +19 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ (Ar)

18 + 3 = 21 (Sс)

Завдання 3. Визначте кількість електронів у йоні, нуклідний символ якого
²⁴₁₂Mg²⁺

Відповідь: 10

1s²2s²2p⁶

Завдання 4. Укажіть символ хімічного елемента, в атомі якого на два електрони менше, ніж у бромід-аніоні.

А) Se
Б) Kr
В) As
Г) Sr

Відповідь: А)Se

Br^–…4s²4p⁶ (Kr)

Se …4s²4p⁴

Завдання 5. Перетворіть напівсхеми на рівняння реакцій, укажіть реакцію, унаслідок якої утворюється речовина з ковалентним полярним зв’язком:

А) Li + O2 →
Б) Mg + Cl2 →
В) Na + S →
Г) H2 + Br2 →

Відповідь: Г

А) 4Li + O2→2Li2O
Б) Mg + Cl2→MgCl2
В) 2Na + S →Na2S
Г) H2 + Br2→2HBr

Завдання 6. Спрогнозуйте тип хімічного зв’язку в бінарній сполуці елементів з протонними числами 20 і 17. Відповідь підтвердьте записом схеми його утворення.

Відповідь:

Ca + Cl2 = CaCl2 Йонний зв’язок

Са +20 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Са⁰ – 2е = Са²⁺

Са²⁺ +20 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ (Ar)

Сl +17 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Сl⁰ + 1e = Сl^–

Сl^– +17 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ (Ar)

Са²⁺ + 2Cl⁻ → CaCl2

Завдання 7. Мінерал берил використовується в ювелірній справі, для видобутку берилію, сплави якого з іншими металами застосовуються в радіоелектроніці, авіаційній та космічних галузях. Склад мінералу берилу описує формула BeхAl₂Si₆O₁₈. Виходячи з принципу електронейтральності обчисліть індекс х у цій формулі.

Відповідь:

х (+2) + 2(+3) + 6(+4) + 18( -2) = 0

2х + 30 – 36 = 0

2х = 6

х= 3

Be₃Al₂Si₆O₁₈

Рефлексія

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 3 хв

Три факти, які були новими, цікавими, несподіваними на уроці.
Два факти, які здалися нецікавими, некорисними або вже відомі.
Один факт, який хотілося б вивчити детально, поглибити знння про нього.

У вільний від відпочинку час

Дружня порада для вчителя

У цій грі концепції йонного зв’язку демонструються за допомогою взаємозв’язаних форм для представлення катіонів та аніонів. Ця гра знайомить учнів з йонними сполуками на основі періодичної системи елементів.

Пограйте в гру за наведеним покликанням
https://interactivechemistry.org/Matchmaker/

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 18. Йонний зв’язок

Робочий аркуш учнівства

Очікувані результати

Очікувані результати для учнівства:

Знає визначення йонного зв’язку та механізм його утворення.
Пояснює, що таке йони, як вони утворюються (катіони, аніони).
Називає приклади речовин з йонним зв’язком.
Уміє будувати електронні схеми утворення йонного зв’язку.
Розпізнає йонні сполуки та передбачає їхні властивості.
Порівнює властивості речовин з йонним і ковалентним зв’язком (розчинність, електропровідність, температура плавлення).
Працює самостійно та в команді.

Ключові слова

йони
катіони
аніони
йонний зв’язок
йонна сполука

План уроку

Мотивація.
Повторення.
Теоретична частина. Тобі може знадобитися.
Практична частина. Робота з вчителем.
Попрактикуймо самостійно.
Рефлексія

1. Мотивація

Чому кальцій у вигляді CaCl₂ добре засвоюється організмом?

2. Повторення пройденого

3. Теоретична частина

Тобі може знадобитися:

Йон – це заряджена частинка, яка утворюється внаслідок втрати або приєднання електронів:

Катіон – позитивно заряджений йон.

Аніон – негативно заряджений йон.

Йонний зв’язок:

Приклади речовин з йонним типом хімічного зв ‘язку:

NaCl, NaF, MgCl₂, MgS, NaOH, Li₂O, Ca₃P₂, AlCl₃.

Властивості речовин з йонним зв’язком:

При кімнатній температурі: тверді кристали.

Температура плавлення і кипіння: дуже високі (через сильні електростатичні сили між йонами).

Розчинність у воді: зазвичай добре розчинні.

Електропровідність:

у твердому стані — не проводять струм
у розплаві або водному розчині — проводять (бо є рухомі йони).

Крихкість: крихкі — при деформації кристал руйнується, бо однойменні йони наближаються.

Властивості речовин з ковалентним зв`язком:

Можуть бути газами (O₂), рідинами (H₂O) або твердими (I₂).

Розчинність у воді:

Полярні молекули (наприклад, HCl) — добре розчинні.

Неполярні (наприклад, CH₄) — погано розчинні.

Електропровідність: не проводять струм у жодному стані (за винятком кислот або за наявності йонізації).

4. Практична частина. Робота з вчителем.

Визначте елементи Х та Y.
Складіть електронні формули йонів.
Визначте помилкове твердження:
- А) Елементи Х та Y утворюють речовину йонної будови XY
- Б) Максимальний ступінь окиснення Y рівний +7
- В) Елемент Х належить до неметалічних елементів.
- Г) Елемент Y утворює просту речовину Y₂

5. Попрактикуймо самостійно

Завдання 1. Укажіть пару йонів з однаковою електронною конфігурацією.

А) Mg²⁺і Сl^–
Б) Na⁺ і F^–
В) Li⁺ і F^–
Г) Na⁺ і Сl^–

Завдання 2. Атом елемента має на 3 електрони більше ніж йон калію. Визначте протонне число елемента.

Завдання 3. Визначте кількість електронів у йоні, нуклідний символ якого
²⁴₁₂Mg²⁺

Завдання 4. Укажіть символ хімічного елемента, в атомі якого на два електрони менше, ніж у бромід-аніоні.

А) Se
Б) Kr
В) As
Г) Sr

А) Li + O2 →
Б) Mg + Cl2 →
В) Na + S →
Г) H2 + Br2 →

Завдання 7. Мінерал берил використовується в ювелірній справі, для видобутку берилію, сплави якого з іншими металами застосовуються в радіоелектроніці, авіаційній та космічних галузях. Склад мінералу берилу описує формула Bе_хAl₂Si₆O₁₈. Виходячи з принципу електронейтральності обчисліть індекс х у цій формулі.

Рефлексія

Три факти, які були новими, цікавими, несподіваними на уроці.
Два факти, які здалися нецікавими, некорисними або вже відомі.
Один факт, який хотілося б вивчити детально, поглибити знння про нього.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

У вільний від відпочинку час

Пограйте в гру за наведеним покликанням
https://interactivechemistry.org/Matchmaker/

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе