Molekule. Kako napraviti model DNK od običnih materijala Kako napraviti atom od plastelina
Ovaj rad se provodi s učenicima koji su došli na stručno obrazovanje. Vrlo često njihovo znanje iz kemije je slabo, pa ih predmet ne zanima. Ali svaki učenik ima želju učiti. Čak i lošiji učenik pokazuje interes za neki predmet kada nešto uspije sam napraviti.
Zadaci u radu osmišljeni su uzimajući u obzir nedostatke u znanju. Snažan teorijski materijal omogućuje vam brzo prisjećanje potrebnih pojmova, što pomaže učenicima da završe posao. Nakon što su izgradili modele molekula, djeci je lakše pisati strukturne formule. Za jače učenike koji brže rješavaju praktični dio rada dani su računski zadaci. Svaki učenik u radu postiže rezultat: neki uspiju izgraditi modele molekula, što rade sa zadovoljstvom, drugi dovrše većinu posla, treći sve zadatke, a svaki učenik dobije ocjenu.
Ciljevi lekcije:
- razvijanje vještina samostalnog rada;
- uopćiti i usustaviti znanja studenata o teoriji strukture organskih spojeva;
- učvrstiti sposobnost sastavljanja strukturnih formula ugljikovodika;
- uvježbati vještine imenovanja prema međunarodnoj nomenklaturi;
- ponoviti rješavanje zadataka za određivanje masenog udjela elementa u tvari;
- razvijati pažnju i kreativnu aktivnost;
- razvijati logično razmišljanje;
- njegovati osjećaj odgovornosti.
Praktični rad
“Izrada modela molekula organskih tvari.
Sastavljanje strukturnih formula ugljikovodika.”
Cilj rada:
- Naučiti izraditi modele molekula organskih tvari.
- Naučiti zapisivati strukturne formule ugljikovodika i imenovati ih prema međunarodnoj nomenklaturi.
Teorijski materijal. Ugljikovodici su organske tvari koje se sastoje od atoma ugljika i vodika. Atom ugljika u svim organskim spojevima je četverovalentan. Atomi ugljika mogu tvoriti ravne, razgranate i zatvorene lance. Svojstva tvari ne ovise samo o kvalitativnom i kvantitativnom sastavu, već i o redoslijedu kojim su atomi međusobno povezani. Tvari koje imaju istu molekulsku formulu, ali različite strukture nazivaju se izomeri. Prefiksi označavaju količinu di- dva, tri- tri, tetra- četiri; ciklo- znači zatvoreno.
Sufiksi u imenima ugljikovodika označavaju prisutnost višestruke veze:
hr jednostruka veza između atoma ugljika (C C);
hr dvostruka veza između atoma ugljika (C = C);
u trostruka veza između ugljikovih atoma (C C);
dien dvije dvostruke veze između atoma ugljika (C = C C = C);
radikali: metil -CH3; etil -C2H5; klor -Cl; brom -Br.
Primjer. Napravite model molekule propana.
Molekula propana C 3 H 8 sadrži tri atoma ugljika i osam atoma vodika. Atomi ugljika su međusobno povezani. Sufiks – en označava prisutnost jednostruke veze između atoma ugljika. Atomi ugljika nalaze se pod kutom od 10928 minuta.
Molekula ima oblik piramide. Nacrtajte atome ugljika kao crne krugove, atome vodika kao bijele krugove, a atome klora kao zelene krugove.
Prilikom crtanja modela promatrajte omjer veličina atoma.
Pronađite molarnu masu pomoću periodnog sustava
M (C3H8) = 123 + 18 = 44 g/mol.
Za imenovanje ugljikovodika potrebno je:
- Odaberite najduži lanac.
- Broj koji počinje od ruba kojemu je najbliža radikalna ili višestruka veza.
- Navedite radikal ako je naznačeno više radikala. (Broj prije imena).
- Imenujte radikal počevši od najmanjeg radikala.
- Navedi najduži lanac.
- Označite položaj višestruke veze. (Broj iza imena).
Kod sastavljanja formula po imenu potrebno:
- Odredite broj ugljikovih atoma u lancu.
- Odredite položaj višestruke veze. (Broj iza imena).
- Odredi položaj radikala. (Broj prije imena).
- Napiši formule radikala.
- Na kraju odredite broj i raspored vodikovih atoma.
Maseni udio elementa određuje se formulom:
Gdje
– maseni udio kemijskog elementa;
n – broj atoma kemijskog elementa;
Ar je relativna atomska masa kemijskog elementa;
Mr – relativna molekulska težina.
Kada rješavate problem, koristite formule za izračun:
Relativna gustoća plina Dg pokazuje koliko je puta gustoća jednog plina veća od gustoće drugog plina. D(H 2) - relativna gustoća vodika. D(zrak) - relativna gustoća u zraku.
Oprema: Set modela molekula s kuglicama i štapićima, plastelin različitih boja, šibice, tablica „Zasićeni ugljikovodici“, periodni sustav. Individualni zadaci.
Napredak. Izvršavanje zadataka prema opcijama.
Opcija 1.
Zadatak br. 1 . Napravite modele molekula: a) butana, b) ciklopropana. Nacrtajte molekularne modele u svoju bilježnicu. Napiši strukturne formule tih tvari. Pronađite njihove molekularne težine.
Zadatak br. 3. Sastaviti strukturalni formule tvari:
a) buten-2, napišite njegov izomer;
b) 3,3-dimetilpentin-1.
Zadatak br. 4. Riješiti probleme:
1. zadatak Odredite maseni udio ugljika i vodika u metanu.
Problem 2. Čađa se koristi za proizvodnju gume. Odredi koliko se g čađe (C) može dobiti razgradnjom 22 g propana?
Opcija #2.
Zadatak br. 1 . Napravite modele molekula: a) 2-metilpropana, b) ciklobutana. Nacrtajte molekularne modele u svoju bilježnicu. Napiši strukturne formule tih tvari. Pronađite njihove molekularne težine.
Zadatak br. 2. Imenuj tvari:
3. zadatak Sastavi strukturalni formule tvari:
a) 2-metilbuten-1, napišite njegov izomer;
b) propin.
Zadatak br. 4. Riješiti probleme:
Zadatak 1. Odredite maseni udio ugljika i vodika u etilenu.
Problem 2. Čađa se koristi za proizvodnju gume. Odredite masu čađe (C) koja se može dobiti razgradnjom 36 g pentana?
Opcija #3.
Zadatak br. 1 . Napravite modele molekula: a) 1,2-dikloroetana, b) metilciklopropana.
Nacrtajte molekularne modele u svoju bilježnicu. Napiši strukturne formule tih tvari. Koliko je puta dikloroetan teži od zraka?
Zadatak br. 2. Imenuj tvari:
Zadatak br. 3. Sastaviti strukturalni formule tvari:
a) 2-metilbuten-2, napišite njegov izomer;
b) 3,4-dimetilpentin-l.
Zadatak br. 4. Riješiti probleme:
Zadatak 1. Odredite molekulsku formulu tvari koja sadrži 92,3% ugljika i 7,7% vodika. Relativna gustoća za vodik je 13.
Zadatak 2. Koliki će se volumen vodika osloboditi pri razgradnji 29 g butana (n.o.)?
Opcija broj 4.
Zadatak br. 1 . Napravite modele molekula: a) 2,3-dimetilbutana, b) klorociklopropana. Nacrtajte molekularne modele u svoju bilježnicu. Napiši strukturne formule tih tvari. Pronađite njihove molekularne težine.
Zadatak br. 2. Imenuj tvari
Zadatak br. 3. Sastaviti strukturne formule tvari:
a) 2-metilbutadienten-1,3; napiši izomer.
b) 4-metilpentin-2.
Zadatak br. 4. Riješiti probleme:
Zadatak 1. Odredite molekulsku formulu tvari koja sadrži 92,3% ugljika i 7,7% vodika. Relativna gustoća za vodik je 39.
Zadatak 2. Koliki će se volumen ugljičnog dioksida osloboditi pri potpunom izgaranju 72 g automobilskog goriva koje se sastoji od propana?
Danas ćemo održati lekciju ne samo iz modeliranja, već i iz kemije, a od plastelina ćemo napraviti modele molekula. Kuglice od plastelina mogu se prikazati kao atomi, a obične šibice ili čačkalice pomoći će prikazati strukturne veze. Ovu metodu mogu koristiti učitelji pri objašnjavanju novog gradiva iz kemije, roditelji pri provjeravanju i proučavanju domaćih zadaća te sama djeca zainteresirana za predmet. Vjerojatno ne postoji lakši i pristupačniji način za stvaranje vizualnog materijala za mentalnu vizualizaciju mikroobjekata.
Ovdje su kao primjeri predstavnici iz svijeta organske i anorganske kemije. Po analogiji s njima mogu se napraviti i druge strukture, glavna stvar je razumjeti svu ovu raznolikost.
Materijali za rad:
- plastelin od dvije ili više boja;
- strukturne formule molekula iz udžbenika (po potrebi);
- šibice ili čačkalice.
1. Pripremite plastelin za modeliranje kuglastih atoma od kojih će nastati molekule, kao i šibice za prikaz veza među njima. Naravno, bolje je prikazati atome različitih vrsta u različitim bojama, tako da je jasnije zamisliti određeni objekt mikrosvijeta.
2. Da biste napravili kuglice, otkinite potreban broj porcija plastelina, gnječite rukama i dlanovima valjajte u oblike. Za oblikovanje molekula organskih ugljikovodika možete koristiti veće crvene kuglice - to će biti ugljik, a manje plave kuglice - vodik.
3. Da biste formirali molekulu metana, umetnite četiri šibice u crvenu kuglu tako da pokazuju prema vrhovima tetraedra.
4. Postavite plave kuglice na slobodne krajeve šibica. Molekula prirodnog plina je spremna.
5. Pripremite dvije identične molekule da objasnite svom djetetu kako se može dobiti molekula sljedećeg ugljikovodika, etana.
6. Spojite dva modela tako da uklonite jednu šibicu i dvije plave kuglice. Ethan je spreman.
7. Zatim nastavite s uzbudljivom aktivnošću i objasnite kako nastaje višestruka veza. Uklonite dvije plave kuglice i udvostručite vezu između ugljika. Na sličan način možete oblikovati sve molekule ugljikovodika potrebne za lekciju.
8. Ista je metoda prikladna za oblikovanje molekula anorganskog svijeta. Iste kuglice od plastelina pomoći će vam da ostvarite svoje planove.
9. Uzmite središnji atom ugljika - crvenu kuglu. U nju umetnite dvije šibice, definirajući linearni oblik molekule; na slobodne krajeve šibica pričvrstite dvije plave kuglice, koje u ovom slučaju predstavljaju atome kisika. Dakle, imamo molekulu ugljičnog dioksida linearne strukture.
10. Voda je polarna tekućina, a njezine molekule su uglate tvorevine. Sastoje se od jednog atoma kisika i dva atoma vodika. Kutna struktura određena je slobodnim parom elektrona na središnjem atomu. Također se može prikazati kao dvije zelene točke.
Ovo su uzbudljive kreativne lekcije koje biste svakako trebali vježbati sa svojom djecom. Učenici bilo koje dobi će se zainteresirati za kemiju i bolje će razumjeti materiju ako im se tijekom procesa učenja osigura vizualno pomagalo koje su sami izradili.
Ljudi su već dugo nagađali da se tvari sastoje od pojedinačnih sitnih čestica, što je prije otprilike 2500 godina izjavio grčki znanstvenik Demokrit.
Ali ako su u davna vremena znanstvenici samo pretpostavljali da se tvari sastoje od pojedinačnih čestica, onda je početkom 20. stoljeća postojanje takvih čestica znanost dokazala. Čestice koje čine mnoge tvari nazivaju se molekule 1.
Molekula tvari je najmanja čestica te tvari. Najmanja čestica vode je molekula vode, najmanja čestica šećera je molekula šećera itd.
Koje su veličine molekula?
Poznato je da se komadić šećera može samljeti u vrlo sitna zrnca, a zrno pšenice samljeti u brašno. Ulje, šireći se po vodi, stvara film čija je debljina 40.000 puta manja od debljine ljudske vlasi. Ali i zrno brašna i debljina uljnog filma ne sadrže jednu, nego mnogo molekula. To znači da je veličina molekula tih tvari čak manja od veličine zrna brašna i debljine filma. Može se napraviti sljedeća usporedba: molekula je isto toliko puta manja od jabuke prosječne veličine koliko je jabuka manja od kugle zemaljske.
Molekule različitih tvari razlikuju se po veličini, ali su sve vrlo male. Moderni instrumenti - elektronski mikroskopi - omogućili su vidjeti i fotografirati najveće molekule (vidi ploču u boji II). Ove fotografije su još jedna potvrda postojanja molekula.
Budući da su molekule vrlo male, svako ih tijelo sadrži velik broj. 1 cm3 zraka sadrži toliki broj molekula da zbrojite li isti broj zrnaca pijeska, dobit ćete planinu koja će prekriti veliku tvornicu.
U prirodi se sva tijela barem po nečemu razlikuju jedno od drugog. Ne postoje dvije osobe s istim licima. Među lišćem koje raste na istom stablu, ne postoje dva potpuno ista. Čak ni u cijeloj hrpi pijeska nećemo pronaći identična zrnca pijeska. Tvornički se izrađuju milijuni kuglica za ležajeve prema jednom uzorku, iste veličine. Ali ako izmjerite kuglice točnije nego što je to učinjeno tijekom obrade, možete biti sigurni da među njima nema dvije identične.
Razlikuju li se molekule iste tvari jedna od druge?
1. Molekula je latinska riječ koja znači "mala masa".
Brojni i složeni pokusi pokazali su da su molekule iste tvari identične. Svaka čista tvar sastoji se od identičnih molekula koje su samo za nju jedinstvene. Ovo je nevjerojatna činjenica. Nemoguće je, primjerice, razlikovati vodu dobivenu iz soka ili mlijeko od vode dobivene destilacijom morske vode, jer su molekule vode iste i nijedna druga tvar se ne sastoji od istih molekula.
Iako su molekule vrlo male čestice materije, one su također djeljive. Čestice koje čine molekule nazivaju se atomi.
Na primjer, molekula kisika sastoji se od dva identična atoma. Molekula vode sastoji se od tri atoma - jednog atoma kisika i dva atoma vodika. Slika 14 prikazuje dvije molekule vode. Ovaj shematski prikaz molekula prihvaćen je u znanosti, on odgovara svojstvima molekula proučavanih u fizikalnim eksperimentima i naziva se model molekule.
Fisijom dviju molekula vode nastaju četiri atoma vodika i dva atoma kisika. Svaka dva atoma vodika spajaju se u molekulu vodika, a svaki atom kisika u molekulu kisika, kao što je shematski prikazano na slici 15.
Atomi također nisu nedjeljive čestice; oni se sastoje od manjih čestica koje se nazivaju elementarne čestice.
Pitanja. 1. Kako se zovu čestice koje grade tvari? 2. Iz kojih opažanja proizlazi da su veličine molekula male? 3. Što znate o veličinama molekula? 4. Što znaš o sastavu molekule vode? 5. Koji pokusi i razmišljanja pokazuju da su sve molekule vode iste?
Vježbajte. Kao što znate, kapljice uljaste tekućine šire se po površini vode, tvoreći tanki film. Zašto se ulje prestaje širiti pri određenoj debljini filma?
Vježbajte. Od plastelina u boji izradite modele dviju molekula vode. Zatim upotrijebite te molekule za izradu modela molekula kisika i vodika.
Mnogi školarci ne vole kemiju i smatraju je dosadnim predmetom. Mnogima je ova tema teška. Ali proučavanje može biti zanimljivo i poučno ako procesu pristupite kreativno i sve jasno pokažete.
Nudimo vam detaljan vodič za oblikovanje molekula od plastelina.
Prije izrade molekula, moramo unaprijed odlučiti koje ćemo kemijske formule koristiti. U našem slučaju to su etan, etilen, metilen. Trebat će nam: plastelin u kontrastnim bojama (u našem slučaju crvena i plava) i malo zelenog plastelina, šibice (čačkalice).
1. Od crvenog plastelina razvaljajte 4 loptice promjera oko 2 cm (ugljikovi atomi). Zatim od plavog plastelina razvaljajte 8 manjih loptica promjera oko centimetar (vodikovi atomi).
2. Uzmite 1 crvenu kuglicu i u nju zabodite 4 šibice (ili čačkalice) kako je prikazano na slici.
3. Uzmite 4 plave kuglice i stavite ih na slobodne krajeve šibica umetnutih u crvenu kuglicu. Rezultat je molekula prirodnog plina.
4. Ponovite korak br. 3 i dobijete dvije molekule za sljedeću kemijsku tvar.
5. Napravljene molekule moraju se međusobno povezati šibicom kako bi nastala molekula etana.
6. Možete stvoriti i molekulu s dvostrukom vezom – etilen. Da biste to učinili, iz svake molekule dobivene u koraku br. 3 izvadite 1 šibicu s plavom kuglicom na njoj i spojite dijelove s dvije šibice.
7. Uzmite crvenu kuglicu i 2 plave i spojite ih s dvije šibice tako da dobijete lanac: plava – 2 šibice – crvena – 2 šibice – plava. Imamo još jednu molekulu s dvostrukom vezom - metilen.
8. Uzmite preostale kuglice: crvenu i 2 plave i spojite ih šibicama kao što je prikazano na slici. Zatim od zelenog plastelina smotamo 2 male kuglice i pričvrstimo ih na našu molekulu. Imamo molekulu s dva negativno nabijena elektrona.
Učenje kemije postat će zanimljivije, a vaše dijete će razviti interes za predmet.
Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.
Uz promatranje i eksperimentiranje, modeliranje igra važnu ulogu u razumijevanju prirodnog svijeta i kemije.
Već smo rekli da je jedan od glavnih ciljeva promatranja traženje obrazaca u rezultatima pokusa.
Međutim, neka promatranja je nezgodno ili ih je nemoguće provesti izravno u prirodi. Prirodni okoliš rekreira se u laboratorijskim uvjetima uz pomoć posebnih uređaja, instalacija, objekata, odnosno modela (od lat. modulus - mjera, uzorak). Modeli kopiraju samo najvažnije značajke i svojstva objekta.
Na primjer, da bi proučavali prirodni fenomen munje, znanstvenici nisu morali čekati grmljavinsko nevrijeme. Munje se mogu simulirati na satu fizike iu školskom laboratoriju. Dvije metalne kuglice trebaju imati suprotne električne naboje: pozitivan i negativan. Kada se kuglice približe određenoj udaljenosti, između njih preskoči iskra - to je munja u malom. Što je veći naboj na kuglicama, iskra prije skoči pri približavanju, to je dulja umjetna munja. Takva munja se proizvodi pomoću posebnog uređaja koji se naziva elektroforski stroj (slika 33).
Riža. 33.
Stroj za elektrofor
Proučavanje modela omogućilo je znanstvenicima da utvrde da je prirodna munja golemo električno pražnjenje između dva grmljavinska oblaka ili između oblaka i tla. Međutim, pravi znanstvenik nastoji pronaći praktičnu primjenu za svaki fenomen koji proučava. Što je električna munja jača, to je njena temperatura viša. Ali pretvorba električne energije u toplinu može se koristiti, na primjer, za zavarivanje i rezanje metala. Tako se pojavio postupak električnog zavarivanja, poznat svakom današnjem učeniku (slika 34).
Riža. 34.
Prirodni fenomen munje može se simulirati u laboratoriju
Posebno široko se koristi modeliranje u fizici. U nastavi ovog predmeta upoznat ćete se s različitim modelima koji će vam pomoći u proučavanju električnih i magnetskih pojava, obrazaca kretanja tijela i optičkih pojava.
Svaka prirodna znanost koristi vlastite modele koji pomažu vizualno zamisliti stvarni prirodni fenomen ili objekt.
Najpoznatiji geografski model je globus (slika 35, a) - minijaturna trodimenzionalna slika našeg planeta, pomoću koje možete proučavati položaj kontinenata i oceana, zemalja i kontinenata, planina i mora. Ako se slika zemljine površine nanese na ravni list papira, tada se takav model naziva geografska karta (slika 35, b).
Riža. 35.
Najpoznatiji geografski modeli: a - globus; b - karta
Modeli se široko koriste u proučavanju biologije. Dovoljno je spomenuti npr. makete – lutke ljudskih organa i sl. (slika 36).
Riža. 36.
Biološki modeli: a - oko; b - mozak
Modeliranje nije ništa manje važno u kemiji. Konvencionalno se kemijski modeli mogu podijeliti u dvije skupine: objektivne i simboličke, odnosno simboličke (Shema 1).
Radi veće preglednosti koriste se predmetni modeli atoma, molekula, kristala, kemijskih industrijskih postrojenja.
Vjerojatno ste vidjeli sliku modela atoma koji strukturom podsjeća na Sunčev sustav (slika 37).
Riža. 37.
Model strukture atoma
Za modeliranje kemijskih molekula koriste se modeli s loptom i palicom ili trodimenzionalni modeli. Sastavljaju se od kuglica koje simboliziraju pojedinačne atome. Razlika je u tome što se u modelima s kuglicom atomi kuglice nalaze na određenoj udaljenosti jedan od drugoga i međusobno su pričvršćeni šipkama. Na primjer, model lopte i palice i trodimenzionalni modeli molekula vode prikazani su na slici 38.
Riža. 38.
Modeli molekule vode: a - kugla i šipka; b - volumetrijski
Modeli kristala nalikuju kugličnim modelima molekula, ali ne prikazuju pojedinačne molekule tvari, već relativni raspored čestica tvari u kristalnom stanju (slika 39).
Riža. 39.
Model bakrenog kristala
Međutim, kemičari najčešće koriste ikoničke, odnosno simboličke modele, a ne predmetne. To su kemijski simboli, kemijske formule, jednadžbe kemijskih reakcija.
Počet ćete učiti kemijski jezik znakova i formula u sljedećoj lekciji.
Pitanja i zadaci
- Što je model? manekenstvo?
- Navedite primjere: a) geografskih modela; b) fizički modeli; c) biološki modeli.
- Koji se modeli koriste u kemiji?
- Od plastelina izradite kuglične i trodimenzionalne modele molekula vode. Kakav oblik imaju ove molekule?
- Zapišite formulu za cvijet krstašicu ako ste ovu biljnu porodicu proučavali na satu biologije. Može li se ova formula nazvati modelom?
- Napiši jednadžbu za izračun brzine tijela ako su poznati put i vrijeme koje tijelo treba prijeći. Može li se ova jednadžba nazvati modelom?
