Жаратылыстану математикалық факультетінін деканы

Дәрістің мазмұны:

оқытудың маңызы, бағдарламадағы орны және методикалық тәсілдері.

2. Химиялық байланыс туралы ұғымның қалыптасуы.

а) Ковалентті байланыспен таныстыру.

ә) Иондық байланыстың түзілуі.

б) Донорлы – акцепторлы байланыс.

в) Металдық байланыс.

г) Сутектік байланыс.

3. Заттың құрылымы туралы ұғым.

4. Валенттілік ұғымының қалыптасуы және дамуы.

5. Тотығу дәрежесі туралы ұғымның қалыптасуы.

6. Валенттілік, тотығу дәрежесі, химиялық байланыс және зат құрылымы

ұғымдарының арасындағы байланыстар.

Тірек сөздер: Зат құрылымы, валенттілік, тотығу дәрежесі.

Химиялық байланыстар туралы оқу материалы мектептегі химия курсын ғылымның алғы шебіне жақындатады, теорияның жетекші ролін ашып береді. Атомдардың молекулаларға және басқа күрделі бөлшектерге бірігу себебін түсіндіреді. Заттың құрылысы мен қасиеттерінің арасындағы себеп салдар байланысын ашады. Химиялық қосылыстың реакцияға түсу бейімділігін сипаттайды. Химиялық байланыстар табиғатының бірлігі, санның сапаға ауысуы, мазмұн мен түр арасындағы тәуелділікті көрсетуге жәрдемдеседі.

Химиялық байланыс бұрынғы бағдарламаларда «Периодтық заң және периодтық жүйе. Заттың құрылысы» тақырыбының құрамында қарастырылды. Периодтық заң, атом құрылысы, химиялық байланыс және зат құрылымының теориялары бір арада түйісіп оқушыларға қиын тиді. Жаңартылған және жаңа бағдарламаларда химиялық байланыс және заттың құрылымы жеке тақырып ретінде 8- класта оқытылады.

Бейорганикалық химия курсын заттың құрылысы туралы теориялық көзқарастардың негізінде қайта құру Н.С. Ахметов, Л.М. Кузнецова оқулығында жүзеге асты. Бұл оқулықта VII кластағы химиялық алғашқы ұғымдардан кейінгі екінші тақырыпта заттың құрылысы едәуір толық қарастырылады.

Химиялық байланысты оқып-үйренудің екі методикалық тәсілі кездеседі. Бірінші тәсіл – химиялық байланыстың барлық түрлерін полюсті, полюссіз және донор- акцепторлы ковалентті, иондық, металдық, сутектік байланыстарды бір тарауда оқытуды көздейді. Мұның кемшілігі оқушылардың тірек білімі жеткіліксіз, кейбір байланысты (донор- акцепторлы ковалентті, металдық, сутектік) саналы түсінетін деректі материалдар оқушыларға әлі белгісіз, оның үстіне түсіндірілгеннен кейін ұзақ уақыт пайдаланылмай ұмыт болады.

Екінші тәсіл бойынша 8- кластағы арнайы тақырыпта тек ковалентті және иондық байланыстарды қарастыру ұсынылады. Донор- акцепторлы байланыс 9- кластағы азот тақырыбын, металдық байланыс металдардың құрылымы мен жалпы қасиеттерін өткенде беріледі. Сутектік байланыс органикалық химияда талданады.

VIII класта алдымен ковалентті, содан соң иондық байланыс өтіледі, иондық байланыс ковалентті байланыстың шегіне жеткен түрі есебінде қарастырылады. Методикалық әдебиеттерде және химияны оқыту сарамандығында химиялық байланысты оқып-үйренудің мына жоспары жиі қолданылады:

1. 
   атомдардың молекулаларға немесе басқа агреттарға бірігу себебі;
   
2. 
   байланыстың түзілу механизмі;
   
3. 
   атомдар арасындағы әсерлесу күші;
   
4. 
   анықтамасы;
   
5. 
   осы типтегі байланысы бар заттардың мысалдары және сипаттамасы.
   

Полюссіз ковалентті байланысы бар қосылыстарға галогендер түзетін жай заттар, оттегі, күкірт, азот, фосфор, көміртегі және кейбір күрделі заттар жатады. Олардың көпшілігі газ түрінде кездеседі, суда аз немесе нашар ериді.

Полюсті ковалентті байланыстарды түсіндермес бұрын теріс электрлік туралы ұғым қалыптастырылады. Соңғы кезеңге дейін теріс электрлік атомның өзіне электрондарды тартуы деген сапалық түсінік беріліп келді. Оның сандық мәндері келтірілмей период және топ бойынша өзгеруі артады және кемиді деген сөздермен сипатталды. Дегенмен бірқатар мұғалімдер салыстырмалы теріс электрлік атомдардың химиялық қасиеттерін сандық жағынан сипаттайтынын ескеріп, өз тәжірибелерінде пайдаланды. Салыстырмалы теріс электрлік ІІ период элементттерінде литийдегі бірден фторда төртке дейін өседі. Топ бойында литийдегі бірден рубийде 0,7 ге дейін , фтордағы төрттен иодта 2,5 –ке дейін кемиді. Жаттап алу үшін анықтама ретінде пайдаланылатын бұл сандар химиялық байланыстардың типтерін және механизмін түсінуге үлкен пайдасын тигізеді. Теріс электрлігінің сан мәні бірдей атомдар- полюссіз ковалентті, аздап айырмасы болатын атомдар – полюсті ковалентті, үлкен айырмасы бар атомдар иондық байланыстар түзеді.

Химиялық байланыстардан кейін заттың құрылымы туралы ұғым қалыптастырылады. Заттардың құрылысы оқылғанға дейін оқушылар олардың физикалық және химиялық қасиеттерін сипаттаумен қанағаттанып келді, себептерін түсіндіре алмады. Табиғи таңбалар жүйесіне жатқызуға болатын заттың бірден көзге түсетін немесе өлшеп табылатын белгілері, мысалы агрегаттық күйі, балқу және қайнау температураларының сандық мәндерінің себебі ашылмады. Ендігі жерде бұл қасиеттердің мәні заттың құрылымы арқылы. Оның құрамына кіретін бөлшектердің табиғаты және өзара әсері арқылы түсіндіріледі.

Молекулалық кристал торы бар заттардан қатты күйіндегі иод және оттек қарастырылады. Мұндай торы бар заттардың молекулалары өзара өте әлсіз молекулалық күштермен байланысатындығынан тұрақсыз, ұшқыш және балқу температурасы төмен болатыны айтылады. Молекулалық кристал торы бар күрделі заттар да (хлорсутек, аммиак, т.б.) кәдімгі жағдайда газ немесе сұйық күйінде кездеседі.

Валенттілік ұғымы химия ғылымының дамуында маңызды роль атқарады. Атом – молекулалық ілім салтанат құруының маңызды буыны болды, эквивалент және еселік қатынас заңдарын түсінуге жәрдемін тигізеді. Химиялық тектестіктің мәнін ашуға мүмкіндік берді. Химиялық құрылыс теориясы жасалуының алғы шарттарының бірі болды. Периодтық идеясының қалыптасуына септігін тигізді.

Химия ғылымы тарихында валенттілік ұғымы дамуының төрт кезеңі атап өтіледі: 1) ұғымның шығу және қалыптасу кезеңі (1850-1860), 2) құрылымдық теория кезеңі (1861-1895), 3) координациялық теория және үлес валенттілік кезеңі, 4) электрондық теория кезеңі.

Бұл кезеңдер химияны оқыту барысында белгілі дәрежеде қайталанады.

Валенттілік ұғымы оқушыларға химиялық тілді саналы меңгеруге химиялық реакциялардың нәтижесінде шығатын күрделі затттардың құрамын болжай білуге көмектеседі.

Валенттілік мектептегі химия курсында 1958 жылға дейін 7 –кластағы «Сутегі. Су» тақырыбында оқытылып келді. Алдыңғы үш тақырыпта кездесетін химиялық формулаларды оқушылар жаттап алуға мәжбүр болды. Сондықтан валентттілік ұғымын ертерек пайдалану үшін алдымен «Оттегі, Оксидтер» содан соң «Химиялық алғашқы ұғымдар» тақырыбына ауыстырылды.

Валенттілікті бірден электрондық теория тұрғысынан оқыту туралы ұсыныстар жиі кездесіп жүрді, бұл мәселе Н.С. Ахметов, Л. М. Кузнецова оқулығында жүзеге асты.

Элементтің атом саны мен валенттілігінің көбейтіндісі валенттілік бірлігінің жалпы саны деп аталады. Қосылыстағы бір элемент валенттілік бірлігінің жалпы саны екінші элемент валенттілігі бірлігінің жалпы санына тең болады, мысалы метандағы сутегінің төрт атомында 4 · 1 = 4 бірлік, көміртегінің бір атомында 1· 4 = 4 бірлік бар.

Оқушылар бір ғана тотығу дәрежесіндегі сутегінің әр түрлі қосылыстардағы қышқылдық қасиеттері, мәселен спирттерде, фенолда, карбон қышқылдарында, карбон қышқылдарының галоген туындыларында:

Түрліше болуымен танысады. Мұның мәнісі атомдардың өзара әсері, электрон тығыздығының орналасу заңдылықтарымен түсіндіріледі. Бұдан оқушылар молекуланың тек атомдардың жай жиынтығы ғана емес, жаңа бір сапалық түзіліс екені жөнінде, молекуладағы атомдар бір-біріне әсер ететіні жөнінде нақтылы ұғым алады.

Валенттілік пен тотығу дәрежелерінің сан мәндеріндегі үйлеспеушілікті түсіну үшін мұғалім үш түрлі валенттілік болатынын есте ұстаған жөн.

Валенттілік заттардың өзара әрекеттесулерінің саны, ол үш түрлі әдіспен: а) заттың элементтік құрамы; ә)қосылыстағы атомдардың өзара орналасуының геометриялық құрылымы; б) заттардың электрондық құрылысы бойынша анықталады.

Тотығу дәрежесі дегеніміз –қосылыстағы элементтің стехиометриялық валенттігі, металдық қасиеттері бар элементтер үшін оң таңбамен, бейметалдық қасиеттері бар элементтер үшін теріс таңбамен алынады. Бір элементтің (эвиваленті бірдей) элементтердің атомдары өзара әрекеттесіп, заттар түзілгенде стехиометриялық валенттілік те, тотығу дәрежесі де нольге тең болады.

Өзін- өзі тексеретін сұрақтар:

1. Орта мектептің химия курсында химиялық байланыс туралы ұғымның орны, оқытылу реті қалай анықталған?

2. Коваленттік байланыс туралы ұғым қалай қалыптастырылады?

3. Иондық байланысты оқыту методикасының ковалентті байланыспен таныстыру методикасынан айырмашылығы қандай?

4. Заттың құрылымы мен қасиеттерінің арасындағы байланыс қалай ашылады?

5. Валенттілік ұғымының ғылымдағы және химияны оқыту барысындағы маңызы қандай?

6. Валенттілікпен алғашқы таныстыру қалай жүзеге асады?

7. Валенттілік ұғымын қалыптастыру және дамыту кезеңдері қандай?

8. Элемент атомдарының тотығу дәрежесімен таныстыру методикасы және бұл ұғым қалай пайдаланылады?

9. Валенттілік, тотығу дәрежесі және химиялық байланыс ұғымдарының өзара тәуелділігін қалай түсіндіпу керек