ЕРӨНХИЙ БОЛОВСРОЛЫН СУРГУУЛИЙН …¥ИМИ-12.pdfшаардлагатай. Хуучин сурах бичигт 1 атм даралт гэж авсан

1

2

ЕРӨНХИЙ БОЛОВСРОЛЫН СУРГУУЛИЙН ХИМИЙН

СУРГАЛТЫН ХӨТӨЛБӨРИЙГ ХЭРЭГЖҮҮЛЭХ

СУРАЛЦАХУЙН УДИРДАМЖ

(Бүрэн дунд боловсролийн XII анги.

Сонгон судлах хөтөлбөр)

Улаанбаатар

2019

БОЛОВСРОЛЫН

ХҮРЭЭЛЭН

3

Багийн ахлагч: Ноокоогийн Оюунцэцэг, PhD, МУИС, ШУС-ийн Химийн тэнхмийн зөвлөх

профессор

Гишүүд: Даваасамбуугийн Сарангэрэл, PhD, МУИС, ШУС-ийн Химийн тэнхмийн профессор

Шагдарсүрэнгийн Сайнбилэг, магистр, МУИС, ШУС-ийн Химийн тэнхмийн багш

Нацагдоржийн Наранцогт, PhD, МУБИС, Химийн тэнхмийн эрхлэгч

Цэгмидийн Отгонбаяр, магистр, Боловсролын хүрээлэн, ЭША

Эксперт: Цэмбэлийн Даржаа, PhD, МУИС, ШУС-ийн Химийн тэнхмийн зөвлөх

профессор

Зундуйн Урансайхан, магистр, Орчлон сургууль, химийн багш

Суралцахуйн удирдамжийг сайжруулсан ажлын хэсэг (2019):

Даваасамбуугийн Сарангэрэл, PhD., МУИС, ШУС-ийн Химийн тэнхимийн профессор

Чүлтэмсүрэнгийн Энхжаргал, магистр, 92-р сургууль, Химийн багш

Хянан тохиолдуулсан (2019):

Ноокоогийн Оюунцэцэг, PhD, дэд профессор, Боловсролын хүрээлэн, Хөтөлбөрийн

секторын зөвлөх

4

ФИЗИК ХИМИ

12.1. Химийн энерги

Суралцахуйн

зорилт Суралцахуйн үйл ажиллагаа Хэрэглэгдэхүүн

12.1.1a. Талст оронт торын энерги ухагдахууныг учирлан тайлбарлах, хэрэглэх

Хий байдалтай ион (298K бa 1 атм)-оос 1 моль талст оронт тор үүсгэхэд бий болох энергийн өөрчлөлтийг талст оронт торын энерги гэдэг тодорхойлолтыг гаргана. Талст оронт торын энергийн ойлголтыг хялбар энергийн диаграммаар илэрхийлж ойлгох боломжтой. Энергийн диаграмм дээр ионуудыг хий байдалтайгаар тэмдэглэхийг сурагчдад сануулна. Талст оронт торын энергийн тоон холбогдол юуг илэрхийлэх вэ? асуултаар учир шалтгааныг тайлна. Тухайлбал, натрийн хлоридын талст оронт торын энерги 787 кЖ/моль байдаг нь талст хий байдалтай ионуудаас 787 кЖ/моль хэмжээгээр тогтвортой байна. Хий байдалтай ион, хий байдалтай атом, хий байдалтай молекулын утгыг тайлбарлана. Сурагчид хий байдалтай ион, хий байдалтай атом, хий байдалтай молекулыг хооронд нь хольж ойлгох хандлагатай тул нэрлэх дасгал хийх, ялгааг нь асуух зэргээр ойлгоно.

NaCl, Na2O, MgO, MgCl2, Al2O3, CaSO4 зэрэг нэгдлийн талст оронт торын энергийн диаграммыг зурах, төлвийн тэмдэглэгээг хийх, тэгшитгэл бичих дасгал ажиллана.

Санамж: Талст оронт торын энтальпи, талст оронт торын энерги адил утгатай илэрхийлдэг. Үнэн хэрэгтээ эдгээр тооцоолж буй нөхцөлөөс хамаарч ялгаатай байдаг ч маш бага зөрүүтэй учир тооцолгүй орхидог. Ийм учраас сурагчдад ялгааг нь тайлбарлаж өгөх шаардлагагүй.

Талст оронт тор үүсэхийн энтальпи, талст оронт торын диссоциацийн энерги нь тоон утгаараа адил, тэмдгээрээ ялгаатай байна.

Модуль III, 10-11 тал

Талст торын энергийг тооцоолох ажлын хуудас:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00001358/advanced-starters-for-ten#!cmpid=CMP00002951

Талст торын энергийн онол:

http://www.chemguide.co.uk/physical/energetics/lattice.html

12.1.1б. Талст оронт торын энергийн тоон утгад ионы цэнэг, ионы радиусын үзүүлэх нөлөөг чанарын хувьд учирлан тайлбарлах

NaF, MgO, Na2O, MgF2, NaCl зэрэг нэгдлийн хувьд ионы радиус болон ионы цэнэг, талст оронт торын энергийн тоон холбогдлыг лавлах хүснэгтээс авч харьцуулан дүгнэлт хийнэ. Үүнд дараах үйл ажиллагааг хийх нь тохиромжтой:

- Талст оронт торд байгаа ионы бүтэц байгуулал нь адил боловч талст оронт торын энергиэр ялгаатай NaCl (788 кЖ/моль), MgO (3795 кЖ/моль)-ыг жишээлэн авна. Яагаад талст оронт торын энерги нь ийм их зөрөөтэй байна вэ? асуулт асуун сурагчдад олон төрлийн санаа, үндэслэл гаргуулахад үйл ажиллагааг чиглүүлнэ. Магнийн оксидод 2+ цэнэгтэй ион 2- цэнэгтэй ионтой таталцаж байгаа бол натрийн хлоридод 1+ ба 1- цэнэгтэй ионууд таталцаж байгаатай холбон тайлбарлана. Түүнчлэн магнийн ион нь натрийн бодвол бага ионы радиустай, хүчилтөрөгчийн ион хлорид ионыг бодвол ионы радиус бага байдагтай холбон тайлбарлана. Үүнтэй адилаар MgO, Na2O болон NaF, MgF2-ийг жишээлэн талст оронт торын энергид ионы цэнэг хэрхэн нөлөөлж байгааг, түүний учир шалтгааныг тайлбарлах үйл ажиллагааг явуулна.

- Натрийн галид (NaF, NaCl, NaBr, NaI), 1-р бүлгийн металлын хлорид (LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl)-ын талст оронт торын энергийн өөрчлөгдөх хандлагыг баганан диаграмаар байгуулан зүй тогтлыг илрүүлж, талст оронт торын энергид анион болон катионы радиусын нөлөөг тогтоон, шалтгааныг тайлбарлана. Тухайлбал галид ионы


http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/chang7/ssg/chap09_3sg.html


http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch7/lattice.php

http://ibchem.com/IB/ibnotes/full/ene_htm/15.2.htm

https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/General_Chemistry_Textbook_




























https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/General_Chemistry_Textbook_Maps/Map%3A_Chemistry_(Averill_and_Eldredge)/08%3A_Ionic_versus_Covalent_Bonding/8.3_Lattice_Energies_in_Ionic_Solids




5



радиус бүлгийн дагуу ихсэхийн хэрээр талст оронт торын энерги буурч байгаа зүй тогтол ажиглагдана. Ионы таталцах хүч эсрэг цэнэгтэй ионуудын төвийн хоорондох зайнаас хамаарах ба энэ зай хэдийчинээ их байна сөрөг цэнэгтэй радиус төдийчинээ их байдаг болохыг тайлбарлана.

Хурдтай сурагчдаар талст оронт торын энерги (z+ zˉ/r)-ын хамаарлын графикийг байгуулан харилцан нөлөөллийг тодорхой харах боломжтой. Талст оронт торын энерги нь ионуудын хоорондох цахилгаан статик таталцлаас хамаарах ба энэ нь цэнэгийн үржвэртэй шууд хамааралтай, тэдгээрийн хоорондох зайнаас урвуу хамааралтай байдаг гэсэн хагас тоон боловсруулалтыг

хийнэ: Талст торын энерги ∝ (z+ zˉ/ r), (Цахилгаан

таталцлын хүч ∝ 1/r2, энерги = хүч зай, талст торын

энерги ∝ 1/r)

Санамж: Хэт их тооцоо оруулахгүй, чанарын хувьд тайлбарлана.

Maps/Map%3A_Chemistry_(Averill_and_Eldredge)/08%3A_Ionic_versus_Covalent_Bonding/8.3_Lattice_Energies_in_Ionic_Solids

12.1.1в. Хялбар энергийн циклийг бүтээхэд Гессийн хуулийг хэрэглэх; Энэ төрлийн цикл болон ионт нэгдэл, түүний усан уусмал үүсэхтэй холбоотой болон Борн-Габерийн циклийн энергийн тооцоог хийх

Хатуу талстаас хий байдалтай ионууд үүсгэх энтальпийн өөрчлөлтийг туршилтаар хэмжих боломжгүй тухай ярилцана. Талст оронт торын энергийг Гессийн хуулийн цикл (энэ тохиолдолд Борн-Габерийн цикл гэж нэрлэнэ) ашиглан дам аргаар тооцоолох, эсвэл цэвэр онолын тооцоогоор тодорхойлох боломжтой. Энэ ангид Борн-Габерийн циклийн талаар заана.

Үүсэхийн, гидратжих, уусах, атомчлагдах, электронд төрөлсөл, иончлолын энтальпийн өөрчлөлтийн тодорхойлолтыг сэргээн санаж, урвалын тэгшитгэл бичиж дасгал ажиллана. Борн Габерийн бүрэн циклийг тайлбарлахаас өмнө иончлолын энерги ба электрон төрөлслийн энтальпийг хялбар хэрэглээн дээр тайлбарлах нь ойлгоход дөхөм болно. Электронд төрөлслийн талаар 11-р ангид үзсэн ба нэгдүгээр электрон төрөлсөл экзотермийн процесс байхад хоёрдугаар электронд төрөлсөл эндотермийн процесс байдгийн шалтгааныг цахилгаан статикаар тайлбарлах байдлаар электронд төрөлслийг сурагчдад сэргээн сануулна.

Юуны өмнө сурагчид атомчлагдах үзэгдлийг ойлгоно: ”Стандарт төлөв дэх элементээс 1 моль хий төлөвтэй атом үүсэх үеийн энтальпийн өөрчлөлтийг атомчлагдахын энтальпи гэнэ. Үргэлж эерэг утгатай байдаг.” Урвалын тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичих дасгал ажиллана.

½ Cl2(х)Cl(х), На=+122 кЖ/моль, Na(хат)

Na(x), На=+107 кЖ/моль

Натрийн хлоридын элементээс үүсэх урвалыг харуулж ямар үе шатаар натрийн хлоридыг үүсгэж болохыг асууж, алхам алхмаар нь тайлбарлана. Борн-Габерийн циклийг бүтээхдээ талст оронт торын энтальпийг тооцоолоход натрийн хлоридын үүсэх үед ямар ямар процессууд явагдах, энтальпи ямар утгатай байдгийг мэдэх шаардлагатай. Үүнд:

1. Натрийн атомчлагдах энтальпи (+107 кж/моль), энд хий байдалтай натрийн атом үүснэ.

2. Натрийн иончлолын энтальпи буюу энерги (+496 кж/моль), энд хий байдалтай атомаас 1+ цэнэгтэй ион
























6



үүснэ.

3. Хлорын атомчлагдах энтальпи (+122 кж/моль), хий байдалтай хлорын атомууд үүснэ.

4. Хлорын 1-р электронд төрөлслийн энтальпи (-349 кж/моль), энд хлорын 1- цэнэгтэй ион үүснэ.

5. Хий төлөвтэй натрийн ба хлоридын ионоос хатуу натрийн хлорид үүсэх буюу талст оронт торын үүсэхийн энтальпийг илэрхийлнэ. Зурагт талст оронт торын үүсэхийг дүрсэлсэн байгааг анхаараарай.

Циклийг байгуулахдаа үзэгдэл бүрийг илэрхийлсэн сумыг зөв байрлуулахад анхаарна.

Циклийг ашиглан талст оронт торын энтальпийг тооцоолохдоо векторын нэмэх дүрмийг ашигладаг болохыг сануулаад дараах байдлаар тооцоог хийж тайлбарлана.

-411 кЖ/моль=+107 кЖ/моль + 496 кЖ/моль + 122

кЖ/моль – 349 кЖ/моль + Нталст

Явагдаж буй бүхий л үзэгдлийн энтальпийн өөрчлөлт, урвалын тэгшитгэлтэй харгалзуулах дасгалыг карт ашиглан хийж болох юм. Түргэн болзох аргыг ашиглаж болно. Борн Габерын процессыг баталгаажуулахын тулд хоосон зайг нөхөх, жишээ нь үе шат бүрд үүсэх бүтээгдэхүүн, эсвэл ямар урвалын энтальпи болохыг нөхөх дасгал ажиллаж болно. түүнчлэн Борн Габерийн ялгаатай шатуудад явагдах урвалыг хүснэгтийн нэг баганад бичиж, сурагчдыг зөв дарааллаар цикл үүсгэх дасгал ажиллаж бататгана. Ялгаатай жишээ, калийн хлорид, магнийн хлоридын талст оронт торын энергийг тооцоолох дасгал хийнэ.

12.2. Цахилгаан хими

Суралцахуйн зорилт

Суралцахуйн үйл ажиллагаа Хэрэглэгдэхүүн

12.2.1a.

Стандарт электродын потенциал, цахилгаан химийн стандарт хэлхээний потенциал зэрэг нэр томьёоны тодорхойлолтыг гаргах

Сурагчдын өмнөх мэдлэгт тулгуурлан хичээлээ эхлүүлнэ. Аль металл нь усан уусмалдаа гидратжисан ион (Mg2+, Cu2+)-ыг хялбар үүсгэх вэ? гэсэн асуулт асуун

уусмалд динамик тэнцвэр тогтдог бөгөөд Mg2+(уус) + 2е- ⇆

Mg(хат) гэсэн тэнцвэрийн байрлал нь Cu2+(уус) + 2е- ⇆

Cu(хат) гэсэн тэнцвэрийн байрлалаас илүү зүүн гар тийш шилждэг болохыг урвалын идэвхийн эгнээнд тулгуурлан ойлгоно. Энэ санааг сайтар ойлгосон тохиолдолд цааш шинэ мэдлэг өгөхөд хялбар болно. Бүх хагас урвалыг ангижрах хэлбэрээр бичнэ. Үүнтэй төсөөтэй жишээн дээр тэнцвэрийн байрлал нь харилцан адилгүй болохыг ойлгоно. Эндээс магни металлын орчим дахь сөрөг цэнэг уусмал дахь эерэг цэнэгийн ялгаа нь зэсийнхээс их болохыг дүгнэнэ. Энэхүү потенциалын ялгааг хүчдэлээр тодорхойлох боловч шууд хэмжих боломжгүй. Металлуудыг вольтметрээр холбож болно. харин уусмалыг хэрхэн холбож хэлхээг битүү болгох вэ? асуулт асуун сурагчдаар санаа гаргуулахад үйл ажиллагааг чиглүүлнэ. Өөрөөр хэлбэл уусмалд өөр цахилгаан дамжуулагч оруулахгүйгээр электрод-уусмалын хооронд үүсэх хүчдэлийг шууд хэмжих боломжгүй, өөр

Багшийн ном (2018), 93-102 тал.


Тайлбар, зураг, схем:

http://www.chemguide.co.uk/physical/redoxeqia/introduction.html#top –

http://www.knockhardy.org.uk/ppoints.htm холбоосоос electro-chemistry цэсийг сонгоно.

Асуулт дасгал, онолын тайлбар:

http://www.knockhardy.org.uk/sci_ht

http://www.chemguide.co.uk/physical/redoxeqia/introduction.html#top




http://www.knockhardy.org.uk/ppoints.htm



http://www.knockhardy.org.uk/sci_htm_files/08e0.pdf


7



дамжуулагч ашигласан тохиолдолд хүчдэлийн утга бодитой гарахгүй болохыг хэлнэ.

Стандарт электродын потенциал бa стандарт хэлхээний потенциал нэр томьёоны тодорхойлолтыг гаргахдаа стандарт даралт (1 бар=105 Па), өрөөний температур (298 K), концентрац (1 моль дм-3) гэсэн нөхцөлийг заавал оруулах шаардлагатай. Нэг электродын потенциалыг хэмжих боломжгүй тул устөрөгчийн стандарт электродын

(E = 0.00 В)-ыг харьцуулах электрод болгон ашигладагийг мөн дурьдана.

Үндсэн нэр томьёог таниулахын тулд харгалзуулах, нөхөх дасгал ажиллана.

m_files/08e0.pdf -

12.2.1б. Стандарт устөрөгчийн электродыг тодорхойлох

Устөрөгчийн хийг сүвэрхэг платины гадаргууд нэвтрүүлэх замаар устөрөгчийн молекул болон уусмал дахь устөрөгчийн ионы тэнцвэрийг бий болгодог болохыг

тайлбарлаж урвалын тэгшитгэлийг бичнэ (2H+(уус) + 2e- ⇆

H2(х)). Энэ тэнцвэрийг бусад ангижрах үзэгдлийн тэнцвэртэй харьцуулж байгааг тайлбарлана. Тэнцвэрийн байрлал нөхцөлөөс хамаардаг тул харьцуулах электродоор хэрэглэж буй тохиолдолд нөхцөлийг тогтмол барих ба энэ нөхцөлийг стандарт нөхцөлөөр авдагийг хэлж өгнө. Устөрөгч хийн даралт 1 бар, уусмал

дахь устөрөгчийн ионы концентрац 1 моль/дм3, 25С температурт стандарт устөрөгчийн электродын потенциалыг 0 В гэж үздэг. Даралт, концентрац, температур зэрэг нь тэнцвэрийн байрлалыг өөрчилдөг учраас тогтмол авч байгаа талаар ярилцана.

Санамж. Платины гадаргууд адсорбцлагдсан Н2 хийнээс шалтгаалан дотоод эсэргүүцэл маш өндөр байх тул хүчдэлийг хэмжихэд өндөр эсэргүүцэлтэй вольтметр шаардлагатай. Хуучин сурах бичигт 1 атм даралт гэж авсан тохиолдол байдгийг анхаарна уу.

Устөрөгчийн электродын диаграм өгч тэмдэглүүлэх, эсвэл диаграм зуруулах, өрсөлдүүлэх боломжтой. Мөн зураг харуулаад алхам алхмаар зуруулж багаар ажиллуулах зэргээр идэвхтэй аргуудыг хэрэглэхийг зориорой.



12.2.1в.

Стандарт электродын потенциалыг хэмжих аргыг тодорхойлох

Цахилгаан химийн хэлхээг битүү болгохын тулд калийн нитрат, сульфат, хлорид гэх мэт электролитоор дүүргэсэн U хэлбэрийн шилэн хоолойн хоёр үзүүрийг даавуун хөвөнгөөр бөглөн хялбар байдлаар хийж болно. Яагаад хөвөнгөөр бөглөсөн бэ? Электролит гэж юу вэ? Яагаад заавал электролит авсан бэ? гэх зэргээр сурагчдаас асуулт асуун өөрсдөөр нь асуудлыг шийдвэрлэхийг эрмэлзэнэ. Хоёр электродын хооронд давсан гүүр хэрэглэдэг шалтгаан болон түүний ажиллах зарчмыг тайлбарлана.

Устөрөгчийн стандарт электродтой цуг магни электрод ба зэс электродыг хэрэглэвэл цахилгаан химийн хэлхээнд ямар үзэгдэл болох вэ? Хэлхээний потенциал ямар утгатай байх вэ? Яагаад? зэрэг асуултад хариулж самбарт явагдах хагас урвалын тэгшитгэл бичиж тэнцвэр аль тийш шилжихийг харилцан ярилцана.

Туршилтаар аль болох өндөр эсэргүүцэлтэй вольтметр авах шаардлагатай талаар ярилцан, өндөр



Гарын авлага:

htthttp://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000392/electricity-from-chemicals#!cmpid=CMP00000461p://rsc.org.uk


http://rsc.org.uk/

http://rsc.org.uk/

http://rsc.org.uk/

http://rsc.org.uk/

http://rsc.org.uk/

http://rsc.org.uk/

http://rsc.org.uk/

http://rsc.org.uk/

8



эсэргүүцэлтэй бол бага хэмжээний гүйдлийг хэлхээгээр нэвтрүүлж, давсан гүүрт ионуудын бохирдол бага үүсдэгийг тайлбарлана. Түүнчлэн эсэргүүцэл бага байвал хэлхээнд гүйдэл гүйж улмаар хүчдэл унадаг болохыг хэлж физикийн хичээлтэй холбоно. Хоёр электродын хоорондох максимум боломжит потенциалын утгыг цахилгаан хөдөлгөгч хүч буюу хэлхээний потенциал гэдэг болохыг тайлбарлаж өгнө. Стандарт нөхцөлд хэмжсэн хэлхээний потенциалыг

стандарт хэлхээний потенциал (Eхэлхээ) гэнэ. Сурагчдад ойлгомжтой байлгахын тулд устөрөгчийн электродын байрлалыг солилгүйгээр Zn2+/Zn, Fe2+/Fe, Fe3+/Fe2+, Ni2+/Ni, I2/I- зэрэг бусад электродыг холбон стандарт хэлхээний потенциалыг хэмжинэ. Стандарт устөрөгчийн электродын потенциал 0 учир стандарт хэлхээний потенциал тухайн электродын стандарт потенциалтай тэнцүү болох, Ямар электрод байгаагаас хамаарч стандарт электродын потенциалын тэмдэг ялгаатай байгаа, түүний учир шалтгааны талаар ярилцаарай. Хэрэв устөрөгчийн электрод бэлтгэх боломжгүй бол видео бичлэгээр үзүүлнэ. Сурагчид 1 моль/дм3, 0.1 моль/дм3 уусмал сонгуулан ялгаатай электродуудад үүсэх потенциалыг хэмжүүлж, уусмалын концентрацыг багасгахад эдийн засгийн хувьд хэмнэлттэй байхыг ойлгоно.

Санамж: Хүчдэлийн тэмдгийн ач холбогдлыг онцгойлон

хэлж өгнө. Хэдийгээр E утгыг хэмжихэд 1 моль дм-3 уусмал ашиглах ёстой ч 0.1 моль дм-3 уусмалыг ашиглах нь эдийн засгийн хувьд хэмнэлттэй, мөн хэлхээний потенциал нь электродын стандарт утгаас төдийлөн зөрүүтэй байдаггүй. Туршилтын дараа хэрэглэсэн уусмалыг асгалгүй хадгалж дараагийн удаа хэрэглэх боломжтой. Fe2+ ион агаарт исэлддэг тул туршилтын өмнө бэлтгэн хэрэглэх шаардлагатай. Мөн устөрөгчийн электродыг үргэлж зүүн гар талд байрлуулахыг анхааруулна.

Устөрөгчийн электродын оронд өөр ямар электрод ашиглаж болох вэ гэдгийг бодож түвшин ахиулах боломжтой. Давсан гүүрийн үүрэг юу вэ? Ямар зорилготой хэрэглэж байна вэ? тайлбарласны дараа янз бүрийн хэлхээний схем зуруулж, хагас урвалын тэгшитгэл бичүүлэх, тэнцвэртэй холбон тайлбарлах дасгал хийнэ.

Ийм маягаар стандарт электродын потенциалыг тодорхойлдог, лавлах хүснэгтэд өгсөн байдаг болохыг тайлбарлаж өгсний дараа хэд хэдэн стандарт металл электрод (Mg2+/Mg, Zn2+/Zn, Cu2+/Cu, Ag+/Ag гэх мэт)-ын потенциалын утгыг сурагчдад өгч явагдах хагас урвалын тэгшитгэлийг бичиж тэнцвэрийн байрлалтай ямар хамааралтай болохыг илрүүлэх дасгал хийнэ. Сурагчид стандарт электродын потенциал сөрөг утгатай байх тусам тэнцвэр зүүн гар тийш шилжиж байгааг буюу металл электроноо алдан исэлдэж ион үүсгэх (ангижруулагч), эерэг утгатай байх тусам металлын ион электроныг авч ангижрах (исэлдүүлэгч) хандлагатай олж илрүүлнэ. Эндээс сурагчид стандарт потенциалын өсөх дарааллаар металлуудыг байрлуулан цахилгаан химийн эгнээг гарган авч чадна. Металлын идэвхийн эгнээтэй

9



харьцуулах, дурын хоёр металлыг электрод болгон авахад нь аль исэлдүүлэгч, ангижруулагч болох талаар, хэлхээний стандарт потенциал ямар утгатай байхыг тооцоолох зэргээр дасгал ажиллана.

12.2.1г. Хоёр стандарт электродын потенциалаар цахилгаан химийн стандарт хэлхээний потенциалыг тооцоолох

Сурагчид E = Eбаруун – Eзүүн тэгшитгэлийг ашиглан дээр

дурдсан электродуудын янз бүрийн хосоор үүсэх хэлхээний потенциалыг хэмжүүлэх туршилт хийж болно.

Стандарт хэлхээний потенциал, E-ийн тэмдгийн ач холбогдлыг дахин давтан онцлон хэлээд, баруун, зүүн гар талын хэлхээ нь сурагчдад хоёр электродын туйлшралыг хэмжихэд гарах тоон холбогдолтой тооцоолсон тэмдэг хамааралтай болохыг тайлбарлана.

Тухайн урвалын электродын потенциал хэд байх вэ гэдгийг тооцоолох, таамаглах дасгал ажлыг хийнэ. Олон дахин давтан хийнэ. Хагас урвалын тэгшитгэл бүхий карт өгч дурын 2-ыг сонгуулан урвал хаашаа явагдахыг тодорхойлж тоглож болно.

Цахилгаан химийн хэлхээнд ямар урвал явагдах вэ? Энэ хүртэл сурагчид зөвхөн электрод бүр дээр явагдах хагас урвалын тэгшитгэлийг бичсэн. Жишээ болгон зэс, цайрын хэлхээг авч үзье. Цайр электрод сөрөг потенциал (-0.76 В)-тай учир исэлдэх ба зэс электрод эерэг потенциал (0.34 В)-тай учир зэсийн ион ангижирна.

Zn2+(уус)

+ 2e- ⇆ Zn(хат) Zn(хат) Zn2+(уус)

+ 2e-

Cu2+(уус)

+ 2e- ⇆ Cu(хат) Cu2+(уус)

+ 2e- Cu(хат)

Электродын урвалуудыг авсан болон өгсөн электрон устгалцаж байхаар нэмнэ.

Zn(хат) + Cu2+(уус)

Zn2+(уус) + Cu(хат)

Туршилт хийсэн бүх хэлхээний хувьд адил байдлаар хэлхээнд явагдсан урвалын тэгшитгэлийг бичнэ.

Электродын потенциал хоёулаа эерэг байх тохиолдлыг авч үзье. Мөнгө, зэсийн хэлхээг авч үзье. Мөнгөн электрод илүү эерэг потенциал (0.80 В)-тай учир мөнгөний ион ангижрах ба зэс электродын потенциал мөнгөнийхөөс бага (0.34 В)-тай учир зэс исэлдэнэ.

Cu2+(уус)

+ 2e- ⇆ Cu(хат) Cu(хат) Cu2+(уус)

+ 2e-

Ag+(уус)

+ e- ⇆ Ag(хат) Ag+(уус)

+ e- Ag(хат) |2

Электродын урвалуудыг авсан болон өгсөн электрон устгалцаж байхаар нэмнэ.

Cu(хат) + 2Ag+(уус)

Cu2+(уус) + 2Ag(хат)

Стандарт хэлхээний потенциалыг олохдоо зөвхөн стандарт электродын потенциалын ялгаврыг олно. Урвалын тэгшитгэлийг бичихэд үржүүлж байгаа коэффициентийг оруулахгүй болохыг анхаарах хэрэгтэй.

E=EAg+/Ag – ЕCu2+/Cu = 0.80-0.34=0.46 В



Цахилгаан химийн хэлхээний хөдөлгөөнт үзүүлэн:

https://www.youtube.com/watch?v=-bxJXt_69yM

12.2.1д. Стандарт хэлхээний потенциалыг ашиглан хялбар цахилгаан химийн

Өмнө дурьдсантай адилаар дурын хос электрод өгч цахилгаан химийн стандарт хэлхээний потенциалыг тооцоолох, хэлхээнд электроны урсгалын чиглэлийг тогтоох дасгал ажиллана.

Цахилгаан химийн урвал болон видео бичлэг ашиглан исэлдэх процесс явж буй электродоос ангижрах урвал явагдаж буй электрод руу электрон урсдаг болохыг тайлбарлана.



http://www.rsc.org/learn-






10



хэлхээний электроны урсгалын чиглэлийг тогтоох, учирлан тайлбарлах, урвал явагдах эсэхийг таамаглах

Тэнцвэрийн шилжилтийн тухай “Эрхий хурууны дүрэм”-ийг ашиглаж болно. үүнд:

- Потенциалын сөрөг утга их, эсвэл эерэг утга багатай электрод дээрх урвалын тэнцвэр нь зүүн гар тийш шилжинэ.

- Потенциалын эерэг утга их эсвэл сөрөг утга багатай электрод дээрх урвалын тэнцвэр нь баруун гар тийш шилжинэ.

Өгсөн хосын хувьд стандарт потенциалын холбогдлоос аль нь исэлдүүлэгч, ангижруулагч болохыг сонгох, хагас урвал, хэлхээний урвалын тэгшитгэлийг бичих дасгал ажиллана.

Магни ба шингэрүүлсэн хүхрийн хүчлийн харилцан үйлчлэх урвалыг хуруу шилэнд явуулан урвалын тэгшитгэлийг бичнэ. Энэ урвалын стандарт хэлхээний потенциал ямар байх вэ? Сурагчид таамаглал дэвшүүлэн туршилтаар харуулан хэлхээний потенциалыг тооцоолох боломжтой. Үүнтэй адилаар хүчиллэгжүүлсэн төмөр (II)-ийн ион, калийн дихромат (VI)-ын уусмалыг хольж урвалыг ажиглана. Мөн адил стандарт хэлхээний потенциалтай ямар хамааралтай байхыг тогтоож ярилцана.

Хоёр ангижрах хагас тэгшитгэлээр бичигдсэн урвалын

хувьд илүү эерэг E-ын утгатай нь исэлдүүлэгч байхад илүү сөрөг утгатай нь ангижруулагч болж байдаг. Илүү их эерэг потенциалтай системийн ангижирсан хэсэг, илүү сөрөг утгатай потенциал бүхий исэлдсэн хэсгийн хооронд урвал явагдахгүй. Лавлах ном дахь стандарт потенциалын холбогдлоос урвалжийн тохирох хосыг сонгох, сурагчдаас урвал явагдах эсэх талаар асууж, таамаглалаа туршилтаар шалгах үйл ажиллагаа явуулж болно. Урвал явагдах эсэх, аль чиглэлд урвал аяндаа явагдахыг урьдчилан тааварлах дасгал ажиллана. Өгсөн өгөгдлөөс хос ангижрах хагас урвалыг сонгон урвал явагдах боломжтой эсэхийг таамаглах дасгал ажиллаж болно. Багш явагддаг, явагддаггүй олон төрлийн жишээ өгнө.

chemistry/resource/res00001358/advanced-starters-for-ten#!cmpid=CMP00002953 electrochemistry

Өгөгдсөн холбоосын 7-р талд байгаа дасгалыг ажиллуулж болох юм.

12.2.1е. Хагас

урвалын тэгшитгэлийг ашиглан исэлдэх ангижрах урвалын тэгшитгэлийг зохиох

VI бүлэг, VIIА болон VIIIВ дэд бүлгийн шилжилтийн элементүүд (галоген, KMnO4, K2Cr2O7, Fe2+, Sn2+, Zn гэх мэт)-ийн хувьд стандарт потенциалын тоон утгыг лавлах хүснэгтээс авч холбогдох хагас урвалын тэгшитгэлийг бичих, тэнцүүлэх, электроны балансыг хийх, исэлдэх ангижрах урвалын тэгшитгэлийг бичих, зөв тэнцүүлсэн эсэхийг шалгах зэргээр дасгал ажиллана. Тухайлбал суурилаг орчинд хүчилтөрөгч төмөр (II)-ийн гидроксидийг төмөр (III)-ийн гидроксид үүсгэн исэлдүүлэх үү? Энэ асуултад хариулахын тулд сурагчид лавлах хүснэгтээс дараах өгөгдлийг олж авна.

Fe(OH)3(хат) + e- Fe(OH)2(хат) + OH-(уус), E=-0.56 B

O2(х) + 2H2O(ш) + 4е- 4ОН-(уус), Е=0.40 В

Эерэг потенциалтай тохиолдолд тэнцвэр баруун гар тийш шилжих тул төмөр (II) исэлдэж, хүчилтөрөгч ангижирна.

Электроныг баланслан исэлдэх ангижрах урвалын тэгшитгэлийг бичихийн тулд эхний урвалыг (-4)-өөр



төсөөтэй дасгал ажиллуулна.


redox хэсэгт


















11



үржүүлж хоёр хагас урвалыг нэмнэ.

Fe(OH)3(хат) + e- Fe(OH)2(хат) + OH-(уус), |-4

O2(х) + 2H2O(ш) + 4е- 4ОН-(уус)

4Fe(OH)2(хат) + O2(х) + 2H2O(ш) 4Fe(OH)3(хат); Өгсөн урвалаар хүчилтөрөгч төмөр (II)-ийг исэлдүүлнэ.

Багш ангижрах ба исэлдэх хагас урвалаар авсан болон алдсан электроны тоо тэнцүү байх, хураагдах ёстойг анхааруулах хэрэгтэй. Багш картаар алдаатай тэгшитгэл өгч алдааг олох дасгал хийн, дадлага хийнэ.

Санамж: хагас урвалын тэгшитгэлийг бичихдээ усан орчин дахь ионыг тооцоох ёстойг сануулна.

MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O

2H2O + 2e- H2 + 2OH- гэх мэт

орно.

12.2.1ж. Электродын потенциалын утга усан уусмал дахь ионы концентрацаас хамаарч өөрчлөгддөгийг чанарын хувьд урьдчилан хэлэх

Электродын ангижрах хагас урвалын тэгшитгэлээс тэнцвэрийн нөхцөлд уусмал дахь ионы концентрацыг ихэсгэвэл тэнцвэр хаашаа шилжих вэ? гэсэн асуултын дагуу сурагчид таамаглал дэвшүүлнэ. 11-12-р ангид химийн тэнцвэрийн талаар хангалттай үзсэн байгаа. Ион – ионы тэнцвэрийн (жишээ нь, Fe3+/Fe2+) хувьд хоёр ионы концентрац ижил хэмжээгээр өөрчлөгдвөл электродын потенциалд ямар ч өөрчлөлт ажиглагдахгүй. Cu2+/Cu, Fe3+/Fe2+, I2/I- гэсэн системийн хувьд ионы концентрацыг янз бүрээр өөрчлөн Е°-ийг хэмжих дадлага ажил хийж болно. Эндээс сурагчид электродын хагас урвалын тэнцвэрийн шилжилт буюу концентрацыг өөрчлөхөд электродын потенциал стандарт утгаасаа ялгаатай болдогийг харах болно. Тухайлбал Fe3+ ионы

концентрацыг нэмэгдүүлбэл Fe3+(уус) + e- ⇆ Fe2+

(уус) тэнцвэр баруун гар тийш шилжих ба электродын потенциал ихэснэ. Өөрөөр хэлбэл ангижирсан хэсгийн концентрацыг ихэсгэвэл/бууруулвал электродын потенциал илүү сөрөг/эерэг утгатай болохыг илрүүлэх болно. Туршилтыг уусмалын концентрацыг олон янзаар өөрчлөн, электродын потенциалын өөрчлөлтийг ажиглан, тэнцвэрийн шилжилт буюу Ле Шатальен зарчмаар тайлбарлана.



12.2.1з. Н2/О2

түлшний элемент болон сайжруулсан батерей зэрэг төрөл бүрийн цахилгаан химийн хэлхээний давуу талыг овор хэмжээ, масс багатай, өндөр хүчдэл үүсгэдгээр нь илэрхийлэх

Сэдэлжүүлэх зорилгоор савангийн хөөсний тэсрэх туршилтыг сурагчдад харуулан устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн харилцан үйлчлэл нь экзотермийн урвал болох, хугацаанаас хамааран хөөсний хэмжээ ялгаатай байгаа, цахилгааны тоо хэмжээ нь ялгарч буй энергийн тоо хэмжээнд нөлөөлж байгааг харах боломжтой.

Юуны өмнө түлшний элементэд түлшний гадаад эх үүсвэр (устөрөгч), хүчилтөрөгч, агаар зэрэг исэлдүүлэгч шаардлагатай болохыг сурагчид ойлгох ёстой. Цахилгаан химийн хэлхээнд устөрөгч зэрэг түлш исэлдэж потенциалын зөрүү үүсгэснээр гүйдэл гарган авдаг, эх бодис бүрэн урвалд орж дуустал хүчдэл үүсгэдэг ерөнхий зарчмыг мэддэг болно. Сурагчид өөрсдөө электролизын багажийг ашиглан хялбар түлшний элементийг угсарч болно. Хангалттай хэмжээний хий ялгармагц гүйдэл үүсгэгчийн оронд вольтметр байрлуулан цахилгаан үүсч байгааг харах боломжтой.


Түлшний элементийн ажиллах зарчим:

https://www.youtube.com/watch?v=Tk_iIzOUjTU

https://www.youtube.com/watch?v=3BanjQ586Mo

https://www.youtube.com/watch?v=imV_ufIzxPY










12



Устөрөгч шатамхай бөгөөд агаарын хүчилтөрөгч дотор цайвар хөх өнгийн дөл үүсгэн шатаж ус үүсгэдэг болохыг тайлбарлан урвалын тэгшитгэлийг бичиж урвалаас маш их дулаан ялгардаг болохыг үүсэхийн стандарт энтальпийн утгаар тайлбарлаж болно. Энэ чанарыг ашиглан түлш, хүчилтөрөгчийн холимог нь цахилгааны энерги үйлдвэрлэхэд хэрэглэдэг болохыг хэлж, исэлдэх, ангижрах хагас урвалын тэгшитгэлийг бичнэ. H2/O2 түлшний элементийн зарчим болох хэлхээнд явагдах урвал, хэлхээнд үүсэх цахилгаан хөдөлгөгч хүч (Ц.Х.Х), хэлхээнээс өндөр гүйдэл гарган авах асуудал (дотоод эсэргүүцэл ихтэй, хий-электродын зааг дээр тэнцвэр удаан тогтох) зэргийг авч үзнэ. Видео бичлэгээр харуулж болно.

Шатах ашигт малтмал, дулааны цахилгаан станцтай харьцуулан түлшний элементийг хэрэглэхийн давуу болон сөрөг талыг дараах байдлаар хэлэлцүүлэг хийн ярилцана.

- Дулааны цахилгаан станц, автомашины түлш, гэр хороололд хэрэглэдэг нүүрс нь энергийн алдагдал ихтэй, хүрээлэн буй орчинд хортой хаягдал ялгаруулдаг. Харин түлшний элементээр химийн урвалаар цахилгааны энергийг үүсгэдэг, дулааны алдагдал бага, үйлдвэрийн элэгдэл багатай, хүрээлэн буй орчинд хоргүй, хүхрийн ба азотын оксид, нүүрстөрөгч (II)-ийн оксид зэрэг хортой хий ялгаруулахгүй.

- Түлшний элементийг нефтийн үүсвэр багатай орнууд хэрэглэх боломжтой. Ердийн түлшийг бодвол сэргээгдэх эрчим хүч байх боломжтой

- Устөрөгч шатамхай, галын аюултай учир технологийн асуудлыг шийдвэрлэхэд хүндрэлтэй. Түүхий эд болох ус хэдийгээр хямд, харьцангуй элбэг боловч электролизоор устөрөгч гарган авах нь өртөг өндөртэй, цахилгаан их зарцуулдаг, шатах ашигт малтмал хэрэглэх шаардлагатай болно.

Сурагчид интернэтийн хайлт хийж орчин үеийн түлшний элементийн түүхэн хөгжил, үйл ажиллагаа, хэрэглээ зэрэг сэдвээр судалгаа хийж илтгэл, тайлан бичих, мэтгэлцээн явуулах боломжтой юм. Мөн хүхэр-натрийн хэлхээ, спиртийн түлшний хэлхээ зэрэг уламжлалт батарейг бусад масс багатай, орчин үеийн орлуулах батарейг дурьдаж болно.

Сурагчдад түлшний элементийн диаграм өгч, багаж хэрэгслийг нэрлэх идэвхтэй дасгал хийнэ. Жижиг нарны батарей, гүйдэл үүсгэгч ашиглан усны электролиз явуулж үүссэн хийг хооронд нь урвалд оруулж хэрхэн энерги гаргаж авч байгааг харуулах судалгаа хийнэ.

Савангийн хөөсний тэсрэх туршилт:

https://www.youtube.com/watch?v=TQk4gIcw6CU

www.practicalchemistry.org/experiments/exploding-bubbles-of-hydrogen-and-oxygen,158,ex.html

http://auto.howstuffworks.com/fuel-efficiency/alternative-fuels/fuel-cell.htm

12.2.2а. Электролитийн төлөв (хайлмал ба усан уусмал), ангижрах эгнээн дэх байрлал (электродын

10-р ангийн электролизтой холбоно. NaCl-ын хайлмал, концентрацтай болон шингэрүүлсэн усан уусмалын электролиз болон үйлдвэрийн цахилгаан химийн аргаар цэвэршүүлэх явцад зэсээс бохирдсон металлыг ялгах зэрэг системийг судалж болно. Энэ талаар 11-р ангидаа тодорхой хэрэглээгээр тайлбарлан үзсэн байгаа.

Электролизд нэмэх цэнэгтэй электродыг анод, сөрөг цэнэгтэй электродыг катод гэдэг. Катод руу катион ба ус, анод руу анион ба ус татагдана гэдгийг сэргээн






http://www.practicalchemistry.org/experiments/exploding-bubbles-of-hydrogen-and-oxygen,158,ex.html












13



потенциал), концентрацад үндэслэн электролизын дүнд үүсэх бодисыг урьдчилан хэлэх

сануулна.

Электрод дээрх ионы цэнэггүйжих процессийг сэргээн сануулж, электрод үүсэх бүтээгдэхүүн нь ионы цахилгаан химийн хэлхээн дэх байрлал, электролитийн концентрац, электродын төрхөөс хамаардаг болохыг дараах байдлаар нэгтгэн дүгнэнэ.

Электрод Хайлмал

электролит Электролитийн

концентрацтай уусмал

Электролитийн сулруулсан

уусмал

Катод

Катион ангижирна.

Na+ + e- Na

Цахилгаан химийн эгнээн дэх байрлалаас хамаарч метал тунадасжих, уснаас устөрөгч хий ялгарч болно.

Эерэг потенциалтай бол катион ангижрана.

Сөрөг потенциалтай бол устөрөгч хий ялгарна

Устөрөгч хий ялгарна.

Анод

Анион электроныг алдан исэлдэнэ.

2Cl- Cl2 + 2e-

Хүчилтөрөгчгүй хүчлийн анион исэлдэнэ.

Хүчилтөрөгчтэй хүчлийн тохиолдолд хүчилтөрөгч хий ялгарна.

Хүчилтөрөгч хий ялгарна.

Уусдаг электрод

Нөхцөлөөс хамаарч электродын урвалд оролцоно.

Электролизоор үүсэх бүтээгдэхүүнийг стандарт потенциалыг ашиглан таамаглах, тухайлбал, хайлмал, концентрацтай ба шингэрүүлсэн натрийн хлоридын уусмалын электролизын бүтээгдэхүүнийг таамаглах дасгал ажиллана. Үүнээс гадна цахилгаан химийн эгнээн дэх металлын байрлал, электролитийн концентрац, электродын төрхөөс хамааран электролизоор ямар үүсэх бүтээгдэхүүн үүсэхийг таамаглаж, урвалын тэгшитгэлийг бичнэ.

Мөн үйлдвэрт металлыг электролизын аргаар цэвэрлэх аргын зарчмыг тайлбарлан ярилцана.

Санамж: Хэрэв хүчилтөрөгчийн хэт потенциалын утга их байдгаас болж анод дээр дан хлор биш хүчилтөрөгч мөн ялгарч байвал NaCl(уус)-ийн маш шингэрүүлсэн усан уусмал шаардлагатай болно. Гэвч үүнийг дэлгэрэнгүй тайлбарлах шаардлагагүй.

12.2.2б. Авогадрогийн тогтмол, Фарадейн тогтмол болон электроны цэнэгийн хоорондын хамаарлыг томьёолох

11-р ангидаа 12 г С-д агуулагдах атомын тоог тодорхойлоход тосон дуслын болон зэсийн сульфатын усан уусмалын электролизоор Авогадрогийн тоог тодорхойлох аргачлалыг хялбар байдлаар ойлгож, тооцоог хийсэн байгаа. Энэ ангид Фарадейн хууль ашиглан тодорхойлох болно.

Цахилгаан нь электроны урсгал учраас цахилгаан болон түүнийг үүсгэж буй цэнэгийн урсгал дахь электроны молийн тооны харилцан хамаарлыг мэдэх

шаардлагатай. Сурагчид электрон бүр 1.610-19 Кл цэнэг зөөдөг болохыг мэднэ. 11-р ангийн Моль бүлгээс 1 моль

электрон Авогадрогийн тоо (NA=6.021023 моль-1)-ны электрон агуулдаг болохыг мэдэж авсан байгаа. Эндээс сурагчдаар 1 моль электрон ямар хэмжээний цэнэгийг

зөөхийг бодуулна. 6.02 1023 моль-1 1.6 10-19 Кл =

96320 Клмоль-1. Энэхүү тоон холбогдлыг Фарадейн

тогтмол (F=NAe) гэдэг, электролизын тооцоо хийхэд хэрэглэдэг болохыг тайлбарлаж, холбогдох дасгал,

http://www.docstoc.com/docs/11383827/The-Faraday-Constant





14



тооцоот бодлого бодно. Тооцоолсон Фарадейн тогтмол нь ойролцоо бодсон утга бөгөөд 96500 Кл/моль (96500 Кл -ийг 1 фарадей гэж нэрлэдэг) болохыг хэлээрэй.

12.2.2в. Электролизын турш нэвтрэн өнгөрөх цэнэгийн тоо хэмжээ, H2SO4(уус), Na2SO4(уус) усан уусмалын электролизоор үүсэх бодисын масс, эзэлхүүн зэргийг тооцоолох

Гүйдлийн хүч, хугацаа, цэнэгийн тоо хэмжээ (C=it)-ий хоорондын харилцан хамаарлыг мэддэг байх хэрэгтэй. Кулон нь цахилгааны тоо хэмжээ бөгөөд хэлхээгээр гүйсэн гүйдлийг хугацаагаар үржүүлсэн үржвэртэй тэнцүү болохыг тайлбарлан, физикийн хичээлтэй холбоно. Энэ тоо хэмжээг Фарадейн тоонд хувааснаар электроны молийн тоо гарна. Энэ нь хагас урвалын тэгшитгэлд оролцож байгаа бодисын молийн тоо (улмаар түүний масс буюу эзлэхүүн)-той хамааралтай учир тооцоолох боломжийг олгодог болохыг тайлбарлана. Фарадейн хуулийн томьёог заавал бичиж өгөх шаардлагагүй. Сурагчид молийн тооны ойлголтоо хэрэглэн тооцоог хялбархан хийж чадна.

CuSO4-ын электролизоор электродын массын өөрчлөлтийг хэмжих, Гоффманы багаж дахь H2SO4 (уус)-ын электролизоор ялгарсан хийн эзэлхүүнийг хэмжих (Доош харуулсан шилэн саван дээр амсрыг нь цавуудаж бөглөсөн 2 бюреткийг уруу харуулж гарын доорх хэрэгслээр угсрах боломжтой)-тэй холбоотой дадлага ажил хийн, тунадасжсан Cu болон ялгарсан Н2 эсвэл O2-ийн эзэлхүүнийг тооцоолох, улмаар бусад металлын масс, молийн тоо, хийн эзэлхүүнтэй холбоотой тооцоог хийж болно.


Бал чулуун электродын оронд зэс электрод ашиглах туршилт:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000476/electrolysing-copper-ii-sulfate-solution

Гоффманы вольтамметрийн туршилт:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000541/electrolysis-using-a-microscale-hoffman-apparatus#!cmpid=CMP00000575

12.2.2г.

Электролизын аргаар Авогадрогийн тогтмолын тоон утгыг олох аргыг тодорхойлох

Сурагчид фарадей нь 96500 Кл, 1 моль электроны цэнэгтэй тэнцүү болохыг мэдэж байгаа. 1 фарадей хэмжээний цэнэг хэчнээн ширхэг электрон (1 ширхэг

электроны цэнэг 1.610-19 Кл)-оор үүсгэгдэхийг олбол Авогадрогийн тогтмол гарах болно. 2.2б зорилтыг хараарай.

CuSO4(уус)-ын электролизийн үед ялгарсан зэсийн масс, эсвэл H2SO4(уус)-ын электролизоор ялгарсан устөрөгчийн эзэлхүүнийг хэмжих дадлага ажлыг сурагчид хийнэ. 11-р ангид хийсэн бол сэргээн сануулах түвшинд орж болно. Валент чанар, молийн масс (эсвэл молийн эзэлхүүн) болон электроны цэнэгийн ухагдахуунуудыг хэрэглэн Авогадрогийн тогтмолын утгыг тооцоолно.

Өмнө хийсэн туршилтын үр дүнг ашиглан Авогадрогийн тоог тооцоолох дасгал ажиллана.

12.3. Химийн тэнцвэр



12.3.1а. pH, Ka, pKa, Kw зэрэг нэр томьёог учирлан тайлбарлах,

Суралцахуйн зорилтод өгсөн ухагдахуун бүрийг тодорхойлж өгнө. Энэхүү суралцахуйн зорилтын хүрээнд туршилт үзүүлэх, сурагчдаар туршуулах шаардлагагүй, ихэнхдээ тооцоотой холбоотой дасгал ажил хийнэ. pH, pKa, Kw-ийн концентрацын хамаарлын математик тэгшитгэлээр тайлбарлана. Үүнд:



рН, устөрөгч















15



тэдгээрийг тооцоонд хэрэглэх

1. Устөрөгч ионы концентрац, [H+]-ыг рН-д эсвэл рН-ийг [H+]-д шилжүүлэх,

𝑝𝐻 = −𝑙𝑜𝑔10[𝐻+]

Сурагчид янз бүрийн хүчтэй, сул хүчлийн рН-ыг хэмжин [H+]-ыг тооцоолох, улмаар хүчтэй, сул хүчлийн ялгааг илрүүлэх дадлага ажил хийх боломжтой. Түүнчлэн сурагчдаар “Ялгаатай концентрацтай сул хүчлийн рН хэрхэн өөрчлөгдөх вэ?, Адил концентрацтай ялгаатай хүчлийн рН ямар байх вэ?” гэсэн хэлбэрээр асуудал шийдвэрлэх даалгавар өгч, учир шалтгааныг тайлбарлах өндөр түвшний үйлийг ангид хийж болно.

Энэ хэсэг нь 11-р ангид үзсэн Бренстед-Лоурийн хүчил суурийн онолтой холбогдох тул сэргээн сануулж, Н+ буюу протоноо өгч (донор) байвал хүчил, авч байвал (акцептор) гэдгийг бататгана.

рН-метр багаж дээр ажиллаж байх үедээ хэмжилтийн нарийвчлал, үр дүнгийн зөв бичиглэл хийхэд анхаарах нь зүйтэй.

рН-ын тооцоот бодлогыг сурагчдаар бодуулсны дараа хөдөлгөөнт үзүүлэн ашиглан тооцоог нь шалгах дадлага ажил хийж болно.

2. Сул хүчлийн уусмалын [H+], [HA]-ийн тоон холбогдлоос тэнцвэрийн тогтмол, Ка-ийг тооцоолох,

𝐾𝑎 =[𝐻+][𝐴−]

[𝐻𝐴]

Бинар сул хүчлийн уусмалд [H+] = [A-], [HA]тэнцвэр = [HA]0 гэж үздэгийг хэлж өгөх хэрэгтэй. Сул хүчлийн хувьд тэнцвэрийн үеийн концентрацыг анхны концентрацтай бараг тэнцүү гээд ионуудын концентрац хоорондоо тэнцүү гэж үздэг. Өөрөөр хэлбэл бараг диссоциацлагдаагүй гэж үздэг.

3. Тэнцвэрийн тогтмол, Ка-ийг рКа-д эсвэл рКа-ийг Ка-д шилжүүлэх,

𝑝𝐾𝑎 = −𝑙𝑜𝑔10𝐾𝑎

4. Kw-ийг ашиглан шүлтийн уусмал дахь [H+]-ийг тооцоолох дасгал ажиллуулна. Шинээр орж байгаа тул усны диссоциацыг тайлбарлаж маш сул электролит болохыг хэлж өгөх нь зүйтэй.

𝐾𝑤 = [𝐻+][𝑂𝐻−]

Математикийн илэрхийллийг багш сайн тайлбарлаж өгөх нь зүйтэй. Kа, рKа, [H+], рН зэрэг хэмжигдэхүүнийг өөр хооронд нь шилжүүлэх төрөл бүрийн тооцоот бодлого бодно. Ангийн хурдтай сурагчдад зориулан дараах байдлаар гүнзгийрүүлсэн дасгал хийж болно. Үүнд:

- 1 моль/дм3 концентрацаас их байх уусмалын рН-ыг тооцоолох ба энэ дасгалаар рН зөвхөн 0-14 хязгаарт байх албагүй гэдгийг сурагчдад ойлгоно.

- Усны диссоциацаар жишээлэн маш бага буюу 10-7-аас бага концентрацтай уусмалын рН-ыг тооцоолох дасгал ажиллана.

- Хүчтэй хүчлийн 10-8 М концентрацтай уусмалын хувьд рН=8 гарах ёстой болно. Гэтэл энэ нь шүлтлэг орчинтой болох тул сурагчдад ойлгомжгүй байдлыг үүсгэдэг. Энэ тохиолдолд усны диссоциацын талаар ярьж байгааг

сурагчид ойлгох ёстой ба [Н+]=1.110-7 (pH=6.96) болно.

ионы концентрацын өөрчлөлтийн хөдөлгөөн үзүүлэн:

https://phet.colorado.edu/en/simulation/ph-scale

acids and bases дасгал ажлыг ашиглаж болно. Дараагийн суралцахуйн зорилтод нийцсэн дасгал ч мөн байгаа.


рН-ын тооцоот бодлого:

http://www.nclark.net/pHcalculation.pdf

рН-ыг хэмжиж буйг харуулсан хөдөлгөөнт үзүүлэн:

http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/acidbasepH/ph_meter.html

Ажлын хуудас:

http://group.chem.iastate.edu/Greenbowe/sections/projectfolder/acidbasetutorialnocompeE2.htm

Дасгалын ажлын хуудас:

http://misterguch.brinkster.net/pra_solutionworksheets.html

http://www.chemsheets.co.uk/Chemsheets%20A2%20009%20(Acids%































http://www.chemsheets.co.uk/Chemsheets%20A2%20009%20(Acids%20&%20bases).pdf




16



Иймд хүчлийн рН 7 рүү ойртох боловч 7-оос их байж болохгүй харин шүлтийн хувьд мөн л 7 руу ойртох боловч 7-оос хэзээ ч бага байдаггүй болохыг тайлбарлаж өгнө.

- Усны диссоциацын жишээн дээр 25С температурт рН=7

байдаг бол 100С температурт хэд байх вэ? гэж таамаглана. Диссоциацаар химийн холбоо тасарч байгаа тул эндотермийн урвал юм. Иймд температур ихсэхийн хэрээр тэнцвэр баруун гар тийш шилжих тул Н+ ионы концентрац ихсэн, рН хүчиллэг болдог болохыг тайлбарлан туршилтаар батлан харуулах боломжтой.

20&%20bases).pdf

12.3.1б. Хүчтэй ба сул хүчил, суурийн устөрөгч ионы концентрац, pH-ийг тооцоолох

Сул ба хүчтэй хүчлийн рН-ыг хэмжүүлэн, хүчтэй, сул хүчлийг ялгах, тооцоогоор батлах туршилтыг хийж болно. Сул хүчлийн хувьд устөрөгчийн ион ба анионы

концентрацыг тэнцүү гэж үзэн [H+] = √([HA]Ka) гэсэн ойролцооллыг хэрэглэн, рН тооцоолох дасгал ажиллана.

Усны ионы үржвэр, Kw-ийг хэрэглэн хүчтэй суурь дэх гидроксиль ионы концентрац, [OH-]-ийг устөрөгч ионы [H+] –д шилжүүлэх тооцоог тайлбарлан, жишээ бодлого бодуулж, дасгал ажиллана. Тооцоо хийсний дараа рН-метрээр төрөл бүрийн уусмалын рН-ийг хэмжин бодсон бодолт буюу таамаглалыг шалгах дадлага хийж болно. Өгсөн хүчлийн уусмалын рН-ыг таамаглуулан туршилтаар батлах ч боломжтой.

Сурагчдыг баг болгон хувааж сул суурь-хүчтэй хүчил (аммоны гидроксид-давсны хүчил), сул хүчил-хүчтэй суурь (цуугийн хүчил – натрийн гидроксид), хүчтэй хүчил-хүчтэй суурь (давсны хүчил – натрийн гидроксид)-ийн титрлэлтийг явуулан, титрлэлтийн муруй буулгах дадлага ажил хийж, багийн үр дүнг нэгтгэн дүгнүүлэх замаар хичээлийг зохион байгуулж болно. Туршилтын ажлын хуудаст сул хүчил, суурийн диссоциацын тоон холбогдлоос ямар индикатор авах нь тохиромжтойг таамаглан шалтгааныг тайлбарлах, туршилтаар нотлох үйлийг багтаасан байвал зохино.

Цууны хүчлийг натрийн гидроксидын уусмалаар титрлэн алхам бүртээ рН-ыг хэмжин рН=f(V) хамаарлын муруй буулган эквивалент эзэлхүүн, түүний хагас эзэлхүүнийг тодорхойлж, энэ эзэлхүүнд харгалзах рН-ын утга нь хүчлийн рК-ын утгатай тэнцүү болохыг тайлбарлана. Хэрэв сургуулийн лабораторт рН-метр байхгүй бол видео бичлэг үзэх, хөдөлгөөнт үзүүлэн харах замаар туршилтын үр дүнг ашиглан титрлэлтийн муруйд задлан шинжилгээ хийж болно.



acid erosion – цэсийг сонгох ба амьдралд тулгардаг асуудал шийдвэрлэх туршилт:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000939/problem-based-practical-activities#!cmpid=CMP00001328

Анги дахь явцын үнэлгээний аргачлал, жишээ:

http://www.rsc.org/education/teachers/resources/aflchem/resources/01/index.htm

12.3.1в. Өгсөн үр дүнг ашиглан хүчил-суурийн титрлэлтэд тохирох индикаторын сонголтыг учирлан тайлбарлах

Хүчил суурийн титрлэлт, сул хүчил, суурь, хүчтэй хүчил суурийн рН, диссоциацаас хамааруулан индикаторыг хэрхэн сонгох тухай үзнэ. Суралцагчид рК-ийн холбогдлоор индикаторын өнгө өөрчлөгдөх рН-ийн хязгаарыг хэрхэн тодорхойлох, титрлэлтийн эквивалент цэгийн рН-ийн хязгаар хүчил болон шүлтийн хүчээс хэрхэн хамаардаг болохыг мэддэг байх ёстой (энэ хоёр pH-ийн хязгаар тохирч байх ёстой). pK-ийн холбогдлыг цээжлэх шаардлагагүй боловч суралцагчид метилоранж нь сул суурь-хүчтэй хүчил, фенолфталейн нь хүчтэй суурь-сул хүчил, харин хоёулаа хүчтэй суурь-хүчтэй хүчлийн титрлэлтэд хэрэглэгддэг болохыг мэддэг байна.



Холбоосын 3.4. хэсэгт байгаа дасгал:

http://www.rsc.or

g/learn-chemistry/resource/res00001358/




















17



Үүнийг тайлбарлахын тулд дараах дадлага ажлыг хийнэ. 12 хуруу шилэнд pH=1, pH=2,... pH=12 байхаар буфер уусмал хийж, тус бүрд нь өгсөн индикатораас хэдэн дуслыг хийж холино. Багш буфер уусмалыг урьдчилан бэлтгэсэн байвал зохино. Тухайн индикаторын өнгө өгөх буюу эквивалент цэгийн рН-ын хязгаарыг сурагч шууд өөрийн нүдээр харж, индидакторын өнгө шилжих рН-ын хязгаарыг тогтоон, энэ нь рК-тай ямар хамааралтай байгааг нотлох боломжтой болно. Өнгө нь аажмаар өөрчлөгдөж байгаад индикаторын эцсийн өнгө илэрдэг болохыг ажиглах ёстой.

Ангийн чадварлаг сурагчдаар pKind –ын утгаас хамааруулан сонголт хийх боломжтой. Үүнд:

Hind ⇌ H+ + Ind-

Хүчил дэх өнгө суурь дахь өнгө

Индикаторын рК тогтмол болох, өнгө өөрчлөгдөх хязгаар 1 байдаг болохыг тайлбарлаж нэмэлт дасгал ажиллаж

болно. Янз бүрийн индикаторын рК утга, ялгаатай титрлэлтийн муруй өгөөд аль тохирохыг харгалзуулах дасгалыг ажиллана.

Хүчил, шүлтийн төрлийг өөрчлөн, ялгаатай байдлаар сурагчдад хуваарилан хүчтэй хүчил (XX), суурь (XC), сул хүчил, (CX) суурь (CC)-ийн хосыг ээлжлэн ХХ+ХС, ХХ+СС, СХ+ХС, СХ+СС гэх мэтээр 8 ялгаатай титрлэлтийн туршилтыг хийнэ. рН метрээр уусмалын рН-ыг хэмжиж, багш Microsoft Excel програм дээр өгөгдлөөр график байгуулах, эсвэл сурагчид өөрөө графикийн цаасан дээр титрлэлийн муруйг зурна. Титрлэлтийн муруйн хэлбэр дүрсийг харьцуулан, урвалын рН тогтмол байснаа огцом өсч эквивалент цэгт хүрсний дараа буцаад тогтмолжиж байгаагийн шалтгааныг тайлбарлана. Сул суурь ба сул хүчлийн титрлэлтийн муруйд огцом үсрэлт гарахгүй байгаад үндэслэн энэ төрлийн титрлэлтийг явуулдаггүй сурагчдад болохыг тайлбарлана. Сурагчид эквивалент эзэлхүүний үе дэх рН үргэлж 7 байдаггүй болохыг ажиглах ёстой. Титрлэлтийн муруйд үндэслэн индикаторыг хэрхэн сонгохыг тайлбарлаж дасгал ажиллана.

advanced-starters-for-ten#!cmpid=CMP00002944

Индикатортай холбоотой гридлок

дасгалыг явцын

үнэлгээнд ашиглаж болно.

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resources/gridlocks/puzzles/level-3/Indicators.html

Титрлэх, пипетка, бюретка

ашиглах талаар

видео бичлэг:

http://www.rsc.org/education/teac

hers/resources/practical/index3.htm

Индикатор

сонгох эвлүүлдэг тоглоом:

http://www.rsc.org

/learn-chemistry/resource/res00001153/indicator-puzzle

12.3.1г. Хүчил-суурийн титрлэлтийн үеийн pH-ы н өөрчлөлтийг тодорхойлох, энэ өөрчлөлтийг хүчил ба суурийн хүчид үндэслэн учирлан тайлбарлах

Энэхүү суралцахуйн зорилтыг 3.2в-ийн үр дүнг хэлэлцэх үедээ хэрэгжүүлбэл зохино. Титрлэлтийн явцад рН-ыг хэмжин, рН-нэмсэн уусмалын эзэлхүүнээс хамаарсан график байгуулах дадлага ажлыг өмнөх суралцахуйн зорилтын хүрээнд хийсэн байгаа. Энэ нь суралцагчдад экивалент цэгийг ойлгох, индикатор хэрхэн ажилладгийг ойлгоход тусална. Сул хүчил ба сул суурийг бромтимолын хөх индикатораар титрлэх туршилтаар үсрэлтийн цэгийг мөн л тодорхой гаргах боломжгүй байх учраас сонгосон индикатор нь эквивалент цэгийг тогтоох боломжгүй гэдгийг харуулах болно. Эсвэл өмнө хийсэн туршилтын үр дүнд шууд ярилцаж болно.

Сул хүчлийг хүчтэй сууриар титрлэх үед тохирох мужид рН-ыг хэмжин pKa = pH + log10 ([HA]/[A-]) томьёог ашиглан хүчлийн рКа-ийг тооцоолоход хэрэглэж болно. Сул хүчлийн диссоциацийн тогтмолын илэрхийллээс дээрх Хандерсон Хасселбахын тэгшитгэлийн гаргалгааг сурагчидтай хамтран гаргах, төрөл бүрийн тооцоот



Хоол шингэлтийг сайжруулдаг эмийг хэрхэн бэлтгэдэг талаар бичлэг:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00001357/reckitt-benckiser-faces-of-chemistry-gaviscon#!cmpid=











http://www.rsc.org/education/teachers/resources/practical/index3.htm




http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00001153/indicator-puzzle





http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00001357/reckitt-benckiser-faces-of-chemistry-gaviscon#!cmpid=CMP00002928







18



бодлого бодно.

Сурагчдаар хөрсний хүчиллэг чанараас болж өнгөө өөрчилдөг ургамлыг сонгон авч, хөрсний хүчиллэг чанараас өнгө нь хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг ажиглах судалгаа хийж болно.

CMP00002928

Бромтимолын хөхийн тухай мэдээлэл:

12.3.2а.

Буфер уусмалаар рН-ыг хэрхэн хянадаг болохыг учирлан тайлбарлах,

цусан дахь pH-ыг хянахад HCO3

- ионы гүйцэтгэх үүрэг зэрэг буфер уусмалын хэрэглээг тодорхойлох, учирлан тайлбарлах

Сурагчдад буфер уусмал ухагдахууныг ойлгоход төвөгтэй байдаг. Ацетатын буфер, аммоны буфер, глициний буферийн жишээгээр ионы урвалын тэгшитгэл (хүчил, давсны диссоциаци, хүчил, шүлт нэмбэл ионы урвал хэрхэн явагдах)-ийг бичнэ. Багш самбарт алдаатай ионы урвал бичиж сурагчдаар засуулах аргыг хэрэглэж болно. Сурагчид ойлгох гол зүйл бол “буфер орчин үүсгэх буюу рН-ийн утгыг өөрчлөхөд хэцүү, маш бага хэмжээгээр л өөрчлөгддөг, устөрөгчийн ионы концентрац өөрчлөгдөхгүй” юм. Энэ нь HA/A- (илүүдэл/нөөцлүүрээр зүйрлэж болох юм)-т сул хүчил юмуу сул суурийг их агуулж байвал (HA ба A-ийн молийн тоо хэмжээ нь нэмсэн H+ юмуу OH- ионыхоос үлэмж их үед) л буфер орчин үүсгэдэг гэсэн санааг ойлгоно. Эндээс [HA]/[A-] гэсэн концентрацын харьцаа бараг өөрчлөгдөхгүй тогтмол байна гэдгийг сурагчид олж харах ёстой. Суралцагчдад буфер нь рН-ийн өөрчлөлтөд устөрөгчийн ионыг шингээх биш харин эсэргүүцдэг болохыг ойлгоно. Хэрэв [A-]/[HA] харьцаа 1-тэй тэнцүү үед рН=рKa болох ба энэ утгыг титрлэлтийн муруй дээр зааж, эзлэхүүний хагаст харгалздаг болохыг ойлгоно.

Сурагчид буфер системд хүчил, суурийн үзүүлэх нөлөөг туршиж, яагаад буфер систем гэж нэрлэсний учрыг илрүүлэх боломжтой.

3.2.в-г суралцахуйн зорилтын хүрээнд байгуулсан сул хүчлийг хүчтэй сууриар титрлэх титрлэлтийн муруй дээр хагас эзэлхүүний орчимд тогтмол байгаа хэсэгт буфер орчин үүсэж байгаа тул бага зэрэг суурь нэмсэн ч гэсэн орчноо өөрчилдөггүй болохыг тайлбарлана.

Сурагчид (CH3CO2H + CH3CO2-); (NH4

+ + NH3); NH2CH2CO2H буфер систем дэх болон түүнд H+ юмуу OH- ион нэмсэн үеийн урвалын тэгшитгэлийг бичдэг байх ёстой.

Дараах бодит амьдралын 2 жишээг буфер уусмалтай холбон тайлбарлана. Үүнд:

1. Сурагчид бохирдол багатай (pH=5.7) болон бохирдолтой борооны усны рН-ыг харьцуулан судлах боломжтой. Шаардлагатай тохиолдолд багш зохиомол дээж бэлтгэн хэрэглэж болно. Бохирдолгүй бол дээрх буфер орчин үүсгэдэг учраас ямар ч борооны усанд адил утгатай байна. Бохирдолтой бол NOx, SO2-ийн нөлөөгөөр рН=4 болж буурдаг учраас хүчлийн бороо үүсгэдэг. Амьдралын химийн өгсөн бүлэгтэй холбож оруулж болох юм.

2. Хүний цусанд мөн адил процесс явагдах ба цусны рН нь гидрокарбонатын нөлөөгөөр тогтмол байдаг болохыг тайлбарлана. Гидрокарбонат ион нь H+ юмуу OH- ионы аль нэгтэй урвалд орж, дараах тэнцвэр тогтдог.

CO2 + H2O ⇄ HCO3- + H+

Цусан дахь буфер орчны тухай кейс судалгааг хийж



Өмнөх хэсгүүдийн хэрэглэгдэхүүнийг ашиглаж болно.

буфер уусмалын талаар онол, дасгал, тоцоот бодлого


http://www.knockhardy.org.uk/sci_htm_files/08buf.pdf









19



болно. Сурагчдыг багаар ажиллан цусан дахь буфер системийн тухай илтгэл, үзүүлэн бэлтгэн тайлагнах боломжтой.

12.3.2б. Тохирох өгөгдлийг ашиглан буфер уусмалын рН-ыг тооцоолох

Хендерсон-Хасселбахын тэгшитгэл, pH = pKa + log10([A-

]/[HA])-ийн гаргалгаа чухал биш хэдий ч суралцагчид тэгшитгэлийг мэддэг, хэрэглэдэг байх ёстой.

Сул хүчлийн диссоциацийн тогтмол, Ка-ын илэрхийллээс дээрх тэгшитгэлийг хялбар математик үйлдэл буюу логарифмын дүрэм ашиглан гаргах (тэгшитгэлийн 2 талаас арав суурьтай логарифм авч эмхэтгэх) бүрэн боломжтой. Энд суралцагчид цэвэр сул хүчлийн диссоциацаар [H+] = [A-] гэж үздэг ч гэсэн буфер уусмалын хувьд энэ ойролцооллыг хэрэглэж болохгүй, хоёр ионы концентрац бие биеэсээ үл хамааралтайгаар өөрчлөгдөж болохыг сайтар ойлгосон байх шаардлагатай.

Суралцагчдаар концентрац нь мэдэгдэж байгаа сул хүчил ба түүний давсны өгсөн уусмалаас тодорхой рН-тай буфер уусмал гарган авахад шаардлагатай давс, хүчлийн харьцангуй тоо хэмжээг тооцоолох дасгал ажиллана. Дараа нь өөрсдийн хийсэн тооцооны дагуу буфер уусмал бэлтгэн, тооцоолсон рН бүхий уусмал гарч байгаа эсэхийг буюу таамаглалаа рН-метрээр шалгаж болно.Жишээлбэл: CH3COOH 0.1 M, CH3COONa 0.1 M уусмалаас рН=4.5 байх буфер уусмал авах ёстой вэ гэж асуун тооцоог хийж, туршилт хийн, рН-ыг хэмжин тооцоогоо баталж болно. рН метр байхгүй бол оронд нь универсал индикаторын цаас ашиглаж болно. Нарийн үр дүн гарахгүй ч ойролцоогоор харах боломжтой. Универсал индикаторын цаас ашиглан гэрлэн дохионы өнгийг хэрхэн гаргах вэ гэж асуун сурагчдаар багийн ажил хийлгэж болно. Түүнчлэн тодорхой рН бүхий буфер уусмалыг ямар сул хүчил, сууриас бэлтгэхийг сонгох дасгал ажиллаж болно.



Өмнө хэсгүүдэд байгаа хэрэглэгдэхүүнээс тооцоололтой хэсгийг ашиглаж болно.

12.3.3а. Уусах

чанарын үржвэр концепцийг хэрэглэх, ойлгосноо харуулах

Хамгийн энгийн тохиолдол болох MX(хат) ⇌ M+(уус) + X-

(уус) гэсэн тохиолдлыг сонгон хатуу-уусмалын тэнцвэрийн тогтмол, KС = [M+

(уус)][X-(уус)]/[MX(хат)] илэрхийллийг гаргах,

[MX(хат)] тогтмол учраас үүнийг KC-тэй нэгтгэн тогтмол гэж үзэн уусах чанарын үржвэр, KC[MX(хат)] = Ksp = [M+

(уус)][X-

(уус)]-ийн илэрхийллийг гаргана. Энэхүү илэрхийлэл дэх [M+

(уус)], [X-(уус)] нь тухайн давсны уусах чанар, s (моль/л)

болохыг тайлбарлан Ksp=s2 гэж бичиж болохыг хэлж өгөх нь зүйтэй. Өмнөх ангиудад уусах чанарын тухай үзсэн тул өмнө нь сэргээн сануулах шаардлагатай. Дээрх тэгшитгэлиийн гаргалгааг хийхдээ 3.2.а суралцахуйн зорилттой холбоно. Усны диссоциацийн хувьд тэнцвэрийн тогтмолд буй усны концентрац тогтмол

байдаг учраас Kw=KС[H2O]=[H+][OH-] байдгийг сэргээн сануулж, үүнтэй адилаар хатуу-уусмалын тэнцвэрийн тогтмолын илэрхийллийг гаргана гэдгийг ойлгоно. Төрөл бүрийн AgCl, LiF, PbS гэх мэт бинар давсны жишээгээр уусах чанарын үржвэрийн илэрхийлэл, нэгжийг гаргах дасгал ажиллана.

Жишээ: AgCl усанд уусахгүй тунадас үүсгэдэг боловч асар бага хэмжээгээр уусмалд ууссан байдаг.


2.5 хэсэгт уусах чанарын үржвэрийн тодорхойлолт, тооцоо


уусах чанарын үржвэрийн талаар асуулт

http://www.chemguide.co.uk/physical/questions/q-spscalcs.pdf

уусах чанарын












20



AgCl(хат)⇄Ag+ + Cl-

Энэ нь уусмал дахь давсны диссоциац тул эргэх урвал болохыг анхаарах шаардлагатай. Энэ хэсэг нь 11-р ангид үзсэн химийн тэнцвэр дэд бүлэгтэй холбогдоно.

KС*[AgCl(хат)]=Ksp=[Ag+][Cl-]=s2 болохыг гаргана.

Уусах чанарын үржвэрийн гаргалгааг илүү нийлмэл тохиолдол, MX2 бa MX3-д хийлгэнэ. Сурагчид муу уусдаг давсны диссоциацийн тэгшитгэл бичих, муу уусдаг давсны уусах чанарын үржвэрийн илэрхийллийг гаргах, нэгжийг илэрхийлэх дасгал ажиллана.

үржвэр тодорхойлох туршилт, асуулт

http://umanitoba.ca/outreach/crystal/resources%20for%20teachers/Solubility%20Product%20Constant%20of%20Lead(II)chloride%20C12-4-13.doc

12.3.3б. Концентрацаас уусах чанарын үржвэрийг, уусах чанарын үржвэрээс концентрацыг тооцоолох

Бинар давсны хувьд концентрацаас Ksp-ийг, Ksp-аас концентрацыг тооцоолоход хялбар байдаг боловч MX2, MX3 зэрэг давсны хувьд ханасан уусмал байх ёстойг санаж, ионы концентрацыг олохдоо урвалын тэгшитгэл дэх стехиометрийн коэффициентийг тооцох шаардлагатай болохыг сануулна. Уусах чанарын өгөгдлөөс уусмал дахь ионы концентрацыг илэрхийлж гаргадаг байх шаардлагатай. Жишээлбэл: MX2 давсны уусах чанарын үржвэрийн илэрхийллээс концентрацыг тооцоолъё:

MX2 ⇌ M2+ + 2X-

Энд [X-] = 2[M2+] Иймээс Ksp = [M2+][X-]2 = 4[М2+]3 болох ба [М2+] = 3√(Ksp/4) байна. Давсны уусах чанараас илэрхийлэн бичвэл:

[M2+]=s, [X-]=2s болох ба Ksp = [M2+][X-]2 =4s3 болно. Эндээс давсны уусах чанар s=3√(Ksp/4) болно.

M2X3 зэрэг илүү нийлмэл тохиолдлыг чадварлаг сурагчид хийж болно. Төсөөтэй тооцоот бодлого, дасгал өгч, уусах чанарын үржвэр, уусах чанар тооцоолно.


12.3.3в. Уусах чанарын үржвэрт хажуугийн ионы нөлөөг ойлгосноо харуулах

Хажуугийн ионы нөлөөг илрүүлэхдээ Ле-Шатальен зарчмыг хэрэглэнэ. Жишээлбэл:

AgCl (хат)⇄Ag+(уус)+Cl-(уус)

Тэнцвэр тогтсон системд натрийн хлорид нэмбэл хлорид ионы концентрац нэмэгдэж Ле-Шатальен зарчмаар тэнцвэр зүүн гар тийш шилжинэ. Улмаар уусмал дахь ионуудын концентрацын үржвэр ([Ag+][Cl-]) нь уусах чанарын үржвэр (Ksp)-ээс их болдог. Ингэснээр уусмалд AgCl тунадасжина. Энэ дүгнэлтийг сурагчдаар хийлгэсний дараа [Ag+][Cl-]>Ksp байх нь тунадас үүсэх нөхцөл болдогийг хэлж өгнө. Эсрэг тохиолдол тунадас буухгүй болохыг хэлнэ.

Тооцоо хийж тэнцвэрийн шилжилтийг илүү сайн ойлгож болох боловч энэ ангид тооцоо хийх шаардлагагүй. Чадварлаг сурагчдаар тооцоо хийлгэх тохиолдолд AgCl(хат)-ын ус ба 0.1 моль·дм-3 NaCl-ын уусмалд уусах чанарыг олох тооцоог хийлгэж болно.

Мөн чадварлаг сурагчдаар KIO3 –ын уусах чанарт KCl-ын уусмалын концентрац хэрхэн нөлөөлөхийг харуулсан туршилт хийж болно. (KI(уус)+H+

(уус) нэмсний дараа тиосульфатын уусмалаар титрлэнэ.) Калийн хлоридын янз бүрийн концентрацтай уусмалд калийн иодат нэмж, уусмалыг хүчиллэг орчинтой болгон калийн иодид нэмж, натрийн тиосульфатаар титрлэн тоон хэмжээгээр илэрхийлж болно.


Хажуугийн ионы нөлөөг судлах туршилтын аргачлал, асуулт, дасгал

https://www.google.mn/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=10&cad=rja&uact=8&sqi=2&ved=0CGkQFjAJ&url=http%3A%2F%2Fwww.dlt.ncssm.edu%2Fcore%2FChapter14-Gas_Phase-Solubility-Complex_Ion_Equilibria%2FChapter14-Labs%2FCa(OH)2_Ksp_with_com









https://www.google.mn/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=10&cad=rja&uact=8&sqi=2&ved=0CGkQFjAJ&url=http%3A%2F%2Fwww.dlt.ncssm.edu%2Fcore%2FChapter14-Gas_Phase-Solubility-Complex_Ion_Equilibria%2FChapter14-Labs%2FCa(OH)2_Ksp_with_common_ion_web_version.doc&ei=K7eGU_CcGIOUyATOwYK4DQ&usg=AFQjCNEXPFpaggzLUFEXgd6FrZHDr8E_hA


















21



KIO3(хат) ⇌ K+(уус) + IO3

-(уус)

Дээрх тэнцвэр тогтсон системд калийн хлорид нэмэхэд калийн ионы концентрац ихэссэнээр Ле-Шатальен зарчмаар тэнцвэр зүүн гар тийш шилжиж улмаар давсны уусах чанар багасдаг.

Хажуугийн ионы нөлөөг бодит амьдралын жишээг оруулж сурагчдыг сэдэлжүүлнэ. Тухайлбал:

- Савангийн үйлдвэрт хэрэглэдэг тухай. Саван нь натрийн стеарат тул натрийн хлорид нэмбэл савангийн уусах чанар буурч хажуугийн ионы нөлөөгөөр ионы хүч ихсэн саван тунадасжин буудаг байна.

- Усны хатуулгийг бууруулахын тулд усан дээр шохой, шохойн чулууны уст давхраанаас нэмж ундны ус гарган авдаг. Усыг цэвэрлэхдээ уусах чанар ихтэй натрийн карбонатыг ус руу нэмснээр кальцийн карбонатын уусах чанар буурч тунадасждаг.

mon_ion_web_version.doc&ei=K7eGU_CcGIOUyATOwYK4DQ&usg=AFQjCNEXPFpaggzLUFEXgd6FrZHDr8E_hA

http://www.webpages.uidaho.edu/chemlabservices/Chem%20112%20Lab/labs/ComIon.pdf

12.4. Урвалын кинетик



12.4а. Урвалын хурдны тэгшитгэл, урвалын эрэмбэ, урвалын хурдны тогтмол, урвалын хагас задралын үе, урвалын хурдыг тодорхойлогч шат зэрэг нэр томьёог учирлан тайлбарлах, хэрэглэх

10-11-р ангид урвалын хурдыг тодорхойлж, дундаж ба тухайн агшны хурдыг тооцоолох дасгал хийсэн байгаа.

12-р ангид шинжлэх ухаанч арга барил төлөвшсөн гэж үзэн шинжлэх ухааны концепцийн мэдлэгийг олгоход гол үйл ажиллагаа чиглэж байна.

Энэ дэд бүлгээр кинетикийн нэр томьёоны тодорхойлолт, бодисын концентрац (даралт) хугацаанаас хамаарах хамаарлыг авч үзнэ.

Өмнөх мэдлэгийг сэргээн сануулах зорилгоор янз бүрийн хурдтай явагдах бодит амьдралын жишээ аван урвал хурдан явахад урвалын хурд ихтэй, эх/бүтээгдэхүүн бодисын концентрац огцом буурдаг/ихэсдэг болох талаар хэлэлцэж нэгдсэн ойлголттой болно.

Урвалын хурдад нөлөөлөх 4 хүчин зүйлийг хянах боломжтой болохыг дараах байдлаар тайлбарлаж, жишээгээр харуулах боломжтой. Үүнд:

1. Эх бодисын концентрац – түүний атом, молекулууд өөр хоорондоо мөргөлдөж байж урвалд орох ёстой

2. Эх бодисын төлөв – Мөргөлдөхийн тулд өөр хоорондоо холилдох ёстой

3. Урвалын температур – мөргөлдөж байгаа молекулууд хангалттай энергитэй үед л урвалд орно.

4. Катализатор – урвалын идэвхжлийн энергийг бууруулж, өөр замаар (урвалын замыг буюу механизмыг өөрчилдөг. Үүнийг сурагчид заавал мэдэх шаардлагагүй) урвалыг явуулдаг.

Дээрх ойлголтоос суралцагчдаар өөрсдөөр нь мөргөлдөлтийн онолын чанарын илэрхийлэл буюу

хурдмөргөлдөлтийн давтамжтемператур -ыг чанарын хувьд гаргана.

Урвалын хурдыг нэгж хугацаанд өөрчлөгдөх бодисын концентрацын өөрчлөлт болохыг томьёогоор өгч урвал явагдахын хэрээр урвалын хурд өөрчлөгддөг болохыг



Иодын цагийн урвал үзүүлэх туршилтын заавар:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000744/iodine-clock-reaction

Урвалын хурд тодорхойлогч шат: http://chemwiki.ucdavis.edu/Core/Physical_Chemistry/Kinetics/Rate_Laws/Reaction_Mechanisms/Rate-Determining_Step

Анхны, дундаж, тухайн агшны хурдыг тодорхойлох, хурдны тэгшитгэл гаргах арга:




















http://chemwiki.ucdavis.edu/Core/Physical_Chemistry/Kinetics/Rate_Laws/Reaction_Mechanisms/Rate-Determining_Step








22



графикаар тайлбарлана. Энд багш үзүүлэх туршилтаар ч хугацаа өнгөрөхийн хэрээр эх буюу бүтээгдэхүүн бодисын масс, эзэлхүүн ялгаатай өөрчлөгдөж байгааг харуулах боломжтой (Өмнөх ангийн туршилтын санааг ашиглаж болно).

11-р ангид үзсэн дундаж, тухайн агшны хурдаас гадна анхны хурдыг графикаас тодорхойлох талаар тайлбарлан дасгал ажиллана.

Урвалын хурдыг эх бодис болон бүтээгдэхүүний концентрацаар илэрхийлдэгийг тэгшитгэлээр харуулан төрөл бүрийн тооцоот бодлогуудыг бодно.

Хурдны нэгж урвалаас хамаарч ялгаатай, тухайлбал ихэвчлэн концентрац/хугацаа буюу моль/(л с) нэгжээр, зарим тохиолдолд даралт/хугацаа буюу Па/с зэрэг өөр нэгжээр илэрхийлэгддэг болохыг хэлж өгнө.

Урвалын хурдны хууль буюу хурдны тэгшитгэлийг томъёолон хурдны тогтмолын физик утга, тухайн бодисын урвалд орох/урвалаас үүсэх хурдыг тайлбарлаж өгөх ба хурдны тэгшитгэл нь урвалын хурд эх бодисын концентрацын зэрэг (эрэмбэ)-т дэвшүүлсэн хэмжигдэхүүнээс хамааралтай болох, хурдны тогтмолын нэгж нь урвалын нийт эрэмбээс хамаардагийг тайлбарлаж өгөх нь зүйтэй. Энд дараах гол зүйлийг зайлшгүй хэлж өгөх хэрэгтэй:

- Химийн урвалын тэгшитгэл дэх стехиометрийн коэффициент нь урвалын эрэмбийг тодорхойлохгүй

- Хурдны тэгшитгэл дэх хурд, хурдны тогтмол, урвалын эрэмбийг туршлагаар л тодорхойлох боломжтой.

- Зарим сурах бичиг дээр хурдны хуулийг масс үйлчлэлийн хууль хэмээн ташаа бичсэн тохиолдол байдгийг анхаарна уу.

Хагас задралын үе нь урвалд орж байгаа бодисын тэн хагас нь задрах үеийн хугацааг хэлдэг болохыг тодорхойлж, дурын урвалын хувьд эх бодисын хагас задралын үеийг тодорхойлж болохыг зааж өгнө. Гэхдээ зөвхөн 1-р эрэмбийн урвалын хувьд л дараалсан хагас задралын үе нь тогтмол утгатай байдаг ба үүгээр нь 1-р эрэмбийн урвал болохыг тогтоодог болохыг хэлнэ. Концентрац хугацааны хамаарлын графикаас хагас задралын үеийг тооцоолох дасгал ажиллана.

Урвал нь хэд хэдэн эгэл шатыг дамжин явагддаг бөгөөд урвалын хурд тодорхойлогч шат нь эдгээр эгэл урвалаас хамгийн удаан явагдаж байгаа урвалын хурдаар тодорхойлогддогийг тайлбарлана.

http://bouman.chem.georgetown.edu/S02/lect2/lect2.htm

Урвалын хурдыг тодорхойлох

http://schoolbag.info/chemistry/central/128.html

Кинетик сэдвийн хүрээнд хичээлийн эхлэл хэсгийн санаа:


хурдны график илэрхийлэлтэй дасгал

http://www.tes.co.uk/teaching-resource/Rates-graphs-6378907/

урвалын хурдны тогтмол, түүний нэгжийн гаргалгаа

http://www.tes.co.uk/teaching-resource/Rate-Constant-Units-Half-Life-6365776/

урвалын хурдны талаар дасгал байна

http://www.nuffieldfoundation.org/sites/default/files/files/FSMQ%20Reaction%20rates.pdf

12.4б. Хурдны

хууль (= K[A]m [B]n ) – ийн тэгшитгэлийг зохиох, хэрэглэх (m ба n=0, 1, 2 байх нэг болон

Суралцагчид олон шаттай явагдах химийн урвалд тохирох хурдны тэгшитгэлийг зохиох дасгал хийнэ. Урвалын хурдны тэгшитгэл бүрийн хувьд хурдны тогтмол, k-ын нэгжийг гаргах ёстой. Аль болох хангалттай хэмжээгээр хурдны тэгшитгэлээс хурдны тогтмолыг тооцоолох дасгал ажиллана. Ерөнхий тохиолдолд эсвэл тодорхой жишээн дээр ч тайлбарлаж болно.

A + 2B → C + D гэх мэт ерөнхий жишээ, SN1 ба SN2

Багшийн ном (2018), 109-114.


Анхны хурдаас хурдны тэгшитгэл гаргах дасгал:

http://www.chemsheets.co.uk/Chemsh
































http://www.chemsheets.co.uk/Chemsheets%20A2%20004%20(Kinetics%201).pdf


23



олон шатаар явагддаг хялбар урвалаар хязгаарлана.)

халалцах урвалын жишээ буюу хлоралканы гидролиз, 2NO+Cl2→2NOCl урвал, пропаноны иоджих урвал гэх мэт тодорхой жишээн дээр дасгал ажиллана.

Тэг, I, II эрэмбийн урвалыг АР үүсэх энгийн жишээн

дээр хурдны тэгшитгэлийг гаргах (0 эрэмбэ – =k, I

эрэмбэ – =kC, II эрэмбэ – =kC2), хурд концентрацаас

(=f(C)), концентрац хугацаанаас (C=f(t)) хамаарах график байгуулж ялгааг нь тайлбарлана.

Урвалын эрэмбийг тодорхойлох анхны хурдын аргыг тайлбарлана. Урвалд орж байгаа бодисуудын нэгнийх нь концентрац өөрчлөгдөж байгаа 2 ялгаатай тохиолдолд урвалын анхны хурдыг тодорхойлж, харьцуулан тухайн урвалд орж байгаа бодисын эрэмбийг тооцоолох дасгал ажиллана. Суралцагчид концентрац хугацааны хамаарлыг графикаас анхны хурдыг тооцоолох дасгал гүйцэтгэнэ. Үүнд суралцагчид тохирох өгөгдлийг ашиглан концентрац хугацааны хамаарлын график байгуулж хугацааны тэг агшинд буюу t = 0 үед шүргэгчийн утгыг олж урвалын анхны хурдыг тооцоолно. Ялгаатай хугацааны үе дэх хурдыг графикаас тодорхойлох дасгал ажиллаж болно.

0 ба I эрэмбийн урвалын жишээн дээр C=f(t) хамаарлын графикаас урвалын эрэмбийг тодорхойлох дасгал ажиллана. Үүнд:

- Тэг эрэмбийн урвалын хувьд концентрац-хугацааны хамаарал шууд шугаман байна.

- I эрэмбийн урвалын хувьд концентрац-хугацааны хамаарал экспоненциал буурах хамааралтай байна.

Суралцагчид концентрац хугацааны хамаарлын графикийн хэлбэрээс урвал 0, эсвэл I эрэмбийн урвал болохыг таньж хэлдэг болох ёстой.

Математик гаргалгаа хийлгүйгээр 0, 1-р эрэмбийн урвалын хурдны интеграл тэгшитгэлээр төрөл бүрийн тооцоот бодлого бодно.

- 0 эрэмбэ:C0-C=kt

- 1-р эрэмбэ: ln(C0/C)=kt

Эх бодисын концентрацаас хурдны тогтмол олох, хурдны тогтмол, анхны концентрацын өгөгдлөөс тухайн агшны үе дэх эх бодисын концентрацыг олох зэргээр бодлогын хэлбэрийг өөрчлөн бодлого дасгал ажиллана.

1-р эрэмбийн урвалын хувьд хагас задралын үе нь тогтмол (нэг ба хоёрдугаар хагас задралын үеийг хэмжихэд хангалттай.) байхыг тайлбарлаж, t1/2=ln2/k буюу концентрацаас хамаарахгүй болохыг хэлнэ. Түүнчлэн тогтворгүй цацраг идэвхит бодисын задрал нь бүгд 1-р эрэмбийн урвалын зүй тогтлоор явагддаг болохыг жишээгээр тайлбарлан, бодлого дасгал ажиллана.

Олон шаттай явагддаг химийн урвалын хурдны тэгшитгэлд хурд тодорхойлогч шаттай холбоотой аль ч жижиг хэсгийн концентрац нь бичигддэггүй болохыг тайлбарлан ерөнхий болон тухайн тохиолдлуудыг жишээлэн авч дасгал ажиллана.

Урвалын эрэмбэ тодорхойлох хэрэглэгдэхүүн хэсэгт өгсөн туршилтыг хийх эсвэл үзүүлэх туршилтаар ажиглан үр дүнд задлан шинжилгээ хийх боломжтой.

Суралцагчид урвалын механизмаас эрэмбийг, эрэмбээс

eets%20A2%20004%20(Kinetics%201).pdf

Ажлын хуудсаас 6 янзаар туршилт явуулан ялгарч буй хийн эзэлхүүн хугацаанаас хамаарах хамаарлыг график байгуулж, бэлэн өгөгдөлтэй харьцуулж болох юм. http://www.rsc.org/education/teachers/resources/aflchem/res Модуль III, 19-2 тал

ources/35/35%20resources/35-2%20Information%20sheet.pdf

Урвалын хурдыг тайлбарлах үзүүлэх туршилт:


Кинетик дэд

бүлэгт Багшийн ном (2018), 109-114


дасгал, үнэлгээний даалгавар бий.


Чадварлаг сурагчдад зориулсан туршилт:


Урвалын эрэмбэ

12.4в. Анхны хурдын арга болон хагас задралын үеийн аргаар (концентрац – хугацааны хамаарлын графикийг ашиглан) урвалын эрэмбийг тогтоох

12.4г. Тэг болон 1-р эрэмбийн урвалын хувьд концентрац – хугацааны хамаарлын графикаас урвалын эрэмбийг тогтоох

12.4д. Дэвшүүлсэн урвалын механизмыг туршилтын кинетик зүй тогтолтой нийцэж байгааг нягтлах

12.4е. Өгсөн

урвалын механизмаас эрэмбийг, урвалын эрэмбээс урвалын механизмыг урьдчилан хэлэх

12.4ж. Концентрацын өгөгдлөөс




http://www.rsc.org/education/teachers/resources/aflchem/resources/35/35%20resources/35-2%20Information%20sheet.pdf































24



анхны хурдыг тооцоолох (урвалын хурдны интеграл тэгшитгэлийг ашиглах шаардлагагүй)

механизмыг гаргах дасгал ажиллана.

Механизм нь урвалын эрэмбэтэйгээ тохирч байгаа эсэхийг шалгаж болох юм. Туршилтын өгөгдөл өгөөд хэд хэдэн механизм санал болгон аль механизм нь өгөгдөлтэй тохирч байгааг тодорхойлох дасгал ажиллаж болно. Эсвэл туршилтын өгөгдлөөс урвалын механизм ямар байж болох талаар санал гаргаж болно. Хэд хэдэн шатаар явагдаж байгаа урвалын үед хамгийн удаан явагдаж байгаа шатаар урвалын хурдаар тодорхойлогдоно. Стехиометрийн тэгшитгэл бичихдээ бүх шатны урвалын нийлбэрээр гаргах дасгал ажиллана.

тодорхойлох туршилтын аргачлал:

http://www2.ucdsb.on.ca/tiss/stretton/chem2/ratelab2.html

12.4з. Нэгдүгээр эрэмбийн урвалын хагас задралын үе концентрацаас хамаарахгүй болохыг ойлгосноо харуулах,

нэгдүгээр эрэмбийн урвалын Тооцоонд хагас задралын үеийг хэрэглэх

Дээр дурьдсанаар 1-р эрэмбийн урвалын анхны ба дараалсан хагас задралын үе тогтмол байх ёстой. Иймээс бусад хагас задралын үе жишээлбэл уралд орж байгаа бодисын анхны концентрацын 80%-аас 40% болтлоо буурах хугацаа нь 60%-аас 30 % болтлоо буурах хугацаатай адил байна. Экспоненциалын график дээр ажиллаж батлах боломжтой. k = 0.693/t½ хамаарлыг ашиглан хурдны тогтмолын тооцоонд хагас задралын үеийг ашиглана. Аль ч тохиолдолд туршилт хийх боломжтой. Хагас задралын үеийг тооцоолох дасгал ажиллана.

Багшийн ном (2018), 109-114.


Онолын тайлбар, дасгал, асуулт:

http://www.knockhardy.org.uk/sci_htm_files/08kin.pdf

Онол, асуулт, дасгал:

http://www.knockhardy.org.uk/ppoints.htm kinetics

12.4и. Анхны

хурдын эсвэл хагас задралын үеийн аргаар хурдны тогтмолыг тооцоолох

Эхлэх буюу анхны концентрац мэдэгдэж байгаа, эрэмбийг тооцоолсон бол k=хурд/[A]m[B]n тэгшитгэлээс хурдны тогтмолыг тооцоолж болно. Суралцагчид m ба n нь 0, 1, эсвэл 2 (урвалын эрэмбийн нийлбэр (m + n) хэзээ ч 2-оос их байхгүй) байх тохиолдолд хурдны тогтмолыг тооцоолох дасгал бодлого бодно. Бүгдэд нь хурдны тогтмолын нэгжийг гаргах ёстой. Хурдны хуулиас хурдны тогтмол, нэгжийн гаргалгааг хийх дасгал оруулна.

Багшийн ном (2018), 109-114


Тэнцвэртэй холбосон карт, оюуны зураглал:

12.4и. Өгсөн

мэдээллээс урвалын хурдыг судлахад тохирох туршилтын арга техникийг зохиох

Туршилтын техник нь ихэнхдээ бодисын тоо хэмжээ эсвэл, тоо хэмжээтэй пропорциональ хамааралтай шинж чанар (концентрац (титрлэлт ашиглан), оптик нягт буюу шингээлт (колориметр ашиглан), хийн эзэлхүүн (хийн тариур ашиглан), нийт масс (хэрэв туршилтаар СО2 гэх мэт хүнд хий ялгарсан бол), цахилгаан дамжуулах чанар гэх мэт)-ыг хэмжихтэй холбоотой болохыг тайлбарлан тодорхой урвалын жишээ өгч ямар туршилтын арга техникийг ашиглаж болохыг санал гаргаж, тайлбарлах боломжтой. Хэмжилтийг тодорхой хугацааны мужид авах ба шинж чанар-хугацааны хамаарлын графикийг байгуулна. Суралцагчдад [H+] ионы концентрацын өөрчлөлтийг рН-метрээр хэмжиж болохгүй гэдгийг анхааруулна. Учир нь логарфим хамааралтай байдаг тул [Н+] маш их хэмжээгээр өөрчлөгдөхөд рН нь тэгтэл өөрчлөгдөж чадахгүй. Урвалын хурдыг судлах тохирох туршилтын арга техникийг сонгох, туршилтын төлөвлөлт хийх, үр дүн гаргах, задлан шинжлэх зэргээр дадлага

Багшийн ном (2018), 109-114 Урвалын хурдыг тодорхойлогч шатыг тодорхойлох:

http://www.tes.co.uk/teaching-resource/Rate-Determining-Step-6162359/

Кинетик шалгалтын материал:

http://www.tes.co.uk/teaching-resource/Re-Kinetics-Test-6060967/





















25



ажлын чадварыг хөгжүүлэх боломжтой. Ер нь бид 8, 10-р ангидаа урвалын хурдны талаар хангалттай туршилт хийсэн тул түүнд суурилан өгөгдөл гарган авах, задлан шинжилгээ хийхэд гол анхаарлаа хандуулах нь зүйтэй. Нөгөө талаас энэ дэд бүлгийн тооцоо, туршилтын хэсгийн органик химийн жишээгээр баяжуулж холбон тайлбарлавал сэдэв хоорондын уялдаа холбоог сайтар хангах болно.

12.4л.

Дараах тохиолдлоор жишээлэх гомоген болон гетероген катализаторын үйлчлэлийн дүр зургийг гаргах:

- Габерын

процесс

- Машины хөдөлгүүрээс ялгарах хийн холимог дахь азотын оксидыг катализын урвалаар зайлуулах.

- Агаар дахь хүхрийн диоксидын исэлдэлтэд азотын оксидуудын үзүүлэх катализаторын үйлчлэл

- I-/S2O82- урвалд

Fe3+ ионы катализаторын үйлчлэл

Бид 9-11-р ангид Габерийн процесс болон машины хөдөлгүүр дэх исэлдэх процессийн талаар хангалттай үзсэн.

Гомоген ба гетероген гэсэн үгийн тодорхойлолтыг товчхон тайлбарлаж өгнө. Гомоген, гетероген катализын нэр томьёог тодорхойлж, 3-4-р жишээгээр тайлбарлана.

Ялгаатай төлөв/фазаас илүүтэй дээрх нэр томьёоны гол ялгаа бол гомоген каталикатор нь анхны шатад урвалд орж, зарцуулагддаг харин дараагийн шатад эргэн үүсдэг. (iii) бa (iv) хэсэгт өгсөн жишээнээс гадна алканы чөлөөт раикалын механизмаар хлоржих (Cl•); карбонильт нэгдэлд HCN-ы нэгдэх урвал (CN-); бензолын галогенжих урвал (AlCl3) зэрэг жишээг багтаан тайлбарлана.

Гетероген катализатор нь тэдгээрийн гадаргуу дээр урвалд орж байгаа бодисын адсорбц явагддагаар тайлбарлагдана. Гетероген катализ, түүний хэрэглээний талаар ойлголт өгөхөөс биш нарийн тайлбар хийх шаардлагагүй. Никель катализатортай алкены каталитик гидрогенжих, Al2O3 катализатортай спиртийн дегидратац зэрэг жишээг тайлбарлаж болно.

I-/S2O82- урвалыг лабораторит судлан, төрөл бүрийн шилжилтийн элементийн ионууд хэр зэрэг идэвхтэй катализатор болж байгааг туршин, үр дүнг E° утгатай холбон тайлбарлана.

Багшийн ном (2018), 109-114 Гомоген, гетероген катализын мэдээлэл, жишээний хамт:

http://www.chemsheets.co.uk/Chemsheets%20A2%20039%20(Catalysis).pdf

http://www.knockhardy.org.uk/sci_htm_files/a5cat.pdf

http://www.chemguide.co.uk/physical/catalysis/introduction.html

12.5. Үелэх хандлага



12.5а. Ионы

радиус ихтэй анионы туйлшрах чадвар, катионы цэнэгийн нягтаар II бүлгийн элементийн нитрат,

Үелэх хүснэгтийн II бүлгийн элементийн атомын электронт бүтэц, физикийн, химийн шинж чанарыг өмнөх ангиудад хангалттай үзсэн байгаа. Энэ ангид зөвхөн энэ бүлгийн элементийн нитрат, карбонатын дулаанд тогтвортой чанар, сульфатын уусах чанарын талаар тайлбарлана. Иймд 5а, 5б суралцахуйн зорилтыг тусад нь хичээл болгон оролгүйгээр тохирох газар нь агуулгыг шингээн оруулах нь зөв болов уу. Талст оронт торын энергийн холбогдол ба ионы туйлшрал дээр үндэслэн дулаанд тогтворт чанарын өөрчлөгдөх хандлагыг тайлбарлана. Эдгээр урвалууд нь тэнцвэрийн нөхцөлд

Багшийн ном (2018), 115-117 https://chem.libretexts.org/Core/Inorganic_Chemistry/Descriptive_Chemistry/Elements_Organized_by_Block/1_s-Block_Elements/Group__2_Elements%3A_The_Alkaline_Earth_Metals/1Group_2














https://chem.libretexts.org/Core/Inorganic_Chemistry/Descriptive_Chemistry/Elements_Organized_by_Block/1_s-Block_Elements/Group__2_Elements%3A_The_Alkaline_Earth_Metals/1Group_2%3A_Chemical_Reactions_of_Alkali_Earth_Metals/The_Thermal_Stability_of_the_Nitrates_and_Carbonates










26



карбонатын дулаанд тогтвортой чанарын өөрчлөгдөх хандлагыг чанарын хувьд тайлбарлах

явагдаагүй тул харин бүлгийн дагуу урвалын хурд буурах нь онцлог шинж болох ба үүнийг катионоор анион дахь O–N эсвэл О–С аль нэг холбооны туйлшралаар тайлбарлана.

- Энэ бүлгийн элементийн карбонатууд дулааны задрал (халаалтын нөлөөгөөр химийн нэгдлийн задрах урвал)-д орж металлын оксид, нүүрстөрөгч (IV)-ийн оксидыг

үүсгэдэг (XCO3(хат)XO(хат) + CO2(х)). Берилли, магни,

кальци, стронци, барийн карбонат, тэдгээрийн оксидууд бүгд цагаан өнгийн хатуу бодис. Бүлгийн дагуу карбонатыг дулааны задралд оруулахын тулд илүү хүчтэй халаах хэрэгтэй болдог. Өөрөөр хэлбэл II бүлгийн металлын карбонатууд дулаанд илүү тогтвортой болдог болохыг сурагчид дүгнэнэ.

- Энэ бүлгийн элементийн нитратууд дулааны задралд орж металлын оксид, азотын диоксид, хүчилтөрөгч

үүсгэдэг (2X(NO3)2(хат) 2XO(хат) + 4NO2(х) + O2(х)). Мөн адил нитратыг дулааны задралд оруулахын тулд илүү хүчтэй халаах хэрэгтэй буюу II бүлгийн металлын нитратууд дулаанд илүү тогтвортой болдог болохыг сурагчид дүгнэнэ.

Яагаад бүлгийн дагуу металлын нитрат, карбонатын дулаанд тогтвортой чанар нэмэгдэж байна вэ? энэ тайлбар хоёуланд нь төсөөтэй байх тул карбонатаар жишээлэн тайлбарлая. Хоёр янзаар тайлбарлаж болно. Үүнд:

1. Катионы туйлшруулах чадварын хандлагаар тайлбарлах

- Эерэг цэнэгтэй металлын ионы туйлшрах чадварын хандлагаар тайлбарлана. 2+ цэнэгтэй жижиг ионууд бага эзэлхүүнд маш их цэнэгийг багтаасан байдаг тул цэнэгийн нягт өндөр, ойролцоо байгаа сөрөг цэнэгтэй ионд хүчтэй нөлөө үзүүлнэ. Харин 2+ цэнэгтэй том ионууд том эзэлхүүнд тархсан байх тул цэнэгийн нягт бага, анионд үзүүлэх нөлөө бага байна.

- Карбонат болон нитрат ионы бүтэц. Карбонат, нитрат ион нь үл байршсан электронтой. Бүтцийг өгсөн холбоосоос хараарай.

- Карбонат ба нитрат ионы туйлшрах чадвар. Карбонат ион дахь үл байршсан электронууд эерэг цэнэгтэй ионыг өөртөө татаж туйлширдаг.

Карбонатыг хэр зэрэг халааж байж задралд оруулах нь ион хэр зэрэг туйлширч байгаагаас хамаарна. Хэдийчинээ их туйлширна төдийчинээ бага халаах буюу дулаанд тогтвортой чанар бага байна гэсэн үг болохыг дээрх маягаар ойлгоно. Дээрх үйл ажиллагаанаас “Катионы радиус бага, цэнэгийн нягт өндөр байх тусам анионд үзүүлэх нөлөө их байна. Бүлгийн дагуу катионы радиус ихсэх тусам карбонат, нитрат ионд үзүүлэх нөлөө буурах тул илүү их халаах хэрэгтэй болно. өөрөөр хэлбэл бүлгийн дагуу карбонат, нитратын дулаанд тогтвортой чанар нэмэгдэнэ” болохыг дүгнэнэ.

2. Металлын карбонат ба металлын оксидын талст оронт торын энергийн холбогдлоор

Бүлгийн дагуу металлын карбонатын задрах урвалын энтальпи нэмэгдэж илүү эндотермийн урвал байдаг учраас задрах урвалд оруулахын тулд их дулаан

%3A_Chemical_Reactions_of_Alkali_Earth_Metals/The_Thermal_Stability_of_the_Nitrates_and_Carbonates

https://www.quora.com/What-is-the-trend-of-thermal-stability-of-group-2-metal-hydroxides

http://www.chemguide.co.uk/inorganic/group2/thermstab.html















27



зарцуулагддаг болохыг сурагчид хэлж чадна.

Гессийн хуулийн циклийг ашиглан урвалын дулааны илрэлийг дараах байдлаар тооцоолох боломжтой.

Карбонатын задрах урвалын энтальпийг тооцоолбол:

Н + LE(XO) = LE(XCO3) + Hconstant

Н = LE(XCO3) - LE(XO) + Hconstant

Тэгшитгэл дэх металлын карбонат болон оксидын талст оронт торын энерги хоёулаа бүлгийн дагуу буурч байгаа боловч адил хурдтай буурахгүй. Оксидын талст оронт торын энергийн бууралт нь илүү огцом байгааг сурагчид ажиглаж, задрах урвалын энтальпи аажим өсөхийг тайлбарлана.

MgCO3, MgO - ийн талст торын энергийг харьцуулахад карбонатыг бодвол оксид нь илүү их талст торын энергитэй тул хялбар задардаг зэрэг өгөгдөлд үндэслэн дасгал ажиллаж болно. MgCO3 нь BaCO3-ийг бодвол өндөр талст торын энергитэй, туйлшрал ихтэй учир хялбархан задардагийг өмнөх суралцахуйн зорилттой холбон тайлбарлана.

12.5б.

Гидратжих процессийн энтальпийн өөрчлөлтийн харьцангуй утга, харгалзах талст оронт торын энергид үндэслэн II бүлгийн элементийн сульфатын уусах чанарын өөрчлөлтийг чанарын хувьд тайлбарлах

Суралцахуйн зорилтын хүрээнд байгаа сульфат төдийгүй гидроксид, карбонатын уусах чанарыг тайлбарлана.

Бүлгийн дагуу металлын сульфатын уусах чанар буурна. Усгүй бериллийн сульфат уусахгүй боловч талст гидрат усанд уусдаг. Магнийн ба кальцийн сульфатын хувьд ч мөн талст гидрат эсэхээс хамаардаг. Сульфатын уусах чанарын хандлагыг тайлбарлахын тулд магни ба шингэрүүлсэн хүхрийн хүчил, барийн нитрат ба хүхрийн хүчлийн харилцан үйлчлэх урвалыг туршин магнийн сульфат усанд уусдаг, барийн сульфат тунадас үүсгэж байгааг харуулж болно.

Хатуу төлөвт талст оронт торын зангилаан дээрх ион ба усан уусмал дахь ионуудын хооронд тэнцвэр тогтож, уусмалд ионууд чөлөөтэй сольватжина. Гидратжихын энтальпи болон талст оронт торын энергийн холбогдол нь бүлгийн дагуу буурдаг. Мөн сульфат ионы радиус их тул радиус багатай металлын ион (Ca2+ бa Mg2+)-ыг бүрэн халхалдаг учир талст оронт торын энерги их байна. [MgSO4-ын талст оронт торын энерги BaSO4-ынхаас их, 500 кЖ моль-1 байдаг ба ΔHгидратжих(M2+) нь мөн их, 620 кЖ моль-1 байна]. Сурагчдад ΔHгидратжих-ын тоон утгыг хайж олох (лавлах ном, интернет), бүлгийн дагуу ΔHуус илүү эндотермийн болж байгааг илрүүлэх дасгал ажиллуулна. 4-р бүлэгтэй холбон талст оронт торын энергийг тооцоолох Гессийн циклийг байгуулах, сульфатуудын талст оронт торын энерги, гидратжихын энергийг харьцуулах дасгал хийж болно. Талст оронт торын энтальпи гидратжихын энтальпигаас харьцангуй бага хэмжээгээр буурдаг. Цуглуулсан өгөгдөлд үндэслэн энэ санааг сурагчид гаргаж болно. Өгөгдсөн энтальпийн утгаас уусах чанарыг таамаглах, энтальпийн өөрчлөлтийн өгөгдлөөс зүй тогтлыг илрүүлэх, тайлбарлахад багш анхаарна.

Багшийн ном (2018), 115-117 Ажлын хуудсыг вэб холбоос:


12.5в. IV

бүлгийн элементийн

Бүлгийн дагуух элементийн физикийн шинж чанарын зүй тогтлыг идэвхтэй сургалтын аргаар сурагчдад танина. IV бүлгийн элементийн хайлах, буцлах цэгийн

Багшийн ном (2018), 115-117 Цахиурыг гарган









28



цахилгаан дамжуулах чанар, хайлах цэгийн өөрчлөлтийн дүр зургийг гаргах, бүтэц, химийн холбоонд үндэслэн хөрвүүлэн тайлбарлах

өгөгдлийг ашиглан график байгуулж, зүй тогтлыг илрүүлэх дасгал хийнэ. Химийн холбоог 11-р ангид үзсэн тул зүй тогтлын хандлагыг тайлбарлах, цахилгаан дамжуулах чанарын талаар урьдчилан хэлэх зэргээр хэлэлцүүлэг хийнэ. Элементийн хайлах, буцлах цэг бүлгийн дагуу буурах хандлагатайг сурагчид илрүүлэх ба энэхүү хандлагыг химийн холбоогоор тайлбарлана. Бүлгийн дагуу атомын радиус ихсэж, холбооны урт нэмэгдэхийн хэрээр хүчтэй ковалентын холбооноос сул ковалентын холбоо, металлын холбоо үүсгэн шилжиж байгаатай холбон тайлбарлана.

Нүүрстөрөгчийн дүрс хувирал болох алмаз нь цахилгаан дамжуулдаггүй. Харин бал чулууны үл байршсан электроны нөлөөгөөр цахилгаан сайн дамжуулдаг талаар сурагчидтай ярилцана. Энэ тухай 9-р ангид химийн холбоо сэдвээр үзсэн тул сэргээн сануулж химийн холбоо, бүтэц байгууллыг зурж ярилцах нь зүйтэй. Цахиур, германи нь хагас дамжуулагчид болно. 9-р ангид хагас дамжуулагчийн шинж чанарын талаар дурьдсан байгаа. Цахиурын хагас дамжуулагч төрхийг илэрхийлэхийн тулд мэдрэгч, батарей, ламп ашиглан Бунзены дөл (ламп илүү тод гэрэлтэнэ)-нд халаан цахилгаан дамжуулах чанар ихсэхийг үзүүлэх туршилт хийнэ. Цагаантугалга, хартугалга металлын холбоотой тул цахилгаан дамжуулах чанар сайтай.

Цахилгаан дамжуулах чанарыг муудундсайн эрэмбээр тодорхойлж, байршсан эсвэл үл байршсан электроноор хандлагын учир шалтгааныг тайлбарлана.

Багшид зориулсан нэмэлт мэдээлэл: Том бүтэц үүсгэн атомууд холбогдох үед тэдгээрийн атомын орбиталууд нэгдэж олон тооны молекулын орбиталыг үүсгэн энерги нь ихсэж валентын ба дамжуулалтын хоёр бүс үүсгэдэг. Валентын бүсэд молекулын орбиталд ковалентын холбоо эсвэл металлын холбоо үүсгэх электронууд байрладаг бол дамжуулалтын бүс нь валентын бүсээс өндөр энергитэй, электрон байрлаагүй хоосон орбитал юм. Температурыг ихэсгэхэд электрон дулааны энергитэй болж, хоёр бүсийн энергийн зөрүү бага бол валентын бүсээс дамжуулалтын бүс рүү шилждэг. Ингэснээр шилжсэн электронууд үл байршиж, цахилгааныг дамжуулах боломжтой болдог. Алмазад хоёр бүсийн энергийн зөрүү маш их учраас ийм боломж үүсэхгүй, харин цахиурын хувьд энергийн зөрүү бага тул электронууд шилжиж, хагас дамжуулагч болдог.

Эдгээрээс гадна энэ бүлгийн элементийн цахилгаан сөрөг чанар, иончлолын энерги зэргийн өөрчлөлтийн хандлагыг тайлбарлах боломжтой.

авах видео:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000825/making-silicon-and-silanes

IV бүлгийн элементүүдийн шинж чанар, цахилгаан дамжуулах чанар:

http://www.chemguide.co.uk/CIE/section93/learninga.html#top

http://www.docbrown.info/page07/ASA2pblocka.htm

http://www.knockhardy.org.uk/sci_htm_files/gpiv.pdf

12.5г. IV бүлгийн элементийн тетрахлоридын дэгдэмхий чанар, молекулын хэлбэрийг химийн

IV бүлгийн элементийн тетрахлорид (XCl4) энгийн ковалент холбоогоор холбогдсон, тетраэдр бүтэцтэй. 11-р ангид химийн холбоо, молекулын хэлбэр үзсэн тул сурагчид хэлбэрийг өөрсдөө дүрсэлж болно. Тасалгааны температурт бүгд шингэн төлөвт оршдог. Эдгээр нэгдлийн буцлах цэгийн хандлагыг илрүүлэх, график зурах дасгал ажиллана. Эндээс сурагчид эдгээр нэгдлийн буцлах цэг (CCl4-ээс бусад) ерөнхийдөө ихэсдэг болохыг харах болно. Үүний шалтганыг дараах

Багшийн ном (2018), 115-117 ван дер Ваальсын хүчтэй холбосон тайлбар:

http://www.chemguide.co.uk/CIE/














http://www.chemguide.co.uk/CIE/section93/learningb.html


29



холбоогоор тодорхойлох, учирлан тайлбарлах

байдлаар тайлбарлана.

Бүлгийн эхэнд орших элементийн тогтвортой исэлдэхүйн хэм +4 учраас нүүрстөрөгч, цахиур нь CCl4, SiCl4 нэгдлүүдийг үүсгэдэг учраас задрахгүй. Гэвч бүлгийн дагуу доошлох тусам +4 исэлдэхүйн хэмийн тогтвортой байдал буурч +2 исэлдэхүйн илүү тогтвортой болдог. Иймээс тасалгааны температурт хартугалга (IV)-ны хлорид хартугалга (II)-ны хлорид, хлор хий үүсгэн задрах хандлагатай байдаг. Энэ нь бүлгийн дагуу атомын электроны тоо ихэссэнээр ван дер Ваальсын хүч ихэсдэгтэй холбоотой.

section93/learningb.html

12.5д. IV

бүлгийн элементийн тетрахлоридын устай харилцан үйлчлэх урвалыг химийн холбоо, бүтэц байгууллаар тодорхойлох, учирлан тайлбарлах

Нүүрстөрөгчийн тетрахлорид нь ус төдийгүй NaOH-ийн уусмалд халаасан ч маш идэвхгүй байдаг, хоёр үе үүсгэдэг. Үүнийг дараах хоёр шалтгаанаар тайлбарлана. Үүнд:

- C-Cl холбооны хүч их, нүүрстөрөгчид хүчилтөрөгчийн чөлөөт хос электронтой холбоо үүсгэх d орбитал байхгүй байдаг. Хэрэв хлорын атомын үүсгэсэн холбоо тасрахаас өмнө холбогддог боломжтой байсан бол урвал явагдах байсан болохыг тайлбарлаж өгөөрэй. Холбоо үүсэх нь энерги ялгаруулах ба ялгарсан энерги нь C-Cl холбоог таслахад зарцуулагдах ёстой. Нүүрстөрөгчийн атомд энэ нь боломжгүй.

- Нүүрстөрөгч нь атомын радиус маш бага, харин хлорын атомын радиус их учраас усны молекул дахь хүчилтөрөгч нүүрстөрөгчтэй харилцан үйлчлэх боломжгүй, устай урвалд орсон ч тогтворгүй байдаг тухай ярилцана. Зургаар дүрслэн харуулах нь ойлгоход дөхөм байх болно. Сурагчдад атомын бүтэцтэй нь холбох түлхүүр санаа өгч болно.

Цахиур, хартугалганы тетрахлоридын хувьд устай урвалд орж оксид, устөрөгчийн хлоридыг үүсгэдэг.

- Бүлгийн дагуу элементийн атомын радиус ихэссэнээр усны молекул довтлох чөлөөт орон зай бий болж шилжилтийн төлөв үүсэх ба идэвхжлийн энергийг бууруулж өгдөг.

- Элементүүд химийн холбоонд оролцох чадвартай хоосон d орбитальтай бөгөөд усны молекулаас чөлөөт хос электроныг хүлээн авах боломжтой. Ингэснээр M-Cl холбоог сулруулах тул SiCl4 - SnCl4 амархан гидролизд ордог. Өөрөөр хэлбэл M-Cl холбоо тасрахад шаардлагатай энергийг M-O холбоо үүссэнээр бий болгож энергийн таатай нөхцөл бүрдэнэ.

Сурагчдад урвалыг нь бүтээгдэхүүний хамт өгч, яагаад ийм урвал явагдаж байгааг тайлбарлуулна. Сурагчид молекулын бүтэц, атомын радиустай холбон учир шалтгааныг нь өөрсдөө олох боломжтой. Мөн тайлбарлах түлхүүр үгийг урвалтай нь хамт өгөөд, учир шалтгааныг нь тайлбарлаж болно.

Багшийн ном (2018), 115-117 Устай харилцан үйлчлэх урвалын шалтгааныг тайлбарлаж байгаа загвар:

http://www.chemguide.co.uk/CIE/section93/learningc.html#top

12.5е. IV

бүлгийн элемент (II ба IV исэлдэхүйн хэм бүхий)-

11-р ангид үзсэн энгийн ба том молекулын ковалент холбоо (CO2, SiO2, GeO2 зэргийг авч үзнэ, CO дахь координацын холбоог оруулахгүй), ионы холбоо (SnO2, PbO2)-ыг сэргээн сануулна.

Нүүрстөрөгчийн диоксид (хий) ба бусад элементийн диоксид (хатуу, хайлах цэг өндөр)-ын физик шинж

Багшийн ном (2018), 115-117 Молекулын бүтцийн томьёо, оксидын







30



ийн оксидын химийн холбоо, хүчиллэг/суурилаг шинж, дулаанд тогтвортой чанарыг тодорхойлох, учирлан тайлбарлах

чанарын эрс ялгааг бүтэц байгууллаар нь тайлбарлана.

- Нүүрстөрөгчийн диоксид хий төлөвт орших тул энгийн ковалент холбоотой. Нүүрстөрөгчийн атом хүчилтөрөгчийн атом тус бүртэй давхар холбоо үүсгэдэг бол энэ бүлгийн бусад элементүүд давхар холбоо үүсгэдэггүй. Цахиур хүчилтөрөгчтэй давхар холбоо үүсгэдэггүй. Цахиурын атом том учраас Si-O холбоо С-О холбоог бодвол урт байна. Иймд нүүрстөрөгчтэй адил давхар холбоо үүсгэхүйц цахиур ба хүчилтөрөгчийн р орбиталууд хангалтай ойрхон байрлахгүй тул тогтвортой давхар холбоо үүсгэж чаддаггүй. Ийм учраас цахиурын оксид хатуу чанар, хайлах цэг өндөртэй байдаг. Байгууллын томьёог нь харуулж тайлбарлавал ойлгоход дөхөм.

IV бүлгийн эхний элементүүдийн оксидууд хүчиллэг чанартай боловч бүлгийн дагуу доошлох тусам хүчиллэг чанар буурч илүү суурилаг болж хүчиллэг чанараа бүрэн алддаг. Иймд бүлгийн дагуу хүчиллэг амфотер – суурилаг чанартай болж өөрчлөгдөнө.

Хүчиллэг чанар нь +II - +IV исэлдэхүйн хэмтэй болж өөрчлөгдөхөд ихэсч, харин C – Pb эгнээнд буурдаг. Иймээс CO2 сул хүчиллэг байхад CO саармаг шинжтэй. Цахиурын оксид устай урвалд орохгүй боловч натрийн гидроксидтой харилцан үйлчилнэ. Сул хүчиллэг чанарыг харуулсан ус, натрийн гидроксидтой харилцан үйлчлэх урвалыг бичүүлнэ. Германи, цагаантугалга, хартугалга (II, IV)-ны оксидууд бүгд амфотер төрхтэй тул хүчил, суурьтай харилцан үйлчилнэ. Урвалын тэгшитгэл бичүүлэх, урвал явагдах шинж тэмдгийн талаар ярилцана.

Pb нь PbO2-тай урвалд орж PbO үүсгэдэг (Pb+PbO2=2PbO) байхад CO салаалах урвалд орж C+CO2 үүсгэдэг урвал (CO=CO2+C)- ын энтальпийг тооцоолох дасгал ажиллаж болно. Сурагчдад өгөгдлийг нь авч, нүүрстөрөгчийн (II) оксид, хартугалганы диоксидын энтальпийг өгч, урвал аль чиглэлд явагдахыг өөрсдөө нь тооцоолно. Энэ төрлийн тооцоог хийх Гессийн хуулийг сэргээн сануулах зорилготой. Эндээс үндэслэн бүлэг дагуух зүй тогтлыг илрүүлж учир шалтгааныг тайлбарлаж болно.

урвалууд:

http://www.chemguide.co.uk/CIE/section93/learningd.html#top

СО2-ийн химийн холбоо:

http://www.chemguide.co.uk/inorganic/group4/oxides.html#top

12.5ж. IV

бүлгийн элементийн усан уусмал дахь катион, оксид дахь элементийн дээд, доод исэлдэхүйн хэмийн харьцангуй тогтворт чанарыг тодорхойлох, учирлан тайлбарлах

IV бүлгийн элементийн исэлдэхүйн хэм нь +4 байдаг. Бүлгийн дагуу доошлох тусам +2 исэлдэхүйн хэм үзүүлэх хандлагатай.

- Нүүрстөрөгчийн +2 исэлдэхүйн хэмтэй нэгдлийн жишээ СО ба хүчтэй ангижруулагч болдог. Энэ шинжийг ашиглан металлын оксидоос металл гарган авахад

түгээмэл хэрэглэдэг (Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2). 9-10-р ангийн металл сэдвийг харна уу.

- Цагаантугалганы +4 төлөв +2 төлвөөс тогтвортой тул Sn(II) нэгдэл нь Sn(IV) нэгдэл рүү харьцангуй хялбар шилжихийг илтгэнэ. Өөрөөр хэлбэл уусмалд Sn2+ ион

ангижруулагч болно (Sn2+ + I2 Sn4+ + 2I-).

- Xартугалганы +2 төлөв +4 төлвөөс тогтвортой байдаг тул Pb(IV) нэгдэл нь Pb(II) нэгдэл рүү харьцангуй хялбар шилжихийг илтгэнэ. Хартугалга (IV)-ны хлорид, оксидын задрах урвал, хартугалга (IV)-ны оксидын концентрацтай

Багшийн ном (2018), 115-117 Электродын потенциал утга, урвалуудын чиглэл:

http://www.chemguide.co.uk/CIE/section93/learninge.html#top













31



давсны хүчилтэй харилцан үйлчлэх урвал зэрэг исэлдүүлэгч шинж үзүүлж байгаа урвалыг жишээлэн тайлбарлана.

Багшид зориулсан нэмэлт мэдээлэл:

Исэлдэхүйн хэмийн энэхүү өөрчлөлтийг дараах байдлаар тайлбарлах нь зүйтэй. Энэ бүлгийн бүх элементийн гадаад давхрааны электронт бүтэц ns2npx

1npy1 (n=2–6) байна. Гадаад давхрааны бүх

электрон химийн холбоонд оролцсон тохиолдолд +4 исэлдэхүйн хэм үзүүлнэ. Бүлгийн дагуу доошлох тусам s орбитал дээрх хос электрон химийн холбоонд оролцохгүй болж ирнэ. Үүнийг химид инертийн хосын нөлөө гэж нэрлэдэг. Химийн холбоо үүсэхтэй холбон тайлбарлах нь сурагчдад ойлгомжтой байна.

Сурагчдад Sn4+/Sn2+ ба Pb4+/Pb2+-ийн стандарт потенциалын утгыг ашиглан өгсөн урвалын явагдах эсэхийг таамаглах дасгал өгөх, боломжтой бол хуруу шилний туршилт явуулж турших боломжтой. Sn2+

(уус), эсвэл Pb4+

(уус)/PbO2-тай урвалд орох тохирох урвалжууд: Br-

(уус), Br2(уус), I-(уус), I2(уус), MnO4-(уус), Cr2O7

2-(уус) болно.

түүнчлэн нүүрстөрөгчийн монооксид, хартугалганы диоксидын урвал явагдах боломжтой эсэх, аль чиглэлд аяндаа явагдахыг тогтоох зэрэг дасгалыг сурагчдад өгч болно.

12.5з.

Нүүрсний Монгол орны нийгэм, эдийн засаг ба хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх нөлөөг тодорхойлох

Монгол орны уул уурхайн салбарт нүүрсний эзлэх байр суурь өндөр байдаг. Сурагчдаар нүүрсний орд газрууд, нүүрсний найрлага, нүүрсний нөөц, нүүрсний нийгэм, эдийн засаг, хүрээлэн буй орчинд үзүүлж буй нөлөөг харуулсан илтгэл, тайлан, зурагт үзүүлэн бэлтгэх, тодорхой сэдвээр хэлэлцүүлэг өрнүүлэх зэргээр идэвхтэй сургалтын арга хэрэглэх бүрэн боломжтой. Мэдээллийн эх сурвалж ч мөн хангалттай бий.

12.5и. Нүүрсийг ашигтай бүтээгдэхүүн болгон боловсруулах аргыг тодорхойлох

Нүүрсийг түлш болгон хэрэглэхэд нүүрсний дулааны задралаар ялгарсан хийн бүтээгдэхүүн нь хүхрийн диоксид, азотын оксидууд, нүүрстөрөгчийн диоксид, мөнгөнус болон бусад дагалдах бүтээгдэхүүнийг үүсгэдэг. Эдгээр нь хүрээлэн буй орчин, хүний эрүүл мэндэд үзүүлж буй сөрөг нөлөөг хүчиллэг бороо, дэлхийн дулаарал, уушгины хавдар, зүрх судасны өвчин зэргээр жишээлэн ярилцах боломжтой ба сурагчид бие даасан судалгаа хийх бүрэн боломжтой.

Сүүлийн үед цэвэр нүүрсний технологиор нүүрснээс энерги гарган авах хүрээлэн буй орчны сөрөг нөлөөг бууруулах арга хэмжээний талаар, нүүрснээс шатдаг хий болон шингэн бүтээгдэхүүн (газрын тостой адил бүтээгдэхүүн) гарган авах технологийн талаар сурагчдаар судалгаа хийлгэн, технологи, нийгэм, эдийн засаг, хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх нөлөөний талаар хэлэлцүүлэг, мэтгэлцээн зохион байгуулж болно.

https://mn.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D2%AF%D2%AF%D1%80%D1%81

12.5к. Исэлдүүлэгч шинж үзүүлж

Галогентай туршилтыг лабораторт хийх боломжгүй тул галоген ба галидын усан уусмалын харилцан үйлчлэлцэх урвалыг видеогоор үзүүлж исэлдүүлэгч

Галогенуудын исэлдүүлэгч шинж:http://www.






http://www.chemguide.co.uk/inorganic/group7/halogensasoas.html

32



байгаа VII элементийн урвалын харьцангуй идэвхийг стандарт потенциалын утгыг ашиглах тодорхойлох, тогтоох

идэвхийг харьцуулан тодорхойлно. 8-р ангийн идэвхийн эгнээтэй холбоно. Мөн хлорын халуун ба хүйтэн шүлтийн уусмалтай харилцан үйлчлэлцэх урвалаар нөхцлөөс хамаарч исэлдүүлэгч шинж хэрхэн хамаарахыг тэгшитгэл бичүүлэн тайлбарлана.

Галогенуудын стандарт потенциал (E)-ын утгыг өгч урвал явагдах эсэх, явагдах чиглэлийг таамаглан, исэлдүүлэгч шинжийг харьцуулан туршилтын үр дүнтэй хэрхэн нийцэж байгаа талаар дүгнэлт гаргана. Багш дадлага ажлыг хийх ажлын удирдамжийг боловсруулахдаа сурагчдын туршилт гүйцэтгэх чадвараас хамааруулан ялгаатай хийх боломжтой. Хэрвээ туршилт явуулах боломжгүй бол стандарт

потенциал (E)-ын утгыг өгч дасгал ажиллана.

chemguide.co.uk/inorganic/group7/halogensasoas.html

http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch10/group7.php

12.6. Шилжилтийн металлын хими



12.6.1а. d орбиталын хэлбэрийг тодорхойлох

Сурагчдад 11-р ангид үзсэн s, p орбиталын хэлбэрийг төсөөлөн дүрслэхэд хялбар байсан хэдий ч d орбиталын хэлбэрийг төсөөлөн бодох нь хүндрэлтэй байдаг. 5 d орбиталын дөрөв нь цэцгэн, үлдсэн нэг нь өөр хэлбэртэй байдгийг загвар харуулах, зурагт дасгал ашиглах зэргээр тодорхойлно. Энэ ангид яагаад d орбиталын хэлбэр өөр хоорондоо ялгаатай байдаг талаар нарийн үзэх шаардлагагүй, их сургуульд квант химийн хичээлээр учир шалтгааныг заадаг болохыг хэлнэ.

Багшийн ном (2018), 118-124.


12.6.1б. Бүрэн

дүүргэгдээгүй d орбиталтай нэг буюу хэд хэдэн тогтвортой ион үүсгэдэг d элементээр шилжилтийн элемент гэсэн нэр томьёог учирлан тайлбарлах

11-р ангид үзсэн атомын бүтэц бүлэгт d орбиталын энергийн түвшин, хэлбэрийн талаар ярилцсан. 9-11-р ангид шилжилтийн элементийг гарган авах арга, хими шинж чанар, физик шинж чанар зэргийг холбогдох сэдвүүд дээр үзсэн тул өмнөх мэдлэгийг шалгах, сэргээн сануулах зорилгоор бэлтгэн өгсөн ажлын хуудас дээр сурагчид ажиллах боломжтой.

Суралцахуйн зорилтод өгсөн тодорхойлолтыг сурагчдад өгсөн байна. Ерөнхийд нь авч үзэхэд олон янзын тодорхойлолт байдаг ч гэсэн бүх нэгдэлдээ 3d0 ба 3d10 электронт бүтэцтэй байдаг Sc ба Zn-ыг шилжилтийн элементэд оруулдаггүй болохыг хэлнэ.

11-р ангид үзсэн үелэх хүснэгт, үелэх хандлага дэд бүлэгт үелэх хүснэгт дэх d металлын байрлалыг үзсэнтэй холбож болно.

Чадварлаг сурагчдаар яагаад цайр, сканди шилжилтийн элементэд багтдаггүй болохыг сурвалжлах даалгавар өгч болох юм (5.1.б суралцахуйн зорилттой холбогдоно).

Багшийн ном (2018), 118-124.


http://www.knockhardy.org.uk/sci_htm_files/08tm1.pdf


Онолын хэсэг, тохирох дасгал, ажлын хуудас, туршилтын ажлууд:

http://www.chemsheets.co.uk/page12.html

http://www.chemsheets.co.uk/Chemsheets%20A2%20038%20(Transition%20metals%20introduction).pdf

12.6.1в. 3-р

үеийн шилжилтийн элемент, түүний ионы электронт

11-р ангийн атомын бүтэц бүлэгтэй холбогдоно. Сурагчид 3-р үеийн элементээр жишээлэн элементийн атомын электронт бүтцийн томьёог бичдэг болох ёстой (жишээ нь V-ийн хувьд 1s2 2s2 2p6 3s2 3d3 4s2, Cr-ын хувьд 1s2 2s2 2p6 3s2 3d4).

Электрон хуваарилагдах зүй тогтлоос гаждаг

Багшийн ном (2018), 118-124.


Комплекс үүсэх урвалын жишээ:

















33



бүтцийн томъёог тогтоох

тохиолдлуудыг анхаарна. Cr (3d54s1) бa Cu (3d104s1) элементийн хувьд Ауфбайн зарчмаас гаждаг ба саармаг атомдаа 4s1 dn электронт бүтэцтэй байдаг болохыг хэлнэ. Энэ ангид “3d ба 4s орбиталын хоорондох энерги зөрүү, түлхэлцэлтэй холбоотой. Энэ талаар бид их сургуульд дэлгэрэнгүй үзэх болно.” түвшинд тайлбарлахад хангалттай. Ерөнхийдөө нэлээд сурах бичгүүдэд хагас дүүргэгдсэн d5 орбитал түлхэлцлийг минимум болгодог гэж тайлбарласан байдаг боловч энэ нь бусад шилжилтийн элементийн хувьд тохирдоггүй болохыг анхаарна.

Энэ ангид 3d бa 4s орбиталын эрэмбийг онцлон дурьдах шаардлагагүй ч сурагчид 4s орбитал эхлээд 2 электроноор дүүргэгдэнэ, мөн 4s электрон эхэлж химийн холбоонд оролцоно гэдгийг мэдэж байх ёстой.

Шилжилтийн металл болон ионы электронт бүтцийн томьёог бичих төрөл бүрийн идэвхтэй аргуудыг ашиглан дасгалыг ангид ажиллаж дадлагажина. тухайлбал картны нэг талд металл, ионы томьёог, нөгөө талд нь электронт бүтцийн томьёог бичин сурагчид харгалзуулах, зөв хосоо олох замаар бие биеэ шалгах боломжтой. Мөн гэрийн даалгаварт ч ажиллаж болно.

http://www.knockhardy.org.uk/sci_htm_files/tmeq.pdf

Шилжилтийн металлын талаар дасгал ажил:


12.6.1г

Шилжилтийн элементийн атомын радиус, ионы радиус, 1-р иончлолын энерги харьцангуй адил байдгийг илэрхийлэх

Сурагчдаар 3-р үеийн шилжилтийн элементээр жишээлэн атомын ба ионы радиус, иончлолын энергийн өгөгдлөөр график байгуулах дасгал ажиллана. Шинжлэх ухаанч арга барилын чадвараа хөгжүүлэх зорилгоор өгсөн шинж чанар хэрхэн өөрчлөгдөхийг таамаглан, учир шалтгааныг харилцан ярилцана. Графикаар илэрхийлсэн зүй тогтлыг илрүүлэн, яагаад ингэж өөрчлөгдөж байгааг тайлбарлана. Үүнд:

- Шилжилтийн элементийн d орбитал нь хамгийн гадаад давхраа биш.

- Дотоод давхраанд нэмэлт 3d электрон нэмэгдсэнээс болж цөм гадаад давхрааны 4s электроноос халхлагдах тул атомын цөмийн цэнэгийн хэмжээ ихэсдэг.

Энэ ангид үеийн дагуу дээр өгсөн физик шинж чанарын өөрчлөлт нь харьцангуйгаар маш бага байдаг учраас нарийвчилсан өөрчлөлтийг тодорхойлох, тайлбарлах шаардлагагүй. Элементийн атомын дотоод давхраанд 3d электрон орсонтой холбоотой болох, улмаар цөм 4s электроноос халхлагдаж цөмийн цэнэг ихэсдэг болохыг тайлбарлаж өгнө. Тухайлбал шилжилтийн металлаас төмөр, кобальтыг жишээ болгон авч цөмийн цэнэгийн өөрчлөлтийг тайлбарлаж болно. Электронт бүтцийн хувьд 26Fe 3d64s2; 27Cо 3d74s2 байх ба аль ч тохиолдолд цөмийн цэнэг халхлах нөлөө нь бараг адил байдаг тул атомын радиус нь ижил байдаг болохыг тайлбарлана.

Багшийн ном (2018), 118-124.


Шилжилтийн элементийн нягт, хайлах, буцлах цэг, атомын радиусын тоон холбогдол:

http://wwwchem.uwimona.edu.jm/courses/TMintro.html

12.6.1д Шилжилтийн элементийн хайлах цэг, нягтыг кальци зэрэг түгээмэл s – элементтэй чанарын

Энэхүү суралцахуйн зорилтын хүрээнд s элементээс ялгаатай чанарыг харуулахдаа юуны өмнө шилжилтийн элементийн физикийн ба химийн шинж чанарыг харьцуулан ойлгохыг урьтал болгоно. Үүнд шилжилтийн элементүүд нь атомын цэнэг ба радиусын харьцаа их, хатуу чанартай, өндөр нягттай, өндөр хайлах, буцлах цэгтэй, хувьсах исэлдэхүйн хэм үзүүлдэг, өнгөт ион, нэгдэл үүсгэдэг, каталитик шинжтэй нэгдлүүд үүсгэдэг, тогтвортой комплекс үүсгэдэг зэрэг шинжийг хамруулна.

Багшийн ном (2018), 118-124 Шилжилтийн элементийн нягт, хайлах, буцлах цэг, атомын радиусын тоон холбогдол:

http://wwwchem.uw















34



хувьд жиших Зөвхөн энэхүү суралцахуйн зорилтын хүрээнд бүгдийг багтаан ойлгуулахгүй ч гэсэн дэд бүлгийг үзэж дууссаны дараа дээр дурдсан ялгааг сурагчид мэддэг болсон байна.

Сурагчдаар s элемент ба аль нэг бүлгийн шилжилтийн элементээр жишээлэн атомын ба ионы радиус, иончлолын энерги, хайлах цэг, нягт, цахилгаан дамжуулах чанарын өгөгдлөөр график байгуулах, зүй тогтлыг харьцуулан ажиглах, илрүүлэх дасгал ажиллана. s элементийн хувьд өөрчлөлт их байхад шилжилтийн элементийн хувьд маш бага өөрчлөлт ажиглагддаг.

Эдгээр шинж чанарын ихэнх нь шилжилтийн элементийн атомын цөм дэх нэмэлт протон болон валентын давхраан дахь нэмэлт электроноор (өөрөөр хэлбэл 3d + 4s орбитал) тайлбарлагдана. Үл байршсан электрон ихтэй тул хүчтэй металлын холбоо үүсгэснээр хайлах, буцлах цэг, цахилгаан дамжуулах чанар ихтэй, атом масс их учраас нягт ихтэй, атомын радиус багатай байдаг болохыг тайлбарлан ярилцана. Бүлгийн дагуу нэгдүгээр иончлолын энерги бага зэрэг өссөн зүй тогтол ажиглагдах болно.

imona.edu.jm/courses/TMintro.html

төмөр, кобальт, никель зэрэг элементийн атомын радиус ойролцоо байдгийн шалтгаан:

http://chemistry.fellowtuts.com/chapters/atomic-radius-of-d-block-elements/

12.6.1е

Шилжилтийн элемент хувьсах исэлдлийн хэм бүхий нэгдэл үүсгэх хандлагатай болохыг тодорхойлох

Энэхүү суралцахуйн зорилтын хүрээнд шилжилтийн элементүүд хувьсах исэлдэхүйн хэмтэй байдгийг сурагчид ойлгоно.

Хром (Cr(III) ба Cr(VI)), манган (Mn(II), Mn(IV) ба Mn(VII)), төмөр (Fe(II) ба Fe(III)) гэсэн түгээмэл жишээг авах нь тохиромжтой. Эдгээрийг лабораторын дээж ашиглан харуулна.

Сурагчдыг сэдэлжүүлэхдээ V(V)-ийн хүчиллэгжүүлсэн шар өнгийн уусмалыг цайраар ангижруулан V(IV)-ийн хөх, V(III)-ийн ногоон, V(II)-ийн хөх ягаан өнгөтэй болж өөрчлөгдөх хувирлыг үзүүлэх, ялангуяа 1:2, 2:1 харьцаагаар анх авч холин эцсийн уусмал (харгалзан V(IV) ба V(III)-ийг агуулсан уусмал үүснэ)-ын өнгийг туршилтаар харуулж болно. Өнгөний өөрчлөлт ихтэй тул сурагчдад гүнзгий сэтгэгдэл төрүүлдэг. Бодис урвалжийн боломжгүй бол видеогоор харуулж болно. Туршилт явуулахдаа шил саванд холимгийг хийгээд өнгөний өөрчлөлтийг ажиглана. Энэхүү туршилтыг хийж байх явцад электрохими бүлэгтэй холбон электродын потенциалын холбогдлоор бүтээгдэхүүний гарцыг таамаглах, эхний болон эцсийн уусмалын харьцааг өөрчлөн бусад исэлдэхүйн хэмтэй ионуудыг гарган авах зэргээр өөрчлөн явуулж болно. Энэ урвалаар металл ванадиг үүсгэн ангижирч чаддаггүйн шалтгаан юу болохыг асууж тайлбарлана.

Ангид сурагчдаар хүчиллэг орчинд хромат (VI), манганат (VII) ионы Fe(II) ионоор ангижрах урвалыг хийлгэх боломжтой. Бодис урвалжийн боломжгүй бол хэрэглэгдэхүүн хэсэгт өгсөн линкийг ашиглана. Дээрх исэлдэх ангижрах урвалыг явуулахдаа 5.1.ж суралцахуйн зорилттой холбон хичээлээ төлөвлөх нь оновчтой.

Багшийн ном (2018), 118-124


Шилжилтийн элементийн хувьсах исэлдэхүйн хэм:

http://www.chemhume.co.uk/A2CHEM/Unit%202b/11%20Transition%20elements/Ch11TransitionEc.htm

Ванадийн ангижрах урвал:

https://www.youtube.com/watch?v=K7ZKQF7JhDs

https://www.youtube.com/watch?v=ymNLgH0mLQ8

Хромат ионы төмрөөр ангижрах урвал:

https://www.youtube.com/watch?v=Hz8dpVTfVlE

12.6.1ж. Электронт бүтцээс нь шилжилтийн элементийн үзүүлж болох

Шилжилтийн элементийн хувьд 4s орбитал дээрх 2 электроноо алдаж +2 исэлдэхүйн хэм үзүүлэх нь хамгийн түгээмэл ба М2+ ион үүсгэдэг, хамгийн өндөр исэлдэхүйн хэм нь 3d ба 4s орбитал дээрх бүх электроноо алдахад илрэх буюу сонгодог жишээ нь CrO4

2-, MnO4- болно. Энэ

хооронд шилжилтийн элементүүд ямар ч исэлдэхүйн хэм

Багшийн ном (2018), 118-124























35



исэлдэхүйн хэмийг урьдчилан хэлэх

үзүүлэх боломжтой боловч төдийлөн тогтвортой байж чаддаггүй болохыг тайлбарлана.

12.6.1ж.

Исэлдэх ангижрах урвалыг Cr2O7

2-/Cr3+, Fe3+/Fe2+, MnO4

-/Mn2+ зэрэг жишээгээр тодорхойлох, учирлан тайлбарлах

12-р ангийн цахилгаан хими дэд бүлэгт ангижрах хагас урвалын буюу электродын стандарт потеницалыг тодорхойлсон. Үүнтэй холбоотой сурагчид исэлдэх ангижрах урвалд явагдах ангижрах хосын хагас урвалын тэгшитгэлийг бичих, нийлбэр урвалын тэгшитгэлийг бичиж усан орчин дахь ионы нөлөөг тооцон тэнцүүлэх чадвартай болно.

5.1.д суралцахуйн зорилтод дурьдсан урвалыг туршихдаа төмөр (II)-ийг KMnO4-аар титрлэх боломжтой. Энэ нь өмнө ангиудад үзсэн титрлэлтийн арга техник, молийн концентрацтай холбогдоно. Титрлэлт, молийн концентрацтай холбоотой энэ сэдвийн хүрээнд бодлого, дасгал ажиллана.

Fe2+Fе3++e-

MnO4-+8H++5e- Mn2++4H2O

5Fe2+ + MnO4- + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O

Түүнчлэн органик химийн агуулгатай холбон ангид KMnO4 ба K2Cr2O7 зэрэг нь органик химид түгээмэл исэлдүүлэгч болгон хэрэглэгддэг болохыг турших, урвалын тэгшитгэлийг бичих дасгал хийх нь зүйтэй.

Сурагчдаар исэлдэх ангижрах урвалаар ямар бүтээгдэхүүн үүсэхийг таамаглах дасгал ажиллана. Тухайлбал:

Шилжилтийн элементийн электронт бүтэц ихэвчлэн 3dn 4s2 байдаг тул 2 электроноо алдаж +2 гэсэн исэлдэхүйн хэм үзүүлнэ.

Манганы хувьд +2 -оос +7 тогтвортой исэлдэхүйн хэм үзүүлэх ба энэ завсарт бүх исэлдэхүйн хэмтэй ионыг үүсгэх ба тэдгээр нь тогтвортой байх албагүй.

Багшийн ном (2018), 118-124.


Исэлдэх ангижрах урвалыг тэнцүүлэх:

http://www.dpcdsb.org/NR/rdonlyres/78D96E01-DD34-4CD6-910E-72BA216D7793/130146/chem12_sm_09_2.pdf

http://sasc-specialists.ucdavis.edu/alicia/41C/redox.pdf

http://www.ncert.nic.in/ncerts/l/kech201.pdf

Исэлдэх ангижрах урвалыг тэнцүүлэх дасгал:

http://redoxanswers.weebly.com/balancing-redox-reactions.html

12.6.1и. Стандарт потенциалын холбогдлоор исэлдэх ангижрах урвалын аяндаа явагдах эсэхийг урьдчилан хэлэх

12-р ангийн цахилгаан хими дэд бүлэгтэй холбогдох ба стандарт ангижрах потенциалыг сэргээн сануулах, давтлага байдлаар орно. Үүнд стандарт ангижрах потенциал тухайн ион, молекул электроноо хэр зэрэг хялбар алдахыг илэрхийлдэг, урвал дахь тэнцвэрийн байрлалыг харьцангуйгаар баримжаалах хэмжүүр болдогийг сэргээн сануулна. Сурагчид стандарт ангижрах потенциалын утга хэдийчинээ бага, сөрөг утгатай байна тэнцвэр төдийчинээ зүүн гар тал руу шилждэг болохыг мэдэж байгаа.

Дасгал ажилласнаар сурагчдаар дараах дүгнэлтийг гаргана. Үүнд:

Стандарт ангижрах потенциалын утга хэдийчинээ бага, сөрөг утгатай байна тэнцвэр төдийчинээ зүүн гар тал руу шилжинэ

Стандарт ангижрах потенциалын утга хэдийчинээ их, эерэг утгатай байна тэнцвэр төдийчинээ баруун гар тал руу шилждэг

Дээрх дүгнэлтийг хийснээр ангижрах хагас урвал, түүний потенциалын тоон холбогдлоос урвал явагдах эсэхийг тогтоох боломжтой болно.

Багшийн ном (2018), 118-124.


Төмрийн хувьсах исэлдэхүйн хэм:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000517/iron-chemistry-variable-oxidation-state

Стандарт ангижрах потенциал:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000511/redox-reactions

Гууль дахь зэсийн агууламжийг тодорхойлох: http://www.rsc.org/learn-






























http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000542/the-determination-of-copper-in-brass


36



Сурагчид өмнөх суралцахуйн зорилтоор өгсөн ангижрах систем болон бусад холбоотой шилжилтийн элемент (ванади, цагаантугалга, хлор гэх мэт)-ийн хувьд стандарт ангижрах потенциалын утгыг ашиглан түгээмэл исэлдүүлэгч, ангижруулагч урвалж (жишээ нь: Cl2, I-, SO2, Sn2+ гэх мэт)-тай урвалд орох эсэхийг таамаглах дасгал ажиллаж болно.

chemistry/resource/res00000542/the-determination-of-copper-in-brass

12.6.2а. Лиганд, комплекс зэрэг нэр томьёоны тодорхойлолтыг гаргах

5.2а-в хүртэлх суралцахуйн зорилтын хүрээнд сурагчид лиганд, комплекс гэсэн шинэ нэр томъёотой танилцаж, шилжилтийн элемент нь лигандтай харилцан үйлчлэн комплекс үүсгэдэг болохыг тодорхойлно. Түүнчлэн 11-р ангийн химийн холбоо бүлгээр үзсэн координацын холбоог сэргээн сануулах хэрэгтэй.

Лиганд нь металлын атомтай координацын холбоо үүсгэж чадах, чөлөөт хос электрон бүхий молекул юмуу ион болохыг тодорхойлно. Тухайлбал, усны молекул дахь хүчилтөрөгчийн атом, гидроксид бүлгийн хүчилтөрөгчийн атом, аммиакын молекул дахь азотын чөлөөт хос электроныг жишээ болгон зурж, сурагчид химийн холбоо үүсэх механизмыг бичиж химийн холбоо бүлэгтэй холбоно.

Комплекс нь нэг буюу хэд хэдэн лигандаар хүрээлэгдсэн төвийн металлын ион агуулсан молекул юмуу ион болохыг тодорхойлно.

5.2в суралцахуйн зорилтод өгсөн зэсийн аммиак, ус, гидроксид ионтой үүсгэх комплексын жишээгээр тайлбарлана.

Багшийн ном (2018), 118-124.


Комплекс, шилжилтийн элементтэй холбоотой онолын мэдээлэл:

http://www.pearsonschoolsandfecolleges.co.uk/assetslibrary/sectors/secondary/pdfs/science/heinemannscience/ocralevelsamplelessons/ocra2chemistry_revisionguide9780435583743_unit2module3.pdf

Багшийн ном (2018), 118-124 Комплексын талаар оршил, үзүүлэх туршилт:


Шилжилтийн элементийн төрөл бүрийн урвал:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000518/the-transition-elements

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000519/reactions-of-transition-elements

Кобальтын комплекс нэгдэл:

http://www.rsc.org/

12.6.2б. Зэс

(II)-ийн ионы ус ба гидроксид, аммони, хлорид ионтой үүсгэх комплексоор жишээлэн шилжилтийн элементийн лигандтай харилцан үйлчилж комплекс үүсгэх урвалыг учирлан тайлбарлах

Комплекс үүсгэх урвалыг зэсийн ион (Cu(H2O)6]2+, Сu(NH3)4]2+) гэх мэт)-ы хувьд бичиж тайлбарлана. Комплекс ионыг хэрхэн нэрлэх аргачлалыг тайлбарлаж, комплекс ионыг нэрлэх, нэршлээс нь комплекс ионы томъёог бичих дасгал ажиллана. Дээрх комплекс ионы томъёо нь Cu2+ ион зургаан ширхэг Н2О молекулаар хүрээлэгдсэн болохыг харуулдаг. Лигандыг ердийн хаалтанд, комплексыг бүхэлд нь дөрвөлжин хаалт, [ ]-д бичдэг ба хаалтны гадна баруун дээд буланд комплекс ионы цэнэгийг бичдэг болохыг хэлж өгнө. Комплекс ион дахь төвийн ионыг хүрээлсэн координацын холбооны тоог координатын тоо гэдгийг мөн тайлбарлана. Энэ дэд бүлгийн хүрээнд их агуулга биш, гол санааг нь маш товчхон өгөхийг зорино.

Комплекс үүсгэх урвалыг туршилтаар харуулах, сурагчдаар өөрсдөөр нь туршилт хийх боломжтой. Үүнд:

- Зэсийн ион буюу усан уусмалд аммиак нэмэхэд эхлээд бүдэг цэнхэр тунадас үүсгээд, илүүдлээр нэмэхэд гүн хөх өнгийн уусмал үүсгэдэг.

Дээрх тэнцвэр тогтсон систем ба холбогдох өнгөний өөрчлөлтийг NH3(уус) нэмж аажмаар Cu2+(уус) үүсгэж байгаа, мөн дараалуулан аажмаар хүчиллэгжүүлэн өөрчлөлтийг судална.

- Ni2+ ионы ногоон өнгийн уусмал дээр диметилглиоксим, CH3C (= NOH)-C (= NOH) CH3 нэмснээр улаан өнгийн комплекс үүснэ.

Дээр өгсөн 2 жишээ нь мөн лиганд солилцлын жишээ болж өгдөг. Комплексын бодит амьдралын жишээ болгон гемоглобиныг авч болох юм. Үүнд гемоглобин дахь төвийн Fe2+ ион нь гемоглобины молекул дахь порфирины
































http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000658/cobalt-complexes

37



цагирагийн 4 азот, гробины молекулын 1 азоттой болон чөлөөт хүчилтөрөгчтэй нийт 6 координацын холбоо үүсгэдэг болохыг тайлбарлана.

Хүний биед нүүрстөрөгч (II)-ийн оксид нэвтэрснээр төвийн ион, Fe2+ ионтой хүчилтөрөгчөөс илүү хүчтэй холбогддог учраас хортой байдаг. Улмаар хүчилтөрөгч хүний биеээр зөөвөрлөгдөхгүй болж амьсгал боогдуулдаг болохыг хэлж, дараах энгийн урвалаар лиганд солилцол явагддагийг харж болох юм.

HbO2(уус) + CO(х) HbCO(уус) + O2(х)

learn-chemistry/resource/res00000658/cobalt-complexes

Гемоглобин ба лиганд солилцол:


12.6.2в. Шилжилтийн металлын шугаман, октаэдр, тетраэдр, хавтгай дөрвөлжин бүтэцтэй комплексыг тодорхойлох

Шилжилтийн металлын комплекс шугаман, октаэдр, тетраэдр, хавтгай дөрвөлжин зэрэг олон төрлийн хэлбэр дүрстэй байдгийг тодорхойлно. Эдгээрээс хамгийн түгээмэл октаэдр, тетраэдр, хавтгай дөрвөлжин бүтэцтэй комплекс тохиолддог. Хэрэглэгдэхүүн хэсэгт тохирох жишээ, бүтэц байгууллыг харуулсныг харна уу.

- Октаэдр (координацын тоо 6, холбооны өнцөг 90)

- Тетраэдр (координацын тоо 4, холбооны өнцөг 109.5)

- Хавтгай дөрвөлжин (координацын тоо 4, холбооны өнцөг

90)

Комплексын изомерын талаар дурьдах шаардлагагүй.

Багшийн ном (2018), 118-124.


12.6.2г. Зэс

(II)-ийн ионы ус, гидроксид, аммиак, хлорид ионтой үүсгэх комплексоор жишээлэн лиганд солилцол явагдаж болохыг чанарын хувьд учирлан тайлбарлах

Лиганд солилцол гэдэг нь комплекс дахь нэг лигандыг нөгөөгөөр халах урвалыг хэлдэг болохыг, өмнө үзсэн жишээ лиганд солилцол болохыг тайлбарлана. Тусад нь хичээл болгон оролгүй өмнөх суралцахуйн зорилтуудтай холбох нь зохистой.

Дээр тодорхойлсон зэс (II) – аммиак системээс гадна лиганд солилцлыг харуулахад дараах комплексыг туршилтаар гарган авах, харуулах боломжтой.

[Cu(H2O)6]2+(уус) + 4Cl-(конц, уус) → [CuCl4]2- + 6Н2О(ш) урвалаар

хөхөөс шар өнгөтэй болж хувирах ба завсрын шатад үүсч буй ногоон өнгө нь энэ 2 өнгийн холимогоос үүдэлтэй болохыг тайлбарлана. Дээрх урвал ус нэмснээр буцаж явдаг эргэх урвал юм. Cl- лиганд нь Н2О лигандаас том, түлхэлцэх хүч ихтэй учраас усны молекулыг хлорид ион халдаг буюу илүү батжилтай комплекс үүсгэдэг болохыг тайлбарлана. Энэ ангид комплексын батжилын тогтмол, түүний тоон холбогдол зэргийг тайлбарлах шаардлагагүй, зөвхөн чанарын үүднээс тайлбарлана.

Fe3+(уус) ионы уусмал руу SCN-

(уус) нэмж дараа нь F-(уус) нэмж

өнгөний өөрчлөлтийг ажиглана. Төмөр (III)-ийн ионд роданид нэмэхэд цусан улаан өнгө, фторид ион нэмбэл өнгөгүй болдог. Эндээс сурагчид лигандаас хамаарч комплекс өнгөө өөрчилдөг болохыг мэдэх болно. Лиганд солилцлын урвалын тэгшитгэл бичих, дасгал ажиллах шаардлагатай.

Багшийн ном (2018), 118-124.


Комплекс үүсэх урвалын тэгшитгэл, лиганд солилцол:


Лигандын нөлөө:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000472/properties-of-the-transition-metals-and-their-compounds

12.6.2д. Зэс

(II)-ийн ионы ус ба аммоны ионтой үүсгэх комплексоор жишээлэн d-

d орбиталын хуваагдал нь талст орны онолтой холбоотой боловч сурагчдад аль болох энгийнээр тайлбарлахыг оролдох нь зүйтэй. 11-р ангийн атомын бүтэц сэдэвт s, p, d орбиталын хэлбэрийг дүрсэлсэн байгаа. Энэ суралцахуйн зорилтыг ойлгоход их хөдөлмөр, цаг хугацааг зарцуулах шаардлагатай болно. Энд орбиталын хэлбэр

Багшийн ном (2018), 118-124.


Хэрэглэгдэхүүн:

Зураг 1. d





















38



орбиталын хэлбэр, симметр болон октаэдр комплекс дахь мөхөөгдсөн d-орбиталууд энергийн 2 дэд түвшинд хуваагддаг болохыг тодорхойлох

дүрс төдийгүй мөн d орбиталын энергийн харьцангуй байршлийг чухалчлан үзнэ. Үүний тулд сурагчдаар d орбиталын орон зайн 3 хэмжээст загварыг шаар зэрэг гарын доорх материалаар бүтээх x, y, z тэнхлэг дээр 5 орбиталыг байрлуулж биетээр харах нь тэдэнд ойлгоход нь илүү дөхөм болох болно. Энэ үйлээс сурагчид d орбиталыг 2 багц болгон хуваах боломжтойг илрүүлж болох юм (Зураг 1).

Үүнд:

- d(yz), d(xz), d(xy): Эдгээр орбиталын нэрээс эдгээр орбитал харгалзан y-z, x-z, x-y хавтгайд оршиж байгаа гэдгийг хэлж болно. Орбиталын 4 дэлбээ нь тэнхлэгүүдийн дагуу биш харин аль нэг 2 тэнхлэгийн хооронд чиглэн байрладаг.

- d(x2-y2), d(z2): Энэ 2 орбитал өмнөх 3 орбиталаас огт өөр орбиталын 4 дэлбээ харгалзах тэнхлэгүүдийн дагуу байрласан байгааг сурагчид харах ёстой.

Төвийн металлын ион лигандтай харилцан үйлчлэхэд d орбиталын энэхүү ялгаатай байдал нөлөөлөх үү? гэсэн асуултад хариулах шаардлагатай болно. Лигандын нөлөөгөөр шилжилтийн элементийн мөхөөгдсөн d орбиталууд 2 энергийн түвшинд хуваагддаг болохыг тайлбарлана (Зураг 2). Лигандын цахилгаан орны нөлөөгөөр d орбиталууд түлхэлцэж орон зайн байрлалаас хамаарч энерги ялгаатай өсдөг. [Cu(H2O)6]2+ комплекс ионы жишээг ашиглан дараах байдлаар тайлбарлана (Зураг 3). Cu2+ ионыг бодвол лигандын цахилгаан орноос үүдэлтэй түлхэлцлээс болж бүх d орбитал өндөр энергитэй болдог. Лиганд бүр төвийн ионтой чөлөөт хос электроноор холбогдох ба эдгээр чөлөөт хос электрон нь x, y, z тэнхлэгийн дагуу төвийн атом руу холбогдоно. d(x2-y2), d(z2) орбиталын хувьд тэнхлэгүүдийн хооронд орших тул бусад 3 орбиталаас илүү түлхэлцэх хүчтэй, улмаар өндөр энергитэй байдаг (Зураг 2).

орбиталын хэлбэр

Зураг 3. Октаэдр бүтэцтэй комплексын чөлөөт хос электроны чиглэл ([Cu(H2O)6]2+)

Багш нарт зориулсан талст орны онол:

http://chemwiki.ucdavis.edu/Core/Inorganic_Chemistry/Crystal_Field_Theory/Crystal_Field_Theory

12.6.2е. Шилжилтийн элементийн комплекс өнгөтэй байдгийн шалтгаан нь гэрлийн энергийг шингээж, d орбиталын энергийн хоёр дэд түвшний хооронд электрон шилждэгтэй холбоотой болохыг учирлан тайлбарлах

Шилжилтийн элементийн комплексын өнгө үзүүлдэг шалтгааны дараах байдлаар тайлбарлана. Үүнд:

1. Комплекс нэгдлийн өнгө нь фотон буюу гэрлийн энергийг шингээж электрон доод энергийн түвшнээс дээд энергийн түвшин рүү шилжсэнтэй холбоотой. Өөрөөр хэлбэл комплексын d орбиталын электрон лигандын молекул ионтой түлхэлцэх хүчний нөлөөгөөр гаднаас гэрлийн шингээснээр электрон нэг түвшнээс нөгөө түвшин рүү шилждэг.

2. Бидний харж буй өнгө бол шингээсэн гэрэл биш нэвтэрсэн гэрлийн өнгө болохыг хэлж өгнө. Энд өнгөний хүрдийг ашиглан тайлбарлах боломжтой. Өнгөний хүрд гэрэл бодис материалтай харилцан үйлчилж, гэрлийг шингээх, ойлгох чанарыг илэрхийлдэг. Өнгөний хүрдээр хэрэв бодис, материал шар өнгийн гэрлийг шингээж байвал үзэгдэх гэрлийн спектрт ягаан өнгөд харгалзах буюу 400-450 нм долгионы уртад гэрэл шингээлт ажиглагдана (линкийг харна уу). Иймээс Cu2+

(уус) ион нь улаан ба шар өнгийн гэрлийг шингээдэг учраас хөх өнгөтэй харагддаг. Багаж төхөөрөмжийн боломжтой бол спектрофотометрээр шингээлтийн спектрийг буулгаснаар сурагчдад гэрлийн шингээлт, нэвтрэлтийг

Багшийн ном (2018), 118-124.


Комплексын талаар оршил, үзүүлэх туршилт:


Шилжилтийн элементийн төрөл бүрийн урвал:




















39



харуулах боломж олгодог. Интернетээс бэлэн мэдээлэл аван ашиглаж болно.

Сурагчдад комплексын шингээлтийн спектр өгөн ямар өнгөтэй уусмал үүсгэх, ямар долгионы урттай гэрлийг шингээсэн болохыг тааварлах дасгал ажиллана.

chemistry/resource/res00000519/reactions-of-transition-elements

12.6.2ж. Гэрлийн энергийн шингээлт, комплексын өнгөнд ялгаатай лигандуудын үзүүлэх нөлөөг зэс (II)-ийн ионы ус ба гидроксид, аммони, хлорид ионтой үүсгэх комплексоор жишээлэн чанарын хувьд тодорхойлох

Комплексын гэрэл шингээлтэд лигандын төрөл хэрхэн нөлөөлөхийг тодорхойлох, өнгөний өөрчлөлтийг тогтооно. Сурагчид хэдийчинээ илүү нуклеофиль лиганд (өөрөөр хэлбэл Н2О-тай харьцуулахад NH3 илүү суурилаг, органик хими хэсэгтэй холбоно) байна, d орбиталуудын 2 бүлгийн энергийн ялгаа төдийчинээ их байх тул шингээлтийн давтамж өндөр байна гэдгийг мэдэж авах ёстой. Өөрөөр хэлбэл хуваагдсан d орбиталын түвшний энергийн зөрөө их байх тусам гэрлийн шингээлт их болно. Үүнийг чанарын хувьд л тайлбарлахад хангалттай.

Багшийн ном (2018), 118-124.


Чадварлаг сурагчдад зориулан хэт ягаан туяаны спектроскопийн арга:

http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00000282/spectroscopy-in-a-suitcase-uv-vis-student-resources

12.6.2з.

Лиганд ба комплексийн дээрх санааг өгсөн мэдээллийг ашиглан бусад металлуудад хэрэглэх

Сурах бичиг, интернет эх сурвалж, туршилтын мэдээллийг ашиглан өмнө авсан жишээтэй төсөөтэй дасгал ажиллана. Энэхүү дэд бүлгийн бататгал хэсэг болно.

Багшийн ном (2018), 118-124.

Модуль III, 23-25 тал.

12.7. Арен



12.7a. Арен, галогенарены ерөнхий, хураангуй, дэлгэмэл болон холбоосон томьёог хөрвүүлэн тайлбарлах, хэрэглэх

Өмнөх ангидаа органик нэгдлийн ИЮПАК нэршилийн дүрмийг энгийн нэгдэл дээр судалж хэрэглэсэн байгаа. Органик нэгдлийн нэршлийн дүрмийг сэргээн сануулж энэ ангид танил биш нэгдлүүдийг нэрлэнэ.

Бензол 1825 онд нээгдсэн боловч судлаачид түүний байгууллыг тогтоох гэж олон жил маргаж байсан, эцэст нь Кекулье 1865 онд түүний цагираг бүтцийг зүүдэлж нээсэн түүхийг хэлж өгвөл хичээл сонирхолтой болно.

Энэ хөтөлбөрийн органик хими айн нэршлийг судлуулах хоёр боломж бий. Нэг дэх хувилбар нь бүх органик нэгдлүүдийн нэршлийг хамтад нь судлах (7а, 8а, 9а суралцахуйн зорилтын хүрээнд). Хоёр дахь хувилбар нь тухайн анги, бүлгийг судлахдаа эзэмших хувилбар юм.

Багшийн ном (2018), 125-128.


http://www.docbrown.info/page07/Aromatics.htm












40



Энэ тохиолдолд нэршил тусдаа хичээл болохгүй, бусад зорилттой хамт хэрэгжинэ.

Цагираг дээрээ халагчтай бензолын уламжлал (1,2-, 1,3- ба 1,4-байрлал бүхий изомер), мөн цагирагийн хажуугийн хэлхээндээ халагч бүхий бензолын уламжлал нэгдэл (жишээлбэл, фенилэтен)-ийг нэрлүүлнэ. Тухайлбал, 1,2-, 1,3- ба 1,4-байрлал бүхий дихлор болон монохлорметилбензолыг нэрлэх дасгал ажиллана. Өгсөн бензолын уламжлалуудын бүтцийг нэртэй нь холбох дасгал хийнэ.

Моно болон ди галогенарений байгууллын дэлгэмэл хураангуй томьёог бичиж нэрлэнэ. Галогенарений С-CI холбоог танина.

Бензолын гомологийн эхний 4 гишүүний болон гомологийн ерөнхий томьёог бичнэ.

Томьёог С, Н-ийн атом бүрээр дэлгэж дүрслэх шаардлагагүй. (11-р ангийн хөтөлбөрийн 10.1в зорилттой залгамж холбоотой)

http://www.rickveitch.com/tag/dream-art/page/14/

Бензолын бүтцийг хэрхэн нээсэн тухай зурагт түүх:

2014 онд хэвлэгдсэн, Химийн түүх, 95 дугаар талд Германы эрдэмтэн Кекулийн бензолын бүтцийг нээсэн түүх бий.

12.7б.

Бензолын молекулын хэлбэрийг тодорхойлох

Сурагчид метан, этан, этен, этиний молекулын хэлбэрийг судалсан байгаа. Бензолын молекулын томьёонд бензолын цагирагийг үл байршсан хоёрлосон холбоог илэрхийлсэн битүү тойрог бүхий гаксагонал дүрсээр илэрхийлдэгийг тайлбарлана.

Бензолын молекулын нүүрстөрөгчийн атом нь 120°-ийн холбооны өнцөг бүхий, зөв 6 өнцөгтэй, нэг хавтгайд байрласан онцлогийг тодруулна. Сурагчдаар молекулын загвар бүтээлгэж энэхүү бүтцийг тайлбарлах боломжтой. 7в, г зорилттой хамтруулан судална. Мөн зураасан томьёог ашиглаж сурна.

Бензолын молекулын хэлбэрийг тайлбарлуулахдаа өнгийн шаар ашиглан дадлага хийж болно. Ингэснээр сурагчид дээрх санааг илүү ойлгоно.

Багшийн ном (2018), 125-128 http://www.docbrown.info/page06/FunctionalGroups.htm

http://www.docbrown.info/page06/molecule_shapes3.htm

http://www.chemguide.co.uk/basicorg/bonding/benzene2.html

12.7в.

Бензолын молекулын хэлбэрийг С-С-

ийн ба холбоогоор учирлан тайлбарлах

Нүүрстөрөгчийн атомын электрон байгууламжийн томьёог бичиж химийн холбоо үүсгэх боломжийг авч үзнэ.

Нүүрстөрөгчийн атом тус бүрийн 3 электрон химийн холбоонд зарцуулагдаж, өөр хоорондоо болон устөрөгчтэй σ холбоогоор холбогдоно. Харин нүүрстөрөгчийн р-орбиталын 6 электрон өөр хоорондоо

давхцаж үл байршсан холбоог үүсгэдгийг тайлбарлана.

Бензолын молекулын тогтворт чанарыг тайлбарлана. Тогтворжилтийн тухай баримтыг “циклогексатриен”-ы гидрогенжих урвалын ΔH-аар таамаглана. Бензолын гидрогенжих урвалын туршилтын ΔH утгыг этен (этений ΔHгидрогенжих-ийг 3 дахин авсан утга)-ы гидрогенжих урвалын ΔH утгатай сурагчид харьцуулна. (сурагчид урвалуудын ΔH утгыг өөрсдөө тооцоолох боломжтой).

Дан ба давхар холбооны тоон холбогдлыг сурагчид мэднэ. Харин ароматик холбооны уртыг багш хэлж өгч, уртын ялгаанаас тайлбарлах боломжтой. Холбооны урт: Алканы C-C 0.154 нм, хоёрлосон C=C 0.134 нм, бензолын цагирагийн С-С ба C=C тэнцүү 0.139 нм байна. Адил С=С холбоо байтал яагаад ийнхүү эрс ялгаатай шинж чанар гарч ирсэн нь асуудлыг шийдэх сэдэл өгөх зөрчилт санаа болно.

Багшийн ном (2018), 125-128 http://www.chemguide.co.uk/basicorg/bonding/benzene2.html




http://www.docbrown.info/page06/FunctionalGroups.htm






41



Метилбензол ба циклогексены KMnO4 (усан уусмал) ба Br2 (усан уусмал)-тай харилцан үйлчлэх урвалд орох идэвхийг харьцуулах дадлага ажил хийж энэхүү санааг улам гүнзгийрүүлэн баталгаажуулна.

Дараах байдлаар холбооны энергийн тоон холбоглыг ашиглаж болох юм.

1. Циклогексенд 1 моль устөрөгч нэгдэх урвалын энтальпи 120 кЖ/моль байдаг. Үүнтэй жишиж үзэхэд бензолд 3 моль устөрөгчийг нэгдэх тул урвалын энтальпи 3 дахин их буюу 360 кЖ/моль байх ёстой. Гэтэл тэр тоон утгад хүрдэггүй 208 кЖ/моль байдаг.

2. Циклогексен хлортой нэгдэх урвалд ордог байхад бензол хлортой нэгдэх урвалд идэвхгүй бөгөөд тодорхой нөхцөл шаарддаг.

12.7г. Арены химийн шинж чанарыг бензол, метилбензолын хлор ба бромоор халалцах, нитрожих, цагирагийн хажуугийн хэлхээний бүрэн исэлдэлтээр карбон хүчил үүсэх, бензол гидрогенжиж циклогексан үүсэх зэрэг урвалаар жишээлэн тодорхойлох

Бензолын цагирагийн тогтворт чанараас шалтгаалан түүний устөрөгчийг халах урвалд хүчтэй урвалж болон AICI3 зэрэг Льюисийн хүчил катализатор хэрэглэдэг талаар тайлбарлана.

Мөн цэвэр, усгүй орчинд хлор эсвэл бромоор галогенжүүлдэг талаар тайлбарлана.

Төмөр урвалын шууд катализатор биш бөгөөд галогентэй аажмаар урвалд орж Льюисийн хүчил үүсгэдгийг хэлж өгнө. Льюисийн хүчил нь энэ урвалын катализатор болно.

2Fe + 3CI2 → 2FeCI3

(Урвалын механизм тусдаа зорилт байгаа (7е) боловч тухайн урвалыг механизмийн хамт судлах нь тохиромжтой байж магадгүй). Тухайлбал хлоржих урвалын тухай үзэхдээ механизмийг хамт үзнэ гэсэн үг.

Полихалах урвал явагдах боломжтой гэдгийг зарим чадварлаг сурагчид гаргаж ирж магадгүй. Тэгвэл дараагийн халагч нь бензолын цагирагийн аль байрлалд байгаа устөрөгчийг халах вэ? асуудал гарна (7ж зорилттой холбох).

Аренийг концентрацтай хүхрийн хүчлийн оролцоотойгоор концентрацтай азотын хүчлээр нитрожуулдаг.

Идэвхжих үе шат (нитро бүлэг үүсэх):

2H2SO4 + HNO3 → 2HSO4- + H3O+ + NO2

+ (нитро бүлэг)

Электрофиль NO2+ бүлгийг гарган авахад 2 моль

H2SO4 зарцуулагдана.

Хичээл дээр нитрожих урвалыг үзүүлэхэд хамгийн тохиромжтой арен бол метилбензоат юм. Энэ туршилтаар хялбар дахин талстждаг, хатуу бүтээгдэхүүн үүсдэг. Нитрожуулах температур 55oС-ээс багагүй байхыг анхаарна. Нитрожих урвалын дараагийн нитро бүлэг мета байрлалд очихыг хэлж өгнө.

Хажуугийн бүлгийн исэлдэх урвал (метил радикал төдийгүй этил зэрэг бусад радикал ч исэлддэг):

KМnO4 (уусм.) + OH- -тай хэдэн цаг халаахад урвал явагдана. Энэ урвал нь химийн идэвхгүй алкил бүлэгтэй харьцуулахад арил бүлэг түүнээс ч илүү тогтвортой болохыг харуулдаг. Исэлдэх урвалын тэгшитгэлийг бичиж тайлбарлана.

Гидрогенжих урвалаар устөрөгч нэгдэж бензолын цагирагийн байршаагүй холбоо тасарч, шинэ С-Н холбоонууд үүсдэг. Сурагчид экзотерм урвал болохыг

Багшийн ном (2018), 125-128.


(галогенжих урвал)

http://www.chemguide.co.uk/organicprops/arenes/halogenation.html

http://www.chemguide.co.uk/organicprops/arenes/nitration.html

http://www.knockhardy.org.uk/sci_htm_files/08arom1.pdf



ароматик хими гэсэн ppt:




























42



гаргана.

Урвалын нөхцөлийн талаар тайлбарлана: Нунтагласан никель катализатортай, ойролцоогоор 150 °C-т явагддаг.

Урвалуудыг видеогоор үзүүлэх боломжтой.

12.7д. Арены электрофиль халалцах урвалын механизмыг нитробензол, бромбензол үүсгэх урвалын жишээн дээр тодорхойлох; Эдгээр урвалд арены молекул дахь үл байршсан электроны нөлөөг тодорхойлох; Өгсөн мэдээлэлд үндэслэн бусад электрофиль халалцах урвалын механизмыг санал болгох

Сурагчид өмнө нь хэд хэдэн төрлийн урвалын механизмийг судалж урвалын механизмийн талаар тодорхой мэдлэгтэй болсон байгаа. Эхлээд энэ мэдлэгийг сэргээн сануулна. Механизмыг тайлбарлахдаа санааг хэлж, өгсөн мэдээллийг ашиглан сурагчид механизмыг санал болгож гаргана.

Урвалын шат бүрд ямар хувирал өөрчлөлт явагдах талаар нэмэлт мэдээлэл өгч болно. Энэ хичээлд багшийн дэмжлэг чухал. Урвалын механизмыг гарын доорх материалаар загвар бүтээлгэж гаргуулах нь ойлгомжтой байж болох талтай.

Бензолын электрофиль халах урвалын механизм нь цагираг ба электрофиль (Е+)-ийн хоорондын харилцан үйлчлэлтэй холбоотой. Энэ харилцан үйлчлэлийн үр дүнд Веландын завсрын бүтээгдэхүүн гэж нэрлэдэг бүтээгдэхүүн үүсгээд, улмаар H+ ялгардаг болохыг тайлбарлана. Урвалын механизмийг дараах байдлаар дүрсэлнэ.

Механизмыг дүрслэх байдал:

Завсрын бүтээгдэхүүний энэ дүрслэл (II)-ийг “Инээмтгий хүн” гэж нэрлэдэг, нэмэх төгсгөлтэй. Тодорхой урвалын механизмийн жишээн дээр буулгаж завсрын бүтээгдэхүүнийг харуулна. Арений электрофиль халах урвал ямар урвалж хэрэглэж байгаагаас хамаарч өөрийн онцлогой явагддагийг хэлж өгнө (7д).

Бусад электрофилийг гарган авах жишээг өгнө.

Cl2 + AlCl3 → AlCl4- + Cl+

Хэдийгээр Веландын завсрын бүтээгдэхүүн нь этен ба электрофилийн хооронд үүсэх бүтээгдэхүүнтэй төстэй боловч π электроны үл байршсан бүтцийг дахин үүсгэх нь 2-р шат дахь протоныг ялгаруулах урвалын хөдөлгөгч хүч нь болдог. Үүгээрээ этений тохиолдлоос ялгаатай байдаг. Гексагоналийн дотор талд зурснаар “хаалттай” төгсгөлд (+) цэнэгийг тэмдэглэж завсрын бүтээгдэхүүний цэнэгийн үл байршлийг илэрхийлдэг.

Багшийн ном (2018), 125-128.


Бензолын урвалд орох чадвар, урвалын орчин:


http://www.knockhardy.org.uk/ppoints.htm http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00001358/advanced-starters-for-ten#!cmpid=CMP00002946

Дасгал ажил:

https://www.youtube.com/watch?v=qGQWT2wfdec

Электрофиль халалцах урвалын талаар мэдээлэл:

http://www.chemsheets.co.uk/Chemsheets%20A2%20017%20(Structure%20of%20benzene).pdf

Бензолын бүтэц байгуулал:


12.7е.

Урвалын нөхцөлөөс хамаарч арены галогенжих урвал ароматик цөм, эсвэл хажуугийн хэлхээнд явагдах эсэхийг

Өмнөх ангидаа алканы галогенжих урвал, түүний механизмийг судалсан байгаа. Энэ удаа алканы чөлөөт радикалын механизмаар халах урвалын механизмийг сэргээн санаж, арен дээр тэрхүү мэдлэгээ хэрэглэнэ. Аль ч тохиолдолд галоген усгүй байх ёстой. AlCl3 зэрэг Льюисийн хүчлээр бензолын цагирагийн устөрөгчийг халах урвал явагдах ба харин Льюисийн хүчилгүй хэт ягаан туяа (UV) зэрэг гэрлийн нөлөөгөөр чөлөөт радикалын халалцах урвал цагиргийн хажуугийн бүлэгт явагдана гэдгийг ярилцана. Иймээс фенилэтан нь 1-хлор, 2-фенилэтан биш 1-хлор,1-фенилэтан үүсгэдэг. Энэ нь завсрын шатанд үүсч байгаа бензилийн радикалын тогтворт чанараас хамаарч байгааг

Багшийн ном (2018), 125-128.


Дээрх эх сурвалжийг мөн ашиглана.






















43



урьдчилан хэлэх

тайлбарлана.

Чөлөөт язгуурын механизмаар урвал явагдахад хажуугийн бүлгийн хамгийн боломжит байрлалд байгаа устөрөгчийг галоген халах боловч энэ талаар нарийн судлах шаардлагагүй. Зөвхөн метил, этил бүлгийн жишээн дээр судалж, ионы механизм биш учир үл байршсан π электронтой харилцан үйлчлэлд орохгүй гэдгийг ойлгоно. Алканы халалцах урвалтай адилхан болохыг сурагчид тайлбарлана.

Хэрвээ Е+ довтолбол эхлээд арены π электроны орбитальтай харилцан үйлчлэлд орж, улмаар бензолын цагирагийн устөрөгчийг хална гэдэг мэдлэгийг харьцуулан гүнзгийрүүлнэ. Загвар бүтээх, дүрд тоглох аргаар харуулах ч боломжтой. Багшийн дэмжлэг чухал.

12.7ж. Арены

электрофиль халалцах урвалд халагчийн байрлалын мэдлэгээ хэрэглэх

Бүлгийн чиглүүлэгчийн дүрмийг онолын хувьд судлахгүй боловч сурагчид ямар нэг бүлэг бензолын цагирагт урвалд ороход энэ бүлэг нь халагчийн байршлийг тодорхойлдог болохыг практик туршлагаараа мэддэг байна.

Бензол бром, азотын хүчилтэй халалцах урвалаар жишээлэн тайлбарлаж болно.

Бензолын цагирагт нэг халагч байгаа тохиолдолд дараагийн хоёр дахь халагчийн устөрөгчийг халсан урвалын тэгшитгэлүүдээс байрлалын ялгааг өөрсдөө гаргаад ямар ямар халагч байгаа үед өөр байрлалд очиж буйг ажиглалтаар мэдэж болох юм. Мета байрлалд халж буй устөрөгчийг халах урвалд орж буй арены цагирагт гол төлөв давхар холбоотой халагчид, харин дан холбоотой халагч байгаа тохиолдолд орто ба пара байрлалд халж байна гэсэн дүгнэлт гаргана.

Бензолын цагираг дээр -СН3; -ОН; -NH2; -OR; -Hal зэрэг халагч байвал дараагийн халагч нь орто ба пара байрлалд, -NO2; -SO3H; -CHO; -COOH; -CN зэрэг халагч дараагийн халагч нь мета байрлалд байгаа устөрөгчийг халдаг зүй тогтлыг мэддэг болно. Үүний шалтгааныг нарийн тайлбарлахгүй. Бензолын цагираг дээр янзбүрийн халагч бүлэг байгаа нэгдлийн жишээ сонгож олон дасгал ажиллана.

Багшийн ном (2018), 125-128.


Өмнөх суралцахуйн зорилтод өгсөн эх сурвалжийг ашиглана.

12.7з.

Галогеналкан, хлор бензолын урвалд орох чадвар ялгаатай байдгийг гидролиз, C-Hal холбооны бат бөх чанарт үндэслэн хөрвүүлэн тайлбарлах

Галоген алканы С-Hal холбоо туйлширсаны улмаас галогены атом нуклеофиль халалцах урвалд ордог. Үүнийг галогеналкаын гидролиз урвал жишээн дээр авч үзнэ.

Энэ урвалд галоген алканы урвалжих идэвхи I> Br> Cl (> F) дарааллаар буурдагийг сурагчид мэднэ. Сэргээн санаж учир шалтгааныг тайлбарлана.

Харин хлорбензолын С-Hal холбооны бөх бат чанарыг дараах хоёр жишээгээр тайлбарлана. Бензолын цагирагийн нүүрстөрөгчийн атомтай шууд холбогдсон хлорын атомын чөлөөт электрон бүхий p орбитал бензолын цагирагийн π электроны орбиталтай харилцан үйлчлэлд орсоны улмаас тогтвортой молекул үүсгэдэг. Үүний улмаас бензолын цагираг дахь С-CI холбоо бат бөх болж хлорын атом гидролизийн урвалд орохгүй гэсэн үндэслэлээр тайлбарлана.

Харин бензолын хажуугийн хэлхээн дээр байгаа хлорын

Багшийн ном (2018), 125-128.


http://www.chembook.co.uk/chap21.htm




44



атом нүүрстөрөгчийн нэг буюу хэд хэдэн атомаар дамжиж холбогдсон бүтэцтэй байвал галогеналканы адилаар гидролизод идэвхтэй ордогийг дараах жишээн дээр урвалын тэгшитгэлийг бичиж тайлбарлана. Дараах жишээн дээр гидролизод орох дарааллыг гаргаад, шалтгааныг нь бүтцээс нь тайлбарлаж болох юм.

12.8. Фенол



12.8а.

Фенолын ерөнхий, хураангуй, дэлгэмэл болон холбоосон томьёог хөрвүүлэн тайлбарлах, хэрэглэх

12.7а суралцахуйн зорилтын зөвлөмжийг үзнэ үү. Хэрэгжүүлэх арга зүй адилхан байна.

Фенол гэсэн нэр нь С6Н5ОН томьёотой тодорхой нэгдэл болон фенол гэсэн бүлэг нэгдлийн ерөнхий нэр болохыг хэлж өгнө.

Мөн 2,4,6-трихлорфенол, 4-гексил, -3-гидроксифенол, тимол зэрэг фенолуудын томьёог бичиж, нэрлэнэ. Нэрнээс томьёо бичих дасгал ажиллана.

Багшийн ном (2018), 129-132 evisionworld.com/a2-level-level-revision/chemistry/aromatics-amines-amino-acids-polymers/phenols

12.8б.

Фенолын химийн шинж чанарыг тодорхойлох

- Суурьтай харилцан үйлчлэх

- Металл натритай харилцан үйлчлэх

- Диазоны давстай харилцан үйлчлэх

- Ароматик цагирагийн нитрожих, бромжих

Фенолын химийн шинж чанар нь бусад органик нэгдлүүдтэй харьцуулахад их онцлог байдаг. Учир нь түүний гидроксил бүлэг ба бензолын цагирагийн харилцан үйлчлэлийн улмаас гидроксил бүлгийн –О-Н холбоо туйлширснаар фенол хүчиллэг шинжийг үзүүлдэг. Энэ нь суурьтай харилцан үйлчлэх боломжтой болгодог. Фенолыг NaOH-ийн усан уусмалтай харилцан үйлчлүүлээд дараа нь HCl (усан) уусмал нэмэхэд дахин тунадасждаг. [Фенолын усанд эрчимтэй уусдаг чанар нь зарим тохиолдолд энэ нөлөөг бууруулдаг учраас усанд бага уусдаг Тимолыг ашиглах нь үзүүлэх туршилтыг сэтгэгдэл төрүүлэхүйц болгодог].

Фенол металл натритай аажим халааж хайлуулсны дараа урвалд эрчимтэй орно. Спирт ч энэ урвалд ордог. Спирт ба фенол маш сул хүчиллэг нэгдлүүд юм.

Фенол хортой бодис тул видеогоор эсвэл үзүүлэх туршилтаар явуулахыг зөвлөж байна.

Урвалын тэгшитгэлийг бичнэ.

Фенолууд спиртээс хүчиллэг чанараараа ялгаатай болохыг жишээлэн ойлгоно.

Багшийн ном (2018), 129-132 http://www.knockhardy.org.uk/ppoints.htm

Фенолын талаар мэдээлэл:

http://www.tes.co.uk/teaching-resource/Arenes-reaction-pathways-learning-games-6430476/

https://www.youtube.com/watch?v=_1NEXpp4hko

https://www.youtube.com/watch?v=NOVkLMrw2ls туршилт бий

Диазоны хлорид [C6H5N2]Cl-ын бүтцийг эхлээд танилцана. Диазоны катион ба хлорид анионоос тогтсон давс юм.

Видео туршилт харуулна. Бие даалтаар эсвэл төсөл хэрэгжүүлэх байдлаар хэд хэдэн азобудаг гаргах, түүнийг хэрэглэх материалуудыг тогтоох туршилт судалгаа явуулах бүрэн боломжтой.

Диазо нэгдэл фенолтай урвалд орж фензолын хоёр цагираг азотын гүүрээр холбогдсон азонэгдлийг үүсгэдэг. Азо нэгдлүүд будагч бодисууд байдгийг багш тайлбарлана.

Сурагчид эдгээр будагч бодисыг туршилтаар гарган авах

http://www.chemguide.co.uk/organicprops/aniline/propsdiazo.html#top

Мэдээлэл:

https://www.youtube.com/watch?v=v_Torn0zt28













https://www.youtube.com/watch?v=NOVkLMrw2ls










45



боломжтой.

Энэ сэдвийг мөн будагч бодис болох метилоранж зэрэг индикатортай холбох боломжтой.

Фенолаас гаргаж авдаг будаг, түүний хэрэглээтэй холбоотой мэдээлэл цуглуулж үзүүлэн бэлтгэх боломжтой сэдэв.

https://www.youtube.com/watch?v=M-NQUwf5KRA

Азобудаг гаргах туршилт:

https://www.youtube.com/watch?v=tcSC6kUK5S0

7-р бүлэгт арены бензолын цагирагт электрофиль халалцах урвалын механизмийг судалсан байгаа. Энэ мэдлэгтэй холбож өгнө.

Урвалыг видеогоор үзүүлнэ. Нитрожуулах (ямар ч хүхрийн хүчилгүй шингэрүүлсэн азотын хүчлийг хэрэглэнэ) болон бромжуулах (бромын ус, Льюисийн катализаторгүй) урвал нь фенолын молекул дахь арены цагираг электрофиль халах урвалд хэр идэвхтэй орохыг харуулна.

Фенолын нитрожих урвалын бүтээгдэхүүн орчноос хамаардаг байдлыг танина.

Тасалгааны температурт азотын хүчлийн сулруулсан уусмал хэрэглэвэл 2-эсвэл 4-нитрофенол үүснэ.

Харин концентрацтай хүчил хэрэглэхэд 2,4,6-тринитрофенол (пикрины хүчил) үүсдэг.

Харамсалтай нь, лабораторийн нөхцөлд энэ урвалыг явуулахад хатуу давирхай үүсдэг. Фенолын урвалд орох идэвх өндөртэй байдаг шалтгааныг цагираг дахь хүчилтөрөгчийн чөлөөт хос электроны үл байршсан чанараар тайлбарлана. Фенолын хүчиллэг байдаг шалтгаан ч үүнтэй холбоотой гэдгийг нэмж тайлбарлана.

Фенол, бензолын талаар карт тоглох аргыг хэрэглэж болно. Флашкарт дээрх эхний нүүрийг хэвлэж аваад тохирох газар нь байрлуулах дадлага ажил хийнэ. Бензолын эсвэл фенолын бүтцийг томоор хэвлээд бусад нь хөдөлгөөнтэй байхаар хийнэ.

Бромжих урвалын тэгшитгэлийг бичнэ.

Трибромфенол цагаан өнгийн тунадас гэдгийг хэлж өгнө.

Аль ч тохиолдолд халагчийн дүрмийг судлахгүй. Харин фенолын онцлог шинж нь ОН бүлгээс хамаарч байгаа талаар сурагчдын ойлгосон мэдлэгийг бататгана.

Азот агуулсан органик нэгдлийг судлахдаа амины будагтай танилцана.


Фенолын талаар мэдээлэл:


http://www.chemguide.co.uk/organicprops/phenol/ring.html#top

12.8в. Ус,

этанол ба фенолын хүчиллэг чанарыг тодорхойлох, учирлан тайлбарлах

Ус, этанол ба фенолын хүчиллэг чанарын тоон үзүүлэлт (pKa) болон томьёог өгч таамаглал дэвшүүлж сурагчдын сэтгэн бодох чадварыг дэмжих боломжтой сэдэв. Ионы тэнцвэртэй холбож тайлбарлана.

Хүчиллэг чанарын өсөх дараалал:

Н2О СН3СН2-ОН С6СН5-ОН

Үр дүнг урвалд орсон нэгдлүүдийн бүтэц, байгууллын ялгаанд үндэслэн харьцуулан тайлбарлана.

Этил бүлгийн нөлөөнөөс болж этанол уснаас бага зэрэг хялбар иончлогддогийг тайлбарлана.

Харин фенолын усан уусмал универсаль индикаторын цаасанд улбар шар-улаан өнгө үзүүлж, эдгээр

Багшийн ном (2018), 129-132 Фенолын тухай тэмдэглэл:

http://www.knockhardy.org.uk/sci_htm_files/08pheno.pdf
















46



нэгдлүүдээс илүү хялбар иончлогддог.

Үүнийг арилийн цагиргийн цэнэгийн үл байршилтай холбоотойгоор үүссэн феноксид анионы нэмэлт тогтворт чанараар тайлбарлана. Фенол карбон хүчлээс сул хүчил гэдгийг тайлбарлана. Сүүлийн тохиолдолд анионы (-) цэнэг цахилгаан сөрөг чанар ихтэй хүчилтөрөгчийн атомын хооронд тэнцүү хэмжээгээр хуваарилагдсан байх тул анион нь онцгой тогтвортой байдаг.

Фенол карбон хүчлээс сул хүчил гэдгийг фенол ба карбон хүчлийн молекулын ОН бүлгийн хүчилтөрөгчийн атомын нөлөөг нь харьцуулах замаар тайлбарлана.

Ус, этанол, фенолын хүчиллэг шинжийг харуулсан урвалуудын жишээ гаргаж урвалын тэгшитгэлийг бичиж, ялгаатай ба төсөөтэй талуудыг хэлэлцэнэ. Фенол маш хортой бодис тул сургалтад хэрэглэхийг хориглосон байдаг.

12.9. Карбон хүчлийн уламжлал



12.9а.

Ацилхлоридын ерөнхий, хураангуй, дэлгэмэл болон холбоосон томьёог хөрвүүлэн тайлбарлах, хэрэглэх

12.7а суралцахуйн зорилтыг хэрэгжүүлэх зөвлөмжийг үзнэ үү.

Карбон хүчлийн нэршил, бүтцээс ацил, хлорацил бүлгийн бүтцийг харьцуулан танина.

Мөн СН3СОCI, CH3СН2СОCI, CH3CH2СН2СОCI зэрэг жишээн дээр байгууллын дэлгэмэл ба хураангуй томьёог бичиж нэрлэх дасгал ажиллана. Карбон хүчлээс уламжлан үүссэн хлортэтаноил, хлортпропаноил, хлортбутаноил гэсэн нэрийг мэддэг болно. Ацилхлоридуудыг

-оил төгсгөлтэй нэрлэдэг нэршил анх орж байна.

Салбарлалт бүхий жишээн дээр дасгал ажиллана.

2-метилхлортбутаноил гэх мэт.

Багшийн ном (2018), 134-135 https://www.youtube.com/watch?v=juBBCqdafRI

Туршилт:

http://www.chemguide.co.uk/organicprops/acylchlorides/background.html

https://www.youtube.com/watch?v=juBBCqdafRI



47



12.9б. Хлороор

халагдсан этаны хүчлийн болон карбон хүчлүүдийн хүчиллэг чанарыг тэдгээрийн бүтэц байгууллаар учирлан тайлбарлах

11-р ангийн химийн тэнцвэр бүлгийн 7.2 сэдвийн мэдлэгийг сэргээн сануулж бататгаад, хэрэглэнэ. Цууны хүчлээс эхлэн хлор халагдсан нэгдлүүдийн Ka болон pKa утгыг өгөөд зүй тогтлыг илрүүлж болох юм.

Нэгдэл рКа

СН3СООН 4.76

СН2CIСООН 2.86

СНCI2СООН 1.29

СCI3СООН 0.65

Карбон хүчлийн молекул дахь галогены атомын тоо олшрох тусам хүчиллэг чанар ихэсдэг зүй тогтлыг сурагчид гаргана. Дараа нь сурагчид молекулын байгууллын томьёог бичээд яагаад ийм зүй тогтолтой байгаа шалтгааныг бүтэц, атомуудын харилцан нөлөөлөлтэй холбож тайлбарлана.

Өгсөн нэгдлүүдийн хүчиллэг чанар нь хүчлийн Ka болон pKa утгын холбоотой болохыг ярилцаж, хүчил-анионы тэнцвэрийг харуулсан тэгшитгэлээр илэрхийлнэ. Янз бүрийн хүчлүүдийн 0.1 моль дм-3 концентрацтай уусмалын рН-ийг хэмжүүлж дээрх хэмжигдэхүүний өөрчлөгдөх хандлагыг нь ойлгоно. Мөн "Үл мэдэгдэх" хүчлийн хувьд тасралтгүй өөрчлөлтийн аргыг ашиглан pKa –ийг хэмжиж болно.

Үр дүнг хүчлийн карбоксил бүлэг дэх цахилгаан сөрөг чанар ихтэй хүчилтөрөгчийн хоёр атомын р үл байршсан электрон нь карбоксилат ионы тогтворт чанарыг нэмэгдүүлсэнтэй холбож тайлбарлана. Хэрвээ карбон хүчлийн радикалд хлор зэрэг цахилгаан сөрөг чанар ихтэй атом байвал карбоксилат анионы үл байршсан чанарыг улам нэмэгдүүлдэг болохыг дахин сануулна. Иймээс хлороэтаны хүчил нь молекулд хэдий чинээ их хлорын атом байна төдий чинээ илүү хүчиллэг чанартай болдог.

Дээрх хоёр урвалын хувьд дагалдах бүтээгдэхүүн хоёуланд нь хий учраас тохирох урвалж нь SOCl2 юм. PCl3 болон PCl5 гэсэн бусад урвалжийг хэрэглэх боломж бий. Лабораторт татах шүүгээнд урвалыг (жишээ нь, C6H5COОH)-д явуулна. Урвалын бүтээгдэхүүнийг бензамидыг нэрлэггүй гарган авахад хэрэглэгддэг.

Нэр, томьёог нүдлүүлэх дасгал ажиллана.

Урвалын тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичнэ.

RCOOH + SOCl2→ RCOCl + SO2+ HCl

3RCOOH + PCl3→ 3RCOCl + H3PO3

RCOOH + PCl5→ RCOCl + POCl3+ HCl

Үүний дараа өөр өөр галоген байгаа тохиолдолд хүчиллэг чанарыг харьцуулж, зүй тогтлын шалтгааныг сурагчид тайлбарлах боломжтой дасгал ажиллана.

Жишээ:

Нэгдэл рКа

СН2FСООН 2.66

СН2CIСООН 2.86

СН2BrСООН 2.90

СН2IСООН 3.17

Багшийн ном (2018), 134-135 http://www.tes.co.uk/teaching-resource/Powerpoint-for-CIE-A-level-Chemistry-6172567/

Карбон хүчил:

http://www.tes.co.uk/teaching-resource/A2-Acyl-Chemistry-Definitions-6308233/

Ацил хлоридын нэр томьёоны

тодорхойлолт, нөхөх болон харгалзуулах дасгал ажил:


chemistry/resource/res00001358/ad

vanced-starters-for-ten#!cmpid=CMP00002945

http://www.tes.co.uk/teaching-resource/Powerpoint-for-CIE-A-level-Chemistry-6172567/




















48



12.9в.

Ацилхлоридын гидролизыг тодорхойлох

Ацилхлоридын томьёог нүдэлж, нэрлнэ. Ацилхлоридын гидролизыг турших бүрэн боломжтой.

Ацилхлорид дахь δ+ нүүрстөрөгчийн атомын нөлөөгөөр нуклоефиль урвалд хялбар ордогийг байгууллын дэлгэмэл томьёог бичиж тайлбарлана.

Спирт, эсвэл фенолоос эфир гарган авахдаа хажуугийн бүтээгдэхүүн болох HCl-ийг шингээхийн тулд суурилаг орчинд явуулдаг (жишээлбэл, фенолыг NaOH (уус)-д уусгах эсвэл пиридин нэмэх) зэрэг мэдлэгийг өгнө. Бензоил хлорид + NH3 (конц., уус)-аас бензамид гаргах урвалыг заавал татах шүүгээнд явуулах ба хатуу бүтээгдэхүүнийг дахин талстжуулснаар гарган авна.

Ацилхлоридын усан гидролизийн урвалын механизмийг дараах байдлаар тайлбарлана.

Ус нуклеофиль урвалж болж байгааг сурагчид гаргана.

Туршилтыг видеогоор үзүүлнэ. Ангид явуулах бол заавал татах шүүгээнд явуулна:

Багшийн ном (2018), 134-135 http://www.chemguide.co.uk/mechanisms/addelim/watertt.html#top

http://swc2.hccs.edu/pahlavan/2425L8.pdf

Туршилтын заавар:

https://www.youtube.com/watch?v=SRPQ62dR6b4

Видео:

12.9г. Ацилхлорид нь спирт, анхдагч амин, фенолтой харилцан үйлчлэх урвалыг тодорхойлох

Эхлээд ацил бүлгийг танилцуулж жишээ гаргана. Ацилхлоридын төлөөлөгчөөр этаноил хлоридыг сонгож, этаноил хлорид + X-O-H урвалыг судална (Х= устөрөгч, алкил бүлэг, бензолын цагираг).

Эдгээр халах урвалын ерөнхий зүй тогтол адил бөгөөд урвалын үед этаноил хлорид дахь атом урвалжийн функциональ бүлгийн устөрөгчтэй нэгдэж хий байдалтай устөрөгчийн хлорид ялгарах боломжтойг сурагчид өөрсдөө тодорхойлно.

Эхлээд спирттэй харилцан үйлчлэх урвалын жишээн дээр авч үзвэл сурагчдад ойлгомжтой. Урвалын тэгшитгэлийг урвалд орсон нэгдлийн байгууллын дэлгэмэл томьёогоор ерөнхий байдлаар (R-тэй) болон тодорхой жишээн дээр (этанолтай) бичиж сурна.

Анхдагч амин (X-NH2, Х= алкил, арил радикал)-ы бүтцийг дараах дараах жишээн дээр аммиактай харьцуулж танина (дараа нь судлах азот органик бүлэгтэй холбоотой).

Спирттэй харилцан үйлчлэх урвалтай төстэй бөгөөд хоёр шаттай явагдана. Үүнд:

I үе шат: Эхлээд хий байдалтай устөрөгчийн хлорид үүснэ.

II үе шат: Амин аммиакийн адил суурилаг учир устөрөгчийн хлоридтой харилцан үйлчилж давс үүсгэнэ.

Урвалын тэгшитгэлийг ацилхлоридын метиламинтэй харилцан үйлчлэх жишээгээр танина:

Шаардлагатай бол бензолын цагирагт -ОН бүлэг шууд холбогдсон нэгдлүүдийг фенол гэдгийг сэргээн сануулна.

Этаноил хлорид фенолтой ба харилцан үйлчлэх урвал спирттэй үйлчлэх урвалтай төстэй. Бүх урвалын бүтээгдэхүүнийг нэрлэнэ. Дээрх урвалуудаас нийлмэл эфир үүсэхийг сурагчид тодорхойлно. Фенолтай урвалаас үүссэн нийлмэл эфирийг фенил этаноат гэж нэрлэдгийг хэлж өгнө.

Хэрвээ фенолын талаас урвалж нь ацилхлорид гэж үзвэл үүнийг фенолын ацилжих урвал гэж үзэх асуудал гарч магадгүй. Тэр тохиолдолд урвалын нөхцөл өөр бөгөөд фенолын бензолын цагирагийн устөрөгчийг халах электрофиль урвал явагдана. Энэ нь органик урвалын өөр ангилалын урвал гэдгийг багш мэдэж байх

Багшийн ном (2018), 134-135 Support for CIE A level Chemistry

http://www.chemguide.co.uk/

http://www.chemguide.co.uk/mechanisms/addelim/watertt.html#top







49



шаардлагатай. Энэхүү зорилтын хүрээнд энэ урвалын мэдлэг хамаарахгүй.

Мөн спирт, ус, амин, фенолтой ацилхлоридын харилцан үйлчлэх урвалуудын ерөнхий зүй тогтол адил боловч тодорхой урвал бүр өөрийн онцлогтой байдгийг багш хэлж өгнө.

Фенолтай ацилхлоридын харилцан үйлчлэх урвалтай төстэй практикт өргөн хэрэглэдэг 2-гидроксибензойны хүчлээс аспирин гаргах аргатай танилцаж болох юм.

Ажил бүлгүүдийн томьёо бичих, нэрлэх, өөр ацилхлоридын жишээн дээр урвалыг тодорхойлж тайлбарлах дасгал олон ажиллана.

12.9д.

Ацилхлорид, алкилхлорид, арилхлоридын аль нь гидролизод хялбар орохыг учирлан тайлбарлах

Хлоридууд ус, шүлттэй гидролизод ордогийг өмнөх суралцахуйн зорилтын хүрээнд сурагчид мэдэж авсан байгаа. Иймд таамаглал дэвшүүлээд, таамаглалаа харьцуулсан туршилтыг явуулах замаар батлах боломжтой. Видео юмуу, үзүүлэх туршилтаар харуулах нь тохиромжтой.

Туршилтаар дараах үр дүн гарна:

Ацилхлорид алкилхлорид арилхлорид

Туршилтын үр дүнг ацилхлоридын молекул дахь цахилгаан сөрөг чанар ихтэй хүчилтөрөгч болон хлорын атомтай зэрэгцэн байрласан карбонил бүлэг дэх нэмэх цэнэгийн нягтрал ихтэй δ+ нүүрстөрөгчийн атомын оролцоонд үндэслэн тайлбарлана.

- Ацилхлорид нь –COCI бүлэгтэй бөгөөд нуклеофильтэй харилцан үйлчлэх үйлчлэхдээ эхлээд нэгдээд дараа нь ялгаруулах урвал явагддаг. Идэвхжлийн энергийг бууруулж өгдөг CCl4 ба SiCl4 зэрэг ялгаатай урвалд орох чадвартай нэгдэл хэрэглэх боломжтой. Хүйтэн устай ч урвалд орно.

- Алкилхлорид нь нүүрстөрөгчийн атомтай холбогдсон хлорын атомтай, тухайлбал, С2Н5CI гэх мэт. Алкилхлорид хүйтэн устай урвалд орохгүй.

- Арилхлорид нь бензолын цагирагт шууд холбогдсон хлорын атомтай (C6H5CI) бөгөөд урвалд орох чадвар алкилхлоридоос бага байдаг нь дараах хоёр хүчин зүйлээс хамааралтай байдгийг тайлбарлана. Нэгдүгээрт, молекулын геометр нь C-Cl нүүрстөрөгчийн атомын ар талаас нь нуклеофиль довтлоход саад болдог (иймээс SN2 урвал явах боломжгүй); нөгөө талаас, хлорын 3р чөлөөт хос электрон C-Cl холбоог хүчтэй болгодог цагиргийн π электронтой хэсэгчилсэн давхцалд үүсгэдэг. Хүйтэн устай урвалд орохгүй.

Харьцуулсан туршилтыг явуулахдаа өгсөн хлоридыг (NaOH(уус) эсвэл H2O-тай харилцан үйлчлэх урвал) тасалгааны температурт авч 1-2 цагийн турш эсрэг хөргөгчтэй халаасны дараа үүссэн хлорыг нь AgNO3 + HNO3-аар таних аргаар урвалд орох чадварын ялгааг харуулна.

Мөнгөний нитрат, азотын хүчил нэмж, мөнгөний хлорид буулган, үүссэн хэмжээгээр нь урвалд орох чанарыг чанарын хувьд тодорхойлно. Туршилт хийх боломжгүй бол үр дүнгийн бэлэн өгөгдлийг харьцуулж, шалтгааныг тайлбарлаж болно.

Багшийн ном (2018), 134-135 http://www.chemguide.co.uk/organicprops/acylclmenu.html

Ацил хлоридын тухай мэдээлэл:


Видео:

ttps://www.youtube.com/watch?v=0D0QKxYKRas

https://www.youtube.com/watch?v=eEv_wAeNnig

http://www.chemguide.co.uk/organicprops/acylclmenu.html







50



12.9е. Ацилхлорид эсвэл карбон хүчлээс нийлмэл эфир (этилацетат ба фенил бензоат) үүсэхийг тайлбарлах

Дараах туршилтыг видеогоор харуулах боломжтой.

Германы химич Скотен Бауманы аргачлалаар бензоил хлорид ба NaOH (уус)-д уусгасан фенолын хооронд явагдах урвалаар хатуу бүтээгдэхүүн үүснэ. Үүнийг дахин талстжуулж болно. Хүчилтөрөгчийн атомын нуклеофиль чанар бага тул, фенолыг ердийн эфиржих урвалд хэрэглэх нь тохиромжгүй. Харин бензоил хлорид ба этанол эсвэл этаноил хлорид ба фенолыг хэрэглэх нь лабораторын туршилтад тохиромжтой. Учир нь харьцангуй өндөр температурт явагддаг урвалаар үүссэн буцалдаг шингэн эфирийг энгийн нэрлэгийн аргаар цэвэрлэж болдог.

Бие даалтын хүрээнд сурагчид туршилт судалгаа явуулж болох юм.

Этилацетат гарган авах аргачлал:

- Хуруу шилэнд 1-2 мл этилийн спирт болон 8-10 дусал ацетилхлоридыг хийнэ.

- Хуруу шилийг халааж, урвал явагдаж дууссаны дараа хольцыг мөстэй усан баннд хөргөөнө.

- Урвал явагдсаны дараа хүйтэн шингэнийг хөөсрөхгүй болтол нь бага багаар хуурай натрийн гидрокарбонатыг нэмж саармагжуулна.

- Уусмалыг саармагжуулсаны дараа түүнтэй ижил хэмжээний натрийн хлоридын ханасан уусмал нэмж өгнө.

Шат бүрийн урвалын тэгшитгэлийг бичиж тайлбарлана.

Багшийн ном (2018), 134-135 Нийлмэл эфирийн тухай:

http://www.chemguide.co.uk/organicprops/acids/esterification.html

Видео:

https://www.youtube.com/watch?v=bSaVzNT3vtY

12.9ж. Полиэфир үүсэхийг тодорхойлох

10-р ангидаа полиэфир болох терилен үүсэхийг анх бүдүүвчээр илэрхийлсэн байгаа. Энэ зорилтын хүрээнд полиэфир үүсэх, химийн холбоо, бүтэц байгуулал талаас нь гүнзгийрүүлэн судалж, тэдгээрийн зарим хэрэглээтэй танилцана.

Терилений томьёо өгч мономер, химийн холбоог тодорхойлох эсвэл мономер (этандиол-1,2 ба бензол-1,4 дикарбон хүчил)-ийг өгч үүсэх полиэфирийг тодорхойлж болох юм.

Эфирийн холбоогоор холбогдсон полимерийг полиэфир гэдгийг тодорхойлно.

Поликонденсацын урвалын талаарх сурагчдын өмнөх мэдлэг, чадварыг мономерийн бүтэц, функциональ бүлэг, тэдгээрээс эфирийн холбоо, полимер, дагалдах бүтээгдэхүүн (ус ялгарна) хэрхэн үүсэхийг бүтэц байгуулалд нь үндэслэн тодорхойлох замаар гүнзгийрүүлнэ.

Мөн полиэфирүүд сул хүчиллэг, суурилаг орчинд хялбар гидролизод талаар танилцана. Ингэснээр полиэфир үүсэх урвалын талаар илүү гүнзгий ойлгоно.

Полиэфирийг хиймэл мяндас байдлаар ахуйд өргөн хэрэглэдэг (ундааны сав зэрэг олон төрлийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэлд), полиэфирийн байгаль орчны бохидлын талаар сурагчид бие дааж мэдээлэл цуглуулж, үзүүлэн бэлтгэх боломжтой. Түүний шошго дээрх тэмдэглээг мэддэг болно.

Багшийн ном (2018), 134-135 https://www.britannica.com/science/polyethylene-terephthalate

https://www.creativemechanisms.com/blog/everything-about-polyethylene-terephthalate-pet-polyester

12.10. Азот агуулсан нэгдэл



12.10.1а. Азот органик нэгдлийг сурагчид бараг анх удаа судалж Багшийн ном








https://www.britannica.com/science/polyethylene-terephthalate




51



Алкиламиныг гарган авах аргыг этиламин (аммиакийг галогеналкантай, амид ба нитрилийг LiAlH4 эсвэл H2/Ni-аар ангижруулах) ба фениламин (нитробензолыг концентрацтай давсны хүчлээр ангижруулах)-ы жишээгээр тодорхойлох

байгаа тул сурагчдад хүндрэлтэй, бас онцлог байхыг анхаарна. 11-р ангийн 11.11.1а суралцахуйн зорилтын хүрээнд зөвхөн анхдагч амины томьёо бичих, нэрлэх талаар дурьдах төдий орсон байгаа. Алкиламинүүд амин бүлгээр халагдсан нүүрсустөрөгчийн уламжлал мэт боловч аммиакийн уламжлалын шинж чанар давамгайлдаг. Иймд аммиакийн энэ сэдэвтэй холбоотой мэдлэгийг сэргээн сануулах шаардлагатай. Анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч, дөрөвдөгч амины бүтэцтэй танилцаж байгууллын, хураангуй томьёог бичиж нэрлэх үйл ажиллагааг хичээлийн эхэнд заавал хийнэ. Анхдагч аминыг ЮПАК нэршлээр нэрлэх боловч бүтэцтэй аминыг нэрлэхэд бэрхшээл үүсдэгийг хэлж өгнө. Иймд алкиламиныг гол төлөв радикалын нэршил (радиакалын нэр + амин)-ээр нэрлэдэг онцлогтойг жишээгээр хэлж өгнө. Учир нь хэлхээний дунд азот орсон тул дараалуулан дугаарлах боломжгүй байдаг. Жишээ:

диэтил амин.

Мөн практикт алкиламиныг олон янзаар нэрлэдэг нь сурагчдад төөрөгдөл үүсгэж болзошгүйг багш анхаарна. Жишээлбэл:

СН3-NH2 (метиламин, метан амин, аминметан гэх мэтээр). Нэрлэх, томьёо бичих дасгал олон ажиллана.

Галогеналканыг аммиакаар үйлчилж анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч аминыг гарган авдаг аргыг эзэмшихдээ эхлүүлэх дасгал ажиллаж болно. Аминыг гарган авах энэ арга нь галогеналканы галогены атомыг амин бүлэг (-NH2)-ээр халах замаар 2 шаттай явагддаг нийлмэл урвалд үндэслэгддэг. Урвалд аммиакийг заавал илүүдлээр авдаг учрыг сурагчдаас асууна. Анхдагч амин гарган авах урвалын жишээ:

I шат. Давс үүсгэх (этиламмоны бромид)

II шат. Үүссэн давс илүүдэл аммиактай үйлчилж амин үүсэх (этиламин)

Давснаас илүүдэл аммиак устөрөгч ионыг түрснээр анхдагч алкиламин үүсэж байгааг ярилцана. Үүссэн анхдагч алкил аминыг галоген алкан (СН3-СН2-Br зэрэг)-тай цаашид үйлчлүүлэх замаар хоёрдогч, дараа нь гуравдагч, улмаар дөрөвдөгч алкиламиныг гаргаж авдаг. Урвалын үндсэн зарчим адилхан тул анхдагч алкиламины гаргасан аргаар сурагчдаар 2 шаттайгаар бусад аминыг гаргах урвалыг бичнэ. Энэ аргыг Германы эрдэмтэн Гофман анх нээсэн тул Гофманы урвал гэж нэрлэдэг.

Дараа нь илүүдэл аммиак нэмэхэд гуравдагч амин үүснэ гэх мэтээр.

11-р ангидаа амид ба нитрилийн томьёо, нэршил, альдегид, кетоныг LiAlH4–ээр ангижруулах, мөн HCN-тай нэгдэх урвалаар цианид нэгдэл гаргаж, тэдгээрээс бусад органик нэгдлийг гаргах дасгал ажилласан байгаа. Иймд энэ арга сурагчдад бэрхшээл учруулахгүй. 12.15.б зорилтын зөвлөмжөөс урвал явагдах орчин нөхцөлийг үзнэ үү. Цианидыг ангижруулах дараах хоёр аргыг анхдагч амин үүсэх жишээн дээр авч үзнэ.

(2018), 136-143.



http://www.chemguide.co.uk/organicprops/aminemenu.html#top

http://www.tes.co.uk/teaching-resource/A2-Synthesis-Learning-Grid-6365220/



















52



А. LiAlH4–ээр ангижруулах арга

CN гуравласан холбоо бүхий бүлэг –NH2 бүлэгт хувирна.

Б. Устөрөгчөөр ангижруулах арга

Платин, никель зэрэг металл катализатор оролцоотойгоор, өндөр температур, даралтын орчинд

хий байдалтай устөрөгчөөр -CN холбоог ангижруулдаг арга юм.

Энэ суралцахуйн зорилтын хүрээнд фениламин гарган авах аргыг ярилцана. Эхлээд фениламины томьёог бичиж, нэрлэнэ. Дараа нь бензолын нитрожих урвалаар нитробензол гаргах аргын талаар ярилцана (7д зорилтоор судалсан). Сурагчид нитробензолыг концентрацтай давсны хүчлээр ангижруулах урвалыг өөрсдөө тодорхойлох боломжтой. Дараах байдлаар тайлбарлана. Нитробензолыг концентрацтай устөрөгчийн хлоридын хүчил ба цагаантугалганы хольц ашиглан фениламмоны ион болтол ангижруулна.

I. шат: Нитробензол фениламмоны ионд хувирах:

Хольцыг усан банан дээр урвуу хөргөгчтэй колбонд хагас цаг буцалгадаг.

II. шат: фениламмоны ион фениламинд хувирах:

Фениламмоны -NH3+ бүлгээс устөрөгч ионыг

зайлуулахын тулд I шатны бүтээгдэхүүн дээр натрийн гидроксидын уусмалыг илүүдлээр нэмдгийг хэлж өгнө.

Фениламины суурилаг шинж болон түүнийг азобудаг гарган авахад хэрэглэдэг талаар дурьдаж дараа дараагийн суралцахуйн зорилттой холбож өгнө.

12.10.1б. Амины суурилаг шинж чанарыг тодорхойлох учирлан тайлбарлах

11-р ангийн 11.7.2а, б, 12-р ангийн 12.3.1 бүлгийн мэдлэгийг сэргээн сануулж хэрэглэнэ. Эхлээд аммиакийн усан уусмалын суурилаг шинжийг Бренстед-Лоурийн хүчил-суурийн онолоор тайлбарлана. Аммиакийн азотын атом нэг хос электрон агуулдаг. Энэ хос электрон нь усны молекулаас протон авч аммоны ион үүсгэдэг.

Сурагчид өмнөх мэдлэгээ ашиглан метиламины суурилаг шинж чанарыг харьцуулж гаргах боломжтой. Суурилаг чанарын pKb-ийн дараах тоон утгыг өгч Аль нь илүү суурилаг вэ? Яагаад гэсэн асуулт асууж болох юм. Үүнд:

Аммиак, NH3- 4.75

Метиламин CH3-NH2 -3.36

Сурагчид өөрсдөө алкиламин нүүрсустөрөгчийн радикалтай байдгаар аммиакаас ялгаатай бүтэцтэй гэдгийг гаргаж тайлбарлах боломжтой. Эхлүүлэх дасгал зохиож өгвөл үр дүнтэй. Метиламины байгууллын дэлгэмэл томьёог бичиж, электроны нөлөөллийг зурж

Багшийн ном (2018), 136-143.


53



тайлбарлана. Амин бүлгийн азотын атом нь метил бүлгийн электроныг өөртөө татсанаар аммиакийн

азотаас илүү - электроны нягтрал ихтэй болдог.

Мөн метиламмоны ба аммоны ионыг харьцуулах боломжтой.

Амины устай урвалыг дараа нь ерөнхий томьёогоор илэрхийлүүлнэ.

𝑅𝑁𝐻2 + 𝐻2𝑂 → 𝑅𝑁𝐻3 + 𝑂𝐻−

Амин нэгдлийг хүчилд уусган, натрийн гидроксидоор метилоранж индикаторыг ашиглан титрлэлт явуулж болдог.

12.10.1в. Аммиак, этиламин, болон фениламины, харьцангуй суурилаг шинжийг бүтэц байгуулалд нь үндэслэн учирлан тайлбарлах

12.10.1б зорилтоос ургуулан тайлбарлана. Амин бүлэг агуулсан зарим органик сууриудын суурилаг шинжийг аммиактай харьцуулан судлах зорилготой.

Сурагчдад аммиак болон этиламин, фениламины амины суурилаг чанарыг таамаглаад гарсан үр дүнг pKb-ийн тоон утгатай харьцуулан батлах даалгавар өгч болох юм. Үүнд:

Аммиак, NH3- 4.75

Этиламин CH3-СН2-NH2 -3.27

Фениламин, С6Н5- NH2 -9.13

C6H5NH2 < NH3 < CH3NH2

Этиламины суурилаг чанар хамгийн илүү байгааг 10.1б зорилтын хүрээнд метиламиныг тайлбарласантай адил зарчмаар тайлбарлана. Харин фениламины суурилаг шинж чанар нь аммиак болон, этиламиныхаас сул байгааг тайлбарлах нь сурагчдад хүндрэлтэй байна. Үүнийг фениламины бензолын цагирагтай шууд холбогдсон амин бүлгийн электроны нөлөөгөөр дараах байдлаар тайлбарлана.

Бензолын цагирагийн байршаагүй электронууд амин бүлгийн азотын хос электронтай харилцан үйлчилсний

улмаас азотын атомын - электроны нягтралт буурна.

Өөрөөр хэлбэл амин бүлгийн азотын хос электрон нь бензолын цагирагийн электронтой харилцан үйлчилсний үр дүнд байршаагүй пи электрон бүхий нэгдмэл тогтолцоо үүснэ

Аммиак, метил амин, этил амин, фениламин, диметил амин, триметиламин зэрэг аминуудын химийн томьёо өгч, аль нь хамгийн суурилаг болохыг таамаглах дасгал ажиллана.

Багшийн ном (2018), 136-143.


Урвалын явагдах шатыг тогтоох дасгал:

http://www.tes.co.uk/teaching-resource/Amines-reaction-pathways-learning-game-6430477/

12.10.1г.

Фениламины бромын ус, азот (III)-ын хүчилтэй харилцан үйлчлэх урвалыг тодорхойлох

Фениламиныг анилин гэж нэрлэдгийг хэлж өгнө. Энэ хоёр урвалыг сурагчид өмнөх мэдлэг дээрээ үндэслэн өөрсдөө тодорхойлох бүрэн боломжтой. Бромжих урвал нь бензолын цагирагийн устөрөгчийг электрофиль халах урвал юм. Сурагчдыг бензолын цагирагт амин бүлэг бий болсноор электрофиль халах урвал нь бензолтай харьцуулахад идэвхтэй явагддаг онцлогийг тайлбарлахад чиглүүлнэ (энэ хөтөлбөрийн 12.7г, 12.8б, 12.10в суралцахуйн зорилттой холбоно).

Шалтгааныг өмнөх суралцахуйн зорилтод тайлбарласан

Багшийн ном (2018), 136-143.


Азо будагч бодис гарган авах видео бичлэг:

https://www.youtube.com/watch?v=








https://www.youtube.com/watch?v=rBOal5Z69zE


54



зураг дээр фениламины байршаагүй нэгдмэл электроны тогтолцоонд суурилан тайлбарлана. Амин бүлгийн азотын хос электрон байршаагүй электроны тогтолцоонд нэмэгдсэнээр бензолын цагирагийн электрофиль шинж чанарыг улам нэмэгдүүлнэ. Өөрөөр

хэлбэл, бензолын цагирагт 6 үл байршсан электрон байсан бол одоо 7 боллоо гэсэн үг. Ингэснээр бензолын цагирагийн электрофильтэй харилцан үйлчлэх чадвар нэмэгдэнэ.Үүний улмаар фениламины бензолын цагирагийн устөрөгчийн атом нь халагчгүй дан бензолын устөрөгчөөс хялбар халагддаг байна.

Урвалын тэгшитгэлийг бичнэ. Бромын устай урвалаар 2,4,6-трибромфениламин цагаан өнгийн тунадас үүсгэнэ.

Харин азот (III)-ын хүчил (HNO2)-тэй урвал нь бромжих урвалаас ялгаатай, онцлог урвал юм. Эхлээд HNO2 хүчлийн хялбар задардаг болон урвалыг явуулахдаа фениламиныг эхлээд устөрөгчийн хлоридын хүчилд уусгаж дараа нь натрийн эсвэл калийн нитрит нэмдгийг хэлж өгнө. Урвалыг нам температур (5°C)-т явуулахад бензолдиазоны хлорид үүснэ. Ойролцоогоор 500С температурт халаахад урвалын бүтээгдэхүүн нь задардаг. Энэ урвалыг диазотжих урвал гэж нэрлэдгийг хэлж өгч нэрний утгыг тайлбарлана.

Диазоны давс үүсэж, ус ялгарна.

Хэрвээ их халаавал урвалаас фенол ба ус үүсэж, азот хий байдалтай ялгардгийг сурагчдад сануулна. Энэ зорилтын туршилтыг видеогоор үзүүлнэ.

rBOal5Z69zE

12.10.1д. Хлорт бензолдиазон ба фенолын харилцан үйлчлэх, үүнтэй ижил төстэй урвалыг будаг гарган авахад хэрэглэдэг болохыг тодорхойлох

Эхлээд диазоны хлоридыг цаашид төрөл бүрийн урвалжаар үйлчлэх урвалыг хэд хэдэн жишээн дээр харуулна.

Дараа нь бензолдиазоны хлорид ба фенолын харилцан үйлчлэх урвалаар будаг гаргах аргыг танилцуулна (азо холбох урвал гэдэг).

Эхлээд фенолыг натрийн гидроксидоор үйлчилж натрийн феноксид гаргаж авна.

Дараа нь урьдчилан бэлтгэсэн бензолдиазоны хлоридын хүйтэн уусмал дээр натрийн феноксидын уусмалд хийхэд улбар шар өнгийн азо будаг үүснэ.

Янз бүрийн будгийг фенол (нафтол-2) эсвэл амин (метил, фениламин)-ын уламжлалыг ашиглан гаргах талаар судална.

Будаг гаргах туршилтыг лабораторын нөхцөлд хийх боломжтой боловч хичээл дээр турших шаардлагагүй, харин бие даасан судалгаа байдлаар хийвэл тохиромжтой. Гаргасан будгаараа ноос, даавуу зэрэг бидний эргэн ойрон дахь элдэв материалаар хийгдсэн эд зүйлсийг будаж туршиж болно. Азо будгийн нэг төрөл болох химийн хичээлд өргөн хэрэглэдэг метилоранж индикаторын байгууллын томьёог харуулж хүчиллэг, суурилаг орчинд рН-аас хамаарч өнгөө хувиргадаг шалтгааныг тайлбарлана.

Харин хичээл дээр урвалуудыг видеогоор үзүүлэх нь тохиромжтой. Учир нь будаг гаргахад цаг их орохоос гадна ангийн сандал, ширээ болон сурагчдын хувцас, гар будагдах эрсдэлтэй. Анилины будаг гаргаж авсан түүхтэй холбох боломжтой.

Багшийн ном (2018), 136-143

Азо будгийн тухай мэдээлэл:

http://www.sdc.org.uk/wp-content/uploads/2013/08/Azo-dye-synthesis-for-schools.pdf

Азо будагч бодис гарган авах:

https://www.youtube.com/watch?v=UDYquCFQJJE

12.10.1е. Амидыг

Амидын томьёо, нэршлийг тодорхой жишээн дээр сэргээн сануулна. 3-метилбутанамид зэргээр нэр өгч томьёо

Багшийн ном (2018), 136-143.











55



саармаг болохыг таньж мэдэх

бичнэ. Амидын дээжийг индикатораар туршиж саармаг болохыг сурагчид амархан илрүүлнэ. Ямар ч өнгөний хувирал үзүүлэхгүй.

Амин (-NH2) бүлэг агуулсан аммиак, алкиламин суурилаг болохыг өмнөх бүлэгт судалсан байгаа. Гэтэл адилхан амин бүлэгтэй амид яагаад саармаг байна вэ? гэдэг асуултыг асууж сурагчдыг сэтгэн бодуулах сайхан боломж байна. Үүний учир шалтгааныг карбониль бүлгээс хайх нь зүйтэй. Амидын амин бүлгийн азотын хос электрон нь туйлтай карбониль бүлэгтэй харилцан үйлчилсний улмаас өөртөө устөрөгчийн атомыг татах чадвараа алддагаар тайлбарлана. Өөрөөр хэлбэл, молекулын хоёр функциональ бүлгийг бүхэлд нь хамарсан үл байршсан тогтолцоо үүссэн байна.Багшийн дэмжлэг чухал.

Өөрөөр хэлбэл, нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч, азотын атомуудын пи электронууд харилцан үйлчилж нэгдмэл пи тогтолцоонд орсон байна (-СОNH2 бүлгийн онцлогоор тайлбарлана гэсэн үг).


12.10.1ж. Амидын LiAIH4- ээр ангижрах урвалыг тодорхойлох

11-р ангийн альдегидын ангижрах урвалыг судалсан мэдлэгтэй холбоно. Урвалын нөхцөл адилхан, харин үүсэх бүтээгдэхүүн ялгаатай. Урвалаас алкиламин үүсэхийг сурагчид тодорхойлж чадна.

Багшийн ном (2018), 136-143

12.10.1з. Амидын хүчил, суурийн гидролизыг тодорхойлох

12.10.1е зорилттой хамт судлах боломжтой. Этанамид устөрөгчийн хлоридын хүчлийн болон натрийн гидроксидын уусмалтай гидролизид ордог урвалын жишээн дээр амидын саармаг шинжтэй болохыг давхар батлана.

Амид хүчил, суурийн гидролизид ороход -CONH2 бүлгийн холбоо тасарч, халах урвал явагддаг болохыг урвалын тэгшитгэлээр бичиж харуулна.

10-р ангид үзсэн (10.14.2ж) уураг болон амин хүчлийн гидролизын урвалаа сэргээн санаж, харьцуулан дүгнэлт гаргана. Урвалын ерөнхий болон бутан амид зэрэг тодорхой жишээн дээр урвалын тэгшитгэл бичих дасгал ажиллана.

Багшийн ном (2018), 136-143

12.10.1и.

RNH2 бa R'COCl-ын харилцан үйлчлэх урвалаас амид үүсэхийг тодорхойлох

Алкиламин, амидын талаарх өмнөх мэдлэгээ хэрэглэж сурагчид өөрсдөө тодорхойлох бүрэн боломжтой зорилт. Эхлүүлэх дасгал ажиллаж болох юм. Ацилхлорид бүлгийн 9г суралцахуйн зорилтоос урвалын ерөнхий зүй тогтлыг судалж тодорхой урвалын жишээн дээр дасгал ажилласан байгаа. Ацилхлоридын молекул дахь электроны нөлөөллийг тодорхойлбол, урвалын зүй тогтлыг ойлгоход хялбар болно.

R-COCI + 2R’NH2 R-CONHR’ + RNH3+CI-

. Багшийн ном (2018), 136-143

12.10.1к. Амин

хүчлийн хүчиллэг, суурилаг шинж цвитерион (хос туйлт ион) үүсгэдгийг тодорхойлох

Амины суурилаг шинж ба карбон хүчлийн хүчиллэг шинжийг тайлбарласан мэдлэгээ хэрэглэнэ. Цвитерион гэдэг нэр нь Герман хэлний “zwei” буюу хоёр гэсэн үгнээс гаралтай, монголоор хос туйлт, амфотер ион гэж нэрлэдэг билээ. Эхлүүлэх дасгал ажиллах боломжтой. Жишээ:

Амин хүчлийн молекул, түүний үүсгэх ионы бүтэц, тэдгээрийн рН утгыг харуулсан бүдүүвч өгч болно.

Асуулт:

1. Амин хүчлийн ионы бүтэц ба рН-ийн хоорондын хамаарлыг тайлбарлана уу.

2. Функциональ бүлгийг нэрлэж, цвитерионы хувьд хайлах цэг хэрхэн өөрчлөгдөх вэ? зэрэг

Өөр олон асуулт тавих боломжтой.

Сурагчид суурийн шинжийг үзүүлдэг -NH2 бүлэг ба

Багшийн ном (2018), 136-143.


http://www.knockhardy.org.uk/sci_htm_files/08amine.pdf









56



хүчлийн шинжийг үзүүлдэг -COOH бүлэг нэг молекулд бий болсноор өөр хоорондоо харилцан үйлчилж цвитерион үүсгэдэг амин хүчлийн молекулын онцлогийг тайлбарлана. Өөрөөр хэлбэл, амин хүчлүүд ионт нэгдэл байдлаар орших тул тасалгааны температурт хатуу төлөвт оршдог, харьцангуй өндөр температурт хайлдаг зэрэг баримтыг бүтэцтэй холбож тайлбарлана.

Цвитерион ионы томьёо бичүүлж, түүнийг агуулсан амин хүчлийн уусмал хүчлийн ба суурийн шинжийг үзүүлдэг тодорхой урвалын тэгшитгэлийг бичнэ.

Амин хүчлийн уусмалын изоэлектрик цэгийн тухай авч үзнэ. Цахилгаан оронд амин хүчлийн цэнэг зөөдөггүй үеийн рН утгыг изоэлектрик цэг гэдгийг видео туршилтаар тодорхойлуулна. Аминхүчлийн уусмал руу гидроксид-ион нэмэх аргаар рН –ийг ихэсгэхэд -NH3

+ бүлгийн устөрөгч сална.

Ингэснээр амин хүчил сөрөг ион байдлаар оршино. Эсрэгээр аминхүчлийн уусмал руу хүчил нэмэх замаар рН-ийг бууруулахад цвиттер ионы -COO- бүлэг устөрөгч ионтой үйлчилнэ. Хэрвээ шаардлагатай хэмжээний шүлт нэмбэл, аминхүчил эерэг ба сөрөг цэнэгээ алдаж сөрөг цэнэггүй болно. Энэ үзэгдэлд үндэслэсэн анализын электрофорез аргыг бий болгожээ. Энэ арга цахилгаан орны үйлчлэлээр ионуудын харилцан үйчлэлээс хамаарч макромолекул (дисперс хэсэг)-ын цэнэг зөөх хөдөлгөөнд үндэслэгддэг юм. Амин хүчлийн эрдэс хүчил, бусад химийн шинж чанарын урвалуудыг харуулсан дасгал ажиллана.

12.10.2а. Амин хүчлүүдийн хоорондын пептидийн холбоо үүсэхийг тодорхойлох, улмаар цаашилбал уураг үүсэхийг учирлан тайлбарлах

10-р ангийн хөтөлбөрийн 10.14.2д, е суралцахуйн зорилтоор уургийн бүтэц, бүтцийн нэгжийг найлонтай харьцуулж судалсан мэдлэгийг сэргээн сануулна. Зарим амин хүчлийн нэршил ба тэмдэглээ (Аминхүчлийн англи нэрний эхний 3 үсгээр Ala, Gly, Ser гэх мэтээр тэмдэглэдэг)-г эхлээд танина. Глицин, аланин, фенилаланин зэрэг энгийн амин хүчлийн жишээн дээр пептидын холбоо үүсэхийг авч үзнэ. Эхлээд дипептид дараа нь трипептид, улмаар полипептидийг үүсгэх урвалыг бичих гэх мэтээр. Сурагчид 12.10.1-д судалсан амин хүчлийн талаарх мэдлэгээ ашиглан өөрсдөө бичих бүрэн боломжтой. Пептидийн холбоог танихдаа молекулын загвар дээр харах боломжтой. Харин видеог хичээлийн бататгал хэсэгт үзэж болох юм.

Пептидийн холбоо үүсэх, пептидээс уургийн томьёог нь таних зэрэг олон дасгал ажиллана.

Ийнхүү амин хүчлүүдээс пептидийн холбоогоор полипептид, уураг үүсэхийг танина. Инсулин зэрэг уургийн анхдагч бүтцийн зураг үзүүлж болох юм. Уураг, уургийн ач холбогдлын талаар нэмэлт мэдээлэл цуглуулж, мөн судалгаа ч явуулж болно.

12.10.2-ийн бүх агуулгыг биологийн хичээлийн уураг сэдэвтэй холбож судална.

Багшийн ном (2018), 136-143 “Thin Layer Chromatography of aminoacids” гэж бичээд видео бичлэг олж болно.

12.10.2б.

Уургийн гидролизийг тодорхойлох

Гидролизын талаар сурагчид хангалтай мэдлэгтэй болсон байгаа тул энэ суралцахуйн зорилтыг бие дааж судлах боломжтой. Багш асуулт, даалгавар өгч уургийн гидролизын тэгшитгэлийг бичүүлж хэлэлцүүлэг хийх боломжтой. Сурагчид пептидын холбоо тасарч уургийн амин хүчлүүд ялгарч гарахыг ойлгоно. Энэ сэдвийн хүрээнд HCI-ийн оролцоотой явагдах гидролизыг авч үзнэ. Сурагчид уургийн гидролизийг туршиж бие даасан

Багшийн ном (2018), 136-143

57



судалгаа хийх боломжтой. Мөн үүссэн амин хүчлүүдийг нингидрин тодруулагчтай цаасан хроматографийн аргаар ялгаж болно.

12.10.2в. Полиамид үүсэхийг тодорхойлох

10-р ангийн 10.14.1б, 10.14.2е мөн 12-р ангийн 12.9ж зорилтоор полиэфир үүсэхийг тодорхойлсон байгаа. Энэ удаа синтезийн полиамидуудыг амин хүчлийн конденсацийн урвалаар гарган авах жишээн дээр танилцана. Сурагчид 6-аминогексаны хүчлээс найлон-6 үүсэх поликонденсацийн урвалын жишээн дээр амид ( -СОNH2)-ын холбоо, полиамид үүсэхийг тодорхойлно.

Найлон-6 полимерийн мономер нь капролактам болохыг хэлж өгнө.

Мономерийг өгч үүсэх полиамидыг, эсвэл бүтээгдэхүүн полиамидыг өгч мономерүүдийг тодорхойлуулах дасгал ажиллана. Үүнд:

- бензол-1,4-дихүчил ба бензол-1,4-диаминээс

- гексан дихүчил ба 1,6-диамингексанаас гэх мэтээр

Полиамидын гидролиз, полиамидын хэрэглээг энэ сэдвээр судална. Мөн сурагчид бие даасан туршилт судалгаагаар зарим полиамидыг лабораторийн нөхцөлд гарган авч шинж чанарыг нь тодорхойлох боломжтой.

Багшийн ном (2018), 136-143

12.10.2г. Уураг нь амин хүчлийн мономерээс үүссэн конденсацийн полимер болохыг сэргээн санах

12.10.2а суралцахуйн зорилттой хамт судлуулахад тохиромжтой. 10-р ангидаа поликонденсацийн урвалыг нийлмэл нүүрсус гаргах жишээн дээр судалсан байгаа. Энэ удаа амин хүчлүүдээс (мономер) уураг үүсэх нь поликонденсацийн урвал болохыг сурагчид таньж

тодорхойлно. Зөвхөн -амин хүчлийн жишээн дээр авч үзнэ.

Яагаад поликонденсацийн урвал гэж үзэж байгааг сурагчид батална. Поликонденсацийн урвалын тодорхойлолтыг дахин гаргана.


www.accessexcellence.com

12.10.2д. Уургийн шинж чанарыг тодорхойлоход амин хүчлийн дараалал (анхдагч бүтэц) чухал болохыг учирлан тайлбарлах

12.10.2а, 12.10.2г зорилттой холбоотой судална. Глицин, аланин, фенилаланин зэрэг энгийн амин хүчлийн жишээн дээр пептидын холбоо үүсэхийг авч үзсэн байгаа. Энэ мэтээр уураг нь 50- 2000 хүртэл аминхүчлийн үлдэгдэл агуулдаг талаар авч үзнэ. Пептидийн хэлхээний нэг төгсгөл -NH2 бүлэг (N-төгсгөл)-ээр нөгөө нь -СООН бүлэг (C-төгсгөл)-ээр төгсдөгийг сурагчид дараах байдлаар бичиж тайлбарлана.

Үл орлох 20 аминхүчлийн талаар ярилцаж, уургийн аминхүчлийн бусад бүлэг (R) нь пептидийн хэлхээнд хажуугийн салбарлалт үүсгэж оршдогийг мэднэ. Ертөнцөд маш олон уураг байдаг ч тэдгээр нь 20 аминхүчлээс л тогтдогийг мэдэх нь сурагчдад сонирхолтой баримт болно. Эндээс яагаад? гэсэн асуултыг асууж ярилцаж болох юм. Сурагчид уургийн хэлхээнд 20 аминхүчил янз бүрийн дарааллаар давтагдан орж ялгаатай уураг үүсгэдэг гэсэн санааг хэлэлцүүлгээр гаргах нь чухал. Эндээс полипептидийн хэлхээн дэх аминхүчлийн дэс дараалал чухал бөгөөд пептид эсвэл уургийн аминхүчлүүдийн шугаман дарааллыг уургийн анхдагч бүтэц гэдгийг тодорхойлно. Пептидийн хэлхээ, уургийн анхдагч бүтцийг аминхүчлийн нийлмэл томьёогоор бичих боломжгүй тул үл орлох 20 аминхүчлийн тэмдэглээгээр уургийн бүтцийг бичиж сурна. Жишээ:

…Try.Gly.Lys.Val.Arg.Pro.Val.Tyr.Ala.Gly…

Уургийн анхдагч бүтцийг уургийг аль нэг төгсгөлөөс

Багшийн ном (2018), 136-143

58



гидролизид оруулж аминхүчлийг нэг нэгээр нь ялгаж тодорхойлох замаар тогтоодог болохыг дурьдана. Хүн төрөлхтний хамгийн анх бүтцийг нь тогтоосон, энгийн уураг инсулины жишээн дээр анхдагч бүтцийг ойлгуулбал илүү үр дүнтэй.

Инсулин полипептидийн хоёр хэлхээтэй бөгөөд А хэлхээнд 21, В хэлхээнд 30 аминхүчлийн үлдэгдэлтэй. Хоёр хэлхээ нь өөр хоорондоо сульфидын холбоогоор холбогдсон байдаг.

Хүхэр агуулсан цистеин зэрэгцээ байрлавал түүний –SH бүлэг нь харилцан үйлчилж дисульфидын (S-S) гүүр гэж нэрлэдэг ковалент холбоо үүсгэдэг. Инсулины хувьд энэ холбоо анхдагч бүтцийг үүсгэхэд оролцсон байна.

Инсулины 51 аминхүчлийн дэс дарааллыг өөрчлөх хичнээн боломж байгаа вэ? гэсэн сэтгэн бодох асуулт тавьж цөөхөн тооны амин хүчлээс маш олон уураг үүсдэг шалтгаан, уургийн анхдагч бүтэц ямар чухал үүрэгтэй болохыг ойлгож болох юм. Полипетид, уургийн бүтэц нь шинжлэх ухааны нарийн төвөгтэй концепцийн мэдлэгийг хөндөж байгааг багш анхаарч зөв чиглүүлнэ.


12.10.2е.

Уургийн анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч бүтцийн ялгааг олж харах, хоёрдогч болон гуравдагч бүтцийн тогтворжилтыг учирлан тайлбарлах

Уургийн анхдагч бүтцийн мэдлэгтээ суурилан уургийн анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч бүтцийг харьцуулан судлах эхлүүлэх дасгал, даалгаврыг сурагчид гүйцэтгэж болох юм. Сургуулийн кабинетэд уургийн бүтцийн том загварууд байвал хичээлд ашиглах нь хамгийн оновчтой. Эсвэл видеогоор харуулах боломжтой. Эдгээр бүтцийн ялгаатай талыг хүснэгт, бүдүүвчээр гаргаж болох юм.

Анхдагч Хоёрдогч Гуравдагч

Ялгаа Амин хүчлийн дэс дараалал

- Уургийн хэлхээний үндсэн бүлгийн устөрөгчийн холбоогоор үүсдэг

- - ба - хоёр

төрлийн ороомог бүтэц

- Хажуугийн R бүлгүүдийн үйлчлэлээр үүсдэг

- Орон зайн 3D бүтэц

...

Уургийн урт хэлхээний хүчилтөрөгч, азотын атомын чөлөөт хос электрон нь бусад бүлгийн устөрөгчийн атомтай харилцан үйлчилж устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг, энэ холбоо нь уургийн хоёрдогч бүтцийг үүсгэдгийг

сурагчид - ба - хоёр төрлийн ороомог бүтцийн зураг дээр тайлбарлана.

Уургийн гуравдагч бүтэц хэд хэдэн арга замаар үүсдэгийг бүдүүвч дээр тайлбарлана.

1. Зарим амин хүчил (аспарагины, глутамины хүчил) нэмэлт (хэд хэдэн) –СООН бүлэгтэй байдаг бол лизин зэрэг зарим амин хүчил нэмэлт амин -NH2 бүлэгтэй байдаг.

Ердийн аминхүчлийн -СООН бүлгийн устөрөгч -NH2 бүлэгт шилжсэнээр цвитерион үүсдэгийг сурагчид мэднэ.

Ийм маягаар эерэг, сөрөг цэнэгтэй бүлгүүдийн хооронд ионы холбоо үүсдэг.

2. Устөрөгчийн холбоо.

Энэ нь уургийн хоёрдогч бүтцийг үүсгэдэг устөрөгчийн холбооноос хажуугийн хэлхээн дэх (R) бүлгийн устөрөгчийн

Багшийн ном (2018), 136-143


https://www.youtube.com/watch?v=O5gN-IK6uKs

https://www.youtube.com/watch?v=EweuU2fEgjw

https://www.youtube.com/watch?v=O5uqdxQyJj8









59



холбоо гэдгээр ялгаатай. Үүнийг серин аминхүчил хажуугийн хэлхээний -ОН бүлгүүдийн хооронд устөрөгчийн холбоо хэрхэн үүсгэдэг жишээн дээр өгсөн бүдүүвчээр харуулж болох юм.

3. Лейцин, изолефцин, фенил аланин зэрэг аминхүчлүүд хажуугийн хэлхээндээ том хэмжээтэй нүүрсустөрөгчийн бүлэг агуулдаг. Ийм аминхүчлийн бүлгүүд дээр түр зуурын диполь үүссэнээр тэдгээрийн хооронд вандер-Ваальсын дисперсийн хүч үүсдэг. Энэ нь уургийн гуравдагч бүтэц үүсэхэд нөлөөлдөг.

12.10.2ж.

Энзимийн катализын онцлог шинжийг тодорхойлох, учирлан тайлбарлах

11-р ангийн 11.8.1 ба 11.8.2 бүлгийн мэдлэгийг сэргээн сануулна. 11.8.2в зорилтоор онцгой идэвх бүхий биологийн катализатор болох энзимийг тодорхойлсон байгаа. Энэ ангид энзимийн катализийн онцлог шинжийг бататгаж, гүнзгийрүүлнэ. Түлхүүр цоожийн зарчмыг ярилцана .

Мөн ямар төрлийн энзим байдаг, тэдгээрийн практик хэрэглээний талаар бие даасан судалгаа явуулж болно.

Багшийн ном (2018), 136-143

12.11. Полимер



12.11a. Поликонденсацийн урвалын онцлогийг полиэфир (терилен), полиамид (пептид, уураг, найлон 6, найлон 6,6)-ын үүсэх урвалаар тодорхойлох

Энэ ангийн хөтөлбөрийн 12.9ж суралцахуйн зорилтоор полиэфир, 12.10.2в зорилтоор полиамидуудыг амин хүчлийн конденсацийн урвалаар үүсэхийг тодорхой жишээн дээр судалсан байгаа. Иймд өгсөн полимер гаргах поликонденсацийн урвалуудын онцлогийг харьцуулан гүнзгийрүүлэн судална. Сурагчид мономерийн нэрнээс томьёо бичиж функциональ бүлгүүд харилцан үйлчилж бага молекулт нэгдэл (Н2О, HCI гэх мэт) ялгарч, полимерийн эфирийн болон амидын холбоог хэрхэн үүсэж байгааг сурагчид тодорхойлно. Поликонденсацийн урвалын тэгшитгэлийг бүдүүвч байдлаар бичиж, бүтцийн нэгжийг тодорхойлох дасгал ажиллана. Өмнө нь танилцсан полимерүүдийн жишээн дээр ажиллах тул сурагчдад бэрхшээл бага гарна.

Багшийн ном (2018), 144-146 http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00001358/advanced-starters-for-ten#!cmpid=CMP00002948

http://www.tes.co.uk/teaching-resource/A2-Polymers-and-proteins-definitions-6306480/

12.11б. Өгсөн

мономер юмуу хос мономерээс полимержих урвалын төрлийг урьдчилан хэлэх

12.11б-11д суралцахуйн зорилт нь энэ хүртэл эзэмшсэн полимерийн талаарх мэдлэгээ хэрэглэх, бататгах, нэгтгэн дүгнэх зориулттай. Иймд олон төрлийн дасгал ажиллана. Дасгалууд нь полимержих болон поликонденсацийн урвалд ордог энгийн болон нийлмэл бүтэцтэй мономерүүдийн жишээг хамарсан байхаас гадна томьёог дэлгэмэл ба хураангуй, холбоосон хэлбэрээр өгнө. Өгөх мономерүүд:

- Алкенүүд

- Хоёрлосон холбоо агуулсан ханаагүй нүүрсустөрөгчийн уламжлал (CH2=CHCI, CH2=CHCOOH гэх мэт)

- Акрилнитрил зэрэг хоёрлосон ба гуравласан холбоотой

- Алкен ба стирол гэх мэт кополимер үүсгэх хос мономерүүд

- Поликонденсацийн урвалд орох функциональ бүлэгтэй мономер (хоёр атомт спирт, моно болон дикарбон хүчил,

Багшийн ном (2018), 144-146 https://quizlet.com/122219839/a2-chemisty-polymer-deduction-flash-cards/














60



амин, амин хүчил гэх мэт)

- Бусад

Эцэст нь полимержих, поликонденсацийн урвалд ордог, ордоггүйг олон тооны дурын органик нэгдлийн томьёог өгч таньж ялгах бататгах дасгал ажиллаж болох юм.

12.11в. Полимерийн молекулын өгсөн бүтцийн нэгжээс полимержих урвалын төрлийг тогтоох

Энэ суралцахуйн зорилт нь 12.11.б зорилттой адил зориулттай. Ялгаа нь төрөл бүрийн полимерүүдийн эсвэл мономерүүдийн томьёо, бүтцийн нэгжийг өгч полимержих урвалын төрлийг тогтооно.


12.11г. Өгсөн мономер юмуу хос мономерээс полимерийн бүтцийн нэгжийг тогтоох

10-р ангидаа (10.14.1б) алкены полимержих урвалын жишээн дээр полиалкены бүтцийн нэгжийг тогтоох талаар мэдсэн байгаа. Энэ мэдлэгийг дахин сэргээн санана. Учир нь 11-р ангид энэ талаар дахин авч үзээгүй болно. Энэ суралцахуйн зорилтоор нэг юм уу, хос мономерээс полимержих болон поликонденсацийн урвалаар үүсэх төрөл бүрийн полимерийн бүтцийн нэгжийг тогтоох олон дасгал ажиллана.


12.11д.

Полимерын молекулын өгсөн бүтцийн нэгж дэх мономерийг ялган таних

Төрөл бүрийн полимерын молекулын бүтцийн нэгжээс мономерүүдийг нь ялган тодорхойлох дасгал ажиллана. Мөн флаш карт, эвлүүлдэг карт хийх зэрэг олон аргыг хэрэглэх боломжтой.

Хэрвээ сурагчид эфирийн холбоог таньж зураг дээрх шиг ялган зурж чадвал хоёр мономерээс тогтсон гэдгийг харна. C=O холбооноос -СООН бүлэг байгааг тогтоож улмаар нэг мономер нь НООС-СООН гэдгийг танина. Полимерийн хэлхээнд –О- байгаа тул –ОН бүлэг байгааг хялбар тогтоох боломжтой. Ингэснээр нөгөө мономер нь НО-СН2-СН2-ОН болох нь тодорхой харагдана.


12.11е.

Полимерын төлөв болон бүтэц байгууллыг гарган авах аргад үндэслэн шүүн хэлэлцэх

Хуванцарыг термопластик болон термосет гэж ангилдаг талаар эхлээд танилцана. Энэ хоёр төрлийн хуванцраар хийсэн эд зүйлсийг туршиж, төрх байдал, шинж чанарын ялгааг гаргаж болно. Термопластик хуванцараар хийсэн эд зүйлс яагаад амархан хайлж, хэвэнд цутгаж байхад термосет хуванцараар хийсэн эд зүйлс уян хатан чанар багатай, өндөр температур даадаг гэдгийг сурагчид тогтооно. Термопластик хуванцарын хувьд полиэфир (мономер-этентерефталат), полиакрилнитрил, найлон сайн жишээ болно. Сурагчид тэдгээрийн бүтэц байгууллын ялгааг тодорхойлно. Онцлог төрх байдал, бүтэц байгууллыг гарган авсан аргад (термопластик болон термосет) нь үндэслэн тайлбарлана.

Термопластик нь полимерийн молекулын гинжин хэлхээнүүдийн хооронд молекул хоорондын хүч (хөндлөн холбоос бага) сул хялбархан хайлж хэвэнд цутгагддаг, хайлах температур харьцангуй бага зэрэг нь түүнийг дахин ашиглах боломжийг бүрдүүлдэг. Термопластик хуванцараар сав, баглаа үйлдвэрлэхэд

Багшийн ном (2018), 144-146 Термопластик ба термосет хуванцрын талаарх мэдээлэл:

http://www.stephensinjectionmoulding.co.uk/thermoplastics/

Хуванцрын хэрэглээ ба шинж чанарын талаар мэдээлэл:

http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/design/resistantmaterials/materi





http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/design/resistantmaterials/materialsmaterialsrev3.shtml




61



илүү ашигладаг талаар хэлэлцэнэ. Термосет хуванцар нь термопластикийг бодвол дээрх хүч ихтэй, торон бүтэцтэй тул уян хатан чанар багатай, өндөр температур даах чадвартай ч хэт их халаавал хайлахаасаа түрүүлээд бүтэц нь эвдэрдэг. Тиймээс эдгээрийг дахин боловсруулж ашиглах боломжгүй (фенолформальдегидын хуванцар болох бакелит, эпоксидын давирхай).

Эдгээр хуванцарын бүтцийн ялгааг зураг дээр тайлбарлана.

Сурагчид мэдээлэл солилцох, үзүүлэн хийх зэргээр судлах боломжтой сэдэв юм.

Мөн бага болон их нягттай полиэтенийг гарган авах аргаар жишээлэн тайлбарлах боломжтой. Этенийг 200oC, 2000 атм нөхцөлд полимержүүлж 2000-20000 хүртэл мономерийн үлдэгдэл агуулсан, бага нягттай, баглаа сав боодолд хэрэглэдэг полиэтенийг гарган авдаг. Тэдгээрийн молекул хоорондын хүч бага тул зөөлөн, сунамхай байдаг. Харин 60oC, бага даралт, катализатортай нөхцөлд их нягттай полиэтенийг гаргадаг бөгөөд тэдгээрийн молекулын хоорондын хүч их тул бөх бат, хатуу байдаг. Полимерийн хэрэглээг судална.

alsmaterialsrev3.shtml

Кевлартай холбоотой мэдээлэл:

http://www.lbl.gov/MicroWorlds/Kevlar/index.html

12.11ж.

Полимер материалын шинж чанарт хэлхээний хажуугийн бүлэг, молекул хоорондын хүч хэрхэн нөлөөлдөгийг шүүн хэлэлцэх

Полипропены молекулын бүтэц байгууллыг харуулсан орон зайн томьёог ашиглан полипропены шинж чанарт хажуугийн хэлхээ хэрхэн нөлөөлж байгааг судална.

Полипропены -СН3 бүлэг орон зайд 3 янзаар байрлах боломжтойг загвар эсвэл томьёогоор харуулна. Хажуугийн бүлгийн байрлалаас нь хамааруулан изотактик, синдиотактик, атактик полимер (полипропен) гэж нэрлэдгийг танилцана. Дараа нь энэ 3 бүтцийн ялгааг харьцуулан харуулсан зураг дээр ялгаа ба тодорхойлолтыг сурагчид гаргана. Сурагчдад 3 төрлийн полипропены шинж чанар, хэрэглээг харуулсан хүснэгтэн мэдээлэл өгч полимер материалын шинж чанарт хажуугийн хэлхээ, молекул хоорондын хүч хэрхэн нөлөөлдөгийг тайлбарлана. Тайлбарын гол санаа:

Атактик: орон зайд хажуугийн бүлгийн давтамж алдагдсан, хоорондын зай хол байрласан тул ван-дер-Ваальс хүч нь сул байна. Иймд атактик полимер (полипропен) зөөлөн, нам температурт хайлдаг.

Синдиотактик: Хажуугийн бүлгийн байрлал тодорхой зүй тогтол давтамжтай, хоорондоо ойрхон байрладаг тул вандер-Ваальс хүч их байдаг. Гэвч изотактик полимерээс зөөлөн, нам температурт хайлдаг байна.

Тэдгээрийг баглаа боодол, хуванцар ялтас хийхэд хэрэглэдэг. Мөн изотактик полимертэй хольж ашигладаг.

Изотактик: Изотактик полимерт хажуугийн бүлэг (-СН3) орон зайд бие биедээ хамгийн ойрхон, тодорхой давтамжтай байрладаг тул вандер-Ваальс хүч ихтэй байдаг. Иймээс изотактик полимер (полипропен) хатуу бас цувьдаг мяндас шиг байдаг. Ийм полипропенийг хуванцар хайрцаг, хэц, баглаа боодлын уяа зэргээр ахуйд өргөн хэрэглэдэг байна.

Багшийн ном (2018), 144-146

Изотактик, атактик, синдотактик бүтцийн талаарх мэдээлэл

http://pslc.ws/macrog/tact.htm








62

12.12. Химийн хэрэглээ



12.12а. Масс спектрийг молекулын фрагментаар нь задлан шинжлэх (масс спектрометрийн ажиллах зарчмыг оруулахгүй).

9-р ангид атом болон изотоп, тэдгээрийн харьцангуй болон үнэмлэхүй масс, 11-р ангидаа байгаль дахь изотопын эзлэх хувиар масс спектрийг задлан шинжлэх үйл ажиллагааг тодорхой жишээн дээр хийсэн байгаа. Иймд хичээлийн эхэнд элементийн (B, Ne, Mn зэрэг) масс спектрийн зураглал өгч Ar тооцоолох аргыг сэргээн сануулна. Масс спектрийг үндэслэсэн физик ч Томсоны туршилтаар түүхийг таниулж болох юм.

Энэ зорилтыг тодорхой эхлүүлэх дасгалын жишээн дээр таниулахад тохиромжтой. Гол радикалуудын фрагмент ионы массын жагсаалт хийж болно:

М/z Фрагмент ион

15 СН3+

29 С2Н5+

... ...

Дараа нь молекулын фрагментацийг ойлгохдоо эхлээд тодорхой жишээ авч электрон алдаж М+ ион үүсдэгийг сурагчид гаргаж болох юм:

М+ е- → М+ + 2е- (молекул, их энергитэй электрон, молекул ион, молекулаас электрон сугарч гарсан)

С2Н5-ОН→С2Н5-ОН+ + 2е-

Молекул ион

Тодорхой органик молекулын жишээн дээр үүсгэж буй молекул ионуудын массаас молекул ионыг танина. Жишээлбэл, этанол

Анхны молекул ба нэмэх ионы масс ижил байгаа шалтгааныг асуух нь сурагчдад сэтгэн бодох сайн агуулга болно (MС2Н5-ОН+= 46). Учир нь электрон бараг масст нөлөөлөхгүй.

Масспектрээр молекулын бүтцийг тогтоодог болохыг эцэст нь таниж мэднэ.

( - радикал катион тэмдэглээг үзэхгүй).

Хичээлийн төгсгөлд :

Тодорхой молекулын фрагментацийн молекул-ионуудын массыг өгч таниулах дасгал хийнэ. (C4H10O-ын изомерийг таниулах гэх мэт). Бататгах дасгал зохиож ажиллана.

Өөр багшлах санааг олж хичээлээ баяжуулах боломжтой.

Багшийн ном (2018), 147-152


https://www.youtube.com/watch?v=fVL6XLbzBLw

https://www.youtube.com/watch?v=5NnYwlDp6vQ

https://www.youtube.com/watch?v=qL_N_JLv33I

www.unsolvedmyste

ries.oregonstate.edu

12.12б. Масс

спектроскоп концепцийг учирлан тайлбарлах, M+1 пикийг ашиглан нэгдэл дэх нүүрстөрөгчийн атомын тоог тогтоох, M+2 пикийг ашиглан бром, хлорын атомын

Масс спектрийн хэрэглээнээс эхэлж болох юм.

- Химийн нэгдлийг ялган таних

- Элементийн изотопийг тогтоох

- Молекулын химийн шинж чанар ба бүтцийн талаар туслах мэдээлэл олж авах

- Масс спектрийн аргын үйлдвэрлэлтэй болон анагаах ухааны хэрэглээ гэх мэт

Масс спектрийн ажиллах зарчмыг маш энгийнээр дүрслэн тайлбарлана.

Этанолын фрагментацийн онцлог 47 массын жишээгээр авч үзнэ.

Нүүрстөрөгчийн 13С изотоп молекул ионд байвал баруун талд спектрийн зураглалын

Багшийн ном (2018), 147-152


https://www.youtube.com/watch?v=fVL6XLbzBLw





63



оролцоог тогтоох, өгсөн масс спектрээс боломжит молекулыг санал болгох

М+ пик үүснэ. Үүнийг М + 1 пик гэдгийг багш хэлж өгнө.

Хлорын атомын хувьд спектрийн мужид хоёр пик өгвөл (М+ пик ба M+2 пик) энэ нь тодорхой молекул ион хлор-35 эсвэл хлор-37 изотоп агуулдгийг гэрчилдэг. Бром дээр бас энэ асуудал гарч ирдэг. Жишээ:

Хлорын масспектрийн зураглал өгч дараах байдлын эхлүүлэх дасгал ажиллаж болох юм.

Масс спектрийг ашиглан молекулын томьёо тогтоох дасгалыг ажиллана.

Энэ хүртэл массыг бүхэл тоогоор илэрхийлж хэрэглэсэн байгаа. Молекул массыг олоход энэ нь зарим талаар тохиромжгүй болохыг жишээгээр харуулж болох юм. Үүнд: 1H 1.0078 12C 12.0000 14N 14.0031 16O 15.9949

Пропан, C3H8 ба этаналь, СН3СНО гэсэн хоёр нэгдлийн харьцангуй молекул масс адил 44 байдаг. Аль нь вэ? гэдгийг тодорхойлоход андуурал гарах талтай. Харин масс-спектрометрт m/z утга:

C3H8 44.0624 ба CH3CHO 44.0261 гэж ялгаж өгдөгийг тооцоогоор гаргаж болох юм.

https://www.youtube.com/watch?v=qL_N_JLv33I

www.unsolvedmyste

ries.oregonstate.edu

12.12в.

Түгэлтийн коэффициентыг томьёолох, ууссан бодис нь хоёр уусгагчтайгаа адил төлөвт буй гомоген системийн түгэлтийн коэффициентыг тооцоолох

Хоорондоо үл холилдох хоёр шингэнд хоёуланд уусдаг ууссан бодисын хоёр шингэний хооронд шилжих гомоген тэнцвэрийн тухай авч үзнэ. Харин гетероген фазын хооронд үүсэх тэнцвэрийн талаар яригдахгүй. Өөрөөр хэлбэл усан уусмал ба өөр ямар нэгэн органик уусгагч авч хуваагч юүлүүр ашиглан туршилтаар хийх, эсвэл үзүүлэх туршилтаар харж хэлэлцүүлэг хийж болно. Энэ нь ууссан бодисыг уусгагчаас члгах салгах арга буюу хандлах аргын үндэс болох болно.

Сурагчдын өмнөх мэдлэг дээр нь тулгуурлан хичээлийг зохион байгуулахад анхаарах буюу дадлага ажлын зааврыг боловсронгуй болгож хэрэглэнэ. Хэрэв туршилт явуулах боломжгүй бол видео бичлэг харуулах боломжтой. Сурагчдаас хоорондоо үл холилдох эфир ба усыг сайтар сэгсэрч холисний дараа юу ажиглагдах вэ? гэж асуун, эфир, усны 2 үе ялгарах ба эфир уснаас бага нягттай тул дээд үеийг бүрдүүлдэг болох талаар ярилцана. Дараа нь Тэгвэл эфир, усанд хоёуланд нь уусдаг бодис (Х бодис нь усыг бодвол эфирт илүү сайн уусдаг гэсэн мэдээллийг өгөх нь зүйтэй) нэмээд сэгсэрвэл юу болох вэ? гэж асуугаарай. Сурагчид молекул кинетикийн онол тулгуурлан эфирт ууссан Х бодисын молекул их байна, химийн тэнцвэрийн мэдлэгтээ тулгуурлан Х бодисын молекулууд хоёр уусгагчийн хооронд шилжиж динамик тэнцвэр тогтоно гэсэн санааг гаргах байх. Динамик тэнцвэрийг X(усан дахь уусмал)X(эфир дэх уусмал) байдлаар илэрхийлж бичдэг болохыг хэлж өгнө. Харгалзан тэнцвэрийн тогтмолыг илэрхийлэн бичиж, энэхүү тэнцвэрийн тогтмолыг түгэлтийн коэффициент гэдэг болохыг тайлбарлана. Тэнцвэрийн тогтмолын тоон утга юуг илэрхийлэх вэ? Яагаад? гэсэн асуултаар өмнө үзсэн химийн тэнцвэр бүлэгтэй холбон, мэдлэгийг бататгана. Ийм байдлаар түгэлтийн коэффициентийг ойлгуулж болох юм. Түгэлтийн коэффициент нь хоёр уусгагчид ууссан бодисын концентрацын харьцаа байх тул нэгжгүй, концентрацыг адилхан г/дм3, моль/л зэрэг


Түгэлтийн коэффициентийн онол:

http://www.docbrown.info/page07/equilibria4.htm

Туршилттай видео бичлэг:

https://www.youtube.com/watch?v=vcwfhDhLiQU







64



нэгжээр илэрхийлэн тооцоход хангалттай. Түгэлтийн коэффициентийг тооцоолох, түгэлтийн коэффициентээс аль нэг уусгагчийн үе дэх бодисын концентрацыг тооцоолох бодлого дасгал ажиллана. Жишээлбэл: А. 100 мл усанд уусгасан 1.00 г Х бодисын уусмалыг 10 мл эфиртэй хольж сэгсрэхэд 0.80 г Х бодис эфирийн үе рүү шилжсэн бол эфир ба усны хоорондох Х бодисын түгэлтийн коэффициентийг тооцоолно. Б. 100 мл усанд уусгасан 1.00 г Х бодисын уусмалыг 5 мл эфиртэй хольж сэгсэрчээ.Эфир ба усны хоорондох Х бодисын түгэлтийн коэффициент 40 бол хичнээн грамм Х бодис эфирийн үе рүү шилжсэн бэ?

12.12г. Цаасан, өндөр гүйцэтгэлийн шингэн, нимгэн үеийн болон хий/шингэний хроматографыг адсорбц ба түгэлтээр нь чанарын хувьд ойлгох, эдгээр багаж төхөөрөмжөөс гарах өгөгдлийг хөрвүүлэн тайлбарлах

10-р ангид үзсэн цаасан хроматографын аргыг сэргээн сануулж, бодисын тухайн уусгагчид уусах чанар, хроматографын цаасанд наалдах буюу адсорбцлагдах чанарт үндэслэсэн арга болохыг ярилцана. Дасгал ажиллана.

Цаасан хроматографын аргаас гадна хроматографын өөр аргууд байдгийг тайлбарлана. Эдгээр аргуудын мөн чанарыг багажны бүдүүвч зураг дээрээс тайлбарлах ба аргад хэрэглэгдэх түгэлтийн ба адсорбцийн процесс хаана явагдаж байгааг сурагчид тайлбарлах, яагаад эдгээр арга гарч ирэх болсон шалтгаан зэргийг гаргуулахад чиглэсэн асуултад хариулах замаар хэлэлцүүлэг хийнэ. Эдгээр хроматографын арга нь нарийн багаж төхөөрөмж хэрэглэгдэх учир дадлага ажил хийлгүй, зурагт үзүүлэн болон видео бичлэг ашиглан тайлбарлах, хэлэлцүүлэг хийх боломжтой. Нимгэн үеийн, баганат, өндөр гүйцэтгэлийн шингэний, хий/шингэний хроматографын аргуудын талаар дараах түвшинд тайлбарлахад болно. Үүнд:

- Нимгэн үеийн хроматограф: Цаасан хроматографын үндсэн зарчим адил боловч хроматографын цаасны оронд силикагель, металл, хуванцар гэх зэрэг өөр төрлийн материал ашиглах боломжтой гэдэг санааг сурагчдад ойлгуулна. Нимгэн үеийн хроматографт яагаад зарим бодис илүү хол шилжиж байна вэ? зэргээр асуултаар сурагчдын бодох чадварыг хөгжүүлэхийг зориорой.

- Баганат хроматограф: Хэдийгээр баганат хроматограф суралцахуйн зорилтод тусгагдаагүй ч энэ арга нь нимгэн үеийн хроматографаас өндөр гүйцэтгэлийн шингэний хроматографын арга руу шилжих гүүр нь болж өгдөгийг анхаараарай. Энэ арга нь босоо шилэн хоолойд тохирох материалаар дүүргэн бодисыг ялгах, салгах, цэвэрлэх зорилготой.

- Өндөр гүйцэтгэлийн шингэний хроматограф: Баганат хроматографыг сайжруулсан арга юм. Хүндийн хүчний нөлөөгөөр багана дундуур уусгагч урсахын оронд 400 атм-аас өндөр даралтын нөлөөгөөр урсгадаг. Багана дотод байрлуулсан тогтвортой фаз ба түүгээр урсаж байгаа молекул хоорондох харилцан үйлчлэлийн талбайг ихэсгэж өгөхийн тулд маш нягт материалыг ашигладаг онцлогтой. Ингэснээр компонентуудыг ялгаж салгах боломжийг эрс нэмэгдүүлдэг. Энэ арга нь өндөр мэдрэх чадвар бүхий бүртгэгч ашигладаг орчин үеийн анализын


Цаасан хроматографийн дадлага ажил:

http://highschoolchemistryguide.com/paper-chromatography-labexperiment-number-of-substances-present-in-pen-ink/

Нимгэн үеийн үеийн хроматограф:

http://www.terrificscience.org/freebies/lessonexchange/chroma-electro/

https://www.youtube.com/watch?v=qdmGskCyh8

Хроматографын аргууд

http://www.chemguide.co.uk/analysis/chromatogrmenu.html#top

http://www.rajaha.com/types-chromatography-experiments/

https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/chemical-processes/separations-purifications/a/principles-of-chromatography

http://study.com/a


































http://study.com/academy/lesson/what-is-chromatography-definition-types-uses.html

65



аргын нэг болохыг хэлж өгнө.

- Хий/шингэний хроматограф: Сурагчдаас багана дотор яагаад зарим молекул хурдан, зарим нь удаан явж байна вэ? асууж ямар шалтгаантай болохыг тайлбарлаж ярилцана. Сурагчид бүх хроматографын аргад тогтвортой ба хөдөлгөөнт фаз байдаг болохыг ойлгож авсан байгаа. Энэ аргад хөдөлгөөнтэй фаз нь гели гэх мэт хий, тогтвортой фаз нь хатуу бодист адборсцлагддаг буцлах цэг өндөртэй шингэн байдаг болохыг тайлбарлана. Багажин дундуур тухайн бодис хэр зэрэг хурдан урсах нь хугацаанаас хамаардаг.

Дээрх бүх хроматографын аргын үндсийг тайлбарлахдаа тогтвортой фаз, хөдөлгөөнтэй фаз нь юу байх вэ? ямар ялгаатай вэ? Онцлог шинж нь юу вэ? Аргын үндсэн зарчим юу болох талаар ярилцаж, зурагт үзүүлэн бэлтгэж тайлагнана.

cademy/lesson/what-is-chromatography-definition-types-uses.html

12.12д. Хүрээлэн буй орчны хяналт шинжилгээний тохирох мэдээлэл болон өгөгдлийн талаар дүгнэлт гаргах (жишээ нь, агаар мандал дахь полихлорбифенил, мөсөн цөмийн изотопын харьцаа)

Байгаль орчны хяналт шинжилгээний мэдээлэл (хүснэгт, график, диаграм г.м)-тэй ажиллана. Тухайлбал, орон нутаг болон Улаанбаатар хотын агаарын бохирдлыг харуулсан хүснэгтээс аль сард бохирдол ихтэй байгаа, ямар хийгээр бохирдож байгаа г.м.

Өгсөн мэдээллээс гарч буй өөрчлөлт, зүй тогтлыг тодорхойлуулж, бохирдлыг багасгах арга замын талаар хэлэлцэж болно.

ПХБ (полихлор бифенил) тосонд уусдаг бодис юм. Нуур, гол горхи, далайн ус ПХБ-аар бохирдвол , усанд амьдрадаг загас зэрэг амьтадын тос, маханд илэрдэг. Үүнийг хий-шингэний хроматографын аргаар илрүүлж хяналт хийж болох талаар ярилцана.

Өөр нэг жишээ бол мөсөн цөмийн изотопын харьцаагаар хүрээлэн буй орчны шинжилгээ хийх арга юм.

Мөсөн дэх 16O ба 18O изотопын харьцааг масс-спектрометрийн тусламжтай илрүүлдэг.

Энэ хоёр изотопын харьцаа атмосферын температураас хамаардаг бөгөөд атмосферт хүйтэн байвал 18O изотоп дулаан үеийхээс их байна. Ус ууршихад хүнд 18O изотоп хөнгөн 16O-аас атмосферт бага ууршдаг тул харьцаа өөрчлөгдөж байдаг.

Байгальд энэ өөрчлөлт нь зун, өвөл дараалан ээлжилсээр маш урт хугацааны цикл процесс болдог.

Энэ үзэгдлийн улмаас хүчилтөрөгчийн цөмийн изотопын харьцааг тодорхойлж болохуйц дээж мөсөнд модны цагираг жил бүр нэмэгддэг шиг давтагдан хадгалагддаг. Мөсөн доторх агаарын жижиг бөмбөлөгт дэх агаарт шинжилгээ хийж анх хэзээ үүссэн, тэр үеийн атмосфер дэх нүүрсхүчлийн хийн хэмжээ болон өөр бодисыг ч хэдэн зуун мянган жилээр нь тодорхойлох боломжтойг тайлбарлана.

Суралцагчдын мэдээлэлтэй ажиллах чадварт үндэслэн үйл ажиллагааг зохион байгуулна. Мэдээллийг тайлж унших чадвар чухал болохыг анхаарна.

Багшийн ном (2018), 147-152

Байгаль орчны хяналт шинжилгээний газрын веб сайт, агаар, ус, хөрсний бохирдлын талаарх мэдээлэл ашиглана.

12.12е. Эм

зохион бүтээх арга замыг

Энэ хэсэгт эмийн үйлчлэлийг сайжруулах, шинэ эм зохион гарган авах, эдгээр эмийг хүний биед шаардлагатай хэсгийн эсэд очиж байгаа эсэхийг

Багшийн ном (2018), 147-152

http://educationgr






http://educationgroup.mit.edu/HHMIEducationGroup/wp-content/uploads/2011/10/Drennan2.pdf

66



шүүн хэлэлцэх ба тулгардаг асуудлыг шийдэхийн тулд эмийн молекулыг хэрхэн хөгжүүлж, таньж тогтоодог талаар энгийн үг хэллэгээр учирлан тайлбарлах

тогтоохын төлөө химичид ажилладаг болохыг таньж мэднэ.

Эмийн молекулыг гарган авах, үйлчлэлийг судлахыг эм зохион бүтээх гэдгийг сурагчид ойлгож тайлбарлана. Эм зохион бүтээхийн үндсэн асуудал бол хүний биед аль болох гаж нөлөө багатай, хүссэн үр дүнг үзүүлж чадах эм гарган авах юм гэдгийг танина. Хичээлийн эхэнд эмийн байгалийн түүхий эд (алтан гагнуур, царван, сөд өвс гэх мэт)-ээс эм гарган авах тухай ярилцаж болох юм. Монгол ардын уламжлалт эм бүтээх аргын талаар судалгаа хийх боломжтой сэдэв юм.

Синтезийн эмийн хувьд таксолын бүтэц, функциональ бүлэг, гарган авах аргатай танилцана. Аспирин, парацетамол, талидомид зэрэг түгээмэл эмийн талаар авч үзэх боломжтой. Хирал чанарын тухай сэргээн санаж, идэвхтэй изомерийг тогтоох, хэрэглэхийн шалтгааныг сонгон авсан эмийн бүтэцтэй холбон тайлбарлана. Нэг изомер нь хортой байхад нөгөө изомер нь эм болдог стереоизомерийн жишээ олон бий.

oup.mit.edu/HHMIEducationGroup/wp-content/uploads/2011/10/Drennan2.pdf

Эмийг зохион гарган авахад исэлдэх ангижрах урвал, устөрөгчийн холбооны үүргийн талаар сургалтад хэрхэн оруулж болох тухай бичсэн байгаа.

12.12ж. Хүний

эд эсэд эм тариаг хүргэх арга замыг хэлэлцэх ба тулгардаг асуудлыг шийдэхийн тулд эм тариаг хэрхэн хөгжүүлдэг талаар энгийн үг хэллэгээр учирлан тайлбарлах

Хүний өвчтэй эс, эд эрхтэнд энзим, вакцин, эм гэх мэт эм тариаг дамжуулан хүргэхэд липозомыг ашиглах шинэ арга техникийн талаар хэлэлцүүлэг өрнүүлэх боломжтой. Липозом нь эмийг задралд орохоос хамгаалж, шаардлагатай эс, эд эрхтэнд хүргэхэд хэрэглэгддэг полимер нэгдэл юм. Сурагчдад липозомын харагдах байдлыг дүрслэн зурах, нэр томьёог тайлбарлах дасгал ажиллаж болно. Түүнчлэн эмийн үйлчлэх механизмыг харуулах схем зуруулж төсөөлөл бий болгох ч боломжтой.

Эмийн молекул нь энзим гэх мэт хүлээн авагчтай холбогдох замаар үйлчлэл үзүүлдэг. Үүний тулд эмийн молекул нь зөв хэлбэртэй, хүлээн авагчтай харилцан үйлчилж чадахуйц функциональ бүлэг агуулсан байх ёстой. Эмийн үйлчилгээг өндөр байлгахын тулд хүний биеийн зохих хэсэгт эмийг аюулгүй аваачих нь гол асуудал байдгийг сурагчид тайлбарлана.

http://www.ingentaconnect.com/content/ben/cpd/

http://en.wikipedia.org/wiki/Liposome

12.12з.

Нанотехнологи, түүнтэй холбоотой мэдээлэл, өгөгдлийн талаарх ойлголтоо харуулах

Сурагчид нанотехнологи бол бидний амьдралд цоо шинэ, шинжлэх ухаанд үсрэлтийг бий болгосон, маш жижиг зүйлийг буюу атом, молекулын түвшинд судалдаг салбар бөгөөд хими, биологи, физик, материалын ухааны цогц болохыг мэдэж авна.

Атомын бүтэц бүлэгтэй холбон нано гэдэг маш бага хэмжээс болохыг, бодисын бүтэц, шинж чанартай холбон наноматериалын гадаргуугийн талбай асар их болохыг, химийн урвалтай холбон наноматериалыг хэрхэн гарган авах, бэлтгэх талаар танилцаж болох юм.

Бусад материалтай харьцуулах замаар нано хэмжээст материалын төсөөлөлтэй болж, наноматериалыг илрүүлдэг багажийн зарчимтай танилцана. Наноматериалын хэмжээсээс шалтгаалан түүний физик, химийн шинж чанар нь бидний хэрэглэж ирсэн материалаас эрс ялгаатай болж байгаагийн учир шалтгааныг мэдэж авна. Бодит амьдралын хэрэглээтэй холбон оруулах нь сурагчдад ойлгомжтой байх болно. Туршилт хийх шаардлагагүй бөгөөд сурагчид илтгэл, эссе

https://www.youtube.com/watch?v=VHcd_4ftsNY, https://www.youtube.com/watch?v=xS3qX3NPRS0

http://www.tntg.org/documents/Teaching%20Nanotechnology%20in%20the%20High%20School%20Curriculum.pdf

https://nanohub.org/resources/17645/download/NEATEC-Trinity_College_Module_1_What_is_nanoscience__Work













https://www.youtube.com/watch?v=VHcd_4ftsNY



https://www.youtube.com/watch?v=xS3qX3NPRS0










https://nanohub.org/resources/17645/download/NEATEC-Trinity_College_Module_1_What_is_nanoscience__Workbook.pdf






67



бичиж, хэлэлцүүлэг өрнүүлж болох юм. Мөн сургалтдаа тохирох видео бичлэгийг ашиглах, видео туршилт үзүүлэн наноматериалын шинж чанарын өөрчлөлтийг харуулж, бидний амьдралд энэ нь хэрхэн тусгалаа олдог болохыг тайлбарлаж өгөх нь зүйтэй. Тухайлбал:

- Нанометр нь 10-9 м буюу атомын хэмжээстэй болохыг мэдэх, үүний тулд сурагчид шоо бүтээж шоог хуваах замаар нүдэнд үзэгдэхгүй асар бага хэмжээс болохыг ойлгох

- Гүрвэлийн арьс, лянхуй цэцэг гэх мэт байгалийн наноматериал, гар бөмбөг, усны хувцас, наноробот гэх мэт хүний гараар бүтээгдсэн наноматериалын жишээ гарган ярилцана. Сурагчдад бие даасан судалгаа хийх, наноматериал бидний амьдралд хэрхэн гүнзгий түрэн орж ирснийг ойлгох, цаашилбал түүний давуу болон сул талыг хэлэлцэх нь зүйтэй

- Нанохэмжээст материалыг гадаргуугийн талбай асар ихтэй байдгаас шалтгаалан өвөрмөц, онцлог шинж чанарыг үзүүлдэг болох талаар ярилцана. Гурилын үйлдвэрийн тэсрэлт, нано алтыг будаг болгон хэрэглэх гэх мэт

- Бактерийн эсрэг үйлчилгээ үзүүлдэг нано хэмжээст мөнгөний жижиг хэсэг, өөрөө цэвэрлэгдэх гадаргуу үүсгэдэг нано хэмжээст титаны оксид, спортын материалын бат бэхийг сайжруулдаг нано хэмжээст жижиг хэсэг зэргээр бодит амьдралын хэрэглээний талаар ярилцана.

- Наноматериалын давуу талыг ойлгодог болохоос гадна хүрээлэн буй орчин, хүний эрүүл мэндэд ямар хор нөлөө үзүүлдэг байж болох талаар шүүн хэлэлцэнэ. Сурагчид эндээс нанотехнологийн салбар харьцангуй шинэ салбар учраас түүний сөрөг нөлөө төдийлөн судлагдаагүй байгааг олж мэдэх болно. Сурагчдыг бүлэгт хуваан нано хэмжээст жижиг хэсгийн ашигтай тал, аюул эрсдлийн талаар шинжлэн судлах даалгавар өгч болох юм.

book.pdf

http://www.nnin.org/education-training/k-12-teachers/nanotechnology-curriculum-materials/search?key=&field_topic_tid%5B%5D=20&field_audience_tid%5B%5D=17

12.12и. Химийн мэдлэгийг хүрээлэн буй орчны асуудлуудыг шийдвэрлэхэд хэрхэн хэрэглэх талаар шүүн хэлэлцэх (гадаргын усны бохирдол, газрын тос асгарах, хлорфторнүүрстөрөгчид гэх мэт).

Тухайн орон нутагт байгаль орчны ямар тулгамдсан асуудал дэвшигдэж байгааг тодорхойлох, түүнийг шийдвэрлэхэд химийн ямар мэдлэгийг ашиглаж болохыг таамаглах, өөрсдийн гаргасан таамаглал зөв эсэхийг батлахад чиглүүлнэ. Хэлэлцүүлгийн удирдамж боловсруулах аргад суралцана.

Зарим тохиолдолд багш тодорхой жишээг санал болгож болно.

Ус, хөрс, агаарын бохирдолтой холбоотой мэдээлэл

12.12к. Химийн мэдлэгийг ашиглан

Байгалийн сэргээгдэх ба үл сэргээгдэх нөөцийн талаар сэргээн сануулна. Үл сэргээгдэх нөөцийг хэрхэн ашиглах, түүнийг сэргээгдэх нөөцөөр орлуулан ашиглах боломжийн

http://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/w












http://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/what-is-green-chemistry/principles/12-principles-of-green-chemistry.html



68



өнөөгийн байгалийн нөөцийн хугацааг хэрхэн удаашруулж болох, хувилбарт нөөцийг илрүүлэх, энергийн үйлдвэрлэл болон ашиглалтын үр ашгийг хэрхэн сайжруулах талаар хэлэлцэх

талаар химийн мэдлэгээ ашиглан тайлбарлах хэлэлцүүлгийг зохион байгуулна.

Тус үйл ажиллагааг зохион байгуулахдаа суралцагчдад ойр дөт, амьдралд ойр тохиолдлуудыг сонгон хэрэглэж болно. Ногоон химийн 12 зарчимтай танилцуулж, “орчин үеийн шинэ технологийг судална.

hat-is-green-chemistry/principles/12-principles-of-green-chemistry.html

БСШУСЯ-ы зөвшөөрлөөр хэвлэсэн үндсэн сурах бичиг, сургалтын модуль

1. Д.Сарангэрэл, Н.Оюунцэцэг, Б.Мөнхжаргал, Ч.Энхжаргал, Ш.Сайнбилэг. (2018). Багшийн ном (сонгон судлах хөтөлбөрт зориулсан, анхны хэвлэл). ХИМИ (X, XI, XII анги). УБ., Соёмбо принтинг ХХК.

2. Н.Оюунцэцэг, Д.Сарангэрэл, А.Дашжаргал, Ч.Энхжаргал. (2018). Бүрэн дунд боловсролын XII ангийн хөтөлбөрийг хэрэгжүүлэх арга зүй, сургалтын модуль III (ЕБС-ийн химийн багш нарт зориулав, ХЭУЧД төсөл). УБ., “SelengePress” ХК






Documents

ЕРӨНХИЙ БОЛОВСРОЛЫН СУРГУУЛИЙН …¥ИМИ-12.pdfшаардлагатай. Хуучин сурах бичигт 1 атм даралт гэж авсан