Химиялық байланыс және заттың құрылымын оқып-үйренудің маңызы
Химиялық байланыстар туралы оқу материалы мектептегі химия курсын ғылымның алғы шебіне жақындатады, теорияның жетекші ролін ашып береді.
Химиялық байланысты оқып-үйренудің екі әдістемелік тәсілі кездеседі. Бірінші тәсіл- химиялық байланыстың барлық түрлерін полюсті, полюссіз және донор-акцепторлы ковалентті, иондық, металдық, сутектік байланыстарды бір тарауда оқытуды көздейді. Мұның кемшілігі оқушылардың тірек білімі жеткіліксіз, кейбір байланысты саналы түсінетін деректі материалдар оқушыларға әлі белгісіз, оның үстіне түсіндірілгеннен кейін ұзақ уақыт пайдаланылмай ұмыт болады.
Екінші тәсіл бойынша 8-сыныпта арнайы тақырыпта тек ковалентті және иондық байланыстарды қарастыру ұсынылады. Донар-акцепторлы байланыс 9-сыныптағы азот тақырыбын, металдық байланыс металдардың құрылымы мен жалпы қасиеттерін өткенде беріледі. Сутектік байланыс 10-сыныпта органикалық химияда талданады.
Әдістемелік әдебиеттерде және химияны оқыту сарамандығында химиялық байланысты оқып-үйренудің мына жоспары жиі қолданылады: 1) атомдардың молекулаларға немесе басқа агрегаттарға бірігу себебі; 2) байланыстың түзілу механизмі; 3) атомдар арасындағы әсерлесу күші; 4) анықтамасы; 5) осы типтегі байланысы бар заттардың мысалдары және сипаттамасы.
Химиялық байланыстардан кейін заттың құрылымы туралы ұғым қалыптастырылады. Заттардың құрылысы оқылғанға дейін оқушылар олардың физикалық және химиялық қасиеттерін сипаттаумен қанағаттанып келді, себептерін түсіндіре алмады. Табиғи таңбалар жүйесіне жатқызуға болатын заттың бірден көзге түсетін немесе өлшеп табылатын белгілері, мысалы агрегаттық күйі, балқу және қайнау температураларының сандық мәндерінің себебі ашылмады. Ендігі жерде бұл қасиеттердің мәні заттың құрылымы арқылы, оның құрамына кіретін бөлшектердің табиғаты және өзара әсері арқылы түсіндіріледі.
Оқушылардың химиялық байланыс және заттың құрылымы туралы білімін қорыту кезінде мыналарға баса назар аударылады.
- Химиялық байланыстың барлық түрлері электрондар арқылы жүзеге асады. Элемент атомдарының терісэлектрлігіндегі айырмашылықтарына қарай полюссіз, полюсті және иондық байланыстар түзіледі.
- Металдар атомдарының арасында металдық, бейметалдар атомдарының арасында полюссіз ковалентті, қалған жағдайларда полюсті ковалентті байланыстар түзіледі.
- Бір период элементтері түзетін бинар қосылыстардағы байланыстың типі және қасиеттері заңды түрде өзгереді.
- Негізгі топтың бейметалдары түзетін ұшқыш сутектік қосылыстарда элементтердің реттік нөмірі артқанда химиялық байланыстардың полюстілігі артады.
- Заттың қасиеттері химиялық байланыстарының типіне, кристалл торларының түріне тәуелді болады.
Валенттілік ұғымның қалыптасуы және дамуы
Валенттілік ұғымы химия ғылымының дамуына маңызды роль атқарады. Атом-молекулалық ілім салтанат құруының маңызды буыны болды, эквивалент және еселік қатынас заңдарын түсінуге жәрдемін тигізеді. Химиялық тектестіктің мәнін ашуға мүмкіндік берді. Химиялық құрылыс теориясы жасалуының алғы шарттарының бірі болды. Периодтық идеясының қалыптасуына септігін тигізді.
Химия ғылымы тарихында валенттілік ұғымы дамуының төрт кезеңі атап өтіледі: 1) Ұғымның шығуы және қалыптасу кезеңі (1850-1860), 2) құрылымдық теория кезеңі (1861-1895); 3) координациялық теория және үлес валенттілік кезеңі; 4) электрондық теория кезеңі;
Валенттілік ұғымы оқушыларға химиялық тілді саналы меңгеруге химиялық реакциялардың нәтижесінде шығатын күрделі заттардың құрамын болжай білуге көмектеседі.
Валенттілік терминінің мағынасы, химиялық формулалар бойынша элемент атомының валенттілігін анықтау ережесі түсіндіріледі. Валенция-латын сөзі, қазақша күш деген мағынаны білдіреді.
Валенттіліктің сан мәні элементтің периодтық жүйесіндегі орнына, атомның электрондық құрылысына тәуелді екені және валенттік электрондар жөнінде ұғым қалыптасады.
Тотығу дәрежесі туралы ұғымның қалыптасуы
Тотығу дәрежесі туралы ұғым жай және күрделі заттардағы химиялық байланыстарды салыстыру арқылы беріледі. Элемента томының тотығу дәрежесі иондық қосылыстардағы ион зарядтары, ковалентті полюсті қосылыстардағы шартты зарядтар санымен анықталады. Ол бір атомдардан екінші атомдарға ауысқан немесе ығысқан электрон санымен есептеледі. Өзінен электрондары кеткен атомдардың тотығу дәрежесі-оң, электронды тартып алған атомдардың тотығу дәрежесі теріс болады. Электрондары симметриялы орналасқан жай заттардағы элементтердің тотығу дәрежесі нолге тең.
Атомдардың терісэлектрлігіне және тотығу дәрежесіне сүйеніп химиялық формула құрудың алгоритмі түсіндіріледі.
- терісэлектрлігінің өсуіне қарай элементтер таңбаларын жазу;
- теріс тотығу дәрежесінің мәнін табу;
- оң тотығу дәрежесін анықтау;
- табылған тотығу дәрежелерінің ең кіші еселіктері бойынша индекстерді есептеп шығару.
Осылайша, валенттілік және тотығу дәрежесі ұғымдары мектептегі химия курсын және химиялық тілді саналы меңгерумен бірге, оқушыларға жан-жақты тәрбие беруге, психикалық жағынан жетілдіруге жәрдемдеседі.
Осы ұғымдар арасындағы өзара байланыстар
Орта мектептің химия курсында химиялық байланыс, валенттілік және тотығу дәрежелері арасындағы тәуелділік нақтылы ашылмайды. Заттың құрылымы бойынша анықталатын координация саны туралы жеке деректер келтіріледі. Әдістемелік әдебиеттерде валенттіліктің бүтін санмен рим цифрлары арқылы белгіленетіні, таңбасы болмайтыны айтылады. Тотығу дәрежесінің оң, теріс және ноль, бөлшек сан түрінде болып, араб цифрларымен көрсетілетініне назар аударылады.
Валенттілік пен тотығу дәрежелерінің сан мәндеріндегі үйлеспеушілікті түсіну үшін мұғалім үш түрлі валенттілік болатынын есте ұстаған жөн.
Валенттілік заттардың өзара әрекеттесулерінің саны, ол үш түрлі әдіспен: а) заттың элементтік құрамы; ә) қосылыстағы атомдардың өзара орналасуының геометриялық құрылымы; б) заттардың электрондық құрылысы бойынша анықталады.
Тотығу дәрежесі дегеніміз қосылыстағы элементтің стехиометриялық валенттігі, металдық қасиеттері бар элементтер үшін оң таңбамен, бейметалдық қасиеттері бар элементтер үшін теріс таңбамен алынады.
Атомның байланыс валенттілігі осы атомның өзін қоршаған атомдармен түзетін химиялық байланысының, ал байланыстың өзі ортақтасқан электрон жұбының санымен анықталады. Электрон жұбымен есептегенде атомдар арасындағы байланыстың саны әр түрлі бүтін немесе бөлшек сандармен көрсетілуі мүмкін.