Вестник Государственного гуманитарно-технологического университета. 2024. № 2. С. 72–84. ISSN 2500-350X (online)
Vestnik of State University of Humanities and Technology. 2024. no 2. P. 72–84. ISSN 2500-350X (online)
Научная статья
УДК 37.016:54
К ИЗУЧЕНИЮ ТЕМЫ «ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ» В КУРСЕ ХИМИИ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ (статья 2)[1]
Татьяна Владимировна Попова,1 Светлана Ивановна Зыкова,2 Наталья Валерьевна Щеглова3
1,2Государственный гуманитарно-технологический университет, Орехово-Зуево, Россия
1tvpopova45@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-0426-3126
2svetlana-zykova@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-5031-6092
3Марийский государственный университет, Йошкар-Ола, Россия, scheglovanv@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0761-2926
Аннотация. Разработка новых методических приёмов в преподавании учения о химической связи, которые должны быть основаны на корректном анализе современных теорий химической связи, имеющих квантово-механическое обоснование, становится весьма актуальной. Мы предлагаем вариант изучения темы «Химическая связь» в разделе «Строение вещества» курса химии средней школы с использованием качественных основ современных квантово-химических теорий, рассматривающих образование молекул веществ за счёт взаимодействия внешних электронов атомов, составляющих молекулу, с учётом волновой природы электрона. Материал этой статьи содержит описание основных количественных характеристик химической связи, знание которых позволяет различать и классифицировать химические связи, описывать свойства и надёжно идентифицировать молекулы разных веществ. В доступной, для восприятия учащимися, форме рассмотрены энергия и длина химической связи, классификация химических связей по способу взаимодействия внешних орбиталей атомов, образующих молекулы. Показано, что каркас молекулы составляют σ-связи, расположение которых в пространстве (валентные углы между соседними σ-связями) определяет структуру или форму молекулы. Предлагается ввести в школьный курс химии понятие об эффективном (реальном) заряде на атомах в молекулах и не отождествлять это с понятием «степень окисления» (условный заряд). Рассмотрены качественные основы метода валентных схем (МВС) и метода молекулярных орбиталей (ММО).
Ключевые слова: химическая связь, валентность, количественные характеристики химической связи, строение молекул, качественные основы квантовой химии
Для цитирования: Попова Т.В., Зыкова С.И., Щеглова Н.В. К изучению темы «Химическая связь» в курсе химии средней школы (статья 2) // Вестник Государственного гуманитарно-технологического университета. 2024. № 2. С. 72–84.
Original article
TO STUDYING THE TOPIC «CHEMICAL BONDING» IN A SECONDARY SCHOOL CHEMISTRY COURSE (Article 2)
Tatyana V. Popova1, Svetlana I. Zykova2, Nataliya V. Scheglova3
1,2State University of Humanities and Technology, Orekhovo-Zuevo, Russia
1tvpopova45@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-0426-3126
2svetlana-zykova@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-5031-6092
3Mari State University, Yoshkar-Ola, Russia, scheglovanv@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0761-2926
*The work was carried out within the framework of the project “Methodological foundations for the formation of systemic knowledge in secondary schools”
Abstract. The development of new methodological techniques in teaching the doctrine of chemical bonding, which should be based on a correct analysis of modern theories of chemical bonding that have a quantum mechanical basis, is becoming very relevant. We offer an option for studying the topic «Chemical Bonding» in the section «Structure of Matter» of a high school chemistry course using the qualitative foundations of modern quantum chemical theories that consider the formation of molecules of substances due to the interaction of the outer electrons of the atoms that make up the molecule, taking into account the wave nature of the electron. The material in this article contains a description of the main quantitative characteristics of a chemical bond, knowledge of which allows one to distinguish and classify chemical bonds, describe properties and reliably identify molecules of different substances. The energy and length of a chemical bond, the classification of chemical bonds according to the method of interaction of the outer orbitals of the atoms forming molecules are considered in a form that is accessible to students. It is shown that the framework of the molecule is made up of σ bonds, the location of which in space (bond angles between adjacent σ bonds) determines the structure or shape of the molecule. It is proposed to introduce into the school chemistry course the concept of effective (real) charge on atoms in molecules and not to identify this with the concept of «oxidation» (conditional charge). The qualitative fundamentals of the valence scheme method (VSM) and the molecular orbital method (MOM) are considered.
Keywords: chemical bond, valency, quantitative characteristics of a chemical bond, structure of molecules, qualitative foundations of quantum chemistry
For citation: Popova T.V., Zykova S.I., Scheglova N.V. To studying the topic «Chemical bonding» in a secondary school chemistry course (Article 2)// Vestnik of State University of Humanities and Technology. 2024. no 2. P. 72–84.
Информация об авторах
Т.В. Попова – кандидат химических наук, профессор, заведующая кафедрой фармакологии и фармацевтических дисциплин Государственного гуманитарно-технологического университета.
С.И. Зыкова – кандидат химических наук, доцент кафедры фармацевтической химии и фармакогнозии Государственного гуманитарно-технологического университета.
Н.В. Щеглова – кандидат химических наук, доцент, заведующая кафедрой химии института естественных наук и фармации Марийского государственного университета.
Information about the authors
T.V. Popova – Ph.D. of Chemistry, Professor, Head of the Chair of Pharmacology and Pharmaceutical Disciplines, State University of Humanities and Technology.
S.I. Zykova – Ph.D. of Chemistry, Associate Professor of the Chair of Pharmaceutical Chemistry and Pharmacognosy, State University of Humanities and Technology.
N.V. Shcheglova – Ph.D. of Chemistry, Associate Professor, Head of the Chair of Chemistry, Institute of Natural Sciences and Pharmacy, Mari State University.
Статья поступила в редакцию 28.05.2024; одобрена после рецензирования 12.06.2024; принята к публикации 21.06.2024.
The article was submitted 28.05.2024; approved after reviewing 12.06.2024; accepted for publication 21.06.2024.
[1]Работа выполнена в рамках проекта «Методические основы формирования системных знаний в общеобразовательной школе»