В статье автор рассказывает о значении знаний о комплексных соединениях для обучения, развития и воспитания старших школьников.
Ключевые слова: комплексные соединения, элективные курсы по химии.
Знания о комплексных соединениях в старших классах необходимы в связи с огромным значением этих веществ в органическом и неорганическом синтезе. Они широко представлены в природе, применяются в технике и медицине. Необходимо уделять особое внимание изучению химических свойств комплексов, их строению и применению.
Практически все ионы d-элементов в составе биологических структур живых организмов находятся в связанном состоянии, так как образуют комплексные металлорганические соединения с различными биолигандами, содержащими донорные атомы кислорода, азота, серы, например гемоглобин, миоглобин, цитохромы, витамин В 12 , хлорофилл. Образование металлополинуклеотидных комплексов стабилизирует двойную спираль ДНК. Комплексы с ДНК образуют двузарядные ионы марганца, кобальта, железа, никеля. [1, с. 86]
Комплексные соединения широко используются в медицине в качестве стимуляторов важных биохимических процессов. [2, с. 4]
Способность веществ образовывать комплексные соединения используется для разработки эффективных методов получения химически чистых металлов из руд, редких металлов, сверхчистых полупроводниковых материалов, катализаторов, красителей, лекарственных препаратов, очистки природных и сточных вод, растворения накипи в парогенераторах и т. п. [4, с. 6]
Термин «комплексные соли» впервые ввел В. Оствальд (Германия), а в научную литературу на русском языке — В. А. Кистяковский. Они рассматривали комплексные соли как продукты соединения двух солей, имеющих общие анионы и не распадающиеся на отдельные ионы даже в разбавленных растворах. В 1893 г. А. Вернер определил такие понятия, как «центральный атом», образующий связи с координированными группами (лигандами), «внутренняя и внешняя сферы», «координационное число». Вернер также ввел запись формул комплексов с обозначением внутренней сферы квадратными скобками, применяющуюся и сейчас. [3, с. 7]
В настоящее время при изучении химии на базовом уровне тема «Комплексные соединения» не включена в рабочие программы разных учебно-методических комплексов. Отсутствие альтернативных учебников затрудняет и значительно сужает возможности учителя химии. Для решения данной задачи можно использовать — элективный курс. Он служит удобным инструментом обучения, который помогает реализовывать отдельные вопросы предмета в полной мере. Элективные курсы являются вариативной частью обучения в школе. Их тематику выбирает администрация школы, учитывая необходимость и актуальность курса для обучающихся.
Химия комплексных соединений является своеобразным мостиком между общей, неорганической, органической, физической, аналитической и теоретической химией. Эти вещества проявляют необычные химические свойства, что объясняет их исключительную биологическую роль. [2, с. 3]
Комплексные соединения проявляют химическую и биологическую активность в результате координационной ненасыщенности центрального атома (имеются свободные орбитали) и наличия свободных электронных пар лигандов. В этом случае комплекс обладает электрофильными и нуклеофильными свойствами, отличными от свойств центрального атома и лигандов.
Необходимо учитывать влияние на химическую и биологическую активность строения гидратной оболочки комплекса. Процесс образования комплексов оказывает влияние на кислотно-основные свойства комплексного соединения.
Для более полного представления об этих веществах, в структуру элективного курса необходимо включить следующие темы, которые представлены в таблице 1.
Таблица 1
Основные разделы программы элективного курса «Комплексные соединения»
|
№ п/п |
Раздел |
Цели и краткое содержание |
|
1. |
Координационная теория А.Вернера. |
Познакомить учащихся с основными понятиями химии комплексов и с историей развития координационной химии, подчеркнуть вклад отечественных ученых и важную отрасль химической науки. |
|
2. |
Строение и классификация комплексных соединений |
Познакомить учащихся с типами классификаций: с точки зрения ТЭД и кислотно-основных свойств, по типу координируемых лигандов. Дать алгоритм составления названия комплексного соединения. |
|
3. |
Природа химической связи в комплексных соединениях |
Показать сущность химической связи в комплексных соединениях и зависимость геометрии комплексных соединений от пространственного расположения гибридизированных орбиталей комплексобразователя. |
|
4. |
Номенклатура комплексных соединений |
Рассказать про геометрическую, ионизационную, координационную и гидратную изомерию. Привести примеры комплексных анионов и катионов и комплексов без внешней сферы. |
|
5. |
Получение и изучение свойств комплексных соединений |
Сравнить свойства комплексов и простых солей. Определить причины, обуславливающие устойчивость и разрушение комплексных соединений. |
|
6. |
Значение комплексных соединений |
Познакомить учащихся с применением в быту и показать их огромную значимость в природе. |
Данный элективный курс создает широкую возможность для осуществления внутрипредметных связей в процессе усвоения химических знаний и удовлетворения познавательного интереса к химии.
В ходе выполнения экспериментальных и практических работ по получению, распознаванию, изучению свойств комплексных соединений у учащихся развиваются исследовательские навыки и формируется способность к многостороннему рассмотрению химических свойств комплексных соединений, что является неотъемлемым качеством творческого мышления.
Важно уделять больше часов на изучение данной темы, так как многие задания ЕГЭ включают понятие о комплексных соединениях и возможно учащиеся в дальнейшем выберут профессии, связанные с химией, и будут встречаться с группой комплексных соединений в будущем.
Успехи теоретической и прикладной химии в настоящее время связаны именно с изучением комплексных соединений.
Литература:
- Кузнецова Н. Е., Литвинова Т. Н., Лёвкин А. Н. Химия 11 класс. — М.:Вентана-Граф, 2006.
- Чебыкина Л. Н. Комплексные соединения. — М.: Чистые пруды, 2008.
- Неудачина Л. К., Лакиза Н. В. Физико-химические основы применения координационных соединений. — Урал. федер. ун-т. — Екатеринбург: Изд‑во Урал. ун-та, 2014.
- Наумов В. И., Мацулевич Ж. В., Ковалева О. Н. Комплексные соединения: учеб.пособие / В. И. Наумов, Ж. В. Мацулевич, О. Н. Ковалева; НГТУ им. Р. Е. Алексеева. — Нижний Новгород, 2019.
