Формирование понятия «водородная связь» в УМК «Химия» О. С. Габриэляна, В.В. Еремина, Н.Е. Кузнецовой

Автор: Жураховская Светлана Николаевна

Организация: ГБОУ НСО ОЦО

Населенный пункт: Новосибирская область, п. Тулинский

Водородная связь, как было показано выше, уникальна по своей природе и оказывает существенное влияние на физико-химические свойства различных соединений, включая воду, белки и нуклеиновые кислоты, структура и свойства которых, как принято считать, определяют возможность и форму существования жизни на нашей планете. В этой связи, вполне закономерно, что базовые знания о водородной связи традиционно включаются в школьный курс химии. Вместе с тем, в силу отсутствия единых федеральных программ школьного образования в учебниках разных авторов уделяется различное внимание изучению отдельных тем.

В рамках настоящей работы мы изучили эволюцию формирования представлений о водородной связи в учебно-методических комплексах (УМК) «Химия» для 8-11 классов трех авторов: Олега Сергеевича Габриеляна, Нинели Евгеньевны Кузнецовой с соавторами и Вадима Владимировича Еремина с соавторами (издано под редакцией академика Валерия Васильевича Лунина). Все названные УМК рекомендованы Министерством образования и науки Российской Федерации для использования в основной школе, и пользуются популярностью у учителей химии.

В учебниках О.С. Габриеляна водородную связь впервые начинают рассматривать в 9 классе в теме «Аммиак». В рамках данной темы вводится понятие водородная связь как межмолекулярное взаимодействие: химическая связь между атомами водорода одной молекулы и атомами очень электроотрицательных элементов (фтора, кислорода, азота), имеющих неподеленные электронные пары, другой молекулы. В этой же теме кратко касаются влиянию водородной связи на физические свойства веществ, приводятся примеры, между какими молекулами могут образовываться ассоциаты за счет водородной связи, а также отмечается значение водородной связи в молекулах большинства живых существ соединений – белков и нуклеиновых кислот.

В учебнике 10 класса базового уровня водородная связь затрагивается в теме «Спирты». В данной теме расширяется понятие водородная связь внутримолекулярным взаимодействием: связь между атомом водорода одной молекулы (или ее части) и атомом сильно электроотрицательных элементов (фтора, кислорода, азота) другой молекулы (или ее части). За счет того, что низшие спирты ассоциированы в жидкости благодаря водородной связи, в данной теме рассматривается, как это влияет на физические свойства. Здесь затрагиваются такие физические свойства как: аномально высокие для своей молекулярной массы температуры кипения первых членов гомологичного ряда спиртов; хорошая растворимость первых алканолов в воде.

В учебнике 10 класса профильного уровня водородная связь затрагивается в двух темах: «Спирты» и «Карбоновые кислоты». В теме «Спирты» ровно, как и в базовом учебнике изложен, материал, за исключением того, что не приводится определение понятия. В теме «Карбоновые кислоты» объясняется механизм образование водородной связи между карбоновыми кислотами и водой по средство наличия полярной группы у кислоты, что влияет на неограниченное растворение муравьиной и уксусной кислоты в воде. Образование димеров между кислотами, что ведет к несоответствию температур кипения и молекулярных масс кислот.

В учебнике 11 класса базового уровня выделяется отдельная тема «Водородная связь». В данном параграфе представлено:

• Межмолекулярная водородная связь

1 Понятие водородной связи (как в 10 базовом классе)

2 Механизм образования водородной связи: электростатический и донорно-акцепторный

3 Свойства соединений с водородной связью: растворимость полярных соединений в воде; аномально высокие температуры кипения и плавления воды

4 Роль водородной связи в образовании кристаллов

5 Примеры межмолекулярной водородной связи

• Внутримолекулярная водородная связь

1 Роль в биологических системах: в организации структуры и функционирования таких природных биополимеров, как нуклеиновые кислоты

2 Роль транскрипции и трансляции

В профильном учебнике 11 класса тоже водородная представлена в теме «Химическая связь». В данном учебнике представлено расширенное понятие водородной связи в отличие от базового уровня: водородная связь – химическая связь между положительно поляризованными атомами водорода одной молекулы (или ее части) и отрицательно поляризованными атомами сильно электроотрицательных элементов имеющих неподеленные пары (фтора, кислорода, азота и реже хлора и серы) другой молекулы (или ее части). Также рассматриваются два механизма образования данной связи. Иллюстрируется зависимость агрегатного состояния низкомолекулярных веществ от водородной связи. Демонстрируются кристаллические решетки веществ с водородной связью. А также упоминается значение внутримолекулярной водородной связи в биополимерах.

Таблица – Изучение водородная связь в учебниках О.С. Габриеляна

Класс	Тема	Содержание
9	Аммиак	Вводится понятие водородная связь как межмолекулярное взаимодействие; Влияние водородной связи на физические свойства веществ: температура Значение связи для живых существ
10 баз- зовый	Спирты	Образование водородной связи между молекулами спирта; Влияние связи на физические свойства спиртов: температура, растворимость
11 баз- зовый	Водородная связь	Понятие водородной связи дополняется внутримолекулярной связью; Механизм образования водородной связи: электростатический, донорно-акцепторный; Влияние связи на физические свойства веществ: температура, растворимость; Роль связи в образовании кристаллов; роль внутримолекулярной водородной связи в биологических системах
10 профиль- ный	Спирты	Образование водородной связи между молекулами спирта; Влияние связи на физические свойства спиртов: температура
	Карбоновые кислоты	Образование димеров карбоновых кислот по средствам водородной связи; Влияние связи температуры кипения кислот
11 профиль- ный	Химическая связь	Понятие водородная связь расширяется; Механизм связи: электростатический, донорно-акцепторный; Влияние связи на физические свойства веществ: агрегатное состояние; Роль связи в образовании кристаллов; роль внутримолекулярной водородной связи в биополимерах

 

В учебниках линии В.В. Еремина понятие водородная связь как межмолекулярное взаимодействие вводится только в 10 классе. В базовом уровне материал по водородной связи представлен в теме «Химическая связь. Агрегатные состояния». Водородная связь характеризуется как сильного межмолекулярного взаимодействия. Кратко характеризуют свойства воды, которые связаны с наличием водородных связей между молекулами.

В профильном учебнике 10 класса в теме «Химическая связь. Агрегатные состояния» дается понятие водородной связи: связь, образующаяся между атомом водорода одной молекулы и атомом с высокой электроотрицательностью (F, O, N) другой молекулы. Иллюстрируется зависимость агрегатного состояния и растворимости полярных соединений в воде от водородной связи.

В базовом и профильном учебнике за 11 класс в теме «Спирты» материал представлен одинаково. Рассматривается механизм образования водородной связи между водой и спиртом. Влияние водородной связи на физические свойства спиртов: аномальная температура кипения, а также хорошая растворимость в полярных соединениях.

 

Таблица – Изучение водородная связь в учебниках В.В. Еремина

Класс	Тема	Содержание
10 Базовый	Химическая связь. Агрегатное состояние	Вводится понятие водородная связь как межмолекулярное взаимодействие
11 Базовый	Спирты	Образование водородной связи в спиртах; Влияние связи на физические свойства спиртов: температура, растворимость
10 профильный	Химическая связь. Агрегатное состояние	Понятие водородной связи как межмолекулярное взаимодействие Влияние водородной связи на физические свойства веществ: агрегатное состояние, растворимость
11 профильный	Спирты	Образование водородной связи в спиртах; Влияние водородной связи на физические свойства спиртов: температура, растворимость

 

В учебниках линии Н.Е. Кузнецовой понятие водородная связь как межмолекулярное взаимодействие вводится сразу в 8 класс в теме «Вода – оксид водорода. Пероксид водорода»: отрицательно заряженный атом кислорода одной молекулы притягивается к положительно заряженному атому водорода другой молекулы, и наоборот. Также рассматривается влияние водородной связи на физические свойства воды.

В учебнике 9 класса водородная связь представлена в теме «Аммиак». Здесь рассматривается механизм образования ассоциатов с помощью водородной связи между молекулами аммиака.

В базовом учебнике 10 класса материал представлен в двух темах: «Предельные одноатомные спирты. Гомологический ряд. Состав, строение и физические свойства» и «Карбоновые кислоты». В первой теме показан механизм образования ассоциатов между молекулами воды и спирта за счет водородных связей, а также влияние данной связи на физические свойства спиртов и воды. Представлены примеры возникновения водородной связи между разными соединениями. Во второй теме рассматривается образование димеров по средству водородных связей и влияние их на физические свойства карбоновых кислот. Материал в профильном учебнике представлен абсолютно идентично.

В учебнике 11 класса базового уровня в теме «Химическая связь. Виды химической связи» демонстрируется график изменения значений температуры кипения в ряду водородных соединений 6А-группы: кислорода, серы, селена и теллура. Рассматриваются условия образования связи, ее значение, а также влияние на физические свойства веществ.

Профильный учебник за 11 класс представлен в двух частях. В первой части в теме «Химическая связь и е виды» затрагиваются вопросы условия образования водородной связи, плавно вытекающие в общую схему образования водородной связи. Приведены примеры образования внутримолекулярной водородной связи, хотя до этого не вводилось данное понятие. Во второй части в теме «Водород и его соединения. Вода как растворитель и химический реагент» говорится о способности воды образовывать ассоциаты с помощью водородной связи и как это влияет на физические свойства воды.

Таблица – Изучение водородная связь в учебниках Н.Е. Кузнецовой

Класс	Тема	Содержание
8	Вода – оксид водорода. Пероксид водорода	Вводится понятие водородная связь как межмолекулярное взаимодействие; Влияние водородной связи на физические свойства воды
9	Аммиак	Образование ассоциатов с помощью водородной связи между водой и аммиаком
10 базовый	Предельные одноатомные спирты. Гомологический ряд. Состав, строение и физические свойства	Образование ассоциатов между водой и спиртом; Влияние водородной связи на растворимость спиртов; Примеры возникновения водородной связи между разными полярными соединениями
	Карбоновые кислоты	Образование водородной связи между карбоновыми кислотами; Влияние на физические свойства: температура, растворимость
11 базовый	Химическая связь. Виды химической связи	Влияние связи на температуры кипения веществ; Условия образования водородной связи; Значение связи в биологических системах
10 профильный	Предельные одноатомные спирты. Гомологический ряд. Состав, строение и физические свойства	Образование ассоциатов между водой и спиртом; Влияние водородной связи на растворимость спиртов; Примеры возникновения водородной связи между разными полярными соединениями
	Карбоновые кислоты	Образование водородной связи между карбоновыми кислотами; Влияние на физические свойства: температура, растворимость
11 Профильный Ч. 1	Химическая связь и ее виды	Условия образования водородной связи; Примеры образования внутримолекулярной водородной связи
11 Профильный Ч. 2	Водород и его соединения. Вода как растворитель и химический реагент	Ассоциации воды с помощью водородных связей; Влияние на физический свойства воды

 

Библиографический список

1. Габриелян, О.С. Химия: 8 кл.: учебник: рек. М-вом образования и науки РФ / О.С. Габриелян. – 5-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2016. – 287 с.
2. Габриелян, О.Е. Химия: 9 кл.: учебник для общеобразоват. учреждений: рек. М-вом образования и науки РФ / О.С. Габриелян. – 17-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2010. – 270 с.
3. Габриелян, О.С. Химия: 10 кл.: базовый уровень: учебник для общеобразоват. учреждений: рек. М-вом образования и науки РФ / О.С. Габриелян. – 9-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2013. – 191 с.
4. Габриелян, О.С. Химия: 10 кл.: базовый уровень: профильный чебник для общеобразоват. учреждений: рек. М-вом образования и науки РФ / О.С. Габриелян. – 9-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2013. – 320 с.
5. Габриелян, О.С. Химия: 11 кл.: базовый уровень: учебник: рек. М-вом образования и науки РФ / О.С. Габриелян. – 9-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2014. – 223 с.
6. Габриелян, О.С. Химия: 11 кл.: профильный уровень: учебник для общеобразоват. учреждений: рек. М-вом образования и науки РФ / О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. – 15-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2013. – 398 с.
7. Еремин, В.В. Химия: 8 кл.: учебник: рек. М-вом образования и науки РФ / В.В. Еремин и др.; под ред. Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунина. – 5-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2016. – 268 с.
8. Еремин, В.В. Химия: 9 кл.: учебник для общеобразоват. учреждений: рек. М-вом образования и науки РФ / В.В. Еремин и др. – М.: Дрофа, 2013. – 256 с.
9. Еремин, В.В. Химия: 10 кл.: базовый уровень: учебник для общеобразоват. учреждений: рек. М-вом образования и науки РФ/ В.В. Еремин и др.; под ред. В.В. Лунина. – 3-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2013. – 221 с.
10. Еремин, В.В. Химия: 10 кл.: профильный уровень: учебник для общеобразоват. учреждений: доп. М-вом образования и науки РФ / В.В. Еремин и др.; под ред. Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунина. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.
11. Еремин, В.В. Химия: 11 кл.: базовый уровень: учебник для общеобразоват. Учреждений / В.В. Еремин и др.; под ред. Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунина. – М.: Дрофа, 2008. – 206 с.
12. Еремин, В.В. Химия: 11 кл.: профильный уровень: учебник для общеобразоват. Учреждений / В.В. Еремин и др.; под ред. Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунина. – М.: Дрофа, 2008. – 462 с.
13. Кузнецова, Н.Е. Химия: 8 кл.: учебник для общеобразоват. учреждений: рек. М-вом образования и науки РФ / Н.Е. Кузнецова, И.М. Титова, Н.Н. Гара. – 4-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2013. – 256 с.
14. Кузнецова, Н.Е. Химия: 9 кл.: учебник для общеобразоват. учреждений: рек. М-вом образования и науки РФ / Н.Е. Кузнецова, И.М. Титова, Н.Н. Гара; под ред. Н. Е. Кузнецовой. – 4-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2013. – 288 с.
15. Кузнецова, Н.Е. Химия: 10 кл.: базовый уровень: учебник для общеобразоват. учреждений: рек. М-вом образования и науки РФ / Н.Е. Кузнецова, Н.Н. Гара. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2013. – 320 с. Кузнецова, Н.Е. Химия: 10 кл.: учебник для общеобразоват. учреждений: профильный уровень: рек. М-вом образования и науки РФ / Н.Е. Кузнецова, И.М. Титова, Н.Н. Гара; под ред. Н.Е. Кузнецовой. – 3-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2008. – 384 с.
16. Кузнецова, Н.Е. Химия: 11 кл.: в 2 ч.: профильный уровень: учебник для общеобразоват. учреждений: доп. М-вом образования и науки РФ. Ч. 1 / Н. Е. Кузнецова, Т.Н. Литвинова, А.Н. Лёвкин; под ред. Н.Е. Кузнецовой. – М.: Вентана-Граф, 2008. – 208 с.
17. Кузнецова, Н.Е. Химия: 11 кл.: в 2 ч.: профильный уровень: учебник для общеобразоват. учреждений: доп. М-вом образования и науки РФ. Ч. 2 / Н. Е. Кузнецова, Т.Н. Литвинова, А.Н. Лёвкин; под ред. Н.Е. Кузнецовой. – М.: Вентана-Граф, 2008. – 20Кузнецова, Н.Е. Химия: 11 кл.: базовый уровень: учебник для общеобразоват. учреждений: рек. М-вом образования и науки РФ / Н.Е. Кузнецова, А.Н. Лёвкин, М.А. Шаталов; под ред. Н.Е. Кузнецовой. – М.: Вентана-Граф, 2010. – 208 с.

Опубликовано: 13.03.2025