Luận án Rèn luyện kỹ năng sử dụng ngôn ngữ Hóa học cho sinh viên miền núi trong trường sư phạm các tỉnh phía bắc

n tích theo chù đề "liên kết hóa học- cấu tạo phân tử" đƣợc hoàn tất trên cơ sở nghiên cứu về phản ứng ôxi hoá khử. Ở đây ký hiệu hoá học đƣợc sử dụng nhƣ một phƣơng pháp quan trọng nhất của việc hình thành các khái niệm. Sự nắm vững khái niệm chung này đòi hỏi phải nắm vững các kỹ năng phức tạp thiết lập phƣơng trình và sơ đồ của quá trình ôxi hoá -khử, nắm vững phƣơng pháp "cân bằng electron". Ngoài ra còn một số các phƣơng pháp lập và cân bằng phƣơng trình ôxi hoá -khử vẫn đang đƣợc tồn tại. Trong thực tiễn trƣờng học đƣợc phổ biến viết sơ đổ: 4NH3 + 5 O2 → NO + 6H2O (1) 4 5 N -3 -5e- = N+2 O 0 2 + 4e- = 2O -2 4NH3 + 5O 0 2 = 4N +2 O -2 + H2O (2) Sơ đồ cân bằng electron (1) đƣợc phổ biến hơn (2) trong thực tiễn dạy học. trong đó chỉ ra không chỉ sự thay đổi mức độ ôxi hoá của nguyên tố mà còn biểu thị cả quá trình ôxy hoá- khử, nhƣng chúng ít hợp lý hơn trong mặt bằng phƣơng pháp bởi quan niệm không tồn tại kiểu ion N5+ Về cơ chế phản ứng, cơ chế này thƣờng xuyên không tƣơng ứng với thực tế. 4. Giai đoạn về nghiên cứu thuyết điện ly. Trong nghiên cứu lý thuyết sự điện ly, học sinh lần đầu tiên đƣợc làm quen với ký hiệu về tên gọi của các ion. Học sinh cần phải thích ứng với các quy tắc đặt tên của quốc tế. Ở đây học sinh lần đầu tiên thiết lập và sử dụng các phƣơng trình sự phân ly của các chất điện ly, giải những bài tập về ion, biểu thị tính chất các ion trong dung dịch. Thực nghiệm chỉ ra rằng học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc chuyển từ những ion rút gọn thành phƣơng trình ion đầy đủ và phƣơng trình phân tử. Tính trừu tƣợng lớn của những phƣơng trình ion rút gọn là nguyên nhân của điều đó. Việc lĩnh hội, hiểu đƣợc ý nghĩa của phƣơng trình ion rút gọn đòi hỏi đƣợc thực hiện qua những bài tập, những thí dụ cụ thể để chúng liên kết các quá trình trừu tƣợng hóa trong các phƣơng trình ion ngắn với những hiện tƣợng cụ thể, từ phƣơng trình ion rút gọn đến phƣơng trình phân tử, còn từ lý thuyết đến kinh nghiệm. Để viết đƣợc phƣơng trình ion rút gọn phải sử dụng không chỉ những phản ứng trao đổi mà cả những phản ứng ôxi hóa- khử diễn ra trong dung dịch điện ly. Sau này, trong chƣơng trình lớp trên, mức độ căng thẳng của việc nghiên cứu dãy điện hóa sẽ đƣợc giảm đi một cách đáng kể qua sự dự đoán xu hƣớng của quá trình ôxi hóa- khử trong so đồ của sự điện phân, sự thiết lập sơ đồ của chúng và các phƣơng trình phản ứng. 5. Hình thành ngôn ngữ hóa học trong phần hóa học hữu cơ 185 Hoá học hữu cơ là một lĩnh vực có sử dụng rộng rãi hệ thống ký hiệu: các công thức cấu tạo, công thức electron, các phƣơng trinh phản ứng những biểu tƣợng hỗ trợ thêm vào. Toàn bộ ký hiệu, mô hình đảm bảo cho sự hiểu đƣợc cấu trúc tinh vi, phức tạp của các chất, sự ảnh hƣởng lẫn nhau của các nguyên tử trong phân tử. Công thức cấu tạo và công thức liên hợp có ý nghĩa lớn lao cho việc lập phƣơng trình phản ứng, vạch rõ những cơ chế phản ứng của những hợp chất hữu cơ. Các hợp chất hữu cơ đƣợc sử dụng những nguyên tắc đặt tên trong hệ thống riêng, độc lập với các chất vô cơ. Cần chú ý đến sự chuyển đổi lẫn nhau giữa các ký hiệu, biểu tƣợng và phép đặt tên. Để diễn giải, viết đƣợc các ký hiệu phức tạp cẩn phải vận dụng toàn bộ những kiến thức hóa học hữu cơ trong chƣơng trình. Ký hiệu phong phú hơn, những cách biểu thị khác nhau của biểu tƣợng đảm bảo phán ánh chính xác, toàn bộ cấu trúc dạng không gian của các phân tử. Các mô hình cấu trúc này đã góp phần vào sự hình thành và phát triển những khái niệm không gian và tƣ duy của học sinh. Tóm lại: Sự đa dạng của ký hiệu, các mô hình cho phép đƣa ra những tri thức cơ bản trừu tƣợng và khác nhau về electron, về cấu trúc không gian của các chất hữu cơ, cho phép vạch ra quá trình phản ứng hoá học, cấu tạo hoá học của các chất, những sự chuyển hoá của chúng và những mối liên hệ di tính giữa các hợp chất của các loại khác nhau, cho phép khái quát hoá, tổng hợp và hệ thống hoá kiến thức. Trong cấp độ này của sự phát triển ngôn ngữ hoá học thì sự hoạt động của học sinh đƣợc hƣớng vào sự giải quyết những tình huống có vấn đề, hƣớng vào sự sử dụng sáng tạo chúng trong thực tiễn. Mỗi một giai đoạn đem lại đóng góp rõ ràng vào sự phát triển nội dung ngôn ngữ và hoạt động nhận thức của học sinh. Việc sử dụng không ngừng ngôn ngữ hoá học đƣợc gắn liền với việc sử lý thông tin ký hiệu, sự sử dụng ngôn ngữ hoá học hình thành tƣ duy hoá học và các biểu tƣợng của nó, phát triển trí tƣởng tƣợng, sáng tạo và khái quát hoá của học sinh trên cơ sở mã ngôn ngữ khoa học, tăng cƣờng khả năng của học sinh trong học tập. §6. Những điều kiện để lĩnh hội nội dung và sử dụng ngôn ngữ hóa học Sự nắm vững có kết quả về ngôn ngữ hoá học và sự biến đổi tiếp theo của nó cùng với những công cụ linh hoạt của nhận thức học tập phụ thuộc việc nội dung ngôn ngữ hoá học đƣợc phù hợp với tài liệu chƣơng trình cơ bản, trong chứng mực phƣơng pháp và sự hình thành của nó và sự tổ chức hoạt động nhận thức học tập của học sinh đạt đƣợc hiểu quả cao...Ngôn ngữ hóa học là hình thức hợp lý phản ánh hiện thực tự nhiên. Bởi vậy sự tạo thành của ngôn ngữ hoá học cần phải đƣợc thực hiện trong mối liên hệ chặt chẽ với những chất thực tế và với các quá trình. Học sinh cần phải đánh dấu những ký hiệu đƣợc nhìn thấy và đƣợc nghiên cứu. Điều này đạt đƣợc nhờ cách dạy học trực quan và các hoạt động thực tiễn của học sinh với các chất. Trong điều này nhất thiết chọn lựa dạng của việc viết ký hiệu nhƣ thế nào đƣợc giải thích để học sinh 186 nhận thức rõ cái chính trong chúng: những ký hiệu cơ bản, mối liên hệ và quan hệ của các đối tƣợng đƣợc nghiên cứu và các hiện tƣợng hoá học. Ngôn ngữ hoa học không chỉ mô tả tri thức hóa học về mặt chất lƣợng mà còn cả mặt số lƣợng. Để làm tốt điều đó ngoài sử dụng ký hiệu còn phải bổ xung bằng những con số, đại lƣợng quy ƣớc biểu thị, biểu đồ, đồ thị và các đại lƣợng vật lý. Để biểu thị về mặt số lƣợng của các tri thức cần sử dụng rộng rãi các số liệu thực nghiệm, thí nghiệm hoá học, các định luật hoá học, các bài tập tính toán.Các phƣơng pháp giảng dạy hoá học cần phải đƣợc hƣớng vào sự phản ánh mối quan hệ tƣơng ứng giữa các ký hiệu hoá học và thực tế, nhằm làm cho học sinh hiểu, nhận thức đƣợc các khái niệm. Điều đó chỉ đạt đƣợc khi phát hiện ra mối quan hệ tối ƣu trong từng giai đoạn học tập, giữa hình thức và nội dung của những khái niệm, giữa cảm tính và trừu tƣợng. Sự hình thành có mục đích rõ nét của những kỹ năng, kỹ xảo khác nhau về tính chất đòi hỏi sự thiết lập mối liên hệ lẫn nhau rõ rệt giữa nội dung tri thức và sự biểu thị, giải thích các phƣơng pháp nhận thức giữa nội dung tri thức và các kỹ năng Trong sự rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo thì vai trò lớn là phụ thuộc vào trí nhớ và sự tái hiện lại. Trò chơi dạy học tạo điều kiện cho sự ghi nhớ việc lĩnh hội đƣợc trình tự của các thao tác hình thành đƣợc những kỹ năng thiết lập các công thức, phƣơng trình, các tên gọi của chất, chúng giúp cho các thuật toán. Tuy nhiên kỹ năng đƣợc gắn liền với sự tìm ra ngữ nghĩa của các ký hiệu mà nó đƣợc đặt cơ sở trong các thao tác tƣ duy nhƣ: tổng hợp, phân tích, khái quát hoá, trừu tƣợng hoá. Do mức độ cao của tính trừu tƣợng ký hiệu hóa học và tính cấu thành khác nhau của công cụ tƣ duy (suy nghĩ) của học sinh thì sự lĩnh hội ngôn ngữ hoá học là hình thức nhận thức và phản ánh cá nhân. Sự tiếp cận cá nhân là điểu kiện quan trọng việc lĩnh hội của nó. Học sinh cần đƣợc rèn luyện các khả năng một cách độc lập. Nhƣng cân nhắc đến sự cần thiết của sự phát triển tƣ duy logic, số các kỹ năng phải đƣợc giới hạn, còn việc áp dụng các phƣơng pháp rèn luyện cần phái đựơc phối hợp với nhau trong các dạng khác nhau của bài tập, đặc biệt là những bài tập có hiệu quả cao mà đƣợc gắn liền với sự mô tá logic, giảng giải lý thuyết... Mối quan hệ tích cực của học sinh với sự lĩnh hội và sự ham thích đối với ngôn ngữ hoá học, với sự nhận thức và việc vận dụng nó là điều kiện quan trọng nhất cho việc lĩnh hội và sử dụng tốt ngôn ngữ hóa hoc. Bằng những phƣơng pháp khác nhau đẩy mạnh động cơ học tập và nghiên cứu ngôn ngữ. Sự sáng tạo các tình huống, trò chơi, sử dụng những trò chơi dạy học và giải tri, sự hấp dẫn của tri thức lịch sử, các nhiệm vụ bài tập thì cần thiết có sự say mê đối với ngôn ngữ khoa học, chuyển niềm say mê đó thành yếu tố kích thích học tập, kích thích sự vận dụng sáng tạo các kiến thức và kỹ năng đã có vào thực tiễn. 187 CÂU HỎI THẢO LUẬN 1. Phân biệt ý nghĩa các thuật ngữ: ngôn ngữ, ngôn ngữ hoá học, ngôn ngữ hoá học trong trƣờng phổ thông, thuật ngữ hoá học, danh pháp, biểu tƣợng hoá học. Mối liên hệ giữa chúng? 2. Ngôn ngữ hoá học thể hiện vai trò là một phƣơng pháp nhận thức trong nhận thức hoá học và trong dạy học hoá học nhƣ thế nào? 3. Hãy phân tích về vị trí và chức năng của ngôn ngữ hoá học trong hệ thống các phƣơng tiện dạy học hoá học? 4. Trình bày những cơ sở lý luận của sự hình thành ngôn ngữ hoá học? Những nguyên tắc sử dụng ngôn ngữ hoá học trong dạy học hoá học? 5. Những nội dung kiến thức và kỹ năng về ngôn ngữ hoá học đƣợc biểu thị nhƣ thế nào trong chƣơng trình hoá học trƣờng phổ thông? 6. Những giai đoạn cơ bản của quá trình hình thành ngôn ngữ hoá học trong dạy học hoá học ? Những đặc điểm và mối liên hệ giữa các giai đoạn đó? 7. Những điều kiện để lĩnh hội và sử dụng ngôn ngữ hoá học có hiệu quả? (Tiến hành thảo luận trong 4 tiết, thảo luận trong từng nhóm) 188 PHỤ LỤC 2: CÁC THÍ DỤ CỦA GIAI ĐOẠN 1 Thí du 2: Hệ thống thuật ngữ hoá học trong chƣơng trình hoá học 12 (phần kim loại) Thuật ngữ Nội dung Chƣơng trình 1.Liên kết kim loại Là liên kết sinh ra do các electron tự do gắn với các ion dƣơng kim loại với nhau §1. chƣơng VII, HH12 2.Dãy diện hóa của kim loại Là một dãy những cặp oxi hoá - khử đƣợc sắp xếp theo chiều tăng tính chất oxi hóa của các "ion kim loại và chiếu giảm tính chất khử của kim loại. §4, chƣơng VII, HH12 3. Cặp oxi hoá - khử Mỗi chất oxi hóa và chất khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hóa - khử §4, chƣơng VII, HH12 4. Hợp kim Là chất rắn thu đƣợc sau khu nung nóng chảy một hỗn hợp nhiều kim loại khác nhau hoặc hỗn hợp kim loại và phi kim. §5, chƣơng VII; HH12 5.Tinh thể hỗn hợp Gồm những tinh thể của các đơn chất trong hỗn hợp ban đầu, khi nóng chảy chúng tan vào nhau. §5, chƣơng VII. HH12 6.Tinh thể dung dịch rắn Là những tinh thể đƣợc tạo ra sau khi nóng chảy các đơn chất trong hỗn hợp tan vào nhau §, chƣơng VII, HH12 7.Tinh thể hợp chất hoá học Là những tinh thể của những hợp chất hoá học đƣợc tạo ra sau khi nung nóng chảy các đơn chất trong hỗn hợp. §5, chƣơng VII, HH12 8. Sự ăn mòn kim loại Sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hoá học của môi trƣờng xung quanh gọi là sƣ ăn mòn kim loai. §6. chƣơng Vl HH12 9. Ăn mòn kim loại Là sự phá hủy kim loai do kim loai phản ứng hoá học với các chất khí hoặc hơi nƣớc §6. chƣơng VI HH12 10. Ăn mòn điện hóa Là sự phá hủy kim loại do kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện ly tạo nên công điện §6. chƣơngV HH12 189 11.Phƣơng pháp thủy luyện Dùng kim loại tự do có tính khử mạnh hơn để khử ion kim loại khác trong dung dịch muối §7, chƣơng VII, HH12 12.Phƣơng pháp nhiệt luyện Dùng các chất khử nhƣ CO, H2, C hoặc kim loại để khử ion kim loại trong axit ở nhiệt độ cao §7. chƣơng VII, HH12 13. Phƣơng pháp điện phân Dùng dòng điện một chiều trên catoot để khử ion kim loại trong hợp chất §7. chƣơng VII, HH12 14. Kim loại kiềm Là những nguyên tố hóa học thuộc phân nhóm chính nhóm I trong bảng HTTH §1. chƣơng VIII, HH12 15. Kim loại kiềm thổ Là những nguyên tố hóa học thuộc phân nhóm chính nhóm II trong bảng HTTH §3. chƣơng VIII, HH12 16. Nƣớc cứng Nƣớc có chứa nhiều ion Ca2+ , Mg2+ §5. chƣơng VIII, HH12 17. Nƣớc mềm Nƣớc không chứa hoặc chứa ít ion Ca2+ ,Mg2+ §5. chƣơng VIII, HH12 18. Nƣớc cứng tạm thời Là nƣớc cứng có chứa nhiều ion hidrocacbonat HCO3 của các muối Ca(HC03)2; Mg(HC03)2 §5. chƣơng VIII, HH12 19. Nƣớc cứng vĩnh cửu Là nƣớc cứng có chứa ion clorua Cl- hoặc ion sunfat SO2- hoặc cả hai (của các muối CaCI2, MgCI2, CaS04 MgS04) §5. chƣơng VIII, HH12 20. Phƣơng pháp trao đổi ion Cho nƣớc cứng đi qua trao đổi chất ion (ionit) chất này sẽ hấp thu các ion Ca 2+ ,Mg 2+ trong nƣớc cứng và thế vào đó là những cation nhuw Na+. H+... ta đƣợc nƣớc mềm §5. chƣơng VIII, HH12 21. Phản ứng nhiệt nhôm Là phản ứng của Al với các oxit kim loại nhƣ: CuO, FexOy,.... §6. chƣơng VIII, HH12 22. Natri Công thức: NaOH; Bazơ mạnh §2. chƣơng VIII, HH12 23. Natri clorua Công thức: NaCl: Muối ăn §2. chƣơng VIII, HH12 24. Natri cacbonat Công thức: Na2CO3,; Xôda §2. chƣơng VIII, HH12 190 25. Natri hidro cacbonat Công thức: NaHC03; Muối axit của H2CO3 và NaOH §2. chƣơng VIII, HH12 26. Canxi oxit Công thức: Cao ; Vôi sống §4. chƣơng VIII, 27. Canxi droxit Công thức: Ca(OH)2; Vôi tôi 28. Canxi cacbonat Công thức: CaCO3; Đá vôi 29. Canxi sunfat Công thức CaSO4; Thạch cao 30. Corindon Tinh thể Al2O3 trong suốt, không màu - một loại đá quý §7. Chƣơng VIII 31. Rubi (Hồng ngọc Tinh thể Al2O3 màu đỏ do có lẫn dấu vết của oxit kim loại khác nhau 32. Saphia Đá quý màu xanh. Tinh thể Al2O3 lẫn dấu vết của các kim loại khác 33. Quặng nhôm Al2O3 không nguyên chất 34. Đuy ra Hợp kim của nhôm gồm 94%AI, 4%Cu, còn lại là miền núi, Mg, Si §8. chƣơng VII HH12 35. Silumin Hợp kim của nhôm gồm ≈ 86-90%Al; 36. Almelec Hợp kim chứa 98,5%Al, còn lại là Mg, Si, Fe 37. Hợp kim electron Hợp kim gồm 83,3%Mg, 10,5%Al, còn lại là Zn và Mn 38. Gang Hợp kim Fe-C và một số nguyên tố khác. Hàm lƣợng C (2-5%); Si (1-4%); Mn (0.3-5%); P (6,1- 2%); S (0,01- §3. chƣơng V HH12 39. Gang trắng Gang chứa ít C, rất ít Si, chứa nhiều tinh thể xementit (Fe3C) 40. Gang xám Gang chứa nhiều tinh thể C, có màu xám (dƣới dạng thù hình là than chì) và Si 41. Thép Hợp kim Fe-C trong đó có C (0.01-2%) và một lƣợng rất ít các nguyên tố Si. Mn, S,P 42. Thép thƣờng Thép chứa ít C. Si, Mn và rất ít S. P so với gang 43. Thép đặc Thép có chứa thêm một số nguyên tố nhƣ Si, Mn, Cr, W 191 44. Quảng hematit Quặng chứa Fe2O3 §4, chƣơng VIII. HH12 (5. Quặng manhetit Quặng chứa Fe3O4 46. Quặng xiderit Quặng chứa FeCO3 47. Quặng pirit Quặng chứa FeS2 Thí dụ 3: Tên gọi và lịch sử các tên gọi một số kim loại trong chƣơng trình phổ thông Ký hiệu HH Tên gọi Lịch sử tên gọi 1.Li Liti Tiếng Hy Lạp có nghĩa là "đá" 2.Rb Rubiđi Lấy từ tiếng Latinh "rubidus" có nghĩa là màu đỏ thẫm 3. Cs Xesi Theo tiếng Latinh "Ca esius" có nghĩa là xanh da trời 4. Ca Canxi Lấy từ tiếng Latinh "Calx" có nghĩa là vôi 5. Sr Stronti Lấy theo tên của một làng strontian ở Xcotlen 6. Ba Bari Lấy từ tiếng Hy lạp "Baros" có nghĩa là nặng 7. Al Nhôm Ngƣời Pháp gọi tên kim loại này là aluminium. Ngƣời Việt lấy phần cuối nium và phát âm thành nhôm Quy tắc gọi tên các nguyên tố theo quy định của Hiệp hội quốc tế cơ bản và hoá học ứng dụng IUPAC: - Tên quốc tế phải bỏ chữ "um" - gọi theo gốc của phiên âm Latinh. - Cách viết ký hiệu các nguyên tố hoá học theo IUPAC lấy chữ cái đầu tiên của tên nguyên tố hóa học theo chữ Latinh hoặc lấy thêm chữ cái thứ 2 nêu chữ cái đầu tiên giống nhau. Một số kim loại không gọi theo tên Latinh: khi phiên âm sang tiếng Việt chúng đƣợc gọi theo tên thƣờng gọi. 192 Ký hiệu Tên thƣờng gọi Ký hiệu Tên thƣờng gọi Fe Sắt Sn Thiếc Cu Đồng Sb Antimon Al Nhôm Au Vàng Zn Kẽm Hg Thủy ngân Ag Bạc Pb Chì Ví dụ : Hệ thống về biểu tƣợng hoá học trong chƣơng trình HH12: (phân kim loại) Biểu tƣợng Dạng biểu tƣợng Nội dung (hoặc ý nghĩa) Kí hiệu hoá học Na, Ca... Một hoặc hai chữ cái đầu tiên trong tên Latinh của nguyên tố dùng để biểu diễn nguyên tố hoá học. Ký hiệu hoá học chỉ nguyên tố và một nguyên tử của nguyên tố đó. Công thức hoá NaOH, CaO... Tập hợp các ký hiệu kèm theo chỉ số biểu diễn học thành phần định tính và định lƣợng của phần tử một chất. Phƣơng trình Fe + CuS04 = FeSO4 + Cu Cách biểu diễn phản ứng hoá học bằng các phân tử công thức hoá học và các hệ số sao cho phù hợp ĐLBTKL các chất trong phản ứng hoá học Phƣơng trình ion thu gọn Fe + Cu 2 = Fe 2+ + Cu Phƣơng trình biểu diễn phản ứng hoá học dƣới dạng các ion Sơ đồ quá trình FeS2 → Fe2O3 → Fe Diễn đạt các giai đoạn khác nhau của một quá trình hoá học Cặp oxi hoá khứ Ag - /Ag, Al 3+ /Al Một chất oxi hoá và chất khử của cùng một nguyên tố kim loại tạo nên cặp oxi hoá khử Phƣơng trình điện phân Đpnc 2NaCI → 2Na + Cl2 Là phƣơng trình biểu diện phản ứng hoá học xảy ra dƣới tác dụng của dòng diện Điện phân NaCl n/c 193 Sơ đồ điện phân Catot Anot Na+ Cl Na + + 1e = Na 2Cl - - 2e = Cl2 Biểu diễn quá trình trao đổi e ở các điện cực Dãy điện hoá Xem* Dãy điện hoá của kim loại là một dãy những cặp oxi hoá khử đƣợc sắp xếp theo chiều tăng tính chất oxi hoá của các ion kim loại và chiều giảm tính chất khử của kim loại * Dạng biểu thị của dãy điện hoá: Tính oxi hoá của ion kim loại tăng K + Na + Mg 2+ Al 3+ Zn 2+ Fe 2+ Ni 1+ Sn 2+ Pb 2+ 2H + Cu 2+ Hg2 2+ Ag + Pt 2+ Au 3+ K Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Pt Au Tính chất khử của kim loại giảm 194 Thí dụ 4: HỆ THỐNG CÁC THUẬT NGỮ HOÁ HỌC TRONG CHƢƠNG TRÌNH PHỔ THÔNG Bảng tra cứu về 150 thuật ngữ hóa học đƣợc sử dụng trong chƣơng trình hệ học phổ thông, có thể sử dụng bằng bản in hoặc tra cứu theo các danh mục: theo vần của thuật ngữ, theo lớp..., viết theo ngôn ngữ HTML. Thí dụ: Thuật ngữ Nội dung Lớp Trang Amin Hợp chất hữu-cơ sinh ra do nguyên tử hyđrô trong phân tử ammoniac đƣợc thay thế bằng gốc hiđrôcacbon 12 8 ..... ................. 12 Phản ứng ôxi hoá khử Phản ứng hoá học trong đó xảy ra đồng thời sự ôxi hoá và sự khử 8 10 78 65 ..... ................... 195 Thí dụ 5a: CẤU TRÚC NỘI DUNG CÁC KIẾN THỨC VỀ NGÔN NGỮ HOÁ HỌC PHẦN CÁC NGUYÊN TỐ KIM LOẠI 196 Thí dụ5b: HỆ THỐNG KỸ NĂNG VỀ NGÔN NGỮ HÓA HỌC PHẦN KIM LOẠI TRONG CHƢƠNG TRÌNH 197 PHỤ LỤC 3: BÀI GIẢNG TRONG GIAI ĐOẠN 2 (PHẦN NGHIÊN CỨU VỀ LÝ THUYẾT CHỦ ĐẠO) CHƢƠNG 3 GIẢNG DẠY PHẦN LÝ THUYẾT CHỦ ĐẠO I. PHÂN PHỐI CHƢƠNG TRÌNH: - Phần lý thuyết chủ đạo của chƣơng trình hoá học phổ thông Học thuyết về cấu tạo nguyên tử, Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, định luật tuần hoàn Menđeleep là những nội dung của lý thuyết chủ đạo về hoá học ở trƣờng phổ thông đƣợc xếp vào trong chƣơng trình hoá học 10, học kỳ 1. Các bài nghiên cứu tài liệu mới: 19,5 tiết, gồm các bài sau: Tên bài học Số tiết TT tiết trong chƣơng trình Thành phần cấu tạo của nguyên tử. Kích thƣớc, khối lƣợng nguyên tử 1 3 Hạt nhân nguyên tử. Nguyên tố hoá học. Đồng vị 2 4,5 Sự chuyển động của electron trong nguyên tử. Lớp electron. Phân lớp electron 1 6 Obitan. Số electron tối đa trong; một phân lớp, một lớp. 1 7 Cấu trúc electron trong nguyên tử các nguyên tố. Đặc đểm lớp electron ngoài cùng 2 8,9 Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học 0 2,5 11. 12. 13 Liên kết cộng hoá trị. Liên kết ion 2,5 16. 17. 18 Hoá trị của các nguyên tố 1 19 Tỉ khối của các chất khí 1 20 Sự biến đổi tuần hoàn tính chất các nguyên tố hoá học: tính kim loai, phi kim 1 23 Sự biến đổi tuần hoàn tính chất các nguyên tố hoá học: Độ âm diện của các nguyên tố. Hoá trị của các nguyên tố hoá học 1 24 Sự biến đổi tuần hoàn tính chất các nguyên tố hoá học: Tính chất các oxit và hiđrôxit của các nguyên tố thuộc phân nhóm chính 1 25 Sự biển đổi tuần hoàn tính chất các nguyên tố hoá học: Định luật tuần hoàn Menđêlêep. 0.5 26 Phản ứng ôxy hóa khử 2 27. 28 198 2. Các bài học Hệ thống hoá, khái quát hoá kiến thức, củng cố và vận dụng kiến thức: gồm 8,5 tiết Tên bài học Số tiết TT tiết trong chƣơng trình Luyện tập về cấu trúc electron trong nguyên tử của nguyên 1 10 Luyện tập về Hệ thống tuần hoàn các NTHH 0.5 13 Luyện tập chƣơng Cấu tạo nguyên tử 1 14 Luyện tập về Liên kết hoá học 0.5 18 Luyện tập về Liên kết HH, tỉ khối của các chất khí, mol 1 21 Luyện tập về Định luật tuần hoàn 0.5 26 Bằng phản ứng ôxy hoá khử ( Luyện tập) 3 29,30,31 Luyện tập học kỳ 1 2 32, 33 II. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CẦN LƢU Ý CỦA NỘI DUNG CHƢƠNG TRÌNH 1. Những đặc điểm chung: - Nội dung của phần Lý thuyết chủ đạo học trong chƣơng trình lớp 10 tƣơng tác so với những kiến thức cơ bản về hoá học mà học sinh đã đƣợc học ở lớp 8 và số học sinh cảm thấy các phần kiến thức trên rất xa lạ với nhau. Học sinh sẽ thấy rất khó khăn khi tiếp nhận những khái niệm mới này. - Chƣơng Cấu tạo nguyên tử " giảng dạy ở lớp 10 tƣơng đối trừu tƣợng gồm đề lý thuyết cơ bản, không thể làm các thí nghiệm hoặc mô tả thí nghiệm để sở đó rút ra những kết luận cần thiết hay để minh hoạ, cũng không thể làm phép tính toán thông thƣờng để đi đến những kết luận đó đƣợc. Vì vậy khi học cần này học sinh phải thừa nhận những điều đƣợc coi là hiển nhiên. Xuất hiện khái niệm, thuật ngữ mới rất khó hiểu đối với những học sinh không có năng tƣởng tƣợng tốt. - Vấn đề Liên kết hoá học là một trong những vấn đề trung tâm của hoá học phải hiểu đƣợc bản chất của liên kết hoá học trong phần tử các chất mới đƣợc tính chất cũng nhƣ quy luật biến đổi tính chất các chất. Tuy vậy bản chất liên kết đƣợc giải thích dựa trên cơ sở thuyết bát tử, mà lý thuyết đó lại không trong một số trƣờng hợp vì vậy nhiều khi việc nắm vững bản chất của cấu tạo phải chất, mối liên hệ giữa cấu tạo và tính chất của các chất đổi với học sinh nhớ máy móc, không thực sự có đƣợc những hiểu biết thật sâu sắc. - Kỹ năng sử dụng Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học cần đƣợc - Sử dụng các phƣơng tiện trực quan và phƣơng tiện kỹ thuật trong dạy học 199 2. Một số thuật ngữ khó Giáo viên cần nắm vững: 2.1. Ôn lại các đơn vị đo lƣờng vật chất (đơn vị đo theo hệ SI, ƣớc số, bội số của chúng): chiều dài, diện tích, thể tích, khối lƣợng, nhiệt độ, áp suất, năng lƣợng,lƣợng chất, khối lƣợng riêng, đơn vị khối lƣợng nguyên tử... 2.2. Obitan nguyên tử Electron là hạt vi mô mang điện tích âm nhỏ nhất (điện tích nguyên tố 1-) tức 1,6021.10 -19 C. Khối lƣợng electron bằng 9,1095 x 10-27g tức 0.5485.10-3 C. Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân tạo thành vỏ nguyên tử. Vì nguyên tử trung hoà điện, nên tổng số electrron phải bằng tổng số proton trong hạt nhân, tức có trị số bằng Z. Năm 1924, nhà bác học pháp L.de Broglie (đơ Brơi) đã đƣa ra giả thuyết "electron cũng có tính chất hạt và sóng nhƣ photon. Những thí nghiệm của các nhà bác học về sau nhƣ C.Davisson (Đevixơn) và L.Germer (Giecmơ) đã chứng minh sự đúng đắn của De Broglie. Theo quan điểm hiện đại dựa theo phƣơng trình sóng mang tên nhà bác học Austria (Áo) E.Schrodinser (Srođinsơ) thì electron chuyển động xung quanh hạt nhân, không theo một quỹ đạo xác định, nó có thể có mặt ở khắp mọi nơi trong không gian xung quanh hạt nhân: electron chuyển động với tốc độ rất lớn (hàng nghìn km.S-1) tạo nên một đám mây electron. Tuy nhiên có một vùng không gian xung quanh hạt nhân, ở đó electron có mặt nhiều nhất, nói cách khác xác suất bắt gặp electron ở vùng đó lớn nhất (hơn 90%) nghĩa là trong thời gian 100 giây chẳng hạn thì hơn 90 giây electron có mặt ớ vùng không gian đó và vùng không gian đó đƣợc gọi là obital (quỹ hàm). Phƣơng trình Schrodinger cho biết xác suất có mặt của electron tại các vùng xung quanh hạt nhân, tức cho biết hình dạng của các obital. Ví dụ đối với nguyên tử hiđro, obital duy nhất của electron 1s là một hình cầu có bán kính 0.529A 0 (trùng với bán kính theo quan điểm của Bohr). Chính xác hơn, đám mây electron là một tập hợp của vỏ số hình cáu từ tâm hạt nhân đến xa vô cùng, trong đó vòng hình cầu với bán kính r = 0.529A có mật độ electron lớn nhất. Để đơn giản ngƣời ta biểu diễn obital 1s của hiđro là một hình cầu. Vậy: obital nguyên tử là vùng không gian xung quanh hạt nhân, nơi đó xác suất có mặt electron lớn nhất (trên 90% ). 2.3. Trạng thái của electron: Các số lƣợng tử Để đặc trƣng cho một trạng thái của một electron trong nguyên tử ngƣời ta dùng 4 số lƣợng tử sau đây: 2.3.1. Số lƣợng tử chính n. Số lƣợng tử chính đặc trƣng cho mức năng lƣợng của electron. Các electron chuyển động càng gắn hạt nhân thì mức năng lƣợng càng thấp, càng xa hạt nhân càng cao. Các electron có mức năng lƣợng xấp xỉ nhau tạo thành một lớp ứng với một giá trị nhất định. 200 Số lƣợng tử chính n có các giá trị 1,2,3,4,5,6,7 tƣơng ứng với các electron từ hạt nhân ra ngoài. Lớp n = 1 còn gọi là lớp k; n = 2 lớp L; n = 3 lớp v.v... 2.3.2. Số lƣợng tử phụ hay số lƣợng tử orbital l. Số lƣợng tử orbital đặc trƣng cho các phân lớp electron khác nhau. Các electron trong cùng phân lớp có mức năng lƣợng bằng nhau. Số lƣợng tử orbital quyết định hình dáng của orbital. Số lƣợng orbital có các giá trị nguyên tử từ 0 đến l. Nhƣ vậy ứng với lớp n ta có các phân lớp: l = 0, 1, 2, 3 ...., n-1 Ký hiệu s p d f g h Các ký hiệu s, p, d, f đƣợc lấy theo các đặc điểm của các vạch quang phổ: arp là rõ), p (principal là chính), d (diffuse là khuếch tán), f (fundamental là ). Ứng với 1 = 0 ta chỉ có một orbital s. Các obitan s là những hình cầu có kích thƣớc lớn dần theo n. Ứng với 1 = 1 ta có ba orbital p. Chúng là những hình số 8 nổi. Ba orbital ông góc với nhau: px, py, pz. Ứng với 1 = 2 ta có năm orbital d, có hình dáng khá phức tạp dạng hoa thị m nổi, phao bơi. Ứng với 1 = 3 ta có bảy orbital f hình dáng rất phức tạp. Chƣơng trình phổ thông không xét các orbital f . Mối liên quan giữa lớp (số lƣợng tử chính n ) và phân lớp (số lƣợng tử orbitan là: " Lớp thứ bao nhiêu có bấy nhiêu phân lớp ". Lớp thứ nhất (n = l) có một phƣơng pháp tức là chỉ có một lớp s ứng với n= 2 và l = 0; lớp thứ hai (n = 2) có hai phân lớp phân lớp s ứng với n = 2 và l = 0 và phân lớp p ứng với n = 2 và l = 1; lớp thứ ba (r ) có ba phân lớp: phân lớp s ứng với n = 3, l = 0, phân lớp p ứng với n = 3, l = 1 phân lớp d ứng với n = 3 và l = 2.v.v... 2.3.3. Số lƣợng tử từ m. Đám mây electron trong không gian không thể định hƣớng tuỳ ý mà đƣợc xác định bởi số lƣợng tứ thứ ba gọi là số lƣợng tử từ m. Số lƣợng tử từ có các giá trị đến +1. Nhƣ vậy ứng với giá trị khác nhau của l thì m có số giá trị khác nhau. Ví dụ. đối với l = 0 thi m chỉ có giá trị duy nhất m = 0; còn khi l = 1 thì l a giá trị: -1. 0, +1. Còn khi 1= 2 thì m có 5 giá trị: -2, - 1, 0 + 1, +2..v.v. Mỗi giá; của m tƣơng ứng với một orbital. Đó là lí do tại sao phân lớp s chỉ có một orbitan phân lớp p có ba orbital, phân lớp d có 5 orbital v.v... Số lƣợng từ m có lên là số lƣợng từ từ vì nó đặc trƣng cho ảnh hƣởng của trƣờng bên ngoài đến electron tức đến orbital. Khi không có từ trƣờng bên ngoài electron trong một phân lớp có mức năng lƣợng nhƣ nhau, nhƣng khi có từ trƣờng ngoài tác dộng lên electron thì các electron tuy trong một phần lớp (cùng 1) có mức năng lƣợng khác nhau ( hình II-9 ). 201 2.3.4. Số lƣợng tử spin m. Ngoài ba số lƣợng tử n, 1, m, các electron còn đƣợc đặc trƣng bởi số lƣợng tử gọi là số lƣợng tử spin ms liên quan đến sự chuyển động riêng của electron nghĩa là moment động lƣợng của nó. Có thể xem spin nhƣ sự tự quay của electron xung quanh một trục tƣởng lƣợng. Số lƣợng tử spin chỉ có hai giá trị +1/2 và -1/2 ( hình 11-10). 2.4. Sự phân bổ của electron trong các lớp, phân lớp. Cấu hình electron. 2.4.1. Nguyên lí vững bền. a) Mức năng lƣợng. Ứng với một orbital nhất định tức các giá trị n, 1 xác định, electron có một mức năng lƣợng nhất định. Các electron trên cùng một phân lớp có mức năng lƣợng nhƣ nhau. Bằng tính toán lí thuyết và bằng thực nghiệm ngƣời ta đã xác định đƣợc các mức năng lƣợng của các phân lớp từ thấp đến cao nhƣ sau: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d v.v... Bắt đầu từ lớp 3d có sự "chèn" mức năng lƣợng theo quy tắc zich - zac của Kleslopski hoặc theo quy tắc tổng (n + 1) tăng dần, nếu tổng n + 1 bằng nhau thì theo n tăng dần : Phân lớp ... 1s... 2s... 2p ... 3s ... 3p ... 4s ... 3d ... 4p ... 5s ... (n+1)...1+0............................................................. ... 2+0........................................................... 2+1... 3+0............................................ 3+1...4+0.................................. 3+2 ... 4+1 ...5+0....... b) Nguyên lí vững bền. Trong nguyên tử, các electron lần lƣợt chiếm các orbital có mức năng lƣợng từ thấp đến cao. 4.2. Nguyên lí ngoại trừ của Pauli. Năm 1926, Pauli qua thực nghiệm (quan sát các vạch phổ ) đã đƣa ra nguyên (sau này đƣợc gọi là nguyên lí ngoại trừ của Pauli): "Trong một nguyên tử không thể có hai electron có cùng 4 số lƣợng từ n,1, m và ms giống nhau. Nếu cả ba số lƣợng tử n,1,m giống nhau tức cùng một orbital thì bắt buộc ms phải khác nhau. nghĩa là một electron có ms = +1/2 và electron kia phải có ms = -1/2". Nói cách khác trong một orbital nguyên tử có không quá 2 electron. Dựa trên nguyên lý Pauli cho thấy nguyên nhân của việc sắp xếp số electron tối đa trên mỗi phân lớp và lớp. 2.4.3. Quy tắc Hund. Trong một phân lớp các electron chiếm một số orbital nhƣ thế nào đó để cho tổng spin cực đại (nghĩa là số electron độc thân lớn nhất và quay cùng chiều, song song). 202 2.4.4. Cấu hình electron . Cấu hình electron dùng để mô tả các electron phân bố nhƣ thế nào trong phân lớp trong nguyên tử. Có hai cách biểu diễn cấu hình electron: cách chữ cách 2 - dạng orbital (ô lƣợng tử ). (Ví dụ đối với nguyên tử nitơ) Cách biểu diễn theo các obital cho thấy thứ tự các phân mức năng lƣợng trong nguyên tử, số electron độc thân. các trạng thái kích thích, v.v... Dựa trên các nguyên lí và quy tác vừa nói ở trên, chúng ta dễ dàng viết electron của các nguyên tố. • Chú ý: - Phân biệt cấu hình electron với thứ tự các phân mức năng lƣợng, nhất là nguyên tố thứ 21 trở đi. - Một số trƣờng hợp ngoại lệ (Các nguyên tố họ d) - Cấu hình electron ở trạng thái kích thích: Khi đƣợc cung cấp năng lƣợng các electron trong một lớp có thể nhảy từ phân lớp có mức năng lƣợng thấp hơn mức phân lớp có mức năng lƣợng cao hơn. Lúc đó ta có cấu hình electron trạng thái kích thích ? (hoặc trạng thái hoá trị vì nó quyết định hoá trị của nguyên tố). (Ví dụ: Lƣu huỳnh , Z = 16, ở trạng thái cơ bản và các trạng thái kích thích ) - Cấu hình electron của ion. 2.5. Vai trò của electron hoá trị : Trƣớc hết cần hiểu electron hoá trị là các electron lớp ngoài cùng (đối với nguyên tố nhóm A, phân nhóm chính, nghĩa là lớp ngoài cùng là các electron hoặc lớp ngoài cùng và phân lớp sát ngoài cùng (đối với các nguyên tố có các ngoài cùng chƣa bão hoà). Ngoài ra hoá trị của một nguyên tố còn phụ thuộc cấu hình electron ở trạng thái kích thích. Ví dụ: F. Cl đều có số electron hoá trị là 7: ns2 np5 nên F, Cl có thể thu electron để biến thành ion âm F,Cl, có electron lớp ngoài cùng ns2 np6; flo chi có hoá trị I duy nhất hoặc ion hoặc cộng hoá trị; trái lại clo (và brom,iod phân lớp 3d trống nên các electron 3p và 3s có thể nhảy lên phân lớp 3d, nên cho tới hoá trị VII. 2.6. Năng lƣợng ion hoá. Ái lực đối vói electron. Độ âm điện. 2.6.1. Năng lƣợng ion hoá là năng lƣợng tối thiểu cần thiết để tách 1 electron ở trạng thái cơ bản khỏi nguyên tử ở trạng thái khí. M(k)A M + (k) + e. năng lƣợng hoá đƣợc khí hiệu bởi chữ Ii đơn vị electron - von (eV). Đối với các nguyên tử nhiều electron, ta có năng lƣợng ion hoá electron nhất I1, thứ hai I2, v.v... Dĩ nhiên để tách electron thứ hai khỏi nguyên tử (đã ion M +) đòi hỏi năng lƣợng lớn hơn. Ví dụ năng lƣợng ion hoá nguyên tử magic nhƣ sau: Mg → Mg+(k) + 1e I1 = 7.64 eV 203 Mg + (k) → Mg 2+ (k) + 1e I2 = 15.03 eV 2.6.2. Ái lực đối với electron. Các nguyên tố phi kim có xu hƣớng nhận electron. Ái lực đối với electron là năng lƣợng giải phóng ra khi một electron ở xa vô tận tiến tới nguyên tử (khí) trung hoà và bị nguyên tử đó thâu tóm. X(k) + 1e → X(k) Ví dụ: ái lực đối với electron của clo: Cl(k) + 1e → Cl(k) Ae = - 3.7 eV 2.6.3. Độ âm điện Khái niệm độ âm điện (ký hiệu bởi chữ X - cápa) do nhà hoa học Mỹ L.Pauling (Paolinh) đƣa ra năm 1932. Đại lƣợng này đặc trƣng cho khả năng của nguyên tử (của nguyên tố nào đó) hút cặp electron chung về phía mình. Dựa vào năng lƣợng ion hoá. Pauling đã xây dựng đƣợc thang độ âm điện đƣợc dùng rộng rãi mang tên ông. Về sau Milliken đánh giá độ âm điện nhƣ trung bình cộng của năng lƣợng ion hoá và ái lực đối với electron. χ = Ii + Ae 2 - Các nguyên tố có độ âm điện ≥ 1 ,8 là các phi kim. - Các nguyên tố có độ âm điện ≤ 1 là các kim loại hoạt động mạnh. 2.7. Quy tắc bát tử (octet, 8 electron) Từ năm 1916, các nhà hoá học Mỹ Lewis, Lansrnuir và nhà hoá học Đức Kossel đã đƣa ra một vài lý thuyết về liên kết hoá học, trong đó họ đánh giá rất cao về vai trò của electron, đặc biệt lớp electron ngoài cùng (electron hoá trị) trong việc hình thành liên kết. Cho đến năm 1962 ngƣời ta nhận thấy các khí trơ (bây giờ gọi là khí hiếm) không tác dụng với các nguyên tố khác để tạo thành các hợp chất có lẽ do lớp electron ngoài cùng có cấu trúc bền vững là 8 electron (trừ heli có 2 electron). Các nguyên tố hoá hợp với nhau (dù bản chất là liên kết ion hay liên kết cộng hoá trị - xem phần dƣới) đều có xu hƣớng tạo ra lớp electron ngoài cùng 8 electron (hoặc 2 electron đối với lớp thứ nhất, kiểu heli), tức có cấu hình electron bền của khí trơ gần nhất. Từ năm 1916, các nhà hoá học Mỹ Lewis, Langrnuir và nhà hoá học Đức Kossel đã đƣa ra một vài lý thuyết về liên kết hoá học, trong đó họ đánh giá rất cao về vai trò của electron, đặc biệt lớp electron ngoài cùng (electron hoá trị) trong việc hình thành liên kết. Cho đến năm 1962 ngƣời ta nhận thấy các khí trơ (bây giờ gọi là khí hiếm) không tác dụng với các nguyên tố khác để tạo thành các hợp chất có lẽ do lớp electron ngoài cùng có cấu trúc bền vững là 8 electron (trừ heli có 2 eleclron) Các nguyên tố hoá hợp với nhau (dù bản chất là liên kết ion hay liên kết cộng hoá trị - xem phần dƣới) đều có xu hƣớng tạo ra lớp electron ngoài cùng 8 electron (hoặc 2 electron đối với lớp thứ nhất, kiểu heli), tức có cấu hình electron bền của khí trơ gần nhất. 204 Liên kết ion là loại liên kết đƣợc hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ái dấu các ion có thể là ion đơn. hoặc ion phức tạp gồm nhiều nguyên tử. hoặc đa điện tích, ví dụ: Na+, Cl, Al 3+ ,S 2 ,NO3 ,SO 2 4 . Các ion đơn thƣờng là cation kim loại Na + , Cu 2+ ,Fe 3+ v.v... hoặc anion của các hiđraxit (axit không có oxi) Cl-, Br-, S2 v.v... ion phức tạp thƣờng là các cation của amoniac và các axit hữu cơ nhƣ: NH4 + : CH3- NH3 - v.v... và các anion gốc coàn oxiaxit (axit chứa oxi) nhƣ NO3 : SO4 2- : CH3 - COO. II. MỘT SỐ CHÚ Ý VỀ PHƢƠNG PHÁP GIẢNG DẠY 1. Nguyên tắc chung: LTCĐ là những kiến thức rất cơ bản, là xƣơng sống chƣơng trình hoá học ở trƣờng phổ thông, nó là chìa khoas để mở ra các tính của các chất ddƣợc nghiên cứu. - Trong quá trình giảng dạy cần phải hiểu rõ hai nhiệm vụ và mối quan hệ; hai nhiệm vụ đó: + Hình thành LTCĐ. + Vận dụng LTCĐ - Hình thành một cách vững chắc các kiến thức LTCĐ làm nền tảng nhận cho học sinh, nghĩa là giáo viên phải tìm ra phƣơng pháp giảng dạy cho học dễ tiếp thu, tiếp thu một cách có cơ sở khoa học, có hứng thú đồng thời học biết vận dụng các kiến thức về LTCĐ đã tiếp thu đƣợc. - Phần LTCĐ cơ bản đƣợc hình thành theo hai phƣơng pháp chính: a) Phƣơng pháp 1 (phƣơng pháp có thể chứng minh đƣợc) LTCĐ đƣợc rút ra từ thí nghiệm hoặc kết hợp giữa thí nghiệm và những toán học cũng có thể đƣợc suy ra từ những kiến thức cơ bản mà học sinh đã đƣợc trƣớc đó, sau đó rút ra nhận xét, kết luận về vấn đề cần tìm hiểu. b) Phƣơng pháp 2 (phƣơng pháp tiên đề) Phƣơng pháp tiên đề là phần lí thuyết chủ đạo đƣợc hình thành trên cơ sở sinh phải tạm thời công nhận một phần hay toàn bộ vấn đề và từ đó vận dụng đủ điều kiện để chứng minh). 2. Phƣơng pháp dạy học chung - Xác định đúng phƣơng pháp hình thành cho mỗi phần, mỗi vấn đề để có phƣơng pháp giảng dạy phù hợp với sự hình thành kiến thức và đối tƣợng sinh. - Vừa hình thành LTCĐ đồng thời vừa vận dụng LTCĐ vì đây là hai mặt một vấn đề và chúng luôn luôn hỗ trợ tác dụng lẫn nhau. - Khi sử dụng phƣơng pháp 1 cần kết hợp hài hoà trực quan, thí nghiệm suy lí toán học với đàm thoại orixtic. Và thí nghiệm ở đây đƣợc sử dụng dƣới thức nghiên cứu và sự kết hợp giữa thí nghiệm với lời giảng phải hài hoà còn sinh thì nhận xét và rút ra kết luận qua kết quả thí nghiệm. Nếu học sinh không ra đƣợc giáo viên sẽ bằng những câu hỏi gợi mở gắn những kiến thức liên quan học sinh có thể rút ra đƣợc kết luận. 205 - LTCĐ hình thành phái thoả mãn 2 điều kiện: + Nhất thiết phải có. + Đồng thời nó có ứng dụng hoặc vận dụng trong thực tế để giải thích các hiện tƣợng hoặc sự vật. Ví dụ: Yêu cầu cần thiết phải có cấu tạo nguyên tử để giải thích bằng hệ thống tuần hoàn và ĐLTH, liên kết hoá học. - Khi sử dụng phƣơng pháp liên để ngƣời giáo viên dùng lời nói để thông báo những vấn đề tạm thời công nhận (vừa đù chính xác) sau đó kết hợp hài hòa với phƣơng pháp bài lập để vừa hình thành kiến thức vừa vận dụng luôn kiến thức mới tiếp thu. Chú ý: Khi sử dụng các bài tập thì sử dụng triệt để các bài tập có trong SGK sách bài tập. Còn các câu hỏi gợi mở thì cần chuẩn bị sẵn với từng bài tập có hƣớng rõ rệt. Các câu hỏi phải ngắn gọn, rõ ràng . IV. GIẢNG DẠY MỘT SỐ VẤN ĐỂ LỚN : 1. Chƣơng 1: Cấu tạo nguyên tử. 1.1. Nhiệm vụ của chƣơng - Giới thiệu các thành phần cấu tạo nguyên tử: kích thƣớc, khối lƣợng. - Giới thiệu hạt nguyên tử, điện tích hạt nhân, định nghĩa nguyên tố hoá học giới thiệu các đồng vị, định nghĩa KLNT trung bình. - Cho biết sự chuyển động của e trong nguyên tử, sự phân bố e theo các lớp phân lớp, chú ý đặc điểm của lớp e ngoài cùng. - Trên cơ sở cấu trúc e các nguyên tử các nguyên tố thì xây dựng HTTH các nguyên tố hoá học, cho học sinh thấy sự biến thiên TH số e ngoài cùng khi điện tích hạt nhân tăng. - Giới thiệu một vài phân nhóm chính để học sinh có khái niệm nhóm nguyên bƣớc đầu thấy đƣợc sự liên quan giữa cấu tạo nguyên tử (nhất là số e ngoài cùng) với tính chất hoá học của các nguyên tố. 2. Hƣớng dẫn về phƣơng pháp giảng dạy (1). Đây là một chƣơng có nội dung kiến thức khá trừu tƣợng vì: + Không thể làm các thí nghiệm hoặc mô tả thí nghiệm để trên cơ sở đó rút ra những kết luận cần thiết hoặc để minh hoạ. + Không thể làm các phép toán để đi đến kết luận vì vậy nhìn chung học sinh phải thừa nhận những điều đƣợc coi nhƣ hiển nhiên. Tuy nhiên không phải ở tất cả các phần giáo viên đều phải diễn giải còn học sinh phải tiếp thu một cách thụ động là ta có thể tiến hành các phƣơng pháp khác. Ví dụ: Đối với phần cấu trúc e trong nguyên tử (phần quan trọng nhất) ta có thể giảng dạy theo phƣơng pháp liên đề: cụ thể ngoài phần nằm vững nguyên lí vững bền (Nguyên lí Pauli) thì học sinh phải thừa nhận các đặc điểm sau đây: 206 + Trong nguyên tử các e tạo thành các lớp và phân lớp, số phân lớp bằng STT của lớp: phân lớp s có 1 obitan, phân lớp p có 3 obitan... từ đó suy ra số e tối đa trong mỗi phân lớp và mỗi lớp. + Biết dƣợc số e tối đa cua mỗi phân lớp và biết đƣợc thứ tự tăng dần các năng lƣợng học sinh có thể viết đƣợc cấu hình e của bất kỳ nguyên tố nào khi bị điện tích hạt nhân của nguyên tố đó. - Giúp học sinh làm các bài toán đơn giản tính tỉ số khối lƣợng của e so với hạt nhân, xác định bán kính. xác định khối lƣợng tuyệt đối của một nguyên tử... để thấy đƣợc rằng tự mình cũng có thể xác định đƣợc các đại lƣợng vô cùng nếu nhƣ họ có trong tay các dữ liệu cần thiết. - Phải cho học sinh nắm chắc mối liên quan giữa cấu tạo và tính chất của chất. (2). Sử dụng các phƣơng tiện trực quan hình thành các khái niệm trừu tƣợng trong dạy bài mới: Với đặc điểm nội dung đã nêu, GV cần chú ý sử dụng các phƣơng tiện trực quan nhƣ tranh, ảnh, mô hình, các đoạn phim... để minh hoạ cho HS nhằm hình thành về các khái niệm khó: - Khái niệm đồng vị: hình các đồng vị của hyđrô. - Sự chuyển động của các electron trong nguyên tử: hình mô phỏng. - Hình dạng các obitan trong nguyên tử. - Minh hoạ các khái niệm: lớp electron, phân lớp electron. - Mô phỏng các obitan và các phân mức năng lƣợng, các số lƣợng tử. - Cấu hình electron của các nguyên tố và hệ thống tuần hoàn. - Dùng phần mềm *** khi dạy học bài: Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. (3). Sử dụng một số phần mềm để ôn tập, củng cố: - Ôn tập về phần: vỏ nguyên tử: Dùng Chemland, Atom- Bonding Structure. - Ôn tập, luyện tập về hệ thống tuần hoàn: Dùng Atom- Bonding and Structure Chemlab. 2. Chƣơng2: liên kết hóa học - định luật tuần hoàn Menđêlêep 2.1. Nhiệm vụ của chƣơng - Làm cho học sinh hiểu đƣợc vì sao các nguyên tử lại liên kết với nhau để thành phân tử và tinh thể - Hiểu đƣợc thế nào là liên kết CHT? liên kết ion? (ion âm, ion dƣơng, sự thành các ion đó trong phân tử). - Giúp học sinh hiểu đƣợc sự liên quan giữa các liên kết với các tính chất chúng. - Giúp học sinh biết sử dụng đơn vị mol trong các tính toán hoá học. 207 - Giúp học sinh biết cách xác định tỉ khối của các chất khí và biết cách xác khối lƣợng phân tử của các chất khí dựa vào tỉ khối. - Cho học sinh thấy đƣợc sự biển đổi tuần hoàn một số tính chất hoá học của nguyên tố đồng thời hiểu đƣợc nguyên nhân vì sao có sự biến đổi tuần hoàn đó. - Từ vị trí của nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn có thể suy ra đƣợc tính hoá học cơ bản của nguyên tố và có thể so sánh với tính chất của nguyên tố ở xung quanh. - Nắm vững định luật tuần hoàn và biết sử dụng HTTH và ĐLTH Hƣớng dẫn về phƣơng pháp giảng dạy . (1). Đây là vấn đề cơ sở để hiểu bản chất của liên kết hoá học và mối liên quan liên kết hoá học với tính chất của các chất cũng nhƣ quy luật biến đổi tính chất các chất, vì thế khi nêu nguyên nhân tạo thành liên kết hoá học thì ngƣời giáo viên nêu nguyên tắc sau đây: Nguyên tử của nguyên tố khác thì có cấu trúc e không bằng cấu trúc e của nguyên tố khí hiếm. Vì vậy mà các nguyên tử phải liên kết nhau để có cấu trúc của khí hiếm bền vững và chúng có thể đạt đƣợc bằng hai cách sau: + Cách 1: Chúng có thể góp chung một hay nhiều e để tạo thành một hay đều cặp e dùng chung, đó là sự tạo thành liên kết CHT. + Cách 2: Chuyển hẳn một hay nhiều e từ nguyên tử này sang nguyên tử khác tạo thành các ion (+) và (-) , các ion cũng có lớp vỏ giống khí hiếm gần nguyên các ion trái dấu hút nhau bằng lực hút tĩnh điện. *) Chú ý: - Chỉ rõ mối liên quan giữa bản chất của liên kết hoá học với tính chất của các chất. Ví dụ: Chọn một số hợp chất CHT thông dụng: HCl, ... Các chất có mối liên kết khác nhau thì có tính chất khác nhau. - Giáo viên cần hƣớng dẫn cho học sinh nhận xét về sự biến đổi e ngoài cùng nguyên tử các nguyên tố trong một chu kỳ nhƣ tính kim loại, tính phi kim, hoá cao nhất của nguyên tố trong nhóm. - Vận dụng để sử dụng thành thạo Hệ thống tuần hoàn. - Thƣờng xuyên luyện tập cho học sinh sử dụng đơn vị mol. (2). Sử dụng các phƣơng tiện trực quan trong dạy học các bài nghiên cứu tài mơi: Dùng các tranh, ảnh, phần mềm tin học trong hình thành một số khái niệm: - Liên kết cộng hoá trị: hình minh hoạ về sự tạo thành phân tử nƣớc, Atom; Bonding and Structure/ Chemical bonds, Covalent bonding. - Liên kết ion: Hình minh hoạ về sự tạo thành ion Na+ và Cl-, tạo thành phân NaCl, phần mềm Atom; Bonding and Structure/ Chemical bonds, Ionic bonding., nghiệm : kim loại tác dụng với halogen. (3). Các bài ôn tập, luyện tập: 208 - dùng các phần mềm - Trang Web. (3). Phát triển khái niệm hoá trị: - Khái niệm về hoá trị đƣợc hình thành khi học ở lớp 8. Khi đó học sinh đƣợc hoá trị của một nguyên tố trong hợp chất với H đồng thời biết cách xác định hóa trị gián tiếp qua hoá trị của nguyên tố O. Sau đó học sinh phải học thuộc hoá trị của một số nguyên tố. - Sau khi học cấu tạo nguyên tử học sinh đã đƣợc biết về e hoá trị là những lớp ngoài có khả năng tham gia vào việc tạo thành liên kết hoá học. Học sinh cách tính hoá trị của một nguyên tố trong hóa chất ion gọi là điện hoá trị bằng điện tích của ion đó các ion liên kết có điện hoá trị (+), các ion phi kim có điện hóa trị (-). Sau đó học sinh biết cách tính hoá trị của nguyên tố trong hợp chất CHT số liên kết mà nguyên tử nguyên tố đó có thể tạo thành với nguyên lử của nguyên tố khác. Nhƣ vậy, học sinh cần hiểu rõ về mối liên quan chặt chẽ giữa electron hoá hoá trị và liên kết hoá học. 3. Chƣơng 3: Phản ứng oxi hoá - khử 3.1. Mức oxi hoá (số oxi hoá) - Khi giảng về số oxi hoá cần chỉ rõ mục đích của việc dùng khái niệm số hoá. Sử dụng số oxi hoá để làm cho việc thuận tiện thành lập phƣơng trình oxi Đối với việc xác định số oxi hoá thì giáo viên sử dụng phƣơng pháp tiên đề đƣợc định nghĩa nhƣ sau: "Số oxi hoá là điện tích của nguyên tử trong phân tử nếu giả định rằng chung chuyển hẳn về nguyên tử có ĐAĐ lớn hơn (coi phân tử của các chất là chất ion). 3. Phƣơng pháp giảng dạy và hoàn thiện kiến thức về phản ứng oxi hoá - khử - Khi dạy về phản ứng oxi hoá - khử ở lớp 8 thì học sinh đã đƣợc biết chất là chất lấy O của chất khác. Còn chất oxi hoá là chất nhƣờng O cho chất khí dẫn đến định nghĩa phản ứng oxi hoá - khử là phản ứng có sự nhƣờng và nhận Nhƣng sang đến lớp 10 khái niệm về phản ứng oxi hoá - khử đã đƣợc mở ra rất nhiều đó là phản ứng có sự nhƣờng và nhận e. Và hình thành cho học chất oxi hoá, chất khử, quá trình oxi hoá, khử dựa trên cơ sở nhƣờng và nhận e - Sau đó học sinh đƣợc hoàn thiện kiến thức về phản ứng oxi hoá - khử cách các bƣớc phản ứng oxi hoá - khử theo 4 bƣớc (cân bằng theo phƣơng thăng bằng e). *) Chú ý: 209 Khi dạy về phản ứng oxi hoá - khử cần chú ý cho học sinh các xác định số hoá của các nguyên tố.Viết đƣợc phƣơng trình nhƣờng và nhận e sau đó xác định chất oxi hóa, chất khử quá trình oxi hoá, quá trình khử rồi mới dẫn dắt học sinh đến việc cb phƣơng pháp ở đây thƣờng sử dụng là phƣơng pháp đàm thoại và phƣơng pháp tiên đề. Thảo luận 1.Phân tích và nhận biết về kiến thức trọng tâm của lý thuyết chủ đạo về hoá (dựa vào phân phối chƣơng trình). 2.Minh họa cho một số khái niệm và hiện tƣợng bằng ứng dụng CNTT. 3.Thảo luận giáo án mẫu, soạn và thực hành: - Tiết 2, tiết 5 bài Vỏ nguyên tử. - bài Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học. - Bài Liên kết ion. - Bài Sự biến đổi tuần hoàn tính chất các nguyên tố - Tiết 1 bài: Phản ứng ôxi hoá - khử 210 Thí dụ 2: RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SỬ DỤNG NNHH TRONG THỰC HÀNH LÝ LUẬN DẠY HỌC HOÁ HỌC Bài thực hành: CÁC THÍ NGHIỆM VỀ ÔXY, LƢU HUỲNH 1. Mục tiêu của bài: - Xác định đƣợc ý nghĩa, vị trí và vai trò của các thí nghiệm về O, S trong chƣơng trình. - SV biết cách tiến hành và sử dụng các thí nghiệm về O, S trong dạy học học lớp 8. lớp 9 và lớp 10. - Rèn luyện các thao tác thực hành: Biểu diễn thành công các thí nghiệm biểu diễn. - Rèn luyện các kỹ năng về ngôn ngữ và NNHH: diễn đạt (phát âm, viết câu thuật ngữ), lập công thức và phƣơng trình hoá học, phân tích và giải thích hiện tƣợng hoá học để làm rõ ý nghĩa các khái niệm liên quan. 2. Các thí nghiệm biểu diễn: - Ôxy tác dụng với phi kim: S, P, C. - Ôxy tác dụng với kim loại: Fe, Al. - S tác dụng với Kim loại. - Tính chất của SO2. - Tính chất của H2S. - Tính chất của H2SO4. 3.Tiến trình bài học: 3.1. Kiểm tra phần chuẩn bị của SV ở nhà: 15 phút. - Các thí nghiệm trên đƣợc sử dụng trong hình thành các khái niệm hoá học nào của chƣơng trình: phản ứng kết hợp, sự cháy, ôxit axit, sự ôxi hoá, phản ứng ôxi hoá khử... - Các tính chất các chất cần đƣợc nghiên cứu qua các thí nghiệm. 211 - Phần bài soạn, kỹ thuật tiến hành thí nghiệm và nội dung các kiến thức 3.2. Hƣớng dẫn về những điều cần chú ý khi tiến hành làm và thử biểu diễn các thí nghiệm: 30 phút.Với mỗi nội dung về tính chất của chất, chọn những thí nghiệm cụ thể nào ? Tại sao ? - Với mỗi nội dung lý thuyết trong chƣơng trình phổ thông, chọn những thí nghiệm nào? 3.3. SV làm các thí nghiệm - Thời gian: 60 phút. 3.4. Biểu diễn thí nghiệm và uốn nắn các kỹ năng: 5 SV- Thời gian: 60 phút. - Lựa chọn và biểu diễn thí nghiệm về : Tính chất của ôxy, hình thành các khái niệm: ôxit, sự ôxi hoá... , chỉ rõ sự khác nhau khi sử dụng các thí nghiệm này ở lớp 8, lớp 9, lớp 10. - Lựa chọn và biểu diễn thí nghiệm về lƣu huỳnh, hình thành các khái niệm liên quan đến tính chất của S. - Lựa chọn và biểu diễn thí nghiệm về : Tính chất của SO2, hình thành các khái niệm: ôxit axit, tính khử, tính ôxi hoá, muối trung hoà, muối axit... , những chú ý khi tiến hành biểu diễn để thí nghiệm thành công - Biểu diễn thí nghiêm về : Tính chất của H2S, hình thành các khái niệm: tính khử, sự cháy hoàn toàn, cháy không hoàn toàn..., những chú ý về kỹ thuật biểu diễn và sử dụng thí nghiệm (lớp 10). - Lựa chọn và biểu diễn thí nghiệm về : Tính chất của H2SO4, hình thành các khái niệm, chỉ rõ sự khác nhau khi sử dụng các thí nghiệm này ở lớp 9, lớp 10. 4. Rút kinh nghiệm bài luyện tập: 15 phút. 212 PHỤ LỤC 4: CÁC ỨNG DỤNG SỬ DỤNG CNTT TRONG RÈN LUYỆN NGÔN NGỮ HOÁ HỌC I. MỘT SỐ BÀI GIẢNG THIẾT KẾ TRÊN POWERPOINT: 1 đĩa CD - ROM II. CÁC PHẦN MỀM ĐÃ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN: 1. Periodic Table Quiz Version 2.0 2. Chemland 6 3. Chemlab 4. Atom, Bonding and Structure 5. Atom, Symbon and Equations 6. Periodic Table 3.0 (1 đĩa CD-ROOM)