MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay việc phát triển của hóa học lý thuyết rất mạnh và nó được đưa vào áp dụng trong thời gian ngắn nhất để giúp cho hoá học thực nghiệm đi đến kết quả nhanh nhất. Việc tổng hợp những chất mới có những tính chất mong muốn dựa trên những nghiên cứu của hóa học lý thuyết về mối tương quan cấu trúc - tính chất,. Do vậy, trong việc tổng hợp các chất vô cơ hóa học lý thuyết giúp rút ngắn thời gian và công tác thực nghiệm.
Các định hướng nghiên cứu khoa học của lĩnh vực “Hóa học phức chất” đều hướng tới ứng dụng mang nhiều thành tựu kết quả đóng góp cho khoa học Hóa vô cơ trong nước và các tổ chức quốc tế, đó là: - Tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo của các phức chất kim loại chuyển tiếp bằng các phương pháp vật lí và hoá lí. - Nghiên cứu cơ chế của các phản ứng của các phức chất. - Nghiên cứu các quá trình xúc tác phức - xúc tác đồng thể. - Tổng hợp trên khuôn.
- Tổng hợp và nghiên cứu các cacboxylat kim loại và nghiên cứu sử dụng chúng trong viếc chế tạo vật liệu mới. Bên cạnh đó, nền công nghiệp hoá chất của nước ta đang ngày một phát triển, cần phải có một lực lượng, đội ngũ cán bộ giỏi trong các lĩnh vực của công nghệ hoá học. Để làm được điều đó, trong quá trình đào tạo sinh viên phải gắn những bài tập được vận dụng trên cơ sở lý thuyết hoá học tiếp cận với những quy trình sản xuất trong thực tế. Đối với nội dung về phức chất của bộ môn Hóa vô cơ cũng vậy, cần phải xây dựng một hệ thống bài tập nhằm giải quyết các vấn đề lý thuyết trong các giáo trình đồng thời phải gắn với những vấn đề của nền công nghệ mới.
1 Tieu luan Tuy nhiên, hiện nay có thể nói rằng chưa có một sách bài tập phức chất cụ thể nào và các sách bài tập hóa vô cơ kể cả sách nước ngoài dành cho bậc đại học rất ít, thậm chí chưa có một tài liệu nào đưa ra hệ thống bài tập nhằm tăng cường hoạt động của sinh viên và thúc đẩy ở họ những suy nghĩ sáng tạo, hình thành những tư duy logic và năng lực giải quyết những vấn đề thực tế. Nội dung lý thuyết về phức chất trong hoá học phổ thông được đề cập rất ít kể cả những tài liệu dành cho học sinh giỏi cũng như bồi dưỡng giáo viên, nhưng chủ yếu được trình bày trên cơ sở nêu ra những phức chất đơn giản hay mô tả những hiện tượng bên ngoài hay định tính, một cách đơn giản mà chưa đi sâu vào bản chất của cân bằng của phản ứng tạo thành phức chất. Điều này khó đảm bảo để các em có thể giải quyết trọn vẹn được các bài toán định tính, bán định lượng và định lượng hoá học về cân bằng tạo phức được ra dưới các dạng khác nhau trong các đề thi học sinh giỏi quốc gia và quốc tế. Trong khi đó phức chất là một lĩnh vực không còn xa lạ với các nước trên thế giới và ngày càng xuất hiện nhiều trong các kì thi quốc gia cũng như quốc tế.
Trong các đề thi vòng loại của nhiều quốc gia hay trong các bài tập chuẩn bị (Preparatory propblems) hoặc trong nhiều đề thi olimpic Hoá học quốc tế (International Chemistry Olimpiad (IchO) đã đề cập khá sâu đến cân bằng tạo phức và chuẩn độ tạo phức. Việc đề xuất một hệ thống bài tập với nội dung liên quan đến hóa học phức chất phù hợp với chương trình hóa vô cơ bậc đại học với các dạng và các mức độ khác nhau (kèm theo hướng dẫn) là một công việc cần thiết nhằm giúp cho sinh viên nắm vững những kiến thức được trang bị trong giáo trình hóa học vô cơ, đồng thời đó còn là một tài liệu giúp cho sinh viên trong việc tự học và rèn luyện để nâng cao tầm nhìn về mối quan hệ giữa lý thuyết và thực nghiệm. Vì những lý do trên đã thôi thúc tôi lựa chọn đề tài: “XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHỨC CHẤT” 2 Tieu luan 2. Mục đích của đề tài Việc thực hiện đề tài nhằm xây dựng hệ thống bài tập phức chất có tính chọn lọc cho sinh viên và học sinh giỏi quốc gia, quốc tế bao gồm những vấn đề lý thuyết, vận dụng lý thuyết về cấu trúc, danh pháp, liên kết trong phức chất, cân bằng tạo phức, xây dựng tiêu chí các bài tập về danh pháp, cấu trúc, liên kết trong phức chất và phân loại chúng một cách đơn giản nhất phục vụ cho sinh viên học tập, góp phần nâng cao chất lượng học tập môn hóa học vô cơ ở trường đại học cũng như phục vụ cho thi học sinh giỏi quốc gia và quốc tế.
Nhiệm vụ của đề tài - Nghiên cứu cơ sở lí luận về bài tập và cơ sở lí thuyết hoá học. - Nghiên cứu nội dung và phân loại kiến thức về hóa học vô cơ bậc đại học. - Đề xuất bài tập phần vô cơ nhằm giúp sinh viên thực hiện quá trình tự bồi dưỡng. - Vận dụng lí thuyết để giải quyết các bài tập.
Phƣơng pháp nghiên cứu Trong quá trình nghiên cứu đề tài, chúng tôi sử dụng kết hợp nhiều phương pháp: - Phương pháp đọc sách và tài liệu tham khảo. + Đọc các sách giáo trình để tham khảo. + Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến đề tài: Sách, báo, tạp chí, nội dung chương trình, các đề thi olimpic sinh viên hoá học trong nước và quốc tế. - Phương pháp thực nghiệm.
+ Tìm hiểu các quy trình công nghệ sản xuất trong hoá học và những vấn đề có tính ứng dụng hóa học trong thực tiễn. + Tìm hiểu thực tiễn giảng dạy của giảng viên và học tập của sinh viên nhằm phát hiện vấn đề khó thuộc môn Hóa học phức chất. 3 Tieu luan - Phương pháp chuyên gia. Tìm hiểu, thu thập tài liệu, xử lý các bài tập bằng cách tham khảo ý kiến của các giảng viên giỏi thuộc lĩnh vực nghiên cứu đề tài và có kinh nghiệm giảng dạy.
Những đóng góp mới của đề tài - Về lí luận + Bước đầu đề tài góp phần xây dựng được một hệ thống bài tập phức chất bậc đại học. + Nghiên cứu và đề xuất những bài toán mới trong bài tập hóa phức chất. - Về mặt thực tiễn Nội dung của luận văn giúp sinh viên có thêm nhiều tư liệu hữu ích trong quá trình học tập, nghiên cứu. 4 Tieu luan Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.
Tổng quan về bài tập 1. Khái niệm về bài tập hoá học Trong cuốn Từ điển Tiếng Việt – 1992 (trang 40, 41) đã định nghĩa bài tập như sau: “Bài tập là những bài ra cho học sinh để tập vận dụng những điều đã học”. Sau khi nghe giảng bài xong, nếu sinh viên nào giải được các bài tập mà giảng viên đưa ra thì có thể xem như sinh viên đó đã lĩnh hội một cách tương đối những kiến thức do giảng viên truyền đạt. Nội dung của bài tập hoá học thông thường bao gồm những kiến thức chính yếu trong bài giảng.
Bài tập hoá học có thể là những bài tập lý thuyết đơn giản chỉ yêu cầu sinh viên nhớ và nhắc lại những kiến thức vừa học hoặc đã học xong nhưng cũng có thể là những bài tập tính toán liên quan đến cả kiến thức hoá học lẫn toán học, đôi khi bài toán tổng hợp yêu cầu sinh viên phải vận dụng những kiến thức đã học từ trước kết hợp với những kiến thức vừa học để giải. Tuỳ vào mục đích của bài học mà bài tập có thể giải dưới nhiều hình thức và nhiều cách giải khác nhau. Tác dụng của bài tập hoá học Giải bài tập hoá học chính là một trong những phương pháp tích cực nhất để kiểm tra khả năng tiếp thu kiến thức của sinh viên. Thông qua bài tập, giảng viên có thể phát hiện những sai sót yếu kém của sinh viên mà qua đó có những kế hoạch rèn luyện kịp thời giúp sinh viên vượt qua những khó khăn trong khi giải bài tập hoá học.
Chính vì vậy bài tập hoá học có những tác dụng lớn sau: 1. Làm cho sinh viên hiểu sâu và khắc sâu kiến thức đã học Bài tập hoá học giúp cho sinh viên nhớ lại tính chất của các chất, phương trình phản ứng; hiểu sâu hơn về các nguyên lý và định luật hoá học. 5 Tieu luan Những kiến thức (định nghĩa, khái niệm …) chưa được vững hoặc chưa được nắm kỹ thì thông qua việc giải bài tập sẽ giúp sinh viên hiểu sâu hơn và nhớ lâu hơn. Ngoài ra, giải bài tập hóa học cũng giúp sinh viên ôn tập các kiến thức về các môn khác như: toán, lý, sinh … 1.
Cung cấp thêm những kiến thức mới và mở rộng sự hiểu biết mà không làm nặng nề khối lượng kiến thức của sinh viên Ngoài tác dụng củng cố các kiến thức đã học, bài tập hoá học còn cung cấp thêm những kiến thức mới, mở rộng sự hiểu biết của sinh viên một cách sinh động, phong phú mà không làm nặng nề khối lượng kiến thức của sinh viên. Hệ thống hoá các kiến thức đã học Đối với các bài tập có tác dụng hệ thống hoá kiến thức cần đòi hỏi sinh viên phải vận dụng tổng hợp các kiến thức và sự hiểu biết của mình có thể là những kiến thức vừa mới học hoặc những kiến thức đã học từ trước. Tự mình làm các bài tập sẽ giúp sinh viên củng cố kiến thức cũ của mình một cách thường xuyên. Dạng bài tập tổng hợp buộc sinh viên phải huy động vốn hiểu biết của nhiều chương, nhiều bộ môn.
Thường xuyên rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo về hoá học như Trong quá trình giải các bài tập, sinh viên đã tự rèn luyện việc lập công thức, cân bằng phương trình, các thủ thuật tính toán. Nhờ việc thường xuyên giải các bài tập, lâu dần các kỹ năng đó sẽ phát triển thành các kỹ xảo giúp sinh viên có thể ứng xử nhanh trước những tình huống xảy ra. Phát triển kỹ năng: (so sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp, loại suy, khái quát hoá …) Mọi bài tập hoá học giảng viên ra cho sinh viên đều có những điểm nút, để mở những điểm đó sinh viên bắt buộc phải tư duy để sử dụng hoặc phương pháp quy nạp, diễn dịch, hoặc phương pháp loại suy… Nhờ vậy tư duy sinh viên được phát triển và năng lực làm việc độc lập của sinh viên được nâng cao.