MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài : Nhiệm vụ trung tâm của việc day học hóa học là làm cho học sinh nhận thức được về các chất và sự biến đổi của các chất hay còn gọi la phan ứng hóa học. Vì vậy khái niệm phan ứng hóa học là một trong những nhóm kiến thức cơ bắn của chương trình hóa học phố thông. Dua vào dấu hiệu biến thiên xố oxi hóa của các nguyên tố tương tác.
người ta phân loại phan ứng hóa học thành hai loại : phản ứng oxi hóa - khử va phản ứng không thay đối số oxi hóa. Trong đó, phan ứng oxi hoa = khứ đóng vai trò quatrong và phổ biến hơn cả. Sự cháy, sự phân hủy các chất, sự thở của con người và các sinh vật, sự trao đổi chất, quá trình quang hợp của cây xanh và còn nhiều quá trình khác đều la những phản ứng oxi hóa — khứ, Phan ứng oxi hóa — khử còn làm cơ sử cho các quá trình khoa học kỹ thuật : điều chế kim loại và phi kim từ những hợp chất của chúng, điều chế amoniac, điều chế axit nitric, axit sulfuric, sắn xuất vật liệu xây dựng. dược phẩm và nhiều sản phẩm khic.
Vì tầm quan trọng và có ý nghĩa lớn, phan ứng oxi hóa - khử được hình thành cho học sinh ngay từ khi bắt đầu học hóa học. Xuyên suốt trong chương trình hóa học phổ thông, phản ứng oxi hóa - khử hầu như có mặt trong các bài giảng về chất, về sản xuất hóa học. Đối với người giáo viên hóa, việc nắm vững kiến thức vé phản ứng oxi hóa — khử và có phương pháp dạy học phù hợp để truyền thu màng kiến thức này cho học sinh được tốt là điều rất cần thiết. Chính vì những lý do đó, tôi quyết định chọn dé tài * Hình thành và phát triển khái niệm phản ứng oxi hóa - khử cho học sinh phổ thông trung học `.
Mục đích của đề tài : Tim ra phương pháp day học phù hợp dé hình thành và phát triển Khai niệm phan ứng oxi hóa — khử cho học sinh phố thông. Trang J LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Ill. Nhiệm vụ nghiên cứu : - Nghiên cứu cơ sở lý luận về phan ứng oxi hóa = khử. - Tìm hiểu quá trình thành và phát triển khái niệm phan ứng oxi hóa = khử cho học sinh trong chương trình hóa học phố thông.
- Điều tra thực trạng nắm vững kiến thức về phan ứng oxi hóa — khử của học sinh phổ thông, từ đó tim ra giải pháp nhằm nâng cao hiệu quia day học khi giáng dạy các bài có liên quan đến phan ứng oxi hóa — Khu. Phương pháp nghiên cứu : - Đọc và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến dé tai, - Tìm hiểu chương trình hóa học phố thông (từ lớp 8 đến lớp 12). - Tiến hành làm thực nghiệm sư phạm tại ba trường PTTH Hùng Vương. PTTH Trương Vương, PTTH Thống Nhất A.
- Tổng kết rút ra kết luận. Khách thể và đối tượng nghiên cứu : V. Khách thể nghiên cứu : Việc giảng dạy và học hóa học ở trường phố thông trung học. Đối tượng nghiên cứu : Các khái niệm về phản ứng oxi hóa — khử, việc hình thành khái niệm này cho học sinh phổ thông trung học.
Gia thuyết khoa học : Nếu người giáo viên nắm vững khái niệm về phản ứng oxi hóa — khử và có phương pháp dạy học phù hợp sẽ hình thành và phát triển khái niệm này cho học sinh một cách có hiệu qua. Trang 2 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN I: NỘI DUNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHUONG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN Trang 4 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHAN A: PHAN UNG OXI HÓA - KHU VA CÁC KHÁI NIỆM CO LIEN QUAN 1. Độ âm điện là một đại lượng đặc trưng cho khá năng của nguyên tử hút electron về phía mình. Việc xác định độ âm điện gặp nhiều khó khăn vì nguyên tử thường ở trong phân tứ chứ không ở trạng thái tự do.
Có nhiều phương pháp xây dựng thang độ âm điện (hiện nay có gắn 20 thang). Mỗi phương pháp xuất phát từ những cơ sở lý luận khác nhau, và giá trị xác định theo những thang này có khác nhau nhưng kết qua sắp xếp các nguyên t6 theo khả năng hút electron thì khá phù hợp.Cách xác định độ âm điện. Phương pháp xác định độ âm điện theo Pauling. Xét phân tử AB - Nếu hai nguyên tử A,B đều có kha năng hút electron như nhau, nghĩa là có cùng độ âm điện thì liên kết giữa A và B là liên kết cộng hoá trị thuần tuý, Năng lượng liên kết đơn AB bằng trung bình cộng của năng lượng liên kết đơn AA và BB: | Ean = 2 (PaA+Enn) - Nếu hai nguyên tử có độ âm điện khác nhau, nghĩa là electron bị hút mạnh về một trong hai nguyên tử thì liên kết A — B không còn là liên kết cộng hóa trị thuần tuý mà có một phần của liên kết ion.
Trang 5 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP | Khi đó :Eyy > 2 (EnntEnn) Kihicu A là độ chênh lệch năng lượng. | A= Eạn - 2 (PaatEm) +nếu A=0 thì liên kết A - B là liên kết cộng hoá trị. +Nếu A #0 ti liên kết A - B có một phần liên kết ion phần tính chất ion này càng lớn thì độ âm điện của A, B càng khác nhau. Xg là độ âm điện của A và B ta có: AX = #„- Xp =0,208 VA (eV) Pauling đã chọn độ âm điện của Flo x =4, từ đó tính độ âm điện của các nguyên tử khác.
Nhược điểm cơ băn của phương pháp này là : nhiều dữ kiện về năng lượng liên kết không thể xác định trực tiếp 13 Al P cl |1, : 1,5 CCEREERERERER EEE |19 21 |22 {23 |24 |2% | 2% 28 31 | 32 | 33 35 | 4Ø a | 1,3 1.9 2,8 KH HH | 39 | 40 43 SI Kh .3 1,7 16 | 135 HE HH L§$S | So $7 Cs | Ba | La | HE OR | boy 1.3 s KS ORO tn | Ra | Ac | s o| 10 | 1,1 (Theo” Tài liệu giáo khoa chuyên hóa học 10” của Đào Hữu Vinh - Nguyễn Duy Ai ) Trang 6 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1. Phương pháp xác định độ âm điện theo Mulliken._ Cơ xử lý thuyết : Dựa vào sự chuyến dich electron giữa hai nguyen tử của phân tử AB. + Nếu electron chuyển dịch từ A đến B. tạo ra cặp ion A*B thì qui trình gây ra biến đổi nang lượng bằng I, — Ey (a).
+ Nếu clectưon chuyển dịch từ B đến A tạo ra cặp ion A'B' thì quá trình sé có biến đổi năng lượng bằng lạ - Ea (b). Trong đó : 11a thế ion hoá E là ái lực electron. Nếu quá trình (a) xảy ra thuận lợi hơn quá trình (b), khi đó: 1,— Ey< Ip — Ea <> I, tE,<Ipt+Ep | | <> ola 2tl a) ~ a+EA)<= 2 Ủn Ey) (lu +E > XA Xu Như vậy theo Mulliken có thé dùng tổng | + E làm thước đo độ âm điện của nguyên tố. Ông chọn trung bình cộng của I + E làm trị số đỏ ăm điệ n.
XA= | I, + Ea) Mulliken chọn x g = 4 từ đó tính ra độ âm điện của các nguyên tố khác khá phù hợp với kết quả của Pauling. Nhược điểm của phương pháp : Giá trị ái lực electron (E) biết được rất ít. * Sau Pauling và Mulliken, người ta còn đưa ra nhiều cách tính khúc. Một trong những cách tính đó cũng được sử dụng nhiều là sự đánh giá độ âm điện 7 theo lực hút tinh điện giữa nguyên tử va electron 6 cách hạt nhân bằng một khoảng cách bán kính cộng hoá trị.
2" ¿0144 R- Z : Điện tích hiệu dụng của hạt nhân. nghĩa là hạt nhân coi như bị chan. R: Khoảng cách giữa electron và hạt nhân (bán kính cộng hoá i) Trang 7 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1. Sự biến đổi độ âm điện của các nguyên tố theo chu kỳ và nhóm.
- Trong một chu kỳ, độ âm điện tăng theo chiều tăng của điện tích hạt nhân. tương ứng với sự tăng tính phi kim của các nguyên tố. Ví dụ : Chu kỳ 2: Li Be B C N O F x 1! 15 2 253 354 Trong một phân nhóm chính độ âm điện giám theo chiều từ trên xuống dưới tương ứng với sự giảm tính phi kim của các nguyên tế, Ví dụ: Phân nhóm chính HA: Be Mg Ca Sr Ba Ra x l5 12 1 1 09 09 - Như vậy các nguyên tố có độ âm điện lớn nhất là các phi kim nằm phía trên , góc phải của bảng tuần hoàn.Ngược lại , các nguyên tố có độ âm điện nhỏ nhất là các kim loại hoạt động nằm phía dưới , góc trái của bảng tuần hoàn. HÓA TRỊ VÀ SỐ OXI HÓA.
Từ giữa thế kỷ 19, người ta đã đưa ra khái niệm hóa trị để chỉ khả năng kết hợp của một nguyên tố đã cho với các nguyên tố khác. * Hóa trị theo hidro: Qui ước lấy hoá trị của hidro làm đơn vị hóa trị, Hóa trị của một nguyên tố được qui định bằng số nguyên tử hidro liên kết với một nguyên tử của một nguyên tố trong hợp chất của no với hidro. Ví dụ : Trong các hợp chất HC] hóa trị của clo bang | HO -------------- OXi------- 2 NH, --------------- nitd ----- 3 CH, ----------- cacbon ----4 * Hóa trị của một nguyên tố còn được xác định gián tiếp qua nguyên tố đã biết hóa trị , thường là qua nguyên tố oxi hóa trị 2. Mỗi nguyên tử oxi liên kết với nguyên tử của nguyên tố khác bằng hai hóa trị đơn vị.
Do vậy hóa trị của các nguyên tố được xác định như sau: Na,O : Hai nguyên tử Na liên kết với | nguyên tử O bằng hai đơn vị hóa trị Nà có hóa trị I. ZnO : Một nguyên tử Zn liên kết với | nguyên tử O bằng hai đơn vị hóa trị > Zn có hóa trị 2. Trang 8 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CÓ: : Một nguyên tử C liên kết với 2 nguyên tử O bằng 4 đơn vị hoa trị > C có hoa trị 4. * Định nghĩa tổng quát: Hóa trị của một nguyên tố là kha nang của mt nguyên tử của nguyên tố đó có thể kết hợp được với bao nhiêu nguyen tử của nguyên tố khác, Sự phát triển của hoá học còn làm phát sinh thêm hai khái niệm hod trị mới là điện hoá trị và công hóa trị.
Những khái niệm này còn cho biết cá ban chất các liên kết hoá học giữa các nguyên tử trong hợp chất của chúng.