SỞ GD&ĐT NGHỆ AN TRƯỜNG THPT THÁI HOÀ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: MỘT SỐ KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH MÔ TẢ SỰ HÌNH THÀNH LIÊN KẾT TRONG PHÂN TỬ BẰNG SỰ LAI HÓA ORBITAL NGUYÊN TỬ Lĩnh vực: HÓA HỌC Tác giả: Hồ Diệp Uyên - Tổ: Tự nhiên Nghệ An, năm 2024 MỤC LỤC Nội dung Trang PHẦN 1. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI…………………………………………… 1 II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. CÁC ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI………………………… 3 PHẦN II.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN……. CƠ SỞ THỰC TIỄN……………………………………………. 15 CHƯƠNG II. XÂY DỰNG CÁC BƯỚC ĐỂ MÔ TẢ SỰ HÌNH THÀNH LIÊN KẾT TRONG PHÂN TỬ BẰNG SỰ LAI HÓA 21 ORBITAL NGUYÊN TỬ………………………………………….
MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP SỬ DỤNG KIẾN THỨC LAI HOÁ. KIẾN THỨC HỌC SINH CẦN NẮM VỮNG …………………. CÁC BƯỚC HƯỚNG DẪN HỌC SINH MÔ TẢ SỰ HÌNH THÀNH LIÊN KẾT TRONG PHÂN TỬ BẰNG SỰ LAI HÓA 25 ORBITAL NGUYÊN TỬ…………………………………………. CHƯƠNG III.
MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM……………………………………. NỘI DUNG THỰC NGHIỆM. 39 CHƯƠNG IV.KHẢO SÁT TÍNH CẤP THIẾT VÀ TÍNH KHẢ THI 44 CỦA ĐỀ TÀI………………………………………………………. MỤC ĐÍCH KHẢO SÁT……………………………………….
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT………………. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………… 53 I. KIẾN NGHỊ………………………………………………… 53 1 PHẦN I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Học hóa học, đối với học sinh, quan trọng nhất là phải biết và hiểu được tính chất hóa học của các chất.
Từ đó, mới có thể làm được bài tập lý thuyết và bài tập tính toán, hiểu được ứng dụng, quá trình điều chế…của các chất. Muốn vậy, học sinh phải hiểu rõ được quá trình hình thành liên kết trong phân tử, biết được cấu trúc của phân tử. Một trong những kiến thức quan trọng giúp cho học sinh thực hiện điều này là kiến thức về sự lai hóa orbital nguyên tử. Trong chương trình hóa học lớp 10, kiến thức sự lai hóa orbital nguyên tử được đề cập đến trong Bài 1: “Liên kết hóa học” thuộc Chuyên đề 1.
Sự lai hóa orbital nguyên tử giúp học sinh giải thích được cấu tạo, cấu trúc của nhiều phân tử (sự giống nhau của các liên kết, góc liên kết, hình dạng phân tử, độ bền liên kết…) mà sử dụng kiến thức khác đã học không giải thích được, từ đó học sinh hiểu rõ hơn về tính chất hóa học, tính chất vật lí của các chất. Trong hai năm dạy Chuyên đề học tập hóa học 10, với phần kiến thức sự lai hóa orbital nguyên tử, tôi nhận thấy, nếu chỉ cung cấp kiến thức như trong sách giáo khoa, làm bài tập trong sách giáo khoa thì khi học xong, đối với học sinh, sự lai hóa orbital nguyên tử vẫn là một kiến thức trừu tượng, khó hiểu và việc sử dụng kiến thức để mô tả, giải thích cấu tạo, cấu trúc phân tử vẫn là điều rất khó khăn. Qua khảo sát giáo viên của các trường trên địa bàn, học sinh của trường THPT Thái Hòa, kết quả cho thấy: Đối với nhiều giáo viên, đây phần kiến thức khó để giảng dạy cho học sinh hiểu được, áp dụng được. Mặt khác, một số ít giáo viênvà nhiều học sinh cho rằng phần lai hóa không có trong đề thi tốt nghiệp THPT, chỉ có trong đề thi học sinh giỏi nên còn e ngại đề cập đến kiến thức này, học sinh thường có tâm lí bỏ qua kiến thức, gây khó khăn cho việc tiếp những phần kiến thức sau, không có đầy đủ kiến thức để hiểu sâu sắc về tính chất của các chất.
Tuy nhiên, đối với giáo viên và những học sinh khá giỏi môn hóa đều nhận thấy rằng đây là phần kiến thức quan trọng. Vì vậy, tôi đã nghiên cứu, tìm hiểu, đúc rút kinh nghiệm và đã chọn đề tài: “Một số kinh nghiệm hướng dẫn học sinh mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử bằng sự lai hóa orbital nguyên tử”. Thực hiện đề tài, mong muốn của tôi là viết được một tài liệu giúp cho học sinh từ kiến thức lai hóa mô tả được sự hình thành liên kết trong phân tử, hiểu rõ hơn về cấu trúc, hình dạng phân tử cũng như tính chất các chất. Và hy vọng đơn giản hóa hơn công việc giảng dạy của giáo viên khi dạy phần này.
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Mục đích của đề tài là tìm ra được phương pháp hướng dẫn học sinh mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử bằng sự lai hóa orbital nguyên tử với các bước cụ thể một cách dễ hiểu, dễ thực hiện nhất. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Trong đề tài này, tôi chỉ đề cập đến ba dạng lai hóa đơn giản: sp3, sp2, sp như trong Chuyên đề học tập Hóa học 10, Kết nối tri thức với cuộc sống, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam. Và tập trung hướng dẫn học sinh mô tả, giải thích cấu trúc của một số phân tử trong chương trình Hóa học ở trung học phổ thông. Thực nghiệm đề tài cho học sinh lớp 10 có học Chuyên đề học tập hóa học 10 tại THPT Thái Hoà.
NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 4. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của sự lai hóa orbital nguyên tử. Đưa ra được các bước cụ thể để mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử bằng sự lai hóa orbital nguyên tử một cách dễ hiểu, dễ thực hiện nhất.Thực nghiệm sư phạm nhằm khảo sát, đánh giá hiệu quả đề tài. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu đề tài đưa ra được các bước cụ thể để mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử bằng sự lai hóa orbital nguyên tử một cách dễ hiểu, dễ thực hiện nhất thì sẽ giúp giáo viên có định hướng dạy học phần kiến thức sự lai hóa orbital nguyên tử rõ ràng, giúp học sinh tiếp thu và vận dụng kiến thức một cách hiệu quả.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu tổng quan các tài liệu cơ sở lý thuyết về liên kết hóa học để làm nền tảng xây dựng cơ sở lí luận của đề tài. Phương pháp điều tra cơ bản Thực hiện khảo sát 28 giáo viên dạy Hóa học trên địa bàn và hơn 100 học sinh lớp có học Chuyên đề học tập hóa học 10 tại trường THPT Thái Hòa về độ khó khi dạy và học, tầm qua trọng phần kiến thức lai hoá orbital nguyên tử. Khảo sát về tính cấp thiết và tình khả thi của đề tài.
Phương pháp thực nghiệm sư phạm Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài, tính hiệu quả của đề tài. Trong quá trình thực nghiệm có thảo luận với giáo viên đứng lớp để thống nhất nội dung và phương pháp hoạt động. Phương pháp thống kê toán học Đề tài đã sử dụng công cụ Phân tích dữ liệu/ Thống kê mô tả (Data Analysis/Descriptive Statistics) trong phần mềm Excel để tính các tham số thống kê như: điểm trung bình, độ lệch chuẩn để xử lí các kết quả điều tra và thực nghiệm sư phạm. CÁC ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI Đưa ra cơ sở lý luận và thực tiễn về phần kiến thức sự lai hóa orbital nguyên tử.
Đưa ra được các bước cụ thể để mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử bằng sự lai hóa orbital nguyên tử một cách dễ hiểu, dễ thực hiện nhất là tài liệu tham khảo cho các đồng nghiệp có thể áp dụng trong quá trình dạy học. NỘI DUNG CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN I. Khái niệm liên kết hoá học [1] Theo thuyết cấu tạo hoá học, sự liên kết giữa các nguyên tử tạo thành phân tử hay tinh thể được giải thích bằng sự giảm năng lượng khi các nguyên tử kết hợp lại với nhau.
Khi tạo liên kết hoá học thì nguyên tử có xu hướng đạt tới cấu hình electron bền vững của khí hiếm. Liên kết hoá học là sự kết hợp giữa các nguyên tử tạo thành phân tử hay tinh thể bền vững hơn. Trong các phản ứng hoá học, chỉ có các electron thuộc lớp ngoài cùng và phân lớp sát lớp ngoài cùng tham gia vào quá trình tạo thành liên kết (electron hoá trị). Các electron hoá trị của nguyên tử một nguyên tố được quy ước biểu diễn bằng các dấu chấm đặt xung quanh kí hiệu nguyên tố.
Biểu diễn electron hóa trị của một số nguyên tử 1. Sự tạo thành liên kết cộng hoá trị [1][9] Liên kết cộng hoá trị là liên kết được tạo thành giữa hai nguyên tử bằng một hay nhiều cặp electron dùng chung. Nguyên tử phi kim có lớp electron hoá trị gần bão hoà và có xu hướng nhận thêm electron để đạt cấu hình electron bền vững của nguyên tử khí hiếm. Khi hai nguyên tử phi kim kết hợp với nhau tạo thành phân tử, chúng sẽ góp một hoặc nhiều electron để tạo thành các cặp electron dùng chung.
Các cặp electron dùng chung được tính cho cả hai nguyên tử trong phân tử nên mỗi nguyên tử đều đạt được cấu hình bền vững theo quy tắc octet. Cặp electron dùng chung tạo ra liên kết cộng hoá trị giữa hai nguyên tử. Cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử có thể được tạo thành theo hai kiểukhác nhau: - Mỗi nguyên tử góp một hay nhiều electron để tạo thành các cặp electron dùng chung. 5 - Cặp electron dùng chung chỉ do một nguyên tử đóng góp, liên kết giữa hai nguyên tử là liên kết cộng hoá trị kiểu cho – nhận.
Ví dụ: Khi cặp electron dùng chung chỉ do nguyên tử B đóng góp. nguyên tử B là nguyên tử cho electron, nguyên tử A là nguyên tử nhận electron. Sự tạo thành phân tử có liên kết đơn Liên kết đơn được hình thành bởi 1 cặp electron góp chung giữa 2 nguyên tử (biểu diễn bằng một gạch nối). Ví dụ 1: Phân tử chlorine: Mỗi nguyên tử chlorine có 7 electron hoá trị, hai nguyên tử chlorine liên kết với nhau bằng cách mỗi nguyên tử chlorine góp 1 electron, tạo thành một cặp electron dùng chung.
Khi đó, trong phân tử Cl2 mỗi nguyên tử đều có 8 electron ở lớp ngoài cùng, thoả mãn quy tắc octet: Hình 1. Sơ đồ mô tả sự dùng chung cặp electron giữahai nguyên tử chlorine, tạo thành phân tử chlorine Từ công thức electron, thay một cặp electron dùng chung bằng một gạch nối thì thu được công thức Lewis (Li-uýt). Có thể biểu diễn bằng sơ đồ: Hình 1. Sơ đồ sự tạo thành phân tử chlorine Giữa hai nguyên tử chlorine có một cặp electron dùng chung (biểu diễn bằng một gạch nối), đó là liên kết đơn.
Ví dụ 2: Phân tử hydrogen chloride: Nguyên tử hydrogen liên kết với nguyên tử chlorine bằng cách mỗi nguyên tử góp 1 electron tạo thành 1 cặp electron dùng chung trong phân tử HCI.