Xây dựng bài giảng trực tuyến cho học phần “thí nghiệm các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG XÂY DỰNG BÀI GIẢNG TRỰC TUYẾN CHO HỌC PHẦN “THÍ NGHIỆM CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VẬT LÝ VÀ HÓA LÝ” Mã số: T2021-06-36 Chủ nhiệm đề tài: TS Phan Chi Uyên Đà Nẵng, 10/2022 NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Đơn vị công tác Nội dung nghiên cứu cụ thể lĩnh vực chuyên môn giao TT Họ tên Phan Chi Uyên Khoa CNHH-Môi - Xây dựng 04 hướng Chủ nhiệm đề tài trường, trường Đại dẫn thực hành giảng dạy học học Sư phạm Kỹ phần “Thí nghiệm Các thuật, Đại học Đà phương pháp phân tích vật Nẵng lý hóa lý” có mở rộng Chữ ký - Thu thập phần mềm có liên quan, hướng dẫn sinh viên cách cài đặt - Hướng dẫn sinh viên tự thực hành quy trình đo mẫu máy tính, sau sử dụng phần mềm chun mơn để phân tích kết xử lý số liệu - Viết báo cáo tổng kết ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị ngồi nước Nội dung phối hợp nghiên cứu Không i Họ tên người đại diện đơn vị MỤC LỤC NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI i ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH i MỤC LỤC ii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU vi INFORMATION ON RESEARCH RESULTS x PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu MSTeams tổng quan dạy học trực tuyến 1.1.1 Giới thiệu MSTeams (Microsoft Teams) 1.1.2 Tổng quan dạy học trực tuyến 1.2 Đề cương chi tiết học phần 13 1.3 Các phần mềm ứng dụng video bổ trợ 16 1.3.1 Các phần mềm thu thập phân tích mẫu 16 1.3.2 Các video hướng dẫn chuẩn bị mẫu sử dụng thiết bị 17 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Biên soạn giảng học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích Vật lý Hóa lý” 18 2.2 Thu thập video phần mềm có liên quan 18 2.3 Phương pháp giảng dạy trực tuyến phần mềm MSTeams 18 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 23 3.1 Giáo trình học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý hóa lý” (lưu hành nội bộ) 23 3.1.1 Bài mở đầu 23 3.1.2 Phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis) 24 3.1.3 Các thí nghiệm – 24 3.1.4 Phân tích phương pháp sắc ký 26 3.2 Các phần mềm video thu thập giảng dạy học phần 27 3.2.1 Các phần mềm thu thập 27 3.2.2 Các video thu thập 37 3.3 Kết giảng dạy MSTeams 45 ii KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO a iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Nội dung chi tiết học phần 23 a DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTT&TT Công nghệ thông tin truyền thông MSTeams Microsoft Teams FTIR Phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (Fourier-transform infrared spectroscopy) UV-Vis Phương pháp hấp thụ tử ngoại – khả kiến (Ultra Violet – Visible) PXRD Phương pháp nhiễu xạ tia X dạng bột (Powder X-Ray Diffraction) TGA-DSC Phương pháp phân tích nhiệt trọng – Phương pháp nhiệt quét vi sai (ThermoGravimetric Analysis, Differential Scanning Calorimetry) v ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Xây dựng giảng trực tuyến cho học phần “thí nghiệm phương pháp phân tích vật lý hóa lý” - Mã số: T2021-06-36 - Chủ nhiệm: TS Phan Chi Uyên - Thành viên tham gia: TS Phan Chi Uyên - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Thời gian thực hiện: 12 tháng, từ tháng 12 năm 2021 đến tháng 11 năm 2022 Mục tiêu: Xây dựng hướng dẫn thí nghiệm trực tuyến cho học phần “Thí nghiệm phương pháp phân tích vật lý hóa lý” Tính sáng tạo: Đề tài giúp thực việc giảng dạy trực tuyến học phần “Thí nghiệm phương pháp phân tích Vật lý Hóa lý” dễ dàng tình hình dịch bệnh Covid-19 diễn phức tạp địa bàn thành phố Đà Nẵng nói riêng Việt Nam nói chung Trong đề tài, việc biên soạn giáo trình (lưu hành nội bộ) học phần “Thí nghiệm phương pháp phân tích vật lý hóa lý” hoàn thành Hơn nữa, học phần hướng dẫn cho 02 lớp sinh viên trực tuyến thông qua phần mềm MSTeams với phần mềm video hướng dẫn giảng trực tuyến, để giảng trực quan sinh động sinh viên thực thao tác tiến hành thực hành với máy móc thực tế phịng thí nghiệm vi Tóm tắt kết nghiên cứu: - Hồn thành 04 hướng dẫn thực hành (lưu hành nội bộ) học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý hóa lý” theo đề cương chi tiết mơn phê duyệt có mở rộng - Hồn thành thu thập video hướng dẫn thí nghiệm - Hoàn thành thu thập phần mềm ứng dụng có liên quan - Đã triển khai giảng dạy thực hành học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý hóa lý” cho sinh viên lớp 18VL1 19VL1 khoa Cơng nghệ Hóa học – Môi trường, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tên sản phẩm: - 04 hướng dẫn thực hành học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý hóa lý” - 04 video 04 phần mềm hỗ trợ giảng dạy học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích Vật lý Hóa lý” Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Bài giảng trực tuyến hy vọng mang lại hiệu cho sinh viên nhờ thị phạm rõ ràng quy trình thực thao tác chuẩn bị mẫu, trực tiếp thao tác với phần mềm để phân tích xử lý kết Hình ảnh, sơ đồ minh họa vii Hình ảnh hướng dẫn thực hành Hình ảnh video hướng dẫn thực hành Hình ảnh phần mềm hướng dẫn thực hành viii - Dựa vào đồ thị mẫu chuẩn đồ thị mẫu phân tích kết luận mẫu chất phân tích tinh khiết hay lẫn tạp chất Nếu đồ thị chất phân tích có điểm thay đổi nhiệt trùng với mẫu chất chuẩn chất tinh khiết, đồ thị chất phân tích ngồi điểm thay đổi nhiệt mẫu chất chuẩn cịn có nhiều điểm khác với đỉnh khác rõ rệt kết luận mẫu chất phân tích khơng tinh khiết - Đặc biệt, dựa vào nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ phân hủy mẫu chất, xác định độ bền nhiệt vật chất, từ có phương án sử dụng phù hợp - Ví dụ: Phân tích đồ thị TGA-DSC mẫu chất CaCO3 (Hình 5.6) Hình 5.7 Đồ thị TGA-DSC CaCO3 Câu hỏi chuẩn bị Dựa vào đồ thị TGA, biết thơng tin vật liệu? Đồ thị DSC cho biết thơng tin tính chất nhiệt vật liệu? Lượng mẫu chất cần sử dụng phương pháp phân tích nhiệt khoảng bao nhiêu? Phân tích đồ thị 5.2? Phân tích đồ thị 5.7? BÀI PHÂN TÍCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ Cơ sở lý thuyết - Sắc ký phương pháp tách, cấu tử phân bố pha (pha động pha tĩnh), pha động cấu tử cần phân tích chuyển động theo hướng xác định - Phân loại phương pháp sắc ký (Hình 6.1) Hình 6.1 Phân loại phương pháp sắc ký - Phân loại dựa cấu tạo pha tĩnh gồm sắc ký cột sắc ký lớp mỏng (Hình 6.2) Hình 6.2 Sắc ký cột (trái) sắc ký lớp mỏng (phải) - Nguyên tắc để tách chất dựa vào thời gian lưu: điều kiện phân tích xác định, chất khác thường có thời gian lưu khác cố định Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian lưu: chất chất, pha tĩnh, pha động, nhiệt độ, áp suất, tốc độ dòng Trong điều kiện phân tích, chất khác thường có thời gian lưu khác Nếu thời gian lưu chất phân tích trùng lên thay đổi điều kiện phân tích (nhiệt độ, tốc độ dịng, áp suất, ) cho phù hợp để thời gian lưu chất tách khỏi Ứng dụng phương pháp sắc ký - Sắc ký thông thường dùng để tách chất: sắc ký cột, rắn:lỏng - Phân tích định tính: dựa vào thời gian lưu chất phân tích mẫu chuẩn để xác định, sắc ký khí GC-MS để phân tích định tính chất dựa vào phổ MS chất tách - Phân tích định lượng: sắc ký lỏng cao áp sắc ký khí thường sử dụng để phân tích định lượng (tương tự phương pháp phổ tử ngoại – khả kiến UV-Vis) - Xác định độ tinh khiết chất sắc ký lớp mỏng đơn giản; so sánh vị trí chất chuẩn chất phân tích sắc ký Thiết bị, dụng cụ hóa chất 2.1 Dụng cụ - Bộ thiết bị dụng cụ sắc ký lớp mỏng gồm: mỏng, cốc chứa dung môi, đèn tử ngoại - Bộ dụng cụ sắc ký cột để tách chất: cột sắc ký, silicagel 2.2 - Hóa chất Dung dịch hỗn hợp chiết từ rau (rau muống, rau diếp cá…) - Hệ dung môi làm pha động trình thực sắc ký cột dung dịch hỗn hợp chiết từ rau ete dầu hỏa : aceton (9,5:0,5) - Dung dịch hỗn hợp FeCl3, NiCl2 CuCl2 - Hệ dung môi NH3 4M NH4NO3 4M (1:9) Quy trình thực 3.1 Sắc ký cột dùng để tách diệp lục carotenoit - Lá rau (10 – 15 g) cắt nhỏ, bỏ gân lá, cho vào cối sứ, thêm g CaCO3 bột để trung hòa acid dịch chiết dễ nghiền Sau nghiền mịn thành hệ đồng nhất, thêm 20 mL cồn 90o vào hệ, khuấy Để yên 5’ cho chất rắn lắng xuống, lọc phễu thủy tinh, dung dịch thu trộn với mL toluene Cho hỗn hợp chất lỏng vào phễu chiết, lắc đều, chiết lấy phần dịch màu xanh đậm (dịch mẫu) - Nhồi glucose bột vào cột sắc ký đến 25 – 30 cm, cho giọt dịch mẫu vào cột (nhỏ nhẹ lên thành cột), sau lót miếng bơng bề mặt - Cho dung môi chảy qua cột với tốc độ 12 – 15 giọt/1 phút - Quan sát tượng sau 20 phút thực sắc ký 3.2 Sắc ký lớp mỏng dung để phân tích định tính ion kim loại - Cho dung môi vào cốc 50 mL cao lên khoảng – 10 mm, lấy giấy lọc thấm dung mơi áp lên thành cốc cho cốc bão hịa dung môi - Đậy nắp để yên 10 phút - Cắt miếng sắc ký lớp mỏng thành hình chữ nhật kích thước 3*5 cm Lấy bút chì vật nhọn kẻ đường thẳng song song cách cạnh cm, chấm điểm cách khoảng 0.5 cm - Sử dụng micropipet để chấm dung dịch hỗn hợp ion kim loại lên bề mặt mỏng sắc ký đường kẻ - Sau chấm thêm điểm dung dịch tinh khiết (dung dịch FeCl3, NiCl2 CuCl2) lên điểm lại - Cho mỏng vào cốc, cho điểm nằm bề mặt dung môi - Đậy nắp, để yên, đợi khoảng 20 phút, quan sát, nhận xét giải thích tượng Phân tích kết thu 4.1 Sắc ký cột dùng để tách diệp lục carotenoit - Tìm hiểu thành phần diệp lục carotenoid có dịch chiết rau - So sánh độ phân cực thành phần - Cột sắc ký chưa glucose (pha thường, phân cực), chất phân cực rửa giải chậm ngược lại 4.2 Sắc ký lớp mỏng dùng để phân tích định tính ion kim loại - Dựa vào chiều dài chất lỏng di chuyển mỏng so sánh độ phân cực, khối lượng phân tử hợp chất - Bản mỏng sắc ký phủ silicagel, chất phân cực, chất phân cực tốt bị lưu giữ lâu Khối lượng phân tử khác khả di chuyển chất khác Câu hỏi chuẩn bị Giải thích chất phân cực có thời gian lưu lâu cột sắc ký pha thường? Giải thích chất phân cực có thời gian lưu ngắn cột sắc ký pha đảo? Nêu cấu tạo cột sắc ký pha thường cột sắc ký pha đảo? Clorophyl (chất diệp lục) cột sắc ký nhồi silicagel có thời gian lưu ngắn caroten clorophyl bị rửa giải trước hay sau? Chất phân cực hơn? Vì sao? Nếu thay silicagel glucose CaCO3 thứ tự chất bị rửa giải nào? Vì sao? So sánh chiều dài di chuyển ion dung dịch hỗn hợp với chiều dài di chuyển ctừng ion riêng lẻ? Ứng dụng phương pháp sắc ký cột sắc ký lớp mỏng? ... thực hành học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý hóa lý? ?? - 04 video 04 phần mềm hỗ trợ giảng dạy học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích Vật lý Hóa lý? ?? Hiệu quả, phương thức... trình học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý hóa lý? ?? (lưu hành nội bộ) Giáo trình giảng dạy học phần “Thí nghiệm Các phương pháp phân tích vật lý hóa lý? ?? biên soạn lưu hành nội cho. .. tiêu: Xây dựng hướng dẫn thí nghiệm trực tuyến cho học phần “Thí nghiệm phương pháp phân tích vật lý hóa lý? ?? Tính sáng tạo: Đề tài giúp thực việc giảng dạy trực tuyến học phần “Thí nghiệm phương pháp