MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN DANH MỤC VIẾT TẮT A. MỞ ĐẦU. 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 2 3.Nhiệm vụ nghiên cứu 2 4.Các phương pháp nghiên cứu 2 B. NỘI DUNG 2 CHƯƠNG I. HỆ THỐNG CỞ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CHUYÊN ĐỀ 2 1. Liên kết hóa học 2 1.1. Các khái niệm cơ bản của liên kết hóa học. 2 1.1.1. Sự hình thành liên kết hóa học 2 1.1.2. Bản chất liên kết hóa học 2 1.1.3. Độ dài liên kết 3 1.1.4. Góc liên kết (góc hóa trị) 3 1.1.5. Bậc liên kết 4 1.1.6. Năng lượng liên kết 4 1.1.7. Momen lưỡng cực của liên kết 4 1.1.8. Quy tắc Bát tử 4 1.1.9. Các loại liên kết 5 1.2. Liên kết ion 5 1.2.1. Định nghĩa 6 1.2.2. Sự tạo thành ion, cation, anion 6 1.2.2.1. Ion, Cation, Anion 6 1.2.2.2. Ion đơn nguyên tử và ion đa nguyên tử. 6 1.2.2.3. Sự tạo thành liên kết ion của phân tử 2 nguyên tử. 7 1.2.2.4. Sự tạo thành liên kết ion trong phân tử nhiều nguyên tử 7 1.2.3. Điều kiện hình thành liên kết ion. 7 1.2.4. Dấu hiệu cho thấy phân tử có liên kết ion 8 1.3. Liên kết cộng hóa trị 8 1.3.1. Định nghĩa 8 1.3.2. Lewis – Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị bằng cặp electron chung 8 1.3.2.1. Đối với các đơn chất 8 1.3.2.2. Đối với hợp chất 9 1.3.2.3. Phân loại 9 1.3.3. Liên kết cộng hóa trị và sự xen phủ obitan – Thuyết VB 10 1.3.3.1. Sự xen phủ các obitan nguyên tử khi hình thành phân tử 11 1.3.3.2. Sự tạo thành liên kết đơn, liên kết đôi, liên kết ba 11 1.3.3.3. Sự lai hóa các obitan nguyên tử 14 1.4. Liên kết kim loại 17 1.4.1. Mạng tinh thể kim loại 17 1.4.2. Khái niệm liên kết kim loại 18 1.4.3. So sánh liên kết kim loại với liên kết ion và liên kết cộng hóa trị 19 1.5. Liên kết Hidro 20 1.5.1. Khái niệm 20 1.5.2. Điều kiện hình thành liên kết hiđro 20 1.5.3. Phân loại 21 1.5.3.1. Liên kết hiđro nội phân tử 21 1.5.3.2. Liên kết hiđro liên phân tử (ngoại phân tử) 21 1.5.4. Đánh giá độ mạnh yếu của liên kết hiđro 22 1.5.5. Ảnh hưởng của liên kết hiđro lên nhiệt độ sôi và độ tan. 22 1.5.5.1. Ảnh hưởng tới độ sôi 22 1.5.5.2. Ảnh hưởng tới độ tan 22 1.6. Lực Van Der Waals 23 1.6.1. Khái niệm 23 1.6.2. Phân loại 23 1.6.2.1. Lực định hướng: 23 1.6.2.2. Lực cảm ứng 24 1.6.2.3. Lực khuếch tán 24 1.6.2.4. Lực đẩy 25 1.6.3. Đặc điểm 25 2. Công thức phân tử 26 2.1. Công thức phân tử trong hóa học vô cơ 26 2.1.1. Công thức hóa học của đơn chất 26 2.1.2. Công thức hóa học của hợp chất 26 2.1.3. Ý nghĩa của công thức hóa học 26 2.1.4. Hóa trị 27 2.1.4.1. Quy tắc hóa trị 27 2.1.4.2. Hóa trị và số oxi hóa 27 2.2. Công thức phân tử trong hóa học hữu cơ 29 2.2.1. Nôi dung của thuyết cấu tạo hoá học của hợp chất hữu cơ 29 2.2.2.Công thức cấu tạo 29 2.2.3. Đồng đẳng, đồng phân 30 2.2.3.1. Đồng đẳng 30 2.2.3.2. Đồng phân 30 2.2.3.3. Phân loại đồng phân 31 2.2.3.4. Mối quan hệ giữa các đồng phân 34 2.2.4. Cấu tạo hóa học và cấu trúc hóa học 35 2.2.4.1. Cấu tạo hóa học 35 2.2.4.2. Cấu trúc hóa học 35 2.2.5. Công thức nguyên 35 2.2.6. Công thức phân tử 36 CHƯƠNG II: GIẢNG DẠY NỘI DUNG LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CÔNG THỨC PHÂN TỬ Ở TRƯỜNG THPT 38 1. Giảng dạy nội dung liên kết hóa học ở trường THPT 38 1.1. Liên kết ion 38 1.2. Liên kết cộng hóa trị 39 1.3. Liên kết kim loại 41 1.4. Liên kết Hidro 42 1.5. Lực Van Der Waals 43 2. Công thức phân tử 43 2.1. Công thức phân tử trong hóa học vô cơ 43 2.2. Công thức phân tử trong hóa học hữu cơ 46 CHƯƠNG III: VẬN DỤNG KIẾN THỨC VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC VÀ CÔNG THỨC PHÂN TỬ VÀO HỌC TẬP VÀ GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ THỰC TIỄN 49 C. KẾT LUẬN 52
MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN DANH MỤC VIẾT TẮT A MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3.Nhiệm vụ nghiên cứu 4.Các phương pháp nghiên cứu B NỘI DUNG CHƯƠNG I HỆ THỐNG CỞ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CHUYÊN ĐỀ Liên kết hóa học 1.1 Các khái niệm liên kết hóa học 1.1.1 Sự hình thành liên kết hóa học 1.1.2 Bản chất liên kết hóa học 1.1.3 Độ dài liên kết 1.1.4 Góc liên kết (góc hóa trị) 1.1.5 Bậc liên kết 1.1.6 Năng lượng liên kết 1.1.7 Momen lưỡng cực liên kết 1.1.8 Quy tắc Bát tử 1.1.9 Các loại liên kết 1.2 Liên kết ion 1.2.1 Định nghĩa 1.2.2 Sự tạo thành ion, cation, anion 1.2.2.1 Ion, Cation, Anion 1.2.2.2 Ion đơn nguyên tử ion đa nguyên tử 1.2.2.3 Sự tạo thành liên kết ion phân tử nguyên tử 1.2.2.4 Sự tạo thành liên kết ion phân tử nhiều nguyên tử 1.2.3 Điều kiện hình thành liên kết ion 1.2.4 Dấu hiệu cho thấy phân tử có liên kết ion 1.3 Liên kết cộng hóa trị 1.3.1 Định nghĩa 1.3.2 Lewis – Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị cặp electron chung 1.3.2.1 Đối với đơn chất 1.3.2.2 Đối với hợp chất 1.3.2.3 Phân loại 1.3.3 Liên kết cộng hóa trị xen phủ obitan – Thuyết VB 10 1.3.3.1 Sự xen phủ obitan nguyên tử hình thành phân tử 11 1.3.3.2 Sự tạo thành liên kết đơn, liên kết đôi, liên kết ba 1.3.3.3 Sự lai hóa obitan nguyên tử 1.4 Liên kết kim loại 1.4.1 Mạng tinh thể kim loại 1.4.2 Khái niệm liên kết kim loại 1.4.3 So sánh liên kết kim loại với liên kết ion liên kết cộng hóa trị 1.5 Liên kết Hidro 1.5.1 Khái niệm 1.5.2 Điều kiện hình thành liên kết hiđro 1.5.3 Phân loại 1.5.3.1 Liên kết hiđro nội phân tử 1.5.3.2 Liên kết hiđro liên phân tử (ngoại phân tử) 1.5.4 Đánh giá độ mạnh yếu liên kết hiđro 11 14 17 17 18 19 20 20 20 21 21 21 1.5.5 Ảnh hưởng liên kết hiđro lên nhiệt độ sôi độ tan 1.5.5.1 Ảnh hưởng tới độ sôi 1.5.5.2 Ảnh hưởng tới độ tan 1.6 Lực Van Der Waals 1.6.1 Khái niệm 1.6.2 Phân loại 1.6.2.1 Lực định hướng: 1.6.2.2 Lực cảm ứng 1.6.2.3 Lực khuếch tán 1.6.2.4 Lực đẩy 1.6.3 Đặc điểm Công thức phân tử 2.1 Cơng thức phân tử hóa học vơ 2.1.1 Cơng thức hóa học đơn chất 2.1.2 Cơng thức hóa học hợp chất 2.1.3 Ý nghĩa cơng thức hóa học 2.1.4 Hóa trị 2.1.4.1 Quy tắc hóa trị 2.1.4.2 Hóa trị số oxi hóa 2.2 Cơng thức phân tử hóa học hữu 2.2.1 Nơi dung thuyết cấu tạo hố học hợp chất hữu 22 22 22 23 23 23 23 24 24 25 25 26 26 26 26 26 27 27 27 29 29 22 2.2.2.Công thức cấu tạo 29 2.2.3 Đồng đẳng, đồng phân 30 2.2.3.1 Đồng đẳng 30 2.2.3.2 Đồng phân 30 2.2.3.3 Phân loại đồng phân 31 2.2.3.4 Mối quan hệ đồng phân 34 2.2.4 Cấu tạo hóa học cấu trúc hóa học 35 2.2.4.1 Cấu tạo hóa học 35 2.2.4.2 Cấu trúc hóa học 35 2.2.5 Cơng thức ngun 35 2.2.6 Công thức phân tử 36 CHƯƠNG II: GIẢNG DẠY NỘI DUNG LIÊN KẾT HĨA HỌC VÀ CƠNG THỨC PHÂN TỬ Ở TRƯỜNG THPT 38 Giảng dạy nội dung liên kết hóa học trường THPT 38 1.1 Liên kết ion 38 1.2 Liên kết cộng hóa trị 39 1.3 Liên kết kim loại 41 1.4 Liên kết Hidro 42 1.5 Lực Van Der Waals 43 Công thức phân tử 43 2.1 Cơng thức phân tử hóa học vơ 43 2.2 Cơng thức phân tử hóa học hữu 46 CHƯƠNG III: VẬN DỤNG KIẾN THỨC VỀ LIÊN KẾT HĨA HỌC VÀ CƠNG THỨC PHÂN TỬ VÀO HỌC TẬP VÀ GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ THỰC TIỄN 49 C KẾT LUẬN 52 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt GV HS THPT SGK HĐ CTHH CTTQ KL VD Chữ tương ứng Giáo viên Học sinh Trung học phổ thông Sách giáo khoa Hoạt động Cơng thức hóa học Cơng thức tổng qt Kim loại Ví dụ A MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Ngày với phát triển không ngừng ngành khoa học, hoá học bước sang trang đạt nhiều thành tựu Do việc nhận thức cách đắn đầy đủ thành tựu khoa học hoá học điều quan trọng Đối tượng hoá học chất, liên kết nguyên tử, phân tử, vấn đề chất liên kết chất, cấu tạo phân tử… nghiên cứu từ lâu Tuy nhiên, kết đạt hạn chế Từ luận điểm ta thấy việc giảng dạy nội dung liên kết hóa học vơ quan trọng Tuy nhiên, thực trạng GV phổ thông sinh viên sư phạm nói riêng mơ hồ lí thuyết liên kết, ý nghĩa thực tiễn vai trò việc giảng dạy, phận khơng nhỏ GV đứng lớp dạy liên quan đến vấn đề liên kết hoá học giải thích cho HS cách chung chung, không hiểu rõ nguồn gốc, chất vấn đề từ làm cho HS cảm thấy học rời rạc không liên tục thống nhất, học phần ứng dụng để làm gì… Xuất phát từ lí trên, nhóm chúng tơi định chọn chun đề “Liên kết hóa học cơng thức phân tử” làm chuyên đề giảng dạy Mục tiêu nghiên cứu - Hệ thống số sở lí thuyết liên kết hố học, cơng thức phân tử hợp chất chương trình hố học phổ thơng - Rèn luyện cho học sinh kĩ giải thích chất liên kết hố học, hình học, xây dựng công thức phân tử số chất - Cung cấp tư liệu cho giáo viên dùng để tham khảo, hỗ trợ việc giảng dạy bài, mục có liên quan đến việc giải thích hình thành liên kết hóa học cơng thức phân tử số chất Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu, hệ thống sở lí thuyết liên kết hóa học cơng thức phân tử - Nghiên cứu chương trình SGK hố học 10,11, tài liệu giáo khoa chuyên hoá học - Vận dụng hệ thống lí thuyết liên kết vào việc giảng dạy bài, mục chương trình hố học trường THPT - Ứng dụng hệ thống lí thuyết liên kết hóa học cơng thức phân tử giúp HS giải thích tình thực tiễn Các phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tài liệu lí luận như: Nghiên cứu SGK hố học 10, 11 tài liệu tham khảo B NỘI DUNG CHƯƠNG I: HỆ THỐNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CHUYÊN ĐỀ Liên kết hóa học 1.1 Các khái niệm liên kết hóa học 1.1.1 Sự hình thành liên kết hóa học - Khi nguyên tử xa tiến đến gần tương tác xuất tương tác hút, đến khoảng cách định bắt đầu xuất tương tác đẩy, có cân hai lực liên kết hóa học hình thành - Liên kết hóa học hình thành tương ứng với nguyên tử phải xếp lại cấu trúc e phân lớp cho đạt tổng lượng chung hệ phải hạ thấp xuống liên kết với bền, nghĩa có tạo thành liên kết q trình phát nhiệt (∆H < 0) 1.1.2 Bản chất liên kết hóa học - Liên kết hóa học có chất điện sở tạo thành liên kết lực tương tác hạt mang điện (e tích điện âm – hạt nhân tích điện dương) - Trong tương tác hóa học có e phân lớp ngồi thực liên kết, e hóa trị nằm AO hóa trị - Theo học lượng tử, nghiên cứu liên kết nghiên cứu phân bố mật độ e trường hạt nhân nguyên tử tạo nên hợp chất 1.1.3 Độ dài liên kết - Là khoảng cách ngắn nối liền hạt nhân nguyên tử tham gia liên kết - Độ dài liên kết thay đổi có quy luật phụ thuộc vào: chất nguyên tử (kích thước, độ âm điện), kiểu liên kết ( đơn, đôi, ba), lượng liên kết (nếu lượng liên kết cao độ dài liên kết nhỏ) - Độ dài liên kết giảm độ bội liên kết tăng lên Ví dụ: Liên kết H-F: 0.92 Ao ; H-Cl : 1,28 Ao 1.1.4 Góc liên kết (góc hóa trị) - Là góc tạo thành đoạn thẳng tưởng tượng nối liền nhân nguyên tử với nhân nguyên tử liên kết với - Góc liên kết thay đổi có quy luật phụ thuộc vào: + Bản chất nguyên tử + Kiểu liên kết + Dạng hình học phân tử + Tương tác đẩy đôi electron không liên kết phân tử Ví dụ: H α = 104,5 o O H 1.1.5 Bậc liên kết - Là số liên kết hình thành nguyên tử tương tác trực tiếp với - Đối với liên kết cộng hóa trị bậc liên kết xác định số cặp e tham gia liên kết hai nguyên tử - Liên kết đơn có bậc liên kết 1, liên kết đơi có bậc liên kết 2, liên kết ba có bậc liên kết Ví dụ: Etan H3C – CH3 bậc liên kết = 1.1.6 Năng lượng liên kết - Năng lượng liên kết lượng thoáy tạo thành liên kết (0) để phá hủy liên kết có mol phân tử trạng thái khí * Lưu ý: Năng lượng liên kết lượng phân ly liên kết độ lớn ngược dấu VD: EH-H = -EplH2 = -431 kj/mol - Nhưng phân tử nhiều nguyên tử lượng liên kết lấy giá trị trung bình, khơng trùng với lượng tạo thành liên kết phân tử VD: CH4, N2O - Năng lượng liên kết phụ thuộc vào độ dài liên kết, bậc liên kết độ bền liên kết: Bậc liên kết ↑, lượng liên kết ↑, độ bền liên kết ↑, độ dài liên kết ↓ 1.1.7 Momen lưỡng cực liên kết - Momen lưỡng cực đặc trưng cho độ phân cực liên kết phân cực phân tử - Momen lưỡng cực đại lượng vector chiều quy ước từ trọng tâm điện tích dương qua điện tích âm 1.1.8 Quy tắc Bát tử Trong phản ứng hóa học nguyên tử có khuynh hướng liên kết với nguyên tử khác (nhường e, nhận e, góp chung e) để đạt cấu hình bền vững khí với eclectron (hoặc He với e) lớp - Các nguyên tử nguyên tố nhóm s thường có khuynh hướng nhường electron lớp ngồi để có lớp sát 8e - Các nguyên tử nguyên tố p phi kim thường có khuynh hướng nhận electron để lơp ngồi chúng có 8e - Quy tắc bát tử có tính gần đúng, có số trường hợp khơng tn theo quy tắc bát tử như: NO, BeCl2, BF3, PCl5, SF6… Quy tắc bát tử quy tắc kinh nghiệm không giúp hiểu chất liên kết cộng hóa trị - Phạm vi áp dụng: với nguyên tố thuộc chu kì VD: - Mỗi nguyên tử thiếu 1e đạt đến cấu hình bền→ xu hướng góp chung e độc thân → liên kết cộng hóa trị - Xu hướng nhường, nhận e tạo ion với cấu hình bền → liên kết ion 1.1.9 Các loại liên kết - Liên kết ion - Liên kết cộng hóa trị - Liên kết kim loại - Liên kết Hidro - Lực Van Der Walls Các loại liên kết yếu 1.2 Liên kết ion - Năm 1916 Kossel cho phân tử hợp chất hoá học tạo nhờ chuyển electron hoá trị từ nguyên tử sang nguyên tử khác - Nguyên tử electron hoá trị biến thành ion dương gọi cation nguyên tử nhận electron biến thành ion âm gọi anion - Các ion ngược dấu hút nên tiến lại gần nhau, đến gần xuất lực đẩy lớp vỏ electron, lực hút đẩy cân ion dừng lại tạo thành phân tử hợp chất ion 1.2.1 Định nghĩa - Liên kết ion liên kết hóa học hình thành lực hút tĩnh điện ion mang điện 1.2.2 Sự tạo thành ion, cation, anion 1.2.2.1 Ion, Cation, Anion - Sự tạo thành ion: Ngun tử ln trung hòa điện, nguyên tử nhường hay nhận thêm electron trở thành phần tử mang điện gọi ion - Sự tạo thành Cation: Khi nguyên tử kim loại nhường electron ngồi biến thành ion dương (hay Cation) + Các nguyên tử kim loại lớp ngồi có 1,2,3 electron → dễ nhường electron để tạo cation (ion dương) có cấu hình bền vững khí + Vì phản ứng hóa học, để đạt cấu hình electron bền khí nguyên tử kim loại có khuynh hướng nhường electron cho nguyên tử nguyên tố khác để trở thành ion dương, gọi cation - Sự tạo thành Anion: Khi nguyên tử phi kim nhận thêm electron biến thành ion âm (hay Anion) Các nguyên tử phi kim lớp ngồi có 5,6,7 e có khả nhận thêm electron biến thành anion ( Ion âm) có cấu hình bền vững khí + Vì phản ứng hóa học, để đạt cấu hình electron bền khí ngun tử phi kim có khuynh hướng nhận e từ nguyên tử nguyên tố khác để trở thành ion âm, gọi anion 1.2.2.2 Ion đơn nguyên tử ion đa nguyên tử - Ion đơn nguyên tử: Là ion tạo nên từ nguyên tử VD: Cation: Na+ , Ca2+, Anion: Cl-, S2-, - Ion đa nguyên tử: Là nhóm nguyên tử mang điện tích dương hay âm VD: Cation: NH4+, Dựa vào thành phần phần trăm khối lượng nguyên tố B1: Gọi CTTQ CxHyOzNt ( x, y, z, t : nguyên dương) CxHyOzHt -> xC + yH + zO + tN M 12.x 1.y 16.z 14.t 100% %C %H %O %N Tỉ lệ: x= y= z= t= Thế x, y, z, t vào CTTQ suy CTPT Thông qua công thức đơn giản VD: Hợp chất hữu có cơng thức đơn giản CH 2O có khối lượng mol phân tử 60 g/mol Xác định công thức phân tử X Giải Công thức phân tử X (CH2O)n hay CnH2nOn Từ MX = ( 12 + 2.1 + 16).n= 60 ta n = Vậy X có cơng thức phân tử C2H4O2 Tính trực khối lượng sản phẩm đốt cháy VD: Hợp chất Y chứa nguyên tố C, H, O Đốt cháy hoàn toàn 0,88 gam Y thu 1,76 gam CO2 0,72 gam H2O Tỉ khối Y so với không khí xấp xỉ 3,04 Xác định cơng thức phân tử Y CHƯƠNG II: GIẢNG DẠY NỘI DUNG LIÊN KẾT HĨA HỌC VÀ CƠNG THỨC PHÂN TỬ Ở TRƯỜNG THPT Giảng dạy nội dung liên kết hóa học trường THPT 1.1 Liên kết ion 36 - Chủ đề liên kết ion gồm nội dung chủ yếu sau: Khái niệm liên kết hóa học, liên kết ion Sự hình thành ion, cation, anion, gọi tên ion tạo thành Ion đơn nguyên tử, ion đa nguyên tử Sự hình thành liên kết ion, khái niệm liên kết ion - Thiết kế hoạt đông cho HS theo phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực, giúp HS giải trọn vẹn vấn đề học tập, phù hợp với mục tiêu phát triển lực HS GV người tổ chức, định hướng HS người trực tiếp thực nhiệm vụ GV giao cách tích cực, chủ động, sáng tạo - HĐ trải nghiệm, kết nối nhằm tạo tình xuất phát, thiết kế nhằm huy động kiến thức học để HS hiểu liên kết hoá học kết hợp nguyên tử để tạo thành phân tử hay tinh thể - HĐ hình thành kiến thức gồm nội dung: Khái niệm liên kết hóa học, liên kết ion Khi tạo thành liên kết hố học, ngun tử thường có xu hướng đạt tới cấu hình electron bền vững khí với electron lớp ngồi (trừ He) - VD: Sự hình thành ion, cation, anion nào? Gọi tên ion tạo thành Ion đơn nguyên tử, ion đa nguyên tử ? - VD: Sự hình thành liên kết ion, khái niệm liên kết ion Các nội dung thiết kế thành HĐ học HS.Thông qua kiến thức học, quan sát mơ hình động, HS suy luận để rút kiến thức - HĐ luyện tập thiết kế thành câu hỏi/bài tập để củng cố, khắc sâu nội dung kiến thức trọng tâm học - HĐ vận dụng, tìm tòi mở rộng thiết kế cho HS nhà làm, nhằm mục đích giúp HS vận dụng kiến thức, kĩ học để giải các câu hỏi, tập gắn với thực tiễn, thực nghiệm mở rộng kiến thức (HS tham khảo tài liệu, internet…) không bắt buộc tất HS phải làm, nhiên GV nên động viên khuyến khích HS tham gia, HS say mê học tập, nghiên cứu, HS khá, giỏi chia sẻ kết với lớp 1.2 Liên kết cộng hóa trị 37 - Trọng tâm kiến thức: Sự hình thành liên kết cộng hóa trị mối quan hệ liên kết cộng hóa trị với độ âm điện - Liên kết cộng hóa trị mơ tả theo nhiều thuyết khác khiến HS khó tưởng tượng, GV cần mơ tả trực quan hình ảnh so sánh thuyết để làm rõ điểm chung riêng, điểm có lợi bất lợi giúp HS nắm chất liên kết cộng hóa trị - Khi kết thúc liên kết cộng hóa trị cần so sánh ln loại liên kết cộng hóa trị với liên kết ion chất để HS không bị nhầm lẫn * Ưu, khuyết điểm công thức phân tử theo Lewis: - Ưu điểm: đơn giản, dễ hiểu, giải thích diện số đông hợp chất - Khuyết điểm: + Vì có tính cách hình thức nên thuyết điện tử hóa trị Kossel Lewis đưa khơng giải thích cấu khơng gian (hình học phân tử) hóa chất (gốc liên kết, độ dài liên kết) Thí dụ: Liên kết O – H bị phân cực ta biết phân tử H2O có phân cực hay khơng? + Chỉ áp dụng cho nguyên tố chu kỳ 2, nguyên tử nguyên tố chu kỳ khác khơng tuyệt đối cho lớp electron ngồi Thí dụ: PCl5 quanh P có 10 điện tử lớp ngồi 38 SF6 quanh S có 12 điện tử lớp ngồi + Khơng thể giải thích diện phân tử Benzen (C 6H6): Nếu biểu diễn Benzen sau Benzen gồm liên kết đơn liên kết đơi, thực nghiệm phép đo vật lý cho thấy C6H6 có liên kết C – C hồn tồn giống có độ dài liên kết trung gian bề dài liên kết đơn liên kết đôi + Không giải thích diện phân tử có chứa số điện tử lẻ NO, NO2…đặc biệt với cơng thức Lewis, người ta khơng thể hình dung đặc tính oxigen (trên thực tế O2 có tính chất thuận từ có electron độc thân phân tử) + Và cuối cần nhớ rằng, trước viết công thức Lewis cho chất nói mục trước ta cần phải biết rõ thứ thứ tự liên kết nguyên tử phân tử chất đó, nghĩa biết rõ cấu tạo hóa học 39 Thí dụ: Ứng với cơng thức phân tử CHNO có đến công thức Lewis ứng với chất khác nhau: 1.3 Liên kết kim loại - Nguyên nhân hình thành liên kết kim loại sử dụng video mạng tinh thể electron tự chuyển động xung quanh kim loại cụ thể để HS quan sát trực tiếp tự đưa nhận xét hình thành liên kết kim loại tinh thể kim loại Dựa vào tính chất liên kết kim loại mạng tinh thể giải thích tính chất đặc trưng kim loại: có ánh kim, dẫn nhiệt tốt, dẫn điện tốt, có tính dẻo ,… - VD: Kim loại kiềm Lập phương tâm khối - Nhận xét: Có nguyên tử, ion dương kim loại nằm đỉnh hình lập phương nguyên tử tâm hình lập phương tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối Các đám mây electron chuyển động tự mạng tinh thể Lực hút electron tự ion dương nút mạng tạo nên liên kết kim loại 40 - Các kim loại kiềm có cấu tạo mạng tinh thể lập phương tâm khối, dạng tinh thể đơn giản phổ biến tinh thể kim loại Đây kiểu mạng đặc khít (68%) Ngồi kim loại kiềm có bán kính ngun tử lớn so với nguyên tố chu kì Hai điều giải thích khối lượng riêng nguyên tử kim loại kiềm nhỏ kim loại khác Liên kết kim loại mạng tinh thể kim loại kiềm bền vững nên nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sôi chúng thấp nhiều so với kim loại khác, - Như vậy, kiến thức liên kết kim loại giúp giải thích tính chất vật lý kim loại chương trình hóa học lớp 12 giải thích ứng dụng số kim loại thực tiễn 1.4 Liên kết Hidro - Liên kết hiđro gồm nội dung chủ yếu sau: Khái niệm, điều kiện để có liên kết hiđro, phân loại (liên kết hiđro nội phân tử ngoại phân tử), đánh giá mức độ mạnh yếu liên kết, liên kết hiđro ảnh hưởng đến yếu tố (độ sôi, độ tan) - Trọng tâm kiến thức: Khái niệm liên kết hiđro, điều kiện hình thành phân loại liên kết hiđro - GV chủ động tổ chức hoạt động, HS trực tiếp thực nhiệm vụ hoạt động cách tích cực, chủ động - VD: Hoạt động phân loại liên kết hiđro, GV liệt kê danh sách 15-20 hợp chất hữu có chứa liên kết hiđro cho HS hoạt động nhóm phân loại liên kết hiđro nội phân tử hay liên kết hiđro ngoại phân tử Thông qua học động này, học sinh phân loại hợp chất hữu thuộc liên kết hiđro làm tập phân loại - Đối với hoạt động thiết kế cho HS chơi trò chơi để phân loại hợp chất thuộc liên kết hiđro 1.5 Lực Van Der Waals 41 - Nội dung lực Van der Waals gồm có: khái niệm, phân loại (lực định hướng, lực cảm ứng., lực khuếch tán, lực đẩy), đặc điểm lực Van der Waals - Trọng tâm kiến thức: khái niệm, phân loại lực Van der Waals - GV đưa thêm cho học sinh cách cơng thức tính loại lực Van der Waals, không yêu cầu học sinh phải học thuộc hay tính tốn (chỉ áo dựng cho đối tượng học sinh giỏi cách tính lực) - GV tổ chức hoạt động cho phần phân loại lực Van der Waals để đạt mục tiêu HS phân loại lực Van der Waals Hoặc GV sử dụng video (về phân cực phân tử), giúp học sinh dễ dàng quan sát hiểu thăng giáng phân bố điện tích, điện tử Cơng thức phân tử 2.1 Cơng thức phân tử hóa học vơ - Điểm khó cho HS phần kí hiệu hóa học, cách ghi số hóa trị nguyên tố Khi dạy phần GV cần yêu cầu HS học thuộc bảng nguyên tố cần nhớ SGK, nâng cao GV số mẹo học thuộc (bài ca hóa trị …) đưa tập từ đơn giản đến phức tạp để HS vừa vận dụng kiến thức để giải tập đông thời ghi nhớ kí hiệu hóa trị ngun tố thường gặp - Đưa cho HS lưu ý chung giải tập cơng thức hóa học Về nguyên tắc, để giải đạng tập khơng nắm thành thạo kiến thức hóa học mà cần kiến thức tốn học, có nhiều trường hợp phải biện luận xác định công thức hóa học - Để xác định nguyên tố hóa học nào, phải tìm nguyên tử khối ngun tố Từ xác định cơng thức hóa học chất - Hình thành cho học sinh từ kiến thức đến khó, nhằm bồi dưỡng cho học sinh phát triển kỹ từ biết làm đến vận dụng linh hoạt sáng tạo Để bồi dưỡng dạng, cần thông qua tập đơn giản, rút 42 nguyên tắc phương pháp vân dụng, cuối giao tập cho học sinh tự luyện với mức độ khó dần kiểm tra việc làm học sinh - Kinh nghiệm giải số dạng cụ thể: + Dạng 1: Bài tập tìm cơng thức ngun tố hay hợp chất nguyên tố biết hóa trị nguyên tố Phương pháp chung dạng là: Đặt công thức chất cho theo toán; gọi a số mol, A nguyên tử khối hay phân tủ khối chất cần tìm; viết phương trình hóa học; lập phương trình, giải tìm khối lượng mol chất cần tìm, suy nguyên tử khối, phân tử khối chất, từ xác đinh nguyên tố hay hợp chất cần tìm + Dạng 2: Biện luận tìm chất kim loại kiềm, kiểm thỏ thuộc chu kỳ liên tiếp nhau: Phương pháp giải đưa toán dạng biện luận giải hệ phương trình, nhiên giải dài dòng phải thêm bước biện luận Với dạng tốn này, phương pháp cơng thức trung bình hữu hiệu Phương pháp phương pháp quy hỗn hợp chất đại diện, phản ứng xảy hỗn hợp xem xảy với chất đại diện Lưu ý, phương pháp cơng thức trung bình, số liệu hỗn hợp (số mol, khối lượng, thể tích) xem số liệu riêng chất đại diện + Dạng 3: Biện luận khả xảy chất đầu cho Đây dạng toán thường gặp chất ban đầu chưa xác định cụ thể tính chất hóa học (là kim loại hoạt động hay hoạt động ) nên phải xét khả xảy với chúng Giải tốn theo nhiều trường hợp chọn kết phù hợp + Dạng 4: Tìm cơng thức hóa học cách biện luận khả xảy chất tạo thành sau phản ứng Áp dụng toán mà chất tạo thành phản ứng chưa xác định tính chất hóa học rõ ràng (là kim loại hoạt động hay hoạt động), 43 học sinh thường lúng túng viết phản ứng sau đó, thường gặp tự ý cho chất phản ứng với chưa áp dụng khả phản ứng chúng Gặp dạng toán này, phải chia trường hợp xảy chất chưa xác định khả phản ứng giải để chọn trường hợp phù hợp + Dạng 5: Tìm cơng thức hóa học cách biện luận giải hệ phương trình Đây dạng biện luận tìm cơng thức hóa học thường gặp tốn hóa học có biện luận, số ẩn số phương trình có hệ Với dạng này, thường dùng phép biện luận sau: Phép kẻ bảng nhằm chọn nghiệm phù hợp, thường dùng tốn kim loại chưa rõ hóa trị; tốn có phương trình biểu diễn mối quan hệ nguyên tử khối, Phép dùng bất đẳng thức kép nhằm chăn chặn giá trị cần xác định nguyên tử khối kim loại, … thường dùng số mol chất khảo sát không định => Tìm cơng thức hóa học chất vô dạng tập phức tạp khó, cần có tư tốt kĩ nhận biết chất, chất vấn đề bước mở rộng hiểu biết vấn đề - Trong q trình giảng dạy mảng kiến thức này, thân giáo viên cần trang bị cho học sinh tỉ mỉ rõ ràng đơn vị kiến thức, phương pháp cụ thể cần có tập cố vận dụng sau đơn vị kiến thức học - Đây dạng tập cần phải linh hoạt tư tốt, giảng dạy giáo viên cần ý tạo cho em niềm đam mê hứng thú học tập; trân trọng suy nghĩ, ý kiến phát biểu sáng tạo nhỏ, luôn động viên, khích lệ kịp thời; có biện pháp để kích thích khả tự nguyện nghiên cứu, tìm tòi em 44 - Giáo viên phải thường xuyên kiểm tra, đánh giá, có biện pháp khắc phục kịp thời sai lầm thiếu sót học sinh; nên biên soạn giáo án cho tiết dạy ôn chia kiến thức thành chuyên đề cụ thể, dạy sâu chun đề đó, từ tìm lơgic dạng tập khác 2.2 Công thức phân tử hóa học hữu Trong phần cơng thức cấu tạo, đồng đẳng, đồng phân bao gồm nội dung sau: thuyết cấu tạo hoá học hợp chất hữu cơ, khái niệm, phân loại công thức cấu tạo, đồng đẳng (khái niệm), đồng phân (khái niệm, phân loại), mối liên hệ đồng phân, phân biệt cấu tạo hóa học cấu trúc hóa học Bên cạnh có số ý sau: Chú ý Liên kết cộng hóa trị hợp chất hữu - Liên kết đơn “-”: liên kết σ - Liên kết bội + Liên kết đôi “=”: liên kết σ + liên kết π + Liên kết ba “≡”: liên kết σ + liên kết π Mạch cacbon: hợp chất hữu nguyên tử cacbon liên kết với tạo thành mạch cacbon Gồm loại: - Mạch hở: Mạch thẳng mạch nhánh - Mạch vòng VD: CH3 – CH2 – CH3 CH3 – CH – CH3 CH3 CH2 45 H2C – CH2 Kỹ thuật viết công thức cấu tạo hợp chất hữu Bước 1: Tìm số e lớp nguyên tố VD: CHe C: 1s22s22p2 => 4e lớp ngồi Bước 2: Tìm nguyên tố hóa trị với H (Các nguyên tử liên kết với theo hóa trị) H hóa trị I C hóa trị IV O, S hóa trị II Halogen hóa trị I Các nguyên tố phi kim khác = – số e lớp Bước 3: Viết cơng thức cấu tạo Mỗi ngun tố có số liên kết hóa trị chúng (số liên kết kí hiệu dấu “ -”) Chú ý: Viết nguyên tố trung tâm trước VD: C2H4 Công thức khai triển H H C=C H H 46 Công thức rút gọn CH2 = CH2 Độ bội liên kết (k) - Công thức: k= π + v Trong đó: π: số liên kết π v: số vòng VD: CH≡C-CH3 k=2+0=2 - Cơng thức tính: CxHyOzNtClv k= VD1: C4H10 k= VD2: C4H7ON k= Trong dạy học Trong giảng dạy kết hợp cho HS nhận xét, GV nhận xét, rút kết luận Luôn nhắc nhở HS nên viết công thức cấu tạo thu gọn Đối với khái niệm, đưa ví dụ trước, sau cho HS khái quát thành khái niệm, qui luật CHƯƠNG III: VẬN DỤNG KIẾN THỨC VỀ LIÊN KẾT HĨA HỌC VÀ CƠNG THỨC PHÂN TỬ VÀO HỌC TẬP VÀ GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ THỰC TIỄN - Việc nắm vững kiến thức liên kết hóa học công thức phân tử sở khoa học để HS tìm hiểu dự đốn tính chất hóa học hợp chất mà HS học Ngồi ra, thơng qua kiến thức biết, HS phân biệt hệ thống hóa kiến thức học dễ dàng - HĐ vận dụng tìm tòi mở rộng nhằm giải vấn đề thực tiễn nhằm mục đích giúp HS vận dụng kiến thức, kĩ học để giải các 47 câu hỏi, tập gắn với thực tiễn mở rộng kiến thức HS, không bắt buộc tất HS phải làm, nhiên GV nên động viên khuyến khích HS tham gia, HS say mê học tập, nghiên cứu, HS khá, giỏi chia sẻ kết với lớp Dưới số ví dụ tập hoạt động giúp học sinh vận dụng kiến thức liên kết hóa học cơng thức phân tử vào giải thích tượng sống Câu 1: Tại kim loại dẫn điện tốt bạc, đồng Nhưng lõi dây dẫn điện làm đồng mà không bạc? Đồng dẫn điện tốt nhôm lõi dây điện thường làm nhơm mà khơng phải đồng? Giải thích: Bạc có liên kết kim loại mạnh, mật độ electron chuyển động cao tạo khả dẫn điện tốt kim loại chuyển tiếp khác Lõi dây điện thường làm đồng giá thành đồng rẻ hơn, độ dãn cao, độ dẻo tốt Dây điện nhơm có ưu điểm: nhẹ hơn, cứng hơn, rẻ ổn định đồng nên người ta thường dùng lõi dây điện nhôm nhiều đồng Câu 2: Kim loại có khối lượng riêng lớn nhất? Vì sao? Đó Osmi (Os), có khối lượng riêng 22,7 g/cm - nặng tất nguyên tố Nguyên nhân Os có cấu trúc tinh thể dạng lục phương, độ bền liên kết kim loại tăng dẫn đến sít nguyên tử kim loại Ngoài Os kim loại có khối lượng nguyên tử lớn tất kim loại có cấu trúc tinh thể Câu 3: Kim loại nhẹ nhất? Vì sao? Kim loại nhẹ Liti (Li) Nó dầu hỏa Nguyên nhân liên kết kim loại mạng tinh thể lập phương tâm khối yếu; số electron có khả tạo liên kết electron nên gói ghém khơng sít Câu Kim loại dẻo nhất? Vì sao? Kim loại dẻo vàng Ứng dụng tính dẻo công nghiệp 48 Vàng kim loại có tính dẻo dai đặc biệt; 1g vàng kéo thành sợi dài 3km; vàng dát mỏng tới 0,0001 mm Nghĩa mảnh sợi tóc 500 lần Tính dẻo vàng cấu hình electron lớp đặc biệt vàng: mạng lưới tinh thể, vàng tồn cấu hình electron nguyên tử 5d 106s1 5d96s2, chúng có lượng gần nhau, electron nhảy từ obitan sang obitan khác dễ dàng làm cho hệ eletron trở nên linh động Các electron linh động làm cho nguyên tử kim loại vàng dễ dàng trượt lên dẫn đến tính dẻo đặc biệt vàng Tính dẻo tốt sau vàng bạc, đồng Nhờ có tính dẻo cao, vàng dát mỏng thành vàng trang trí cho thực phẩm đồ uống (khi vào thể khơng có hiệu dinh dưỡng khơng gây hại) Nó đập thành vàng siêu mỏng (lá vàng) trang trí nhiều tòa nhà tồn giới Vàng sản xuất mỏng tới mức suốt Nó dùng số cửa sổ buồng lái máy bay để làm tan băng hay chống đóng băng cách cho dòng điện chạy qua Vàng chế tạo thành sợi dùng thuê thùa Câu 5: Tại rượu etylic lại tan vơ hạn nước? Vì rượu etylic có cơng thức C 2H5OH, có khả tạo liên kết hiđro với nước nên tan vô hạn nước Thêm vào đó, rượu etylic có phân tử khối nhỏ, mạch hiđro cacbon ngắn, khơng có nhánh nên dễ dàng tan nước Câu 6: Tại liên kết π bền liên kết σ? Liên kết σ (Xen phủ trục) xem phủ nơi diện tích xem phủ lớn -> Liên kết bền Còn liên kết π (Xen phủ bên) xem phủ nơi diện tích xen phủ nhỏ -> Liên kết bền Câu 7: Vì anken hoạt động hóa học mạnh anken? Anken hoạt động hóa học mạnh hẳn akan phân tử anken có chứa liên kết π bền nên có khả phản ứng dễ dàng 49 C KẾT LUẬN Tóm lại qua đề tài này, nhận thấy vấn đề giảng dạy nội dung “liên kết hố học cơng thức phân tử” quan trọng việc phát triển tư lực cho HS THPT Tuy nhiên số nguyên nhân khách quan chủ quan nên hiệu giảng dạy GV chưa cao.làm cho HS tiếp thu Chính vậy, nhóm đưa số đề xuất với mong muốn bạn sinh viên nên hệ thống lại kiến thức học vận dụng nội dung vào chương trình SGK 10, 11, 12 Nó giúp ích cho q trình thực tập tốt nghiệp, đồng thời hành trang sư phạm cho tương lai Ngoài ra, dạy học nội dung GV nên sử dụng phương tiện trực quan (máy chiếu, ảnh…) để HS dễ hình dung vấn đề chương SGK hố học 10, (các đoạn Flash mơ tả hình ảnh AO, xen phủ AO, lai hóa AO…) Điều giúp cho HS dễ dàng hình dung kiến thức, đồng thời hỗ trợ trình giảng dạy sau 50 ... TỬ Ở TRƯỜNG THPT 38 Giảng dạy nội dung liên kết hóa học trường THPT 38 1.1 Liên kết ion 38 1.2 Liên kết cộng hóa trị 39 1.3 Liên kết kim loại 41 1.4 Liên kết Hidro 42 1.5 Lực Van Der Waals 43 Công. .. tạo hóa học cấu trúc hóa học 35 2.2.4.1 Cấu tạo hóa học 35 2.2.4.2 Cấu trúc hóa học 35 2.2.5 Cơng thức ngun 35 2.2.6 Công thức phân tử 36 CHƯƠNG II: GIẢNG DẠY NỘI DUNG LIÊN KẾT HĨA HỌC VÀ CƠNG THỨC... tham gia liên kết hai nguyên tử - Liên kết đơn có bậc liên kết 1, liên kết đơi có bậc liên kết 2, liên kết ba có bậc liên kết Ví dụ: Etan H3C – CH3 bậc liên kết = 1.1.6 Năng lượng liên kết - Năng