Sáng kiến kinh nghiệm về phương pháp giải bài tập cấu tạo nguyên tử giúp giáo viên và học sinh có điều kiện tìm hiểu sâu hơn về cấu tạo nguyên tử, tạo tiền đề cho quá trình tìm hiểu và nghiên cứu cấu tạo chất
Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn A MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN SÁNG KIẾN, KINH NGHIỆM Chương “Cấu tạo nguyên tử” chương lí thuyết chủ đạo, thân chứa đựng nhiều nội dung khó với học sinh THPT, giúp học sinh biết, hiểu vận dụng nội dung chương để giải vấn đề mà em gặp phải q trình học mơn Hố Học quan trọng Xuất phát từ thực tế xin đưa vài ý kiến đề tài sáng kiến, kinh nghiệm: “Phương pháp giải tập chương cấu tạo nguyên tử” (lớp 10 nâng cao) để q thầy em học sinh tham khảo góp ý kiến II LỊCH SỬ CỦA SÁNG KIẾN, KINH NGHIỆM Từ thực tế giảng dạy tiếp thu ý kiến của thầy, cô tổ mơn Hố Học em học sinh lớp 10 (Học chương trình nâng cao) trường THPT Số Văn Bàn, tơi nhận thấy việc phân dạng tập lí thuyết tập định lượng liên quan đến nội dung chương có ý nghĩa vơ lớn Khơng giúp em học sinh có điều kiện mở rộng tìm hiểu sâu thêm giới vi mơ mà cịn phát triển óc tư logic, sáng tạo từ trang bị cho học sinh kĩ học tập, nghiên cứu tập làm nhà khoa học Đối với giáo viên, trình lồng ghép nội dung, phương pháp giải tập tạo mối quan hệ hai chiều từ giúp giáo viên nắm hiệu giáo dục mặt: Nhận thức, thái độ, quan điểm, xu hướng hành vi học sinh Từ lợi ích mà đề tài sáng kiến, kinh nghiệm “Phương pháp giải tập chương cấu tạo nguyên tử” (lớp 10 nâng cao) xây dựng hồn thành III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU SÁNG KIẾN, KINH NGHIỆM Giúp giáo viên học sinh có điều kiện tìm hiểu sâu cấu tạo nguyên tử, tạo tiền đề cho trình tìm hiểu, nghiên cứu cấu tạo chất IV NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nhiệm vụ đề tài Kiểm tra, đánh giá trình nhận thức học sinh, giáo viên có điều kiện nâng cao hiệu giáo dục Phương pháp nghiên cứu đề tài Chủ yếu sâu phân dạng tập theo chủ đề; kết hợp lồng ghép: lí thuyết tập, tập - lí thuyết để kiểm tra, đánh giá học sinh VI GIỚI HẠN (PHẠM VI) NGHIÊN CỨU Chương 1: “NGUYÊN TỬ” - SGK HOÁ HỌC 10; sách tập HOÁ HỌC 10 hai ban (cơ nâng cao) tài liệu tham khảo NXB Giáo dục Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn B NỘI DUNG I TĨM TẮT NỘI DUNG LÍ THUYẾT C BN CA CHNG Kích thớc, khối lợng nguyên tử Điện tích: 1+ Khối lợng: 1u Hạt nhân nguyên tử Điện tích: Nơtron (n) Khối lợng: 1u Điện tích: 1Vỏ nguyên tử Electron (e) Khối lợng: 5,5.10-4u Proton (p) Nguyên tử Gồm e có lợng gần Obitan nguyªn tư Obitan nguyªn tư KÝ hiƯu: n = K L M N Số obitan: n2 Gồm e có lợng Cấu trúc vỏ nguyên tử Phân lớp e KÝ hiÖu: s p d f Sè obitan: Nguyên lí Pau - li Sự phân bố e Nguyên lí vững bền Quy tắc Hun Trật tự mức lợng Cấu hình e nguyên tử Đặc điểm e lớp Điện tích hạt nhân (Z+): Z = số p = số e Nguyên tố hoá học Số khối (A): A = Z + N Đồng vị Nguyên tử khối trung bình: A = 2 aA + bB 100 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn II TÓM TẮT CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng 1: - Xác định khối lượng nguyên tử - Các toán độ rỗng nguyên tử, vật chất tỉ khối hạt nhân nguyên tử biết kích thước nguyên tử, hạt nhân số khối Kiến thức cần nắm vững: + Nguyên tử cấu tạo hạt : e, p, n Khối lượng hạt e : 9,1094.10-28 (g) hay 0,55.10-3 u Khối lượng hạt p :1,6726.10-24 (g) hay u Khối lượng hạt n :1,6748.10-24 (g) hay u + Khối lượng nguyên tử : m NT = me + mn + mn Do khối lượng cac hạt e nhỏ, nên coi khối lượng nguyên tử m NT = mn + mn + Khối lượng riêng chất : D = m V + Thể tích khối cầu : V = π r ; r bán kính khối cầu + Liên hệ D V ta có cơng thức : D = m 3,14.r 3 Dạng 2: Các dạng tập liên quan đến hạt tạo thành nguyên tử Kiến thức cần nắm vững: - Tổng số hạt (x) = tổng số hạt proton (p) + tổng số hạt nơtron (n) + tổng số hạt electron (e) Do p = e nên (x) = 2p + n - Sử dụng bất đẳng thức số nơtron (đối với đồng vị bền có ≤ Z ≤ 82 ): p ≤ n ≤ 1,5 p để lập bất đẳng thức từ tìm giới hạn p Dạng 3: Dạng tập tìm số khối, phần trăm đồng vị khối lượng nguyên tử (nguyên tử khối) trung bình Kiến thức cần nắm vững: Hầu hết nguyên tố hóa học hỗn hợp nhiều đồng vị, nên khối lượng nguyên tử nguyên tố khối lượng ngun tử trung bình hỗn hợp đồng vị M = ∑ xi M i ∑x Với i i: 1, 2, 3, …, n Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn xi : số nguyên tử (hay tỉ lệ % nguyên tử) Mi : nguyên tử khối (số khối) Phương pháp: - Gọi x, (hoặc a) M1 thành phần % (hoặc số nguyên tử) nguyên tử khối đồng vị thứ - Gọi y, (hoặc b) M2 thành phần % (hoặc số nguyên tử) nguyên tử khối đồng vị thứ hai Nguyên tử khối trung bình nguyên tố M Sau lập sơ đồ đường chéo: M2 - M I x (a) M1 M II y (b) M2 Từ sơ đồ, có: M1 - M x M2 - M a M2 - M = (hoặc: = ) b M1 - M y M1 - M Lấy giá trị tuyệt đối biểu thức giá trị cần xác định Dạng 4: Dựa vào cấu hình electron xác định nguyên tố phi kim hay kim loại cho biết tính chất hóa học chúng Kiến thức cần nắm vững: a Trong nguyên tử electron chiếm mức lượng từ thấp đến cao theo dãy: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s … Để nhớ ta dùng quy tắc Klechkowsky 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f… 6s 6p 6d 6f… 7s 7p 7d 7f… Khi viết cấu hình electron nguyên tử nguyên tố + Đối với 20 nguyên tố đầu cấu hình electron phù hợp với thứ tự mức lượng VD: 19K cấu hình electron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 + Đối với nguyên tử thứ 21 trở cấu hình electron không trùng mức lượng, nên mức lượng 3d lớn 4s Ví dụ : 26Fe Mức lượng : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 Cấu hình electron : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 Sáng kiến kinh nghiệm năm học 2010 - 2011 GV: Lương Thế Dương - THPT số Văn Bàn + Cấu hình electron số nguyên tố Cu, Cr, Pd … có ngoại lệ xếp electron lớp ngồi cùng, để cấu hình electron bền VD: Cu có Z = 29 : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 (đáng lẽ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d9 4s2, electron nhảy vào lớp để có mức bão hịa mức bán bão hòa) b Xác định nguyên tố phi kim hay kim loại + Các nguyên tử có 1, 2, electron lớp kim loại (trừ nguyên tố hiđro, heli, bo) + Các nguyên tử có 5, 6, electron lớp ngồi phi kim + Các ngun tử có electron lớp ngồi khí + Các ngun tử có electron lớp chu kỳ nhỏ phi kim, chu kỳ lớn kim loại Dạng 5: Bài tập liên quan đến số lượng tử Kiến thức cần nắm vững: - Số lượng tử (n ∈ N*) Số lượng tử xác định lượng e nguyên tử (E = − 2π me4 , m: khối lượng electron; e: điện tích n2 h2 electron; h: số Pơlăng có giá trị = 6,625 es.s) - Số lượng tử phụ (l) qui định hình dạng AO (l = 0; AOs l = 1; AOp l = 2; AOd l = 3; AOf ) xác định mô men động lượng M electron (M = m.v.r) theo công thức: M = h 2π l (l + 1) gồm giá trị từ đến n – (như ứng với giá trị n có n giá trị l) - Số lượng tử từ (ml) xác định hình chiếu mơ men động lượng electron trục z; Mz = h m , qui định số AO phân lớp Số lượng tử từ 2π gồm giá trị từ - l đến + l Như vậy, ứng với giá trị l có 2l + giá trị ml hay ứng với giá trị n có n2 giá trị ml - Số lượng tử spin (ms) mơ tả hình chiếu mơ men động lượng riêng electron, ms có hai giá trị (-1/2 +1/2) III BÀI TẬP ÁP DỤNG Dạng 1: Ở 200C DAu = 19,32 g/cm3 Giả thiết tinh thể nguyên tử Au hình cầu chiếm 75% thể tích tinh thể Biết khối lượng nguyên tử Au 196,97 Tính bán kính nguyên tử Au? Hướng dẫn: Thể tích mol Au: V Au = 196,97 = 10,195 cm 19,32 ... Mi : nguyên tử khối (số khối) Phương pháp: - Gọi x, (hoặc a) M1 thành phần % (hoặc số nguyên tử) nguyên tử khối đồng vị thứ - Gọi y, (hoặc b) M2 thành phần % (hoặc số nguyên tử) nguyên tử khối... TẮT CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng 1: - Xác định khối lượng nguyên tử - Các toán độ rỗng nguyên tử, vật chất tỉ khối hạt nhân nguyên tử biết kích thước nguyên tử, hạt nhân số khối Kiến thức cần... Dạng tập tìm số khối, phần trăm đồng vị khối lượng nguyên tử (nguyên tử khối) trung bình Kiến thức cần nắm vững: Hầu hết nguyên tố hóa học hỗn hợp nhiều đồng vị, nên khối lượng nguyên tử nguyên