§iÒu nµy chØ cã thÓ ®îc gi¶i thÝch lµ ngoµi c¸c ®iÖn tö t¹o thµnh líp vá nguyªn tö, trong nguyªn tö cßn cã mét h¹t nh©n mang ®iÖn tÝch d¬ng, tËp trung hÇu hÕt khèi lîng cña nguyªn tö, nh[r]
(1)A - đặt vấn đề. 1 Mở đầu
Giáo dục nghiệp toàn dân Bất kỳ xã hội muốn phát triển điều kiện phải đặt giáo dục lên hàng đầu Trong nghiệp giáo dục ngời thầy đóng vai trị quan trọng Là ngời đem lại cho hệ trẻ kiến thức khoa học cách toàn diện cho học sinh, ngời làm cầu nối dìu dắt em chiếm lĩnh tri thức làm chủ đất nớc Nên giáo viên học hỏi tìm tịi để cống hiến hết khả cho nghiệp giáo dục
Bớc vào thời kỳ mới, giố dục có nhiều thay đổi kể cấu trúc, nội dung chơng trình nh phơng pháp giảng dạy Trớc nội dung phần nguyên tử học qua khái niệm Đối với thay đổi sâu vào cấu trức làm chất nguyên tử rõ
2 C¬ së lý ln.
Hố học môn học xuất phát từ lớp nên bớc đầu học sinh học bỡ ngỡ với môn Bớc đầu khái niệm chất khái niệm Học sinh vừa tiếp cận vừa có tính chủ quan nên hiểu kiến thức cha sâu sắc.Một vấn đề có nguyên tử, phân tử Phần yêu cầu học sinh phải nắm thật vững để giải kiến thức học sau Cụ thể trình dạy loại tính chất hố học (viết PTHH) Định luật bảo toàn khối lợng, nhắc đến nguyên tử học sinh có phần mơ hồ Nên tơi muốn đc chơng trình với mục đích vừa cung cấp thêm số thông tin nguyên tử câch giải để học sinh ý từ đầu
3 C¬ së thùc tiƠn.
Thực ttế học sinh tiếp nhận phần nguyên tử chơng trình cũ mang tính chấp nhận khơng hiểu rõ chất nguyên tử Khi thay đổi chơng trình phơng pháp dạy thấy học sinh thay đổi rõ rệt khi tiếp nhận kiến thức Học sinh làm đợc tập nguyên tử…, vận dụng giải thích đợc kiến thức khác
4, Ph¹m vi øng dơng.
Trong năm học qua đẫ vận dụng sử dụng kiến thức đ a vào cho học sinh nhận bồi dỡng họ sinh Hoá 8,9 Thấy học sinmh nhận thức sâu nguyên tử
Giỏo viên sử dụng để bổ sung kiến thức học sinh trình dạy bồi dỡng phần nguyờn t
5 Tài liệu tham khảo.
(2)(3)-B.Néi dung
Tất hoạt động hoá học, phản ứng hoá học đợc giải thích thay đổi liên kết nguyên tử Vậy nguyên tử gì? Đặc điểm cấu tạo liên kết nh nào? Để giải vấn đề tìm hiểu nguyên tử cấu tạo nguyên tử
I nguyªn tö
Đây khái niệm học sinh trớc mang tính chấp nhận vẩn vấn đề mang tính tởng tợng Vì dạy giáo viên cần có tính hệ thống logic để học sinh hiểu rõ nguyên tử Trong trình dạy chơng trình nguyên tử cần đa khái niệm nguyên tử , sau nêu chất Tuy nhiên phải thấy đợc sở hình thành khái niệm
1 Cơ sở hình thành khái niệm.
a Gi thuyt nguyên tử Dalto (1807) * a1 Các định luật khoa hc v lng.
- Định luật bảo toàn khối lợng ( Lavor sier, Lômônôxôp)
Trong mt phản ứng hoá học, tổng khối lợng chất đợc tạo thành tổng khối lợng chất tham gia phản ứng
- Định luật tỷ số không đổi (Pvoust 1801)
Đối với hợp chất xác định, tỷ số khối lợng nguyên tổ tạo thành hợp chất tỷ số xác định, khụng i
- Định luật tỷ lệ bội (Dal ton 1804)
Khi nguyên tố (A B) tơng tác với tạo thành hai hợp chất khác tỷ số khối lợng nguyên tố (A) hai hợp chất (m,
A/m,B) kết hợp với mọt khối lợng nguyên tố (B) tỷ số số
nguyờn t ( thờng đơn giản)
* a2 Gi¶ thuyÕt nguyªn tư Dalton
- Giải thích định luật trên, năm 1807 Dalton đa giả thuyết nguyên tử đợc gọi giả thuyết nguyên tử Dalton
" Nguyên tử hạt nhỏ cấu tạo nên chất chia nhỏ phơng pháp hoá học"
b Khái niệm nguyên tử.
Các chất đợc cấu tạo nên từ hạt vô nhỏ, trung hoà điện gọi là nguyên tử.
(4)2 Hệ thống khối lợng nguyên tử. a Cơ sở hệ thống khối lợng nguyên tử. * a1 Số Avogađrô.
S nguyờn t 12C có trng 12g Cacbon Vậy 12 đợc gọi số Avogađrô.N
N = 6,022.1023
Tỷ số NA = N/mol đợc gọi số Avogađrô.
NA = 6,022.1023mol-1
* a2 Mol
Mol lợng chất chứa N = 6,022.1023 hạt vĩ mô ( nguyên tử, phân tử, điện tử)
1 mol H = 6,022.1023H
* a3 Đơn vị khối lợng nguyên tử.
Theo quy ớc Quốc tế:
Đơn vị khối lợng nguyên tử (U) 1/12 khối lợng nguyªn tư 12C
U =
12
mC =
12 N 12 = N
= 1,66056.10-24g
Đơn vị khối lợng nguyên tử đợc gọi đơn vị cabon đvc ( thuật ngữ đợc sử dụng)
Khối lợng nguyên tử ( tuyệt đối ) thờng đợc ký hiệu mA
VÝ dô: mH = 1,0079u = 1,673.10-24
b khố lợng nhuyên tử * b1 Nguyªn tư khèi
- Khái niệm Khối lợng nguyên tử tơng đối (Av) hay nguyên tử khối
nguyên tố X cho biết khối lợng nguyên tử X gấp lần khối lợng đợc chọn làm khối lợng so sánh nhĩa gấp gấp lần 1/12khối lợng nguyên tử 12C
Av (X) =
u m
V× vËy tỷ số khối lợng nên nguyên tử khối không nguyên Ví dụ: Av(H) = 1,0079
Hay cách vắn tắt ngời ta thờng viết: H = 1,0079
Ngời ta định nghĩ: nguyên tử khối số đo khối lợng nguyên tử khối lợng nguyên tử tính đơn vị dụ:
- Tỉng qu¸t: u =
N
1
(g) hiểu đvc =
N
1
g) = 1,6605.10-24g
VÝ dơ: nguyªn tö Na cã 23u = 23
N
1
(5)1nguyªn tư Al cã 27u = 27
N
1
(g) =27 1,6605.10-24g
Qua khối lợng quy đổi (g) 1u (1đvc) ta xác định đợc nguyên tử khác có đơn vị tơng đơng
* b2 Khèi lỵng mol nguyªn tư.
Khối lợng mol MX loại hạt X (nguyên tử) đại lợng xác định
b»ng hÖ thøc
MX = Qx
mx
g/mol
Trong đó: QX lợng chất X tính mol) có khối lợng mX (thờng tính
gam)
Số trị khối lợng mol nguyên tử thờng đồng với nguyên tử khối ngun tử tơng ứng
VÝ dơ : Nguyªn tư khèi cđa H = 1,0079
Khèi lợng mol nguyên tử H = 1,0079 g/mol
* Hệ quả: mol nguyên tử có N nguyên tử ( N = 6,02.1023)
Nên khối lợng mol tính g nguyên tử có trị số trị số nguyên tử khối
Hay: nguyên tử A có x (đvc) Thì mol nguyên tử A có x (g)
Vì mol nguyªn tư A cã N nguyªn tư X cã x.N (®vc) 1®vc hay 1u =
N
1
(g)
=> Khối mol lợng nguyên tử A = x.N
N
1
(g) = x (g)
Ii thành phần cấu trúc nguyªn tư
Phân tích thành phần cấu trúc nguyên tử học sinh thấy đợc chất cấu tạo vi mô nguyên tử tiếp nhận sâu khái niệm kiến thức ngun tử
Trong cÊu tróc cđa nguyªn tư cã phần vỏ nguyên tử hạt nhân nguyªn tư
1,Vá nguyªn tư.
Vỏ ngun tử đợc tạo đám mây electron xoay xung quanh hạt nhân a Hạt tạo ( hạt electron)
(6)loảng ( áp suất nhỏ) Thí nghiệm nghiên cứu chất tia cực âm cho thấy ô Tia cực âm thực thông lợng hạt vật chất xuất phát từ âm cực chuyển động thẳng vận tốc lớn, có khả làm chuyển động bánh xe đặt đờng Khi cho tác dụng điện trờng hay từ trờng , tia âm cực bị lệch hớng
Từ kết thí nghiệm lệch hớng này, năm 1895, Pevvin ( Pevanh)đã chứng minh đợc tia âm cực hạt vật chất mang điện tích âm e có khối lợng m xác định Hạt vật chất đợc gọi điện tử (electron) Từ phát minh trên, ngời ta thấy điện tử phải cấu tử nguyên tử nguyên tử hệ thống phức tạp đợc cấu tạo hạt vô nhỏ bé
- Điện tích khối lợng điện tử (electron):
Bằng thực nghiệm ngời ta xác định đợc xác khối lợng điện tích điện tử
Khèi lỵng: me = 5,4858 10-4 u = 9,1019 10-28(g)
Điện tích âm: e = - 1,602 10-19c = - e o =
1-Điện tích q = 1,602 10-19c đợc gọi điện tích sơ đẳng thờng đợc ký hiệu
là eo dùng làm đơn vị điện tích (cho hệ nguyên tử)
Điện tích điện tử thờng đợc ký hiệu e = - e0 hay 1-
b Đám mây electron (vòng electron)
- Cỏc đám mây electron tơng ứng với lớp electron đợc bố trí (xoay quanh hạt nhân) gần tới xa hạt nhõn
Mỗi lớp electron vòng electron, nguyên tử có tối đa lớp electron
Trong lớp có phân lớp electron đợc bố trí theo đám mây Obitan khác nhau: Có phân lớp Obitan có tối đa electron
4 ph©n líp: - Ph©n líp s chØ cã Obitan nên số e tối đa - Phân lớp p có 30 Obitan nên số e tối đa - Phân lớp d có Obitan nên số e tối đa 10 - Phân lớp f có Obitan nên số e tối đa 14 lớp : - Lớp gồm phân lớp s nên số e tối ®a lµ
- Líp gåm phân lớp s p nên số e tối đa
(7)Có thể mô tả cấu trúc electron mặt phẳng theo phòng sau:
Ví dụ: Ngun tử NA có số e 11 đợc bố trí sau:
Cã líp e: Líp 1: 2e Líp 2: 8e Líp 3: 12e
Số nh xếp phân lớp lớp e tuân theo trật tự (gọi mức lợng electron)
(8)- Hệ quả: Biết đợc bố trí khơng lớp phân lớp xác định đợc nguyên tử nguyên tố vị trí bảng hệ thống tuần hồn tính chất
Sè vßng e = sè chu kú
Số e vòng = số nhóm = hóa trị cao nguyên tố 2 Hạt nhân nguyên tử:
- Hạt nhân nguyên tử:
Thớ nghiệm nghiên cứu đờng hạt nhân:
Khi đợc phóng vào kim loại mỏng Ruther ford (Rơzefo, 1911) nhận thấy rằng, đa số hạt thẳng xuyên qua kim loại (thờng vàng) nhng có số hạt lệch theo hớng khác chí có hạt bị bật trở lại sau gặp kim loại Điều đợc giải thích ngồi điện tử tạo thành lớp vỏ nguyên tử, nguyên tử cịn có hạt nhân mang điện tích dơng, tập trung hầu hết khối lợng nguyên tử, nhng lại có kích thớc nhỏ bé so với thể tích ngun tử Mơ hình đợc gọi mơ hình ngun tử có hạt nhân Ruther ford
- Thành phần cấu trúc:
Ht nhõn nguyờn t đợc cấu tạo loại hạt nhân Proton Nơtron (có tên chung nucleon hay tử )
Proton : Đợc khám phá năm 1919 với thí nghiệm bắn phá hạt nhân nitơ tia (4
2He) cđa Ruther ford ThÊy xt hiƯn hạt nhân oxy
s ht có khối lợng m 1u mang điện tích sơ đẳng dơng
2He + 147N -> 178O + 11P
H¹t Proton nh vËy H+ Hạt nh cÊu tróc cđa h¹t
nhân ngun tử đợc gọi Proton (P)
Khèi lỵng mP = 1,00724 u = 1,6725 10-24 g = 1836,1 m2
Điện tích dơng: qP = 1,602 10-19c = +e0 hay 1+
Nơtron: Khi bắn phá hạt nhân Ben tia , năm 1932 Chadwick chứng minh đợc hạt nhân đợc cấu tạo loại hạt nhân khác khơng mang điện có khối lợng xấp xỉ đơn vị khối lợng nguyên tử, đợc gọi hạt nhân Nơtron (N)
4
2H + 94Be -> 126C + 10n
Khèi lỵng: mn = 1,00865 u = 1,67482 10-24g
§iƯn tÝch: qn = o
(9)Do khối lợng e (me) nhỏ nên khối lợng ngun tử đợc tính
khèi lỵng cđa P n (hay khối lợng hạt nhân): Có thể biểu thị nh sau: A = p + n (A: khối lợng nguyên tử số khối nguyên tử)
3 Đặc trng nguyªn tư, nguyªn tè hãa häc Mèi quan hƯ giữa nguyên tử nguyên tố hóa học:
a Những đặc trng nguyên tử: Đặc trng cấu trúc đặc trng liên kết:
* C©u tróc:
- Nếu biết số khối A điện tích hạt nhân Z số nguyên tử ta biết số Proton, số điện tích số Nơtron N = A - Z có nguyên tử
Vì số điện tích hạt nhân Z số khối A đợc coi đặc trng nguyên tử
Để đặc trng đầy đủ số nguyên tử, ngời ta thơng ghi thêm bên trái ký hiệu nguyên tử, số khối A (phía trên) số điện tích hạt nhân Z (phía dới)
A
ZX X: ký hiệu ngun tử
VÝ dơ: 23
11Na, 2412Mg, 168O
- Mỗi nguyên tử khác có kích thớc liên kết khác
Đối với kích thớc nguyên tử thờng đợc mơ tả dới dạng xác định bán kính ngun tử (ngun tử có dạng hình cầu) Do ngun tử có kích thớc q nhỏ nên đờng kính vào có 10-8( 1/10 8) cm Mỗi ngun tử có bán kích khác
nhau nên kích thớc khác Vậy bán kính hay đờng kính nguyên tử đợc xác định nh ?
r3 =
4 3V
* Đặc trng liên kết: Mỗi nguyên tử có khả liên kết khác nhau, nguyên tử khác số điện tử (số electron) khác nên khả liên kết nguyên tử nối nguyên tử khác tạo nên mức liên kết lực liên kết khác
Liên kết đợc đặc trng độ bền hay lợng liên kết trình hình thành phân tử từ nguyên tử gắn liền với giải phóng lợng, lợng đợc gọi lợng hình thành phân tử
Ngợc lại, phá vỡ liên kết (phân tử) thành nguyên tử riêng rẽ gắn liền với thu nhận lợng, lợng đợc gọi lợng nguyên tử hóa phân tử (thờng đợc ký hiệu A phân tử EA
(10)Ví dụ: hình thành phân tử
C + 4H CH4
nguyên tử hóa phân tö
- Các nguyên tử nguyên tố có khuynh hớng liên kết với nguyên tử khác để đạt đợc cấu trúc điện tử vững bền khí trơ với (hoặc heli 2) điện tử lớp
Trùng theo tơng quan tính chất nguyên tử tham gia liên kết, có cách đạt đợc cấu hình vững bền khí trơ
+ Sù chuyển điện tử từ nguyên tử sang nguyêt tử khác + Sự góp chung điện tử
T xuất loại liên kết liên kết Ion liên kết cộng hóa trị Liên kết ren: Hóa trị nguyên tố số điện tử nguyên tố bỏ (hóa trị dơng) hay thu thêm (hóa trị âm): Hóa trị Ion nguyên tố số điện tích Ion ú
Cộng hóa trị: Là cặp điện tử chung mà nguyên tử tơng ứng có chung với nguyên tử khác
Húa tr ca mt nguyờn tố hợp chất cộng hóa trị liên kết hình thành nguyên tử nguyên tố với nguyên tử khác phân tử
* Đặc trng nguyên tố.
Khỏi nim nguyờn tố hóa xuất trớc có thuyết nguyên tử, đợc sử dụng để “chất sở” tạo nên chất tính chất hóa học riêng biệt Những nguyên tố hóa học khác có tính chất hóa học khác
Mặt khác, theo lý thuyết nguyên tử số điện tử ngun tử định tính chất hóa ngun tử Vì số điện tích hạt nhân Z số điện tử nên số điện tích hạt nhân Z số đặc trng cho nguyên tố hóa học Với Z = ta có ngun tố hiđrơ, với Z = ta có ngun tố cacbon
Chính hệ thống tuần hoàn nguyên tố để phù hợp với quy luật biến thiên tính chất nguyên tố, ngời ta xếp thứ tự nguyên tố theo số điện tích hạt nhân Z Vì Z đợc gọi số thứ tự nguyên tố hố học tơng ứng
* Mèi quan hƯ nguyªn tử với nguyên tố hoá học:
S xỏc định khối lợng nguyên tử cho thấy ứng với ngun tố hố học (có Z xác định) có số loại nguyên tử có số khối khác đợc gọi đồng vị
Những đồng vị dạng khác ngun tố hố học mà ngun tử chúng có số Nơtron N khác có số khối A khác
(11)Ví dụ: Cacbon tự nhiên hỗ hợp đồng vị 12
6C 136C Hạt nhân
đồng vị = nhng số Nơtron lần lợt = Chính đồng vị 12
6C đợc chọn
làm số để định nghĩa đơn vị khối lợng nguyên tử
Hầu hết nguyên tố hỗn hợp nhiều đồng vị Ngoài đồng vị tồn tự nhiên (khoảng 300) ngời ta cịn điều chế đợc hàng nghìn đồng vị nhân tạo
Ví dụ: Hiđrơ có đồng vị : + Đồng vị Proti có dạng
1H đồng vị khơng có Nơtron, chiếm tỷ lệ lớn
trong tự nhiên ( 99,98%)
+ Đồng vị Đotêri có dạng
1H hay D Hạt nhân có Proton
Nơtron, chiếm khoảng 0,016% hiđrô tự nhiên + Đồng vị Triti
1H hay T Hạt nhân có Proton Nơtron (trờng hợp
nhất n = 2p), chiếm 0,004% hiđrô tự nhiên
V phng din hoỏ hc đoteri hoạt động (phản ứng chậm) hiđrơ thờng Khi điện phân H2O phân tử H2O bị in phõn trc, cũn li
những phân tử P2O tụ lại bình điện phân Đây phơng pháp quan träng
nhất để điều chế đoteri dới dạng nớc nặng (P2O) nguyên chất Đa số nguyên
tố hoá hỗn hợp nhiều đồng vị nên nguyên tử khối nguyên tố nguyên tử khối trung bình hỗn hợp đồng vị
Ví dụ: Cácbon tự nhiên hỗn hợp hai đồng vị 12
6C (98,9%) víi
nguyªn tư khối 12; 13C (1,1%) với nguyên tử khối 13,0034 Nguyên tử khối
(trung bình) cácbon tự nhiên là:
(12 - 98,9) + (13,00343 - 1,1)
Ar = = 12,011
100 Ví dụ: Hiđrơ có đồng vị
1H (99,98%) ; 21H (0,016%) ; 31H (0,004%)
1 99,98 + 0,016 + 0,004
Ar = 1,0079
100
III Bài tập vận dụng phát triển kiến thức. 1, Bài tập vận dụng
Loại : Vẽ vòng electron nguyên tử A biết nguyên tử A có số protn x
- Cách làm vận dụng :
+ Số p = sè e = sè hiƯu nguyªn tư (z) + Mức lợng electron
(12)Bi : Ngun tử Mg có số prơtn = 12 Vẽ vòng tròn electron xác định số vòng electron, electron vịng ngồi
Bµi lµm : + e = p = 12
+ Mức lợng electron 1s22s22p63s2
+ Sè vßng electron = Sè electron lµ
Loại : Cho tổng số hạt nguên tử sử dụng chêng lệch số hạt mang điện với số hạt không mang điện Tỡm nguyờn t ú
Cách làm kiến thức vËn dông :
Bớc : Xác định tổnh số hạt nguyên tử p + e + n hay 2p + n = a
bớc : xác định tổng số hạt mang điện : p + e = 2p ( p = e)
xác định tổng số hạt không mang điện :
tsố hạt mang điện lớn số hạt không mang ®iƯn : 2p – n = b
bíc : Giải hệ phơng trình : 2p + n = a 2p - n = b
Tìm p => xác định đợc nguyên tử A
Bài tập : Ngun tử A có tơnngr số hạt 34 số hạt mang điện lớn hơn số hạt không mang điện 10 xác định nguyên t A
Bài làm : Tổng số hạt n + p + e = 2p + n = 34
Tổng số hạt mang điện lớn số hạt không mang điện 2p n = 10
=> p = 11 => nguyên tử A Natri (Na) Loại : Cho tổng số hạt nguyên tử xác định nguyên tử
(13)- Tỉng sè h¹t p +e + n = 2p + n = a - Thêng th× < <1,125
- Gi¶i hƯ : 2p + n = a 2p + n = a P < n vµ n < 1,125p
Tìm giá trị p => Xác định nguyên tử A Loại : Tổng hợp :
- Xác định nguyên tử A - Vẽ vòng electron
- Xác định số vòng electron ( số lớp e), số electron - Dự đốn tính chất :
Sè líp e = sè chu kú
Số e = số nhóm = hố trị cao ngun tố Độ mạnh yếu tính chất đặc trng nguyên tử nguyên tố Bài tập : Nguyên tử A có tổng số hạt 40 Biết tổng số hạt mang điện lớn số hạt không mang điện 12
a Nguyên tử A nguyên tử thuộc nguyên tố ? b Hãy vẽ vòng electron nguyờn t ú
c Dự đoán tính chất nguyên tử nguyên tố A Bài làm :
a 2p + n = 40 2p – n = 12
=> p = 13 => nguyªn tử A nguyên tử nguyên tố nhôm (Al) b VÏ vßng electron
1s22s22p63s23p1 ( Cã líp e, số e vòng 3)
- Nguyªn tè A ë chu kú , nhóm nhóm hoá trị cao Hợp chất O xít có dạng A2O3
(14)- A kim loại
2 Sơ đồ phát triển kiến thức :
Oxít Hợp chất A xít Ba zơ
Muèi ChÊt
Kim loại Đơn chất
Phi kim Nguyªn tè Nguyªn tư Phân tử
Hoá học
Phản ứng hoá học Định luật bảo toàn KL PTHH
(15)- Học sinh phải lĩnh hội đợc kiến thức nguyên tử cấu trúc nguyên tử Biết vận dụng kiến thức để giải thích kiến thức liên quan
- Các kiến thức cụ thể nh : khái niệm nguyên tử, cấu tạo nguyên tử ( số e, p, n ), mèi quan hƯ gi÷a chóng
- Chơng trình đa áp dụng để giảng dạy bồi dỡng học sinh phần nguyên tử Đây sở để phát triển kiến thức học khác
Phòng Giáo dục Huyện Quỳnh lu
Trờng THCS Ngọc Sơn
(16)Sáng kiến kinh nghiệm
Đề Tài
Mt s phc v giảng dạy bồi dỡng phần nguyên tử
Gi¸o viên : Phạm Tờng
Môn Hoá häc