trỡnh Húa học phổ thụng [52, tr.7]
Phần lý thuyết chủ đạo trong chương trỡnh Húa học phổ thụng bao gồm cỏc học thuyết và định luật húa học cơ bản, làm cơ sở nghiờn cứu cỏc chất và biến đổi của chỳng.
2.1.1.1. Vị trớ
Bảng 2.1. Vị trớ cỏc học thuyết chủ đạo trong chương trỡnh Húa học phổ thụng
Tờn thuyết Vị trớ - Thuyết nguyờn tử, phõn tử - Thuyết electron - Liờn kết húa học - Lý thuyết về phản ứng húa học - Thuyết về sự điện li Chương 1 – lớp 8 Chương 1,2 – lớp 10 Chương 3 – lớp 10 Chương 7 – lớp 10 Chương 1 – lớp 11 2.1.1.2. í nghĩa
Cỏc lý thuyết quan trọng trong chương trỡnh Húa học phổ thụng được sự lựa chọn tương ứng với cỏc nguyờn tắc xõy dựng chương trỡnh và được phõn bố, sắp xếp liờn tục trong chương trỡnh. Sự phõn bố cỏc thuyết - định luật ở đầu chương trỡnh hoặc phần đầu của cỏc lớp, cấp học đĩ thế hiện sự phỏt triển liờn tục của cỏc thuyết và vai trũ chủ đạo của chỳng. Mỗi lý thuyết sau, được dựa trờn cơ sở của cỏc kiến thức lý thuyết trước đú và ngày càng phỏt triển giỳp khỏm phỏ sõu sắc cấu trỳc của cỏc chất và cỏc mối liờn hệ nhõn quả giữa thành phần cấu tạo và tớnh chất của cỏc chất.
* Thuyết nguyờn tử - phõn tử: Đõy là cơ sở lý thuyết của giai đoạn đầu nghiờn
cứu Húa học. Nội dung cơ bản của học thuyết cũng đĩ được hỡnh thành trong chương trỡnh vật lớ (lớp 7). Trong Húa học cỏc khỏi niệm nền tảng, cơ bản của học thuyết này được khẳng định và hỡnh thành một cỏch chắc chắn trờn cơ sở thực nghiệm khoa học. Khi đưa vào chương trỡnh nội dung của học thuyết nguyờn tử - phõn tử cổ điển đĩ được bổ sung bằng cỏc yếu tố của cỏc khỏi niệm hiện đại về cấu tạo cỏc chất. Đõy là tiền đề cho việc trỡnh bày lý thuyết chủ đạo của chương trỡnh trung học phổ thụng.
* Thuyết electron: phõn bố ở phần đầu chương trỡnh lớp 10 trung học phổ thụng để nghiờn cứu học thuyết cấu tạo nguyờn tử - liờn kết húa học. Cơ sở lý thuyết electron về cấu tạo cỏc chất được nghiờn cứu một cỏch chi tiết và đầy đủ. Cỏc vấn đề về liờn kết húa học được nghiờn cứu trờn cơ sở thuyết cấu tạo nguyờn tử với cỏc khỏi niệm cơ lượng tử làm rừ trạng thỏi electron trong nguyờn tử và cơ chế tạo thành liờn kết húa học. Nội dung cơ bản của học thuyết electron được vận dụng để nghiờn cứu sự phụ thuộc của tớnh chất cỏc chất vào cấu tạo cỏc đơn chất và hợp chất húa học. Cỏc bước nghiờn cứu này cũng được vận dụng trong việc nghiờn cứu cỏc chất hữu cơ.
Vớ dụ: Vỡ sao cỏc Halogen được coi là cỏc phi kim điển hỡnh? - Cỏc nguyờn tử halogen cú 7e ở lớp ngồi cựng ns2
np5 dễ nhận thờm 1e tạo ra ion X-cú cấu hỡnh bền vững của khớ hiếm.
- Cỏc nguyờn tử halogen dễ tạo ra 1 liờn kết cộng húa trị do: . Vỏ e gần bĩo hũa
. Độ õm điện lớn.
→ Halogen là cỏc phi kim điển hỡnh.
* Lý thuyết về phản ứng húa học: Đõy là lý thuyết về cỏc quỏ trỡnh Húa học
được nghiờn cứu ở học kỡ 2 lớp 10 THPT; bản chất của phản ứng húa học được nghiờn cứu sõu và được giải thớch bằng sự phỏ vỡ liờn kết giữa cỏc nguyờn tử trong phõn tử cỏc chất tham gia phản ứng và tạo thành liờn kết mới để tạo ra phõn tử chất
mới. Cỏc qui luật nhiệt húa được nghiờn cứu về mặt năng lượng của phản ứng húa học. Động học phản ứng húa học được nghiờn cứu ở mức độ kinh nghiệm.
Vớ dụ: Khi giảng dạy phản ứng H2 + O2 → H2O
- GV dựa vào thuyết phản ứng húa học chỉ rừ cho HS thấy bản chất của phản ứng là sự phỏ hủy liờn kết trong phõn tử H2 và O2 tạo thành cỏc nguyờn tử H và O sau đú hỡnh thành liờn kết mới: Liờn kết giữa một nguyờn tử O kết hợp với hai nguyờn tử H tạo thành phõn tử H2O.
→ Giỏo dục thế giới quan cho HS: “vật chất khụng tự sinh ra cũng khụng tự mấy đi mà chỉ chuyển húa từ dạng này sang dạng khỏc”.
Vớ dụ: Khi giảng dạy về cỏc yếu tố ảnh hưởng đến cõn bằng phản ứng như 1 trong 2 chất ban đầu.
o 2 4
H SO ,t ,p
3 2 5 3 2 5 2
CH COOH + C H OH CH COOC H + H O
* Thuyết cấu tạo cỏc hợp chất hữu cơ: Thuyết cấu tạo Húa học hữu cơ được
bắt đầu từ cỏc nội dung cơ bản của thuyết Butlerop và được mở rộng bằng cỏc quan điểm của thuyết electron và cấu trỳc khụng gian. Nội dung của học thuyết giỳp nghiờn cứu cấu trỳc của cỏc loại hợp chất hữu cơ và là cơ sở để giải thớch cỏc hợp chất hữu cơ, ảnh hưởng giữa cỏc nguyờn tử trong phõn tử. Thuyết cấu tạo gồm cỏc hợp chất hữu cơ được nghiờn cứu ở phần đầu của Húa học hữu cơ lớp 11 học kỡ 2.
Dựa trờn 3 luận điểm của thuyết cấu tạo cỏc hợp chất hữu cơ của Butlerop cú thể giải thớch cỏc vấn đề.
Vớ dụ 1: Ứng với cụng thức phõn tử C2H6O ta cú 2 chất cú cấu tạo khỏc nhau → tớnh chất húa học khỏc nhau.
Vớ dụ 2: Thành phần phõn tử khỏc nhau và cấu tạo húa học khỏc nhau → tớnh chất húa học khỏc nhau:
+ Phụ thuộc vào số lượng cỏc nguyờn tử: C4H10 : chất khớ C5H12 : chất lỏng + Phụ thuộc vào bản chất cỏc nguyờn tử: CH4 : chất khớ, dễ chỏy
* Lý thuyết sự điện li: Lý thuyết sự điện li cú đúng gúp thực sự vào việc nghiờn
cứu cỏc chất điện li về mặt cơ chế và qui luật phản ứng. Nú cho phộp khỏm phỏ bản chất của cỏc chất điện li, cỏc quỏ trỡnh điện li, phỏt triển và khỏi quỏt cỏc kiến thức vế cỏc loại chất axit, bazơ lưỡng tớnh và chứng minh tương đối của sự phõn loại này. Lý thuyết này đưa ra khả năng giải thớch sự phụ thuộc tớnh chất của cỏc sự điện li vào thành phần và cấu tạo của chỳng theo quan điểm của thuyết proton.
Vớ dụ: Tớnh axit trong dĩy từ HF → HI thay đổi như thế nào? Nguyờn nhõn. Dung dịch nước của cỏc hidro halogenua là những axit và được gọi là axit halogen hidric
HX + H2O → H3O+ + X-
Tớnh axit trong dĩy tăng HF < HCl < HBr <HI nguyờn nhõn là do từ F → I bỏn kớnh nguyờn tử tăng, độ xen phủ e của cỏc nguyờn tử H và halogen giảm, vựng xen phủ nằm ở khoảng cỏch xa hạt nhõn nguyờn tử halogen bị chặn mạnh hơn do số lớp e trung gian tăng → năng lượng liờn kết H-X giảm → khả năng tỏch H+ khi cỏc HX tan vào H2O tăng → tớnh axit tăng.
2.1.1.3. Một số nguyờn tắc chung về PPDH cỏc thuyết và định luật húa học cơ bản trong chương trỡnh phổ thụng [52. tr.10]
Nguyờn tắc 1: Xuất phỏt từ cỏc sự kiện cụ thể, riờng lẻ (thớ nghiệm, lịch sử Húa học, mụ phỏng…) cú liờn quan đến nội dung học thuyết, định luật để khỏi quỏt húa, tỡm ra bản chất chung hoặc qui luật được nờu ra trong nội dung cơ bản của học thuyết đú.
Vớ dụ: Năm 1897, từ thớ nghiệm của Thompson đĩ phỏt hiện ra tia õm cực mà bản chất là chựm cỏc hạt nhỏ bộ mang điện tớch õm gọi là electron.
Năm 1911, Rutherford và cỏc cộng sự đĩ cho cỏc hạt α bắn phỏ một lỏ vàng mỏng và dựng màn huỳnh quang đặt sau lỏ vàng để theo dừi đường đi của hạt α.
Từ đú đi đến kết luận nguyờn tử cú cấu tạo rỗng, cỏc electron chuyển động tạo ra vỏ electron bao quanh hạt mang điện tớch dương cú kớch thước nhỏ bộ so với kớch thước nguyờn tử, nằm ở tõm nguyờn tử. Đú là hạt nhõn nguyờn tử.
Năm 1916 – Rutherford phỏt hiện ra một loại hạt mang điện tớch gọi là proton đú chớnh là ion dương H+được kớ hiệu bằng chữ P.
Năm 1932 – Chatwich cộng tỏc viờn của Rutherford dựng hạt α bắn phỏ 1 tấm kim loại Beri mỏng phỏt hiện ra một loại hạt mới cú khối lượng xấp xỉ khối lượng của proton nhưng khụng mang điện được gọi là hạt nowtron (kớ hiệu chữ n).
Từ cỏc sự kiện là những thớ nghiệm của cỏc nhà bỏc học dần dần dẫn đến sự khỏi quỏt tỡm ra bản chất của nội dung thuyết cấu tạo nguyờn tử:
Thành phần cấu tạo nguyờn tử bao gồm:
- Hạt nhõn nằm ở tõm nguyờn tử gồm cỏc hạt p,n.
- Vỏ nguyờn tử gồm cỏc electron chuyển động xung quanh hạt nhõn. - Cỏc đặc điểm của cỏc hạt (kớch thước, khối lượng, điện tớch…).
Nguyờn tắc 2: Cần phỏt biểu một cỏch chớnh xỏc, khoa học nội dung của học thuyếthoặc định luậtcần nghiờn cứu.
Khi nghiờn cứu về định luật tuần hồn cỏc nguyờn tố Húa học cần phải nghiờn cứu sự biến đổi tuần hồn cấu hỡnh electron nguyờn tử của cỏc nguyờn tố Húa học và từ đú phải nờu rừ định luật tuần hồn phỏt biểu như sau: “Sự biến đổi tuần hồn về cấu hỡnh electron nguyờn tử của cỏc nguyờn tố chớnh là nguyờn nhõn của sự biến đổi tuần hồn về tớnh chất của cỏc nguyờn tố đú”. Đú chớnh là cơ sở của định luật tuần hồn Mendeleev.
Nguyờn tắc 3: Từ nội dung của định luật học thuyết cần chỉ ra cơ sở khoa học, ý nghĩacủa chỳng để giỳp HS hiểu, nắm chắc nội dung và vận dụng trong việc nghiờn cứu cỏc vấn đề cụ thể, giải quyết cỏc vấn đề học tập đặt ra.
Vớ dụ: Từ định luật tuần hồn và thuyết electron cần chỉ ra cơ sở khoa học của nội dung định luật đú là cấu hỡnh electron sẽ quyết định tớnh chất của cỏc chất và sự biến đổi tớnh chất của cỏc chất và hợp chất của chỳng. Từ đú thấy được vai trũ và ý nghĩa của chỳng trong việc vận dụng xột về mối quan hệ giữa vị trớ và cấu tạo, giữa vị trớ và tớnh chất, so sỏnh tớnh chất húa học của một nguyờn tố với cỏc nguyờn tố lõn cận…
Nguyờn tắc 4: Cần cho HS vận dụng những nội dung của cỏc học thuyết vào việc nghiờn cứu cỏc trường hợp cụ thể khỏc nhauđể hiểu sõu sắc nội dung của nú, hồn thiện – phỏt triển, mở rộng phạm vi ỏp dụng của nú.
Vớ dụ: Vận dụng cỏc nguyờn lớ và quy tắc phõn bố electron trong nguyờn tử để viết cấu hỡnh electron của một số nguyờn tố trong phõn nhúm phụ như: Cu, Fe, Cr…(mở rộng phạm vi ỏp dụng) để hiểu rừ hơn, sõu hơn về quy luật phõn bố electron. Cu: Z=29 cấu hỡnh electron: 1s22s22p63s23p63d94s2 nhưng do phõn lớp 3d9
rất dễ dàng nhận 1e của phõn lớp 4s2 để tạo thành cấu hỡnh 3d10 là cấu hỡnh bền vững nờn cấu hỡnh electron của Cu là 1s22s22p63s23p63d104s1.
Nguyờn tắc 5: Cần tận dụng cỏc kiến thức lịch sử húa học để giỳp HS hiểu được những nội dung khú của phần lý thuyết và giới thiệu cỏch tư duy khoa học của cỏc nhà húa học nhằm rốn luyện phỏt triển tư duy sỏng tạo của HS.
Vớ dụ: Minh họa như ở nguyờn tắc 1.
Hoặc giới thiệu lịch sử về cỏc nhà bỏc học Mendeleev (trang 55 – SGK Húa học lớp 10).
Nguyờn tắc 6: Tăng cường sử dụng cỏc phương tiện trực quan: mụ hỡnh, tranh vẽ, thớ nghiệm, biểu bảng….giỳp HS tiếp thu được dễ dàng cỏc nội dung của cỏc thuyết và định luật húa học.
2.1.2. Mục tiờu và phương phỏp dạy học cỏc chương cụ thể trong phần lý thuyết chủ đạo [11]
2.1.2.1. Chương “Nguyờn tử” a. Mục tiờu của chương
* Kiến thức
HS biết:
- Điện tớch hạt nhõn, số khối, nguyờn tố húa học, đồng vị.
- Obitan nguyờn tử, lớp electron, phõn lớp electron, cấu hỡnh electron nguyờn tử của cỏc nguyờn tố húa học.
HS hiểu:
- Kớch thước, khối lượng nguyờn tử.
- Sự biến đổi tuần hồn cấu trỳc vỏ nguyờn tử của cỏc nguyờn tố húa học. - Đặc điểm lớp electron lớp ngồi cựng.
HS vận dụng:
- Giải thớch mối liờn hệ giữa cấu tạo nguyờn tử và tớnh chất của cỏc nguyờn tố.
*Kĩ năng
- Từ cỏc thớ nghiệm trong SGK, theo sự dẫn dắt của GV, HS biết nhận xột và rỳt ra kết luận về thành phần cấu tạo của nguyờn tử, hạt nhõn nguyờn tử.
- Cú kĩ năng giải cỏc bài tập quy định liờn quan đến cỏc kiến thức về nguyờn tử như: nguyờn tử khối, đồng vị, viết cấu hỡnh electron của nguyờn tử…
* Thỏi độ
Thụng qua tiến trỡnh lịch sử cỏc cụng trỡnh kế tiếp nhau của cỏc nhà khoa học, dần dần khỏm phỏ ra cấu tạo nguyờn tử, HS sẽ học tập được:
- Tinh thần làm việc cộng đồng của nhõn loại: Mỗi vấn đề mà nhà khoa học này chưa giải quyết được thỡ lại được thế hệ kế tiếp giải quyết.
- Cỏch đặt vấn đề và cỏch giải quyết vấn đề trong từng cụng trỡnh khoa học dạy cho HS cỏch tư duy khỏi quỏt.
- Cỏc kết luận khoa học mà HS được học là kết quả của phộp quy nạp lịch sử, từ đú cỏc em tớch lũy kinh nghiệm giải quyết vấn đề của nhõn loại dần dần biến nú thành kinh nghiệm của bản thõn ứng xử trong cuộc đời riờng của mỡnh.
- Khả năng con người khỏm phỏ cỏc quy luật của tự nhiờn để biết cỏch sống hũa hợp với nú nhằm nõng cao đời sống của mỡnh mà vẫn bảo vệ được mụi trường.
b. Phương phỏp dạy học chương
Chương Nguyờn tử được nghiờn cứu ngay từ đầu chương trỡnh THPT, cung cấp cho HS nền tảng về cấu tạo chất, đú là học thuyết về cấu tạo nguyờn tử. Cỏc kiến thức trong chương là cơ sở lý thuyết giỳp cho việc nghiờn cứu cỏc phần tiếp theo nờn cú ý nghĩa quan trọng trong việc nghiờn cứu tồn bộ chương trỡnh Húa học phổ thụng. Đõy là chương lý thuyết khú nhất, nhiều khỏi niệm trừu tượng nờn cần chỳ ý nhiều về mặt phương phỏp để HS tiếp cận được với cỏc nội dung hiện đại:
- PPDH chủ yếu là sử dụng phương phỏp tiờn đề, nghĩa là HS cụng nhận cỏc quan điểm cơ bản của lý thuyết cấu tạo nguyờn tử và vận dụng vào cỏc trường hợp cụ thể để hiểu và nắm được cỏc quan điểm của thuyết electron.
- Sử dụng cỏc phương tiện trực quan: mụ hỡnh, tranh vẽ kết hợp chặt chẽ với cỏc phương phỏp dựng lời như thuyết trỡnh nờu vấn đề, đàm thoại… sự kết hợp hợp lý phương phỏp dựng lời và phương tiện trực quan giỳp HS nắm được kiến thức và học được phương phỏp tư duy lý thuyết, cỏch giải quyết cỏc vấn đề khoa học của cỏc nhà húa học mà vận dụng vào việc giải cỏc bài tập lý thuyết cụ thể. So với kiến thức húa học ở THCS, HS sẽ gặp nhiều kiến thức mới mẻ, trừu tượng và khú nờn GV cần tỡm cỏch diễn đạt đơn giản, trong sỏng về ngụn ngữ, phỏt huy được trớ tưởng tượng của HS.
+ Nờn sử dụng nhiều mụ hỡnh, tranh ảnh, nếu cú điều kiện nờn khai thỏc phần mềm vi tớnh (đĩa CD thớ nghiệm mụ phỏng và thớ nghiệm Húa học 10 THPT), phần mềm Orbitan Viewer) giỳp HS dễ dàng hỡnh dung được cấu tạo nguyờn tử, cỏc dạng obitan nguyờn tử.
+ Nờn sử dụng bài tập một cỏch linh hoạt, cú hiệu quả.
- Khi dạy cỏc luận điểm khú (thớ dụ viết cấu hỡnh electron của nguyờn tử thỡ GV nờn sử dụng phương phỏp làm mẫu – bắt chước: GV tổ chức cho HS cựng đọc luận điểm trong SGK, đọc tới đõu minh họa tới đú để HS hiểu nội dung luận điểm, sau đú ỏp dụng làm mẫu để HS vận dụng làm theo mẫu, cuối cựng GV cho bài tập khỏc với mẫu để HS tự mỡnh giải quyết vấn đề.
- Tận dụng cỏc tư liệu lịch sửvề sự hỡnh thành phỏt triển của học thuyết cấu tạo nguyờn tử để tạo điều kiện thuận lợi cho HS hiểu được những nội dung lý thuyết mà