Khóa luận Thiết kế E-book hỗ trợ dạy và học chương liên kết hoá học chương trình trung học phổ thông chuyên

114 trang thiennha21 16/04/2022 5511

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Thiết kế E-book hỗ trợ dạy và học chương liên kết hoá học chương trình trung học phổ thông chuyên", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

khoa_luan_thiet_ke_e_book_ho_tro_day_va_hoc_chuong_lien_ket.pdf

Nội dung text: Khóa luận Thiết kế E-book hỗ trợ dạy và học chương liên kết hoá học chương trình trung học phổ thông chuyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC Nguyễn Thị Xuân Huệ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC THIẾT KẾ E-BOOK HỖ TRỢ DẠY VÀ HỌC CHƯƠNG “LIÊN KẾT HOÁ HỌC” CHƯƠNG TRÌNH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN Thành phố Hồ Chí Minh - 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA HÓA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC THIẾT KẾ E-BOOK HỖ TRỢ DẠY VÀ HỌC CHƯƠNG “LIÊN KẾT HOÁ HỌC” CHƯƠNG TRÌNH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN Người hướng dẫn khoa học : ThS. Trịnh Lê Hồng Phương Người thực hiện : Nguyễn Thị Xuân Huệ Thành phố Hồ Chí Minh - 2012
MỤC LỤC Danh mục các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình MỞ ĐẦU 9 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 12 1.1.Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 12 1.2. Một số vấn đề về dạy và học 14 1.2.1. Quá trình dạy học 14 1.2.2. Cơ sở lí luận về tự học 15 1.3.Cơ sở lí luận về sách điện tử (E-book) 22 1.3.1. Khái niệm e-book 22 1.3.2. Ưu điểm và hạn chế của e-book 22 1.3.3. Mục đích thiết kế e-book 23 1.3.4. Các yêu cầu thiết kế e-book 24 1.3.5. Các phần mềm thiết kế e-book 25 1.4. Thực trạng về bồi dưỡng HSG, chuyên Hóa ở Việt Nam 30 1.4.1. Những khó khăn của GV khi bồi dưỡng HSG hoá học 30 1.4.2. Những yêu cầu của GV khi bồi dưỡng HSG hoá học 30 1.4.3. Thực trạng tình hình tự học của HSG, học sinh chuyên Hoá 31 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ E-BOOK CHƯƠNG LIÊN KẾT HÓA HỌC CHƯƠNG TRÌNH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN 33 2.1. Tổng quan về chương “Liên kết hoá học” 33 2.1.1. Vị trí 33 2.1.2. Mục tiêu 33 2.1.3. Cấu trúc chương “Liên kết hóa học” 34 2.2. Nguyên tắc xây dựng e-book 34 2.2.1. Cấu trúc e-book chặt chẽ và dễ sử dụng 34 2.2.2. Từ ngữ nhất quán, dễ hiểu 35 2.2.3. Dễ dàng khám phá các đường link 35 2.2.4. Dễ dàng sử dụng ở các máy tính thông thường 35 2.2.5. Bám sát sách giáo khoa và sách bài tập 35 2.2.6. Không biến e-book thành bản tóm tắt của sách giáo khoa 36
2.2.7. Kiểm tra kỹ từng phần trước khi tiếp tục 36 2.3. Quy trình thiết kế e-book 36 2.3.1. Phân tích 37 2.3.2. Xây dựng nội dung 37 2.3.3. Thiết kế và xây dựng hình thức e-book 37 2.3.4. Chạy thử sản phẩm trên máy tính 38 2.3.5.Thiết kế bìa CD và cho in sao hàng loạt 38 2.3.6. Thử nghiệm e-book 38 2.3.7. Đánh giá 38 2.4. Thiết kế e-book chương “Liên kết hóa học” 38 2.4.1. Thiết kế nội dung e-book 38 2.4.2. Cấu trúc e-book 77 2.4.3. Nội dung của e-book 77 2.5. Sử dụng e-book trong dạy và học chương “Liên kết hóa học” - THPT chuyên 83 2.5.1. Đối với học sinh 83 2.5.2. Đối với giáo viên 84 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 85 3.1. Mục đích thực nghiệm 85 3.2. Đối tượng thực nghiệm 85 3.3. Nội dung thực nghiệm 85 3.4. Tiến hành thực nghiệm 86 3.5. Kết quả thực nghiệm 88 3.5.1 Kết quả về mặt định lượng 88 3.5.2. Kết quả về mặt định tính 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 PHỤ LỤC 109
LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, mặc dù đã gặp phải rát nhiều khó khăn nhưng đã giúp em rút ra được cho bản thân rất nhiều bài học kinh nghiệm trong cuộc sống, đó là sự cố gắng, nỗ lực và luôn biết học hỏi, tiếp thu kiến thức bổ ích để tiến bộ. Để hoàn thành tốt đề tài, em đã nhận được sự động viên, giúp đỡ tận tình của thầy cô, gia đình và bạn bè. Đầu tiên em xin được gửi lời tri ân chân thành đến thầy Trịnh Lê Hồng Phương – người đã trực tiếp hướng dẫn em, thầy đã rất nhiệt tình dẫn dắt, cung cấp tài liệu, chia sẻ những kinh nghiệm và nhận xét, góp ý tận tình, giúp em giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình làm khóa luận. Em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giáo trong Khoa Hóa ở trường Đại học Sư phạm đã dạy bảo em trong suốt bốn năm học đại học, giúp em từng bước trang bị những hành trang quý báu. Những kiến thức em đã tiếp thu được không chỉ trong học tập mà còn là những kinh nghiệm cuộc sống, thầy cô đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành khóa luận. Chân thành cảm ơn bạn bè đã ủng hộ, giúp đỡ em trong thời gian học tập và nghiên cứu. Và đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ, người đã sinh thành, dưỡng dục và nuôi dạy con nên người, luôn bên cạnh và chia sẻ mỗi lúc con gặp khó khăn trong cuộc sống. Mặc dù em đã cố gắng hoàn thành khóa luận trong thời gian và khả năng cho phép nhưng chắc chăn sẽ không tránh khỏi những sai sót. Em kính mong thầy cô chia sẻ và đóng góp để em học tập. Thành phố Hồ Chí Minh – 2012 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Xuân Huệ
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTT : công nghệ thông tin CD : compact disc đĩa quang được sử dụng để lưu trữ dữ liệu số ĐC : đối chứng ĐHSP : Đại học sư phạm GV : giáo viên HĐ : hoạt động HS : học sinh HSG : học sinh giỏi ICT : information and communication Technology – Công nghệ thông tin và truyền thông NXB : nhà xuất bản PP : phương pháp PPDH : phương pháp dạy học SGK : sách giáo khoa SBT : sách bài tập TB : trung bình THPT : trung học phổ thông Tkđ : đại lượng kiểm định Student TN : thực nghiệm TT : thông tin
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. So sánh các công nghệ xây dựng website 24 Bảng 3.1. Các lớp thực nghiệm và đối chứng 86 Bảng 3.2. Điểm bài kiểm tra 89 Bảng 3.3. Điểm trung bình 89 Bảng 3.4. Bảng % học sinh đạt điểm khá, giỏi, trung bình, yếu, kém 89 Bảng 3.5. Bảng tỉ lệ % học sinh đạt điểm xi trở xuống 90 Bảng 3.6. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng 93 Bảng 3.7. Danh sách giáo viên nhận xét giáo án có sử dụng e-book 94 Bảng 3.8. Nhận xét của GV về giáo án có sử dụng e-book 96 Bảng 3.9. Nhận xét của HS về e-book 98
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cấu trúc của quá trình dạy học 13 Hình 1.2. Chu trình tự học 14 Hình 1.3. Một số thiết bị chuyên dùng để đọc e−book 21 Hình 1.4. Mô hình lượng giá bốn bậc theo Kirkpatrick 23 Hình 1.5. Màn hình làm việc Dreamweaver 26 Hình 1.5. Màn hình làm việc Photoshop 28 Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc e-book 78 Hình 2.2 Giao diện trang chủ 79 Hình 2.3. Giao diện trang “Bài giảng” 80 Hình 2.4. Giao diện trang “Electron hóa trị - Quy tắc bát tử” 81 Hình 2.5. Giao diện trang “Phương pháp giải” 82 Hình 2.6. Phương pháp giải “Viết công thức Lewis” 83 Hình 2.7. Giao diện trang “Bài tập” 83 Hình 2.8. Bài tập dạng 1 “Viết công thức Lewis” 84 Hình 3.1. Đồ thị đường lũy tích của lớp TN1 và ĐC1 90 Hình 3.2. Đồ thị đường lũy tích của lớp TN2 và ĐC2 91 Hình 3.6. Biểu đồ tổng hợp kết quả học tập của lớp TN1 và ĐC1 92 Hình 3.7. Biểu đồ tổng hợp kết quả học tập của lớp TN2 và ĐC2 92
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Đảng và Nhà nước ta khẳng định nhiệm vụ của ngành giáo dục là nâng cao dân trí, phổ cập giáo dục phổ thông cho toàn dân, song song với nhiệm vụ đó thì cần bồi dưỡng nhân tài, phát hiện các học sinh có năng khiếu ở trường phổ thông và có kế hoạch đào tạo riêng để họ trở thành những cán bộ khoa học kĩ thuật nòng cốt. Bồi dưỡng nhân tài là một nội dung quan trọng trong nhiều nghị quyết của Đảng và Nhà nước đã được nhấn mạnh. Không chỉ riêng nước ta, hầu hết các nước đều coi trọng vấn đề đào tạo và bồi dưỡng nhân tài trong chiến lược phát triển chương trình giáo dục phổ thông. Yêu cầu đó đã đặt ngành giáo dục ngoài nhiệm vụ đào tạo toàn diện còn có chức năng phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi, đào tạo họ trở thành những nhà khoa học mũi nhọn trong từng lĩnh vực. Đây cũng là nhiệm vụ tất yếu trong công cuộc đổi mới đất nước hiện nay. Tuy nhiên, việc thực hiện mục tiêu bồi dưỡng nhân tài qua thực tế cho thấy còn nhiều khó khăn. Tăng cường năng lực tự học cho HS là một yếu tố quan trọng góp phần đổi mới PPDH và nâng cao chất lượng đào tạo ở các trường THPT. Xuất phát từ đặc điểm của HS nói chung và HSG nói riêng, ngoài việc học tập trên lớp các em thường phải dành nhiều thời gian để tự học và tự đọc. Việc thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn cho HS là một biện pháp giúp HS có thể dễ dàng trong việc tự học, tự đọc, tự kiểm tra đánh giá kết quả học tập của mình. Trong các kì thi HSG quốc gia, quốc tế nội dung liên kết hóa học luôn chiếm một phần không nhỏ trong các đề thi. Bên cạnh đó, lí thuyết phần này mang tính trừu tượng, khó hiểu vì vậy học sinh cảm thấy khó khăn khi giải các bài tập về nó. Từ những lí do đó đã thôi thúc chúng tôi chọn đề tài: “THIẾT KẾ E-BOOK HỖ TRỢ DẠY VÀ HỌC CHƯƠNG LIÊN KẾT HOÁ HỌC CHƯƠNG TRÌNH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN”. 2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế e-book nhằm hỗ trợ dạy và học chương “Liên kết hoá học” - chương trình THPT chuyên.
3. Nhiệm vụ của đề tài - Nghiên cứu một số nội dung làm cơ sở lí luận cho đề tài: Cơ sở lí luận về e-book; cơ sở lí luận và thực tiễn về bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học; Cơ sở lí luận về dạy học và tự học; Cơ sở lí thuyết liên kết hoá học; Lí thuyết các phần mềm để thiết kế e-book. - Tìm hiểu thực trạng việc dạy và học môn Hóa ở các trường THPT chuyên. - Nghiên cứu tổng quan chương “Liên kết hóa học”– chương trình THPT chuyên. - Sưu tầm các đề thi, phân loại các dạng bài tập chương “Liên kết hoá học” trong các kì thi học sinh giỏi quốc gia, quốc tế. - Hệ thống hóa lí thuyết chương “Liên kết hoá học” – chương trình THPT chuyên. - Đề xuất hệ thống bài tập chương “Liên kết hoá học” dùng trong bồi dưỡng học sinh giỏi ở các trường THPT chuyên. - Thiết kế e-book chương “Liên kết hoá học” – chương trình THPT chuyên. - Thực nghiệm sư phạm. - Đề xuất các hướng sử dụng e-book trong dạy và học chương “Liên kết hoá học” – chương trình THPT chuyên. - Tổng kết và rút ra bài học kinh nghiệm. 4. Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học hoá học ở trường THPT chuyên. 5. Đối tượng nghiên cứu Việc thiết kế e-book chương “Liên kết hoá học” – chương trình THPT chuyên bằng Dreamweaver CS3, Macromedia Flash CS3 và một số phần mềm khác. 6. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế e-book chương “Liên kết hoá học” có tính khoa học và khả thi cao thì sẽ góp phần nâng cao hiệu quả việc dạy và học ở các trường THPT chuyên. 7. Phương pháp nghiên cứu 7.1. Nhóm các phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Sử dụng phối hợp các phương pháp phân tích, tổng hợp, phân loại, hệ thống hóa trong nghiên cứu các tài liệu lý thuyết có liên quan. 7.2. Nhóm các phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Tìm hiểu thực trạng việc bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường THPT. - Phỏng vấn một số giáo viên đã tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học ở trường THPT. - Trao đổi ý kiến với học sinh và sinh viên tham gia kì thi học sinh giỏi hoá học. - Phương pháp thực nghiệm (Thực nghiệm sư phạm để kiểm nghiệm giá trị thực tiễn của các kết quả nghiên cứu và khả năng ứng dụng của những đề xuất). 7.3. Nhóm các phương pháp thống kê toán học Dùng các phương pháp thống kê toán học để xử lý các số liệu, các kết quả điều tra và các kết quả thực nghiệm để có những nhận xét, đánh giá xác thực. 8. Phạm vị nghiên cứu 8.1. Nội dung kiến thức: Liên kết hoá học – chương trình THPT chuyên. 8.2. Địa bàn nghiên cứu: Một số trường THPT chuyên và các lớp chuyên của các trường THPT TPHCM. 8.3. Thời gian nghiên cứu: 6/2011-5/2012. 9. Điểm mới của đề tài - Ứng dụng công nghệ thông tin để thiết kế e-book chương “Liên kết hóa học”- chương trình THPT chuyên. - Hệ thống phương pháp giải toán phần “Liên kết hóa học” – chương trình THPT chuyên với các chuyên đề cụ thể. - Trang “Bài tập” giúp HS có thể tự luyện tập và ôn tập, đồng thời cũng là nguồn tư liệu cho GV tham khảo.
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1.Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Cùng với sự phát triển như vũ bão của công nghệ thông tin và truyền thông, việc tự học qua mạng, qua hệ thống e-learning và các e-book đang được phổ biến rộng rãi. Người học có thể học bất cứ lúc nào, bất kì ở đâu, với bất kì ai, học những vấn đề mà bản thân quan tâm, phù hợp với năng lực và sở thích, phù hợp với yêu cầu công việc mà chỉ cần có máy tính và mạng Internet. Việc học trở nên linh hoạt và mở. Chính vì thế, các đề tài nghiên cứu về thiết kế website tự học, xây dựng e-learnig, thiết kế e-book đang được mọi người quan tâm nhiều hơn. Sau đây là một số khoá luận và luận văn tốt nghiệp chuyên ngành hóa học, trường ĐHSP TP. Hồ Chí Minh và ĐHSP Hà Nội: 1. Đỗ Ngọc Linh (2005), Nghiên cứu xây dựng giáo trình điện tử hóa học lớp 10, Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục, ĐHSP Hà Nội. 2. Hỉ A Mổi (2005), Thiết kế website tự học môn hóa học lớp 11 chương trình phân ban thí điểm, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 3. Phạm Dương Hoàng Anh (2006), Phối hợp phần mềm Macromedia Dreamweaver MX và Macromedia Flash MX 2004 để thiết kế website hỗ trợ cho việc học tập và củng cố kiến thức môn Hóa học phần Hiđrocacbon không no mạch hở dành cho học sinh THPT, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 4. Nguyễn Thị Thanh Hà (2006), Ứng dụng phần mềm Macromedia Flash và Macromedia Dreamver để thiết kế website về lịch sử hóa học 10 góp phần nâng cao chất lượng dạy học, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 5. Nguyễn Thị Ánh Mai (2006), Thiết kế sách giáo khoa điện tử (E-book) các chương về lý thuyết chủ đạo sách giáo khoa hoá học lớp 10 THPT, Luận văn Thạc sĩ khoa học giáo dục, ĐHSP Hà Nội. 6. Phạm Duy Nghĩa (2006), Thiết kế Web site phục vụ việc học tập và ôn tập chương nguyên tử cho học sinh lớp 10 bằng phần mềm Macromedia Flash và Dreamweaver, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 7. Đỗ Thị Việt Phương (2006), Ứng dụng Macromedia Flash MX 2004 và Dreamweaver MX 2004 để thiết kế website hỗ trợ cho hoạt động tự học hoá học
của học sinh phổ thông trong chương halogen lớp 10, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 8. Nguyễn Ngọc Anh Thư (2006), Phối hợp phần mềm Macromedia Dreamweaver MX và Macromedia Flash MX 2004 để tạo trang web hỗ trợ cho học sinh trong việc tự học môn hóa học lớp 11 nhóm Nitơ chương trình phân ban thí điểm, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 9. Phạm Thị Phương Uyên (2006), Phối hợp phần mềm Macromedia Dreamweaver MX 2004 và Macromedia Flash MX 2004 thiết kế website hỗ trợ cho việc học tập và củng cố kiến thức cho học sinh môn hoá học nhóm oxi – lưu huỳnh chương trình cải cách, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 10. Lê Thị Xuân Hương (2007), Thiết kế website hỗ trợ việc dạy và tự học chương Halogen lớp 10 THPT, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHSP TP.HCM. 11. Trịnh Lê Hồng Phương (2008), Thiết kế học liệu điện tử chương oxi – lưu huỳnh lớp 10 hỗ trợ hoạt động tự học hóa học cho học sinh trung học phổ thông, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 12. Nguyễn Thị Thu Hà (2008), Thiết kế sách giáo khoa điện tử lớp 10 – nâng cao chương “Nhóm Halogen”, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 13. Nguyễn Thị Thùy Linh (2008), Xây dựng E-learning chương “Liên kết hóa học và cấu tạo phân tử” học phần hóa đại cương trường cao đẳng Giao thông vận tải 3, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 14. Thái Hoài Minh (2008), Thiết kế website hỗ trợ việc kiểm tra đánh giá môn hóa học lớp 10 trung học phổ thông, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 15. Trần Tuyết Nhung (2009), Thiết kế sách giáo khoa điện tử chương “Dung dịch – sự điện li” lớp 10 chuyên hóa học, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, ĐHSP TP Hồ Chí Minh. 16. Trịnh Lê Hồng Phương (2011), Xây dựng học liệu điện tử hỗ trợ dạy và học phần cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học –chương trình trung học phổ thông chuyên, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, ĐHSP TP Hồ Chí Minh.
Các website, E-learning và E-book đều có đặc điểm chung là góp phần nâng cao hiệu quả cho việc tự học, tự nghiên cứu kiến thức của HS, tạo điều kiện cho tính tự chủ được phát huy, thúc đẩy động cơ tự thân nhằm học tập suốt đời. Tuy nhiên các tác giả chưa quan tâm đến một số vấn đề sau: - Nội dung các e-book chủ yếu đề cập đến chương trình hóa học THPT, còn chương trình hóa học THPT chuyên ở mức độ hạn chế. - Một số website đòi hỏi phải truy cập Internet mới sử dụng được. - Đa số e-book chưa chú ý đến phần hướng dẫn sử dụng. - Hạ tầng công nghệ thông tin (mạng internet, băng thông, chi phí ) cũng ảnh hưởng đến tiến độ, chất lượng học tập. 1.2. Một số vấn đề về dạy và học 1.2.1. Quá trình dạy học [34] 1.2.1.1. Định nghĩa Quá trình dạy học là chuỗi liên tiếp các hành động dạy và hành động của người dạy và người học đan xen và tương tác với nhau trong khoảng không gian và thời gian nhất định, nhằm thực hiện các nhiệm vụ dạy học. Quá trình dạy học được xác định bởi các dấu hiệu sau: Thứ nhất: Dạy học là một dạng hoạt động đặc thù của xã hội, nhằm truyền thụ và lĩnh hội kinh nghiệm xã hội, trên cơ sở đó hình thành và phát triển nhân cách của người học. Thứ hai: Hoạt động dạy và hoạt động học đều phải được tiến hành trên bản thể của quá trình dạy học đó là nội dung dạy học. Nội dung dạy học là yếu tố khách quan, quyết định tiến trình và phương pháp hoạt động dạy và hoạt động học. Thứ ba: Kết quả của quá trình dạy học là làm biến đổi ở người học những đặc tính nào đó đã được xác định từ trước và tương ứng với nội dung dạy học. Nói cách khác, phải thực hiện được mục đích của chính quá trình dạy học đó. Thứ tư: Một quá trình dạy học bất kì bao giờ cũng phải được tiến hành trong khoảng không gian, thời gian nhất định (một tiết dạy, một bài, một khóa đào tạo, bồi dương,v.v ). Nói cách khác, quá trình dạy học phải là một quá trình học tập có kiểm soát và điều khiển được. 1.2.1.2. Cấu trúc của quá trình dạy học
Một quá trình dạy học bao gồm các yếu tố: mục đích, nội dung dạy học, các hoạt động dạy-học và kết quả học tập. Trong hoạt động dạy và học phải có phương pháp phù hợp. Các yếu tố trên có quan hệ hữu cơ với nhau. Mặt khác, mục đích dạy học nói riêng và các yếu tố khác của quá trình dạy học nói chung được xuất phát từ nhu cầu của xã hội và chịu sự tác động của điều kiện kinh tế - xã hội-văn hóa-khoa học,v.v Có thể tóm tắt cấu trúc quá trình dạy học bằng sơ đồ sau: Kết quả dạy học Nhu Dạy Học cầu Đánh Mục đích dạy học HĐ xã giá dạy hội học Dạy Học PP Nội dung dạy học MÔI TRƯỜNG KINH TẾ - XÃ HỘI - VĂN HÓA – KHOA HỌC Hình 1.1. Cấu trúc của quá trình dạy học 1.2.2. Cơ sở lí luận về tự học [48] 1.2.2.1. Khái niệm Theo từ điển Giáo dục học – NXB Từ điển Bách khoa 2001: “ tự học là quá trình tự mình hoạt động lĩnh hội tri thức khoa học và rèn luyện kỹ năng thực hành ”. Tiến sĩ Võ Quang Phúc cho rằng: “Tự học là một bộ phận của học, nó cũng được hình thành bởi những thao tác, cử chỉ, ngôn ngữ, hành động của người học trong hệ thống tương tác của hoạt động dạy học. Tự học phản ánh rõ nhất nhu cầu bức xúc về học tập của người học, phản ánh tính tự giác và sự nỗ lực của người học, phản ánh năng lực tổ chức và tự điều khiển của người học nhằm đạt được kết quả nhất định trong hoàn cảnh nhất định với nội dung học tập nhất định.”.
Tự học thể hiện bằng cách tự đọc tài liệu giáo khoa, sách báo các loại, nghe radio, truyền hình, nghe nói chuyện, báo cáo, tham quan bảo tàng, triễn lãm, xem phim, kịch, giao tiếp với những người có học, với các chuyên gia và những người hoạt động thực tiễn trong các lĩnh vực khác nhau. Người tự học phải biết cách lựa chọn tài liệu, tìm ra những điểm chính, điểm quan trọng trong các tài liệu đã đọc, đã nghe, phải biết cách ghi chép những điều cần thiết, biết viết tóm tắt và làm đề cương, biết cách tra cứu từ điển và sách tham khảo, biết cách làm việc trong thư viện. Đối với học sinh, tự học còn thể hiện bằng cách tự làm các bài tập chuyên môn, các câu lạc bộ, các nhóm thực nghiệm và các hoạt động ngoại khóa khác. Tự học đòi hỏi phải có tính độc lập, tự chủ, tự giác và kiên trì cao. 1.2.2.2. Các hình thức tự học Tự học có thể diễn ra theo 3 hình thức: - Tự học không có hướng dẫn: người học tự tìm lấy tài liệu để đọc, hiểu, vận dụng các kiến thức trong đó. - Tự học có hướng dẫn: có GV ở xa hướng dẫn người học bằng tài liệu hoặc bằng các phương tiện thông tin khác. - Tự học có hướng dẫn trực tiếp: có tài liệu và giáp mặt với GV một số tiết trong ngày, trong tuần, được thầy hướng dẫn giảng giải sau đó về nhà tự học. 1.2.2.3. Chu trình tự học của học sinh Chu trình tự học của học sinh là một chu trình 3 thời: (1) - Tự nghiên cứu. Tự nghiên cứu - Tự thể hiện. (3) (2) - Tự kiểm tra, tự điều chỉnh. Tự kiểm tra, tự Tự thể hiện Tự học điều chỉnh Hình 1.2. Chu trình tự học Thời (1): Tự nghiên cứu Người học tự tìm tòi, quan sát, mô tả, giải thích, phát hiện vấn đề, định hướng, giải quyết vấn đề, tự tìm ra kiến thức mới (chỉ mới đối với người học) và tạo ra sản phẩm ban đầu hay sản phẩm thô có tính chất cá nhân. Thời (2): Tự thể hiện
Người học tự thể hiện mình bằng văn bản, bằng lời nói, tự sắm vai trong các tình huống, vấn đề, tự trình bày, bảo vệ kiến thức hay sản phẩm cá nhân ban đầu của mình, tự thể hiện qua sự hợp tác, trao đổi, đối thoại, giao tiếp với các bạn và thầy, tạo ra sản phẩm có tính chất xã hội của cộng đồng lớp học. Thời (3): Tự kiểm tra, tự điều chỉnh Sau khi tự thể hiện mình qua sự hợp tác, trao đổi với các bạn và thầy, sau khi thầy kết luận, người học tự kiểm tra, tự đánh giá sản phẩm ban đầu của mình, tự sửa sai, tự điều chỉnh thành sản phẩm khoa học (tri thức). 1.2.2.4. Vai trò tự học Tự học có ý nghĩa quyết định quan trọng đối với sự thành đạt của mỗi người. Tự học là con đường tự khẳng định của mỗi người. Tự học giúp cho con người giải quyết mâu thuẫn giữa khát vọng cao đẹp về học vấn với hoàn cảnh khó khăn của cuộc sống cá nhân. Tự học khắc phục nghịch lý: học vấn thì vô hạn mà tuổi học đường thì có hạn. Sự bùng nổ thông tin làm cho người thầy không có cách nào truyền thụ hết kiến thức cho trò, trò phải học cách học, tự học, tự đào tạo để không bị rơi vào tình trạng “tụt hậu”. Đối với học sinh THPT, quỹ thời gian 3 năm được đào tạo ở bậc học này chắc chắn sẽ không thể nào tiếp thu được hết khối lượng kiến thức khổng lồ trong chương trình. Vì vậy, tự học là một giải pháp khoa học giúp giải quyết mâu thuẫn giữa khối lượng kiến thức đồ sộ với quỹ thời gian ít ỏi ở nhà trường. Tự học là con đường tạo ra tri thức bền vững cho mỗi người. Quá trình tự học khác hẳn với quá trình học tập thụ động, nhồi nhét, áp đặt. Quá trình tự học diễn ra theo đúng quy luật của hoạt động nhận thức. Kiến thức có được do tự học là kết quả của sự hứng thú, của sự tìm tòi, lựa chọn nên bao giờ cũng vững chắc bền lâu. Có phương pháp tự học tốt sẽ đem lại kết quả học tập cao hơn. Khi học sinh biết cách tự học, học sinh sẽ có ý thức và xây dựng thời gian tự học, tự nghiên cứu giáo trình, tài liệu, gắn lý thuyết với thực hành, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo, biến quá trình đào tạo thành quá trình tự đào tạo. Người học phải biết cách tự học vì học tập là một quá trình suốt đời. Đối với học sinh THPT, nếu không có khả năng và phương pháp tự học, tự nghiên cứu thì khi lên đến các bậc học cao hơn như cao đẳng, đại học, học sinh sẽ khó thích ứng với cách học
đòi hỏi phải tự học tập, tự nghiên cứu thường xuyên do đó khó có thể thu được một kết quả học tập tốt. Tự học của học sinh THPT còn có vai trò quan trọng đối với yêu cầu đổi mới giáo dục và đào tạo, nâng cao chất lượng đào tạo tại các trường phổ thông. Với lối dạy theo hướng “nhồi nhét” trong các nhà trường phổ thông hiện nay, học sinh khó có thể có thời gian để tự học. Đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hóa người học sẽ phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của người học trong việc lĩnh hội tri thức khoa học. Vì vậy, tự học chính là con đường phát triển phù hợp với quy luật tiến hóa của nhân loại và là biện pháp sư phạm đúng đắn cần được phát huy ở các trường phổ thông. 1.2.2.5. Tự học qua mạng và lợi ích của nó a. Tự học qua mạng Tự học qua mạng là hình thức của tự học mà không dùng lời nói trực tiếp để giao lưu với nhau, mà dùng các phương tiện khác đó là máy tính có kết nối mạng Internet. Người học chủ động tìm kiếm tri thức để thỏa mãn những nhu cầu hiểu biết của mình tự củng cố, tự phân tích, tự đào sâu, tự đánh giá, tự rút kinh nghiệm với sự hỗ trợ của máy tính. b. Lợi ích của việc học qua mạng Trong thời đại “bùng nổ thông tin”, mỗi người muốn thoát khỏi lạc hậu với khoa học và kĩ thuật, phải có thói quen và khả năng tự học suốt đời vì không phải ai, vào bất cứ lúc nào, cũng có điều kiện đến trường, đến lớp để học. Tự học hoàn toàn thì rất khó, phải có một sự hướng dẫn được tổ chức chu đáo. Tự học qua mạng ra đời nhằm cung cấp sự hướng dẫn đó cho bất cứ ai muốn học một chương trình nào đó hoặc xem lại, bổ sung, mở rộng phần kiến thức đã học ở trường lớp. Sự hướng dẫn này có cấp độ chung và cấp độ cụ thể. Cấp độ chung hướng dẫn học về các mặt tư tưởng, quan điểm, phương pháp luận, những phương pháp chung nhất, phổ biến nhất. Cấp độ cụ thể hướng dẫn học môn cụ thể, từng bài học cụ thể. Cấp độ chung soi sáng cho cấp độ cụ thể và cấp độ cụ thể minh họa, củng cố cấp độ chung. Cả hai cấp độ hướng dẫn này khi vào học sẽ hòa quyện vào nhau, tác động lẫn nhau để tạo nên một phong cách tự học có hiệu quả, người học sẽ có trong tay một công cụ cơ bản để học suốt đời. Một sự hướng dẫn được coi là có hiệu quả nếu người tiếp thu thật sự chủ động khiến cho yêu cầu “được hướng dẫn” cũng sẽ giảm dần cho đến khi người học có thể tự học hoàn toàn.
Tự học qua mạng, người học không bị ràng buộc vào thời khóa biểu chung, một kế hoạch chung, có thời gian để suy nghĩ sâu sắc một vấn đề, phát hiện ra những khía cạnh xung quanh vấn đề đó và ra sức tìm tòi học hỏi thêm. Dần dà, cách tự học đó trở thành thói quen, giúp người học phát triển được tư duy độc lập, tư duy phê phán, tư duy sáng tạo. Tự học qua mạng giúp người học có thể tìm kiếm nhanh chóng và dễ dàng một khối lượng lớn thông tin bổ ích. Về mặt này, người học hoàn toàn thuận lợi so với việc tìm kiếm trên sách báo. Với tính năng siêu liên kết và giao diện thân thiện, website sinh động, hấp dẫn, tiện dụng cho người học góp phần nâng cao hứng thú học tập. Tóm lại, tự học có một vai trò hết sức quan trọng nhưng tự học của học sinh cũng không thể đạt được kết quả cao nhất nếu không có sự hướng dẫn, chỉ dạy của người thầy. Chính vì vậy, “trong nhà trường điều chủ yếu không phải là nhồi nhét cho học trò một mớ kiến thức hỗn độn mà là giáo dục cho học trò phương pháp suy nghĩ, phương pháp nghiên cứu, phương pháp học tập, phương pháp giải quyết vấn đề” (Thủ tướng Phạm Văn Đồng-1969). GV cần giúp cho học sinh tìm ra phương pháp tự học thích hợp và cung cấp cho học sinh những phương tiện tự học có hiệu quả. Dạy cho học sinh biết cách tự học qua mạng chính là một trong những cách giúp học sinh tìm ra chiếc chìa khóa vàng để mở kho tàng kiến thức vô tận của nhân loại. 1.2.2.6. Những khó khăn khi tiến hành tự học Ngày nay có quá nhiều tài liệu nói về tự học của học sinh. Điều đó là tất yếu. Phương pháp tự học có thể giúp người học thích ứng được đòi hỏi khắt khe của cuộc sống hiện đại. Nó phải là phương pháp học tập cơ bản và suốt đời của mỗi người. Vì vậy, vấn đề đặt ra ở đây không phải là ở chỗ tự học là gì và vai trò của nó trong học tập của học sinh, mà là người GV làm thế nào để giúp học sinh thực hành được phương pháp này. Một trong những nguyên nhân dẫn đến hạn chế hiệu quả tự học là học sinh gặp nhiều khó khăn khi sử dụng phương pháp tự học. Đó có thể là những khó khăn khách quan như xa GV, xa bạn, phải tự mình giải quyết việc học v.v và những khó khăn chủ quan như tâm lí thiếu tự tin, dễ nản chí khi gặp bế tắc v.v Trong số các khó khăn đó, nổi
bật là những hạn chế về kĩ năng tự học. Có thể kể ra một số khó khăn thường thấy do thiếu các kĩ năng tự học: - Sưu tầm và phân loại tài liệu học tập. - Nghiên cứu tài liệu. - Khắc phục khó khăn phát sinh trong trường hợp không có GV trợ giúp. - Tự kiểm soát và quản lí quá trình tự học. - Đánh giá kết quả và hiệu quả tự học. Để khắc phục những khó khăn đó đưa ra một số biện pháp để nâng cao hiệu quả trong việc hướng dẫn và quản lí việc tự học của học sinh. 1.2.2.7. Một số biện pháp hướng dẫn và quản lí việc tự học của học sinh a. Xây dựng hệ thống bài tập tự học cho học sinh Các bài tập tự học hàm chứa nội dung học tập mà học sinh phải tự hoàn thành. Đồng thời nó là bản chỉ dẫn học tập cho học sinh, bản cam kết và hồ sơ để GV đánh giá kết quả tự học. Vì vậy, việc soạn thảo bài tập tự học có ý nghĩa quan trọng trong việc hướng dẫn tự học Trước khi soạn thảo bài tập tự học, GV cần lựa chọn và quyết định nội dung tự học. Thông thường, các nội dung được chọn là những vấn đề cơ bản, đơn giản, mang tính thực tiễn cao, có nhiều nguồn tài liệu (sách giáo khoa, tạp chí, băng hình v.v ). Phân tích nội dung đã được chọn thành những đơn vị kiến thức nhỏ và theo các đề mục rõ ràng, để dễ thiết lập các bài tập và học sinh dễ soạn đề cương. Các bài tập tự học có thể được soạn theo hai hình thức: Bài tập theo bài học và bài tập theo chủ đề. Bài tập theo bài học là các bài tập được soạn thảo rất cụ thể, chi tiết và thường bám sát với từng trang nội dung của sách giáo khoa. Các bài tập loại này được cấu trúc theo hệ thống phù hợp với hệ thống tri thức đã được chọn lọc để người học tự nghiên cứu. Khi người học hoàn thành hệ thống bài tập này sẽ nắm được nội dung của tài liệu học tập. Bài tập theo chủ đề thường dùng để ôn tập. Trong đó các bài tập được soạn theo chủ đề và thường có đề cương ôn tập kèm theo. - Độ khó của các bài tập cũng là vấn đề cần quan tâm. Khó khăn chủ yếu của người học là không có người trợ giúp khi bế tắc. Vì vậy, các bài tập không nên quá khó mà ở mức trung bình. Nhìn chung, nên cấu trúc bài tập dưới dạng tìm hiểu nội dung tài
liệu, ghi nhớ và tìm cách giải thích các sự kiện thực tế, tránh ra các bài tập phức tạp. Việc sắp xếp các bài tập cũng cần theo lôgic chặt chẽ từ dễ đến khó và đánh số thứ tự rõ ràng, để người làm không bỏ qua những bài dễ khi gặp bài khó. - Để tránh sự sao chép, các bài làm (các phiếu trả lời) nên yêu cầu viết tay (không đánh máy vi tính). b. Giám sát quá trình tự học Đặc điểm của phương pháp tự học là không đánh giá quá trình học tập. Điều này gây khó khăn không nhỏ cho cả người học và người dạy trong việc kiểm soát quá trình học tập và đánh giá mức độ tiến bộ của việc học. Để khắc phục khó khăn này có thể làm theo các bước sau: - Cho các câu hỏi để kiểm tra sự tiến bộ và mức độ hiểu của học sinh. - Cho đáp án các câu hỏi ghi trên phiếu học tập để học sinh có thể tự đánh giá bản thân và người khác. - Cung cấp các bài làm mẫu hoặc cách giải tối ưu, sau khi người học đã hoàn thành phiếu học tập. - Khuyến khích học sinh tìm câu hỏi tự kiểm tra có trong sách giáo khoa. - Yêu cầu học sinh phát biểu và đánh giá về quá trình và hiệu quả tự học. - Cho học sinh đóng vai người GV để nâng cao trách nhiệm đối với bạn cùng học (học bằng cách dạy người khác là cách học hiệu quả nhất). c. Hướng dẫn sử dụng nguồn tài liệu Nguồn tài liệu quyết định rất lớn đến chất lượng tự học. Vì vậy, người GV nên lập danh mục các loại tài liệu cho học sinh, chỉ rõ tài liệu bắt buộc và tài liệu tham khảo. Đối với tài liệu bắt buộc cần phải chỉ rõ số trang phải đọc kèm theo câu hỏi. Sưu tầm và phân loại các nguồn tài liệu là một trong những kĩ năng cần được hình thành trong hoạt động tự học. Vì vậy, bên cạnh việc chỉ dẫn cho học sinh cách sưu tầm tài liệu cần có sự giám sát và đánh giá của GV, coi đó là một nội dung tự học. d. Đánh giá việc tự học
Hình thức đánh giá phổ biến là bài thi ngay sau khi kết thúc việc thực hiện các bài tập tự học. Việc đánh giá cần phù hợp với đặc điểm của từng lớp học. Bài thi dành cho học sinh tự học có thể chia thành hai mức: thấp và cao. Bài thi thấp là bài thi học sinh tự cho điểm, còn bài thi mức cao là bài thi giống như các bài thi thông thường. Thông thường, sẽ có nhiều học sinh chưa đạt yêu cầu trong đợt đánh giá đầu, GV cần dành thời gian và bài tập tự học để củng cố. Thời gian ít nhất là nửa tháng và các bài tập không nên lặp lại. 1.3.Cơ sở lí luận về sách điện tử (E-book) 1.3.1. Khái niệm e-book [52] Theo trang web www.thuvien-ebook.com “E-book là từ viết tắt của electronic book (sách điện tử). Hiểu theo cách đơn giản nhất, sách điện tử (e-books hay digital books) là phiên bản dạng số (hay điện tử) của sách. Nội dung của sách số có thể lấy từ sách giấy hoặc mang tính độc lập tùy thuộc vào người xuất bản. Một số người thường sử dụng thuật ngữ này để chỉ luôn cả thiết bị dùng để đọc sách dạng số (còn gọi là book – reading appliances hay e-book readers)”. Trong luận văn này, có thể hiểu sách giáo khoa điện tử thực chất giống như một cuốn sách giáo khoa bình thường nhưng có bổ sung nhiều hình ảnh, phim thí nghiệm, nhiều bài tập hoá học và được sử dụng thông qua hệ thống máy tính. Hình 1.3. Một số thiết bị chuyên dùng để đọc e−book 1.3.2. Ưu điểm và hạn chế của e-book [52] 1.3.2.1. Ưu điểm E−book có những tính năng ưu việt mà sách in thông thường không thể có được:
− Sách cung cấp tối đa tư liệu nghe nhìn như chữ in, hình ảnh, video clips thí nghiệm, thậm chí có thể kèm theo một số phần mềm tiện ích khác như bảng tuần hoàn hoặc vài game để thư giãn. − Có thể truy xuất rất nhanh đến các mục, phần trong sách nhờ các tham chiếu chéo (hyperlinks). − Không gian lưu trữ không còn là vấn đề, có thể mang bên mình cả một thư viện hàng ngàn cuốn sách và đọc chúng mọi nơi, mọi lúc rất tiện lợi. Thậm chí, ở đâu có Internet và máy tính thì tại đó có thể đọc được sách mong muốn. − Người dùng có thể điều chỉnh cỡ chữ đến mức tốt nhất của mình. − Có thể in thành bản in, nếu được sự chấp nhận của tác giả. − Các thiết bị chuyên dùng để đọc e−book (E-book readers) còn cho phép đọc sách trong điều kiện thiếu sáng. − Các phần mềm chuyên dùng để đọc e−book còn cung cấp nhiều tiện ích như: cho phép ghi chú, highlight vào các đoạn văn hoặc thậm chí tự động mở trang cuối cùng cho lần đọc tiếp theo. − Giá thành của e−book rẻ hơn sách in khá nhiều, không bị hỏng theo thời gian. Thậm chí, có thể sao lưu dự phòng nếu được tác giả chấp nhận. − Việc xuất bản −book với giao diện cơ bản hiện nay được thực hiện dễ dàng. Bộ Office mới của Microsoft đã tích hợp công cụ tạo e−book với định dạng PDF rất tiện lợi. Hiển nhiên, việc sản xuất không hao tốn giấy in, mực in. 1.3.2.1. Hạn chế − Để đọc e−book, yêu cầu phải có một thiết bị đọc, đó là máy tính hoặc e−book reader hoặc smartphone. Chúng đều chỉ hoạt động khi có năng lượng (pin, điện). − Cần có phần mềm tương thích với định dạng của e−book cài sẵn lên thiết bị đọc thì mới đọc được e−book. − Đọc e−book trên máy tính lâu, có hại cho mắt. 1.3.3. Mục đích thiết kế e-book Thiết kế e-book hỗ trợ cho hoạt động tự học hóa học của HS phổ thông như là một công cụ tự học thích hợp từ đó nâng cao hiệu quả tự học thông qua những kiến thức được
minh họa một cách sinh động, hấp dẫn. Ngoài ra, khi GV ứng dụng ICT trong dạy học hóa học có thể sử dụng e-book như là một tài liệu tham khảo. 1.3.4. Các yêu cầu thiết kế e-book Việc thiết kế e-book phục vụ cho giáo dục đòi hỏi phải đáp ứng những đặc trưng riêng về mặt nghe, nhìn, tương tác; do đó theo tác giả Nguyễn Trọng Thọ để đáp ứng nhu cầu tự học, chúng ta phải tuân theo đầy đủ các bước của việc thiết kế dạy học (ADDIE là chữ viết tắt của 5 bước): 1. Analysis (phân tích tình huống để đề ra chiến lược phù hợp): - Hiểu rõ mục tiêu. - Các tài nguyên có thể có. - Đối tượng sử dụng. 2. Design (thiết kế nội dung cơ bản): - Các chiến lược dạy học. - Siêu văn bản (hypertext) và siêu môi trường (hypermedia). - Hướng đối tượng, kết nối và phương tiện điều hướng. 3. Development (phát triển các quá trình): - Thiết kế đồ hoạ. - Phát triển các phương tiện 3D và đa môi trường (multimedia). - Hình thức và nội dung các trang Web. - Phương tiện thực tế ảo. 4. Implementation (triển khai thực hiện): Cần tích hợp với chương trình công nghệ thông tin của trường học : • Chuẩn bị cho phù hợp với thực tế các phòng máy tính. • Thủ tục tiến hành với thầy. • Triển khai trong toàn bộ các đối tượng dạy, học và quản lí. • Quản lí tài nguyên (nhân lực và vật lực). 5. Evaluation (lượng giá): Đánh giá hiệu quả huấn luyện thường sử dụng mô hình bốn bậc do Donald Kirkpatrick phát triển (1994). Theo mô hình này, quá trình lượng giá luôn được tiến hành theo thứ tự vì thông tin của bậc trước sẽ làm nền cho việc lượng giá ở bậc kế tiếp: - Bậc 1: Phản ứng tích cực hay tiêu cực (Reactions).
- Bậc 2: Hiệu quả học tập (Learnings). - Bậc 3: Khả năng chuyển giao hay chuyển đổi (Transfers). - Bậc 4: Kết quả thực tế (Results). Hình 1.4. Mô hình lượng giá bốn bậc theo Kirkpatrick 1.3.5. Các phần mềm thiết kế e-book [53] Trong khóa luận này, chúng tôi thiết kế e-book dưới dạng một website nên đã sử dụng các phần mềm dùng xây dựng website. Hiện nay có rất nhiều công nghệ được sử dụng để thiết kế và phát triển website, xây dựng và thiết kế website tĩnh với ngôn ngữ HTML hay xây dựng, thiết kế website với các ngôn ngữ lập trình cấp cao hơn (PHP, ASP, ASP.NET, JSP ). Vậy phải lựa chọn công nghệ nào? Theo www.thegioiwebsite.net với bài viết “Lựa chọn công nghệ nào để phát triển website” đưa ra những nhận định đơn giản giúp ta chọn được giải pháp tốt nhất cho mình trước khi lựa chọn một ngôn ngữ lập trình để thiết kế web. Bảng 1.1. So sánh các công nghệ xây dựng website PHP ASP.NET ASP JSP/ java Tốc độ xử lý Nhanh, hiệu quả cao. Nhanh, hiệu quả cao. Rất chậm. Hơi chậm. Thấp Cao Trung bình Chi phí (không tốn chi phí (do một phần phải (do một phần phải Cao. mua bản quyền). mua bản quyền). mua bản quyền). Thời gian Hơi phức tạp, Hơi phức tạp, code và triển Nhanh, đơn giản. Trung bình. chậm hơn PHP. chậm hơn PHP. khai Số lượng nhà Không nhiều, vì Không nhiều, vì cung cấp Nhiều, dễ lựa chọn. vậy khó cho việc vậy khó cho Ít, khó tìm. hosting lựa chọn. việc lựa chọn.
Ít, khả năng Nhiều, khả năng Nhiều, khả năng Số lượng nhà chọn lựa để xây chọn lựa một chọn lựa một cung cấp Ít. dựng một trang trang web phù trang web phù website web phù hợp rất hợp tốt hơn. hợp tốt hơn. khó. Khả năng mở Dễ dàng và rộng và phát Dễ dàng. Khó khăn. Khó khăn. nhanh chóng. triển Phong phú, đa Phong phú, đa dạng. Phát triển dạng. Phát triển web trên nền web trên nền web web 2.0. Sử dụng 2.0. Sử dụng Các công cụ công nghệ Ajax công nghệ Ajax và công nghệ làm cho quá Ít, khó tìm. Ít, khó tìm. làm cho quá trình hỗ trợ trình duyệt web duyệt web nhanh nhanh chóng và chóng và thân thân thiện hơn thiện hơn đối với đối với người người dùng. dùng. Đối với những GV không chuyên trong lĩnh vực lập trình website với các ngôn ngữ lập trình cấp cao, thì việc chọn cho mình ngôn ngữ thiết kế web với HTML là giải pháp tốt nhất, bởi vì ngôn ngữ HTML dễ học, thiết kế đơn giản, dễ thay đổi cấu trúc web và phát triển website thật dễ dàng, đồng thời việc kết hợp HTML với các ngôn ngữ thiết kế web khác như CSS, Javascript và đồ họa sẽ làm cho website đẹp hơn, sinh động hơn. 1.3.5.1. Ngôn ngữ HTML HTML (hay Hypertext Markup Language - Ngôn ngữ liên kết siêu văn bản) là ngôn ngữ đánh dấu chuẩn dùng lập trình các tài liệu World Wide Web, tài liệu là các tập tin văn bản đơn giản. Ngôn ngữ HTML dùng các tag (thẻ) hoặc các đoạn mã lệnh để chỉ cho các trình duyệt (Web browsers) cách hiển thị các thành phần của trang như text và graghics, và đáp lại những thao tác của người dùng bởi các thao tác ấn phím và nhắp chuột. Hầu hết các Web browser, đặc biệt là Microsoft Internet Explorer và Netscape Navigator, nhận biết các tag của HTML vượt xa những chuẩn HTML đặt ra. 1.3.5.2. CSS (Cascading Style Sheet)
CSS (cascading style sheet) cho phép chúng ta định dạng (font chữ, kích thước, màu sắc ) của các đối tượng sử dụng CSS đó. Ưu điểm của CSS là tách riêng phần định dạng ra riêng khỏi phần nội dung, do đó rất tiện khi bạn muốn thay đổi giao diện của một website. 1.3.5.3. Ngôn ngữ Javascript (ngôn ngữ kịch bản) JavaScript, theo phiên bản hiện hành, là một ngôn ngữ lập trình kịch bản (script) dựa trên đối tượng được phát triển từ các ý niệm nguyên mẫu. Ngôn ngữ này được dùng rộng rãi cho các trang web, nhưng cũng được dùng để tạo khả năng viết script sử dụng các đối tượng nằm sẵn trong các ứng dụng. Các đoạn mã script được chèn vào HTML để làm tăng khả năng linh hoạt của thiết kế website động, tạo ra một số hiệu ứng đặc biệt cho website. 1.3.5.4. Thiết kế web với Dreamweaver Dreamweaver là một chương trình chuyên nghiệp để tạo và quản lý các trang web. Dreamweaver cung cấp các công cụ phác thảo trang web cao cấp, hỗ trợ các tính năng DHTML (Dynamic HTML) mà không cần viết các dòng lệnh, giúp người sử dụng không biết lập trình web cũng có thể thiết kế được các trang web động một cách dễ dàng, trực quan. Với Dreamweaver chúng ta có thể dễ dàng nhúng các sản phẩm của các chương trình thiết kế web khác như Flash, Fireworks, Shockwave, Generator, Authorwave vv Dreamweaver còn cho phép người sử dụng chỉnh sửa trực tiếp HTML. Với Quick Tag Editor bạn có thể nhanh chóng bổ sung hoặc xóa bỏ một HTML mà không cần thoát khỏi cửa sổ tài liệu. Chế độ soạn thảo trang web bằng HTML giúp chúng ta có thể thiết kế trang trực tiếp bằng ngôn ngữ HTML. Dreamweaver còn hỗ trợ các HTML Styles và Cascading Style Sheet giúp chúng ta định dạng trang web nhằm tăng tính hấp dẫn khi duyệt các trang web này. Vùng làm việc của chương trình Deamweaver rất linh động và dễ sử dụng gồm các thành phần như sau: Document, Launcher, Object Palette, Property Inspector, Floating Palette và các context menu (menu ngữ cảnh)
Hình 1.5. Màn hình làm việc Dreamweaver 1.3.5.5. Photoshop Phần mềm Adobe Photoshop là một phần mềm chuẩn và dẫn đầu trong việc biên tập và xử lý hình ảnh chuyên nghiệp, với nhiều hiệu ứng biên tập, xử lý và biến đổi hình ảnh giúp cho công việc xử lý các hình ảnh nhanh chóng. Photoshop được đánh giá là phần mềm dẫn đầu thị trường về sửa ảnh bitmap và được coi là chuẩn cho các ngành liên quan tới chỉnh sửa ảnh. Trong Photoshop có thể mở và lưu nhiều dạng thức tập tin khác nhau: - Photoshop (.psd): Đây là dạng thức riêng của Photoshop, cũng là dạng thức tối ưu khi chúng ta làm việc trong Photoshop. - Bitmap (.bmp): Dạng thức này tương thích với Windows, không có dữ liệu nào của tập tin bị loại bỏ khi chúng ta lưu tập tin. - EPS (.eps): Dạng tập tin Encapsulated PostScript là một lựa chọn lý tưởng cho ảnh nét trắng đen. - GIF (.gif): Dạng thức trao đổi đồ họa (Graphics Interchange Format) là một lựa chọn tuyệt vời cho Web. - JPEG (.jpg): Tập tin Joint Photographic Experts Group. Loại định dạng này lưu tập tin mà dữ liệu hình ảnh sẽ bị loại bỏ bớt nhằm giảm bớt kích thước. - PCX (.pcx): Dạng thức dược dùng với nền Windows. PDF (.pdf) Portable.
- Documemts Format: Hoạt động kết hợp với phần mềm Acrobat của Adobe, cũng là dạng thức tập tin dùng để sản xuất trang Web. - Pixar (.pxr): Dùng với chương trình tạo ảnh ba chiều. - PNG (.png): Thay thế cho dạng thức gif, rất lý tưởng cho Word Wide Web và đang ngày càng được ưa chuộng. Nó cho phép chúng ta lưu tập tin sao cho tập tin này được tải xuống theo dạng đan xen trên Word Wide Web. - RAW (.raw): Dạng thức này lưu tập tin dưới dạng một luồng byte. Rất tốt để di chuyển qua lại giữa các ứng dụng. - Scitex (.sci): Dành cho các hệ thống kỹ thuật cao. - Targe (.tga): Dùng cho hệ thống sử dụng Card Video. - TIFF (.tif): Một dạng thức rất phổ biến, Tagged - Image file Format. Hình 1.6. Màn hình làm việc Photoshop 1.3.5.6. Flash Adobe Flash (Macromedia Flash), hay còn gọi một cách đơn giản là Flash, được dùng để chỉ chương trình sáng tạo đa phương tiện (multimedia) lẫn phần mềm dùng để hiển thị chúng Macromedia Flash Player. Flash là công cụ để phát triển các ứng dụng như thiết kế các phần mềm mô phỏng. Sử dụng ngôn ngữ lập trình ActionScript để tạo các tương tác, các hoạt cảnh trong phim. Điểm mạnh của Flash là có thể nhúng các file âm thanh, hình ảnh động. Người lập trình
có thể chủ động lập các điều hướng cho chương trình. Flash cũng có thể xuất bản đa dạng các file kiểu html, exe, jpg, để phù hợp với các ứng dụng của người sử dụng như trên web, CD, Ưu điểm lớn nhất của Flash - với đồ họa dạng vectơ - là kích thước file rất nhỏ. Thuận tiện cho việc truyền tải dữ liệu qua internet. Hiện nay có rất nhiều phần mềm thiết kế tập tin flash (.swf), các phần mềm này có tính năng là dễ sử dụng, giúp cho người sử dụng thiết kế được các flash một cách đơn giản nhờ vào các hiệu ứng sẵn có. Các phần mềm như: Sothink SWF Quicker, SWF Text, Sothink SWF Easy 1.4. Thực trạng về bồi dưỡng HSG, chuyên Hóa ở Việt Nam [32] 1.4.1. Những khó khăn của GV khi bồi dưỡng HSG hoá học Tác giả Nguyễn Thị Ngà, luận án Tiến sĩ Giáo dục học: “Xây dựng và sử dụng tài liệu tự học có hướng dẫn theo mođun phần kiến thức cơ sở hóa học chung- chương trình trung học phổ thông chuyên hóa học góp phần nâng cao năng lực tự học cho học sinh” [32], đã đưa ra những khó khăn của giáo viên khi bồi dưỡng HSG: - Không xác định được giới hạn của các kiến thức cần dạy cho học sinh sao cho hợp lí, vì đôi lúc đề thi đề cập kiến thức quá rộng. - Sách giáo khoa chuyên hoá lượng bài tập ít, các tài liệu tham khảo có nhiều bài đề cập đến những kiến thức quá xa chương trình. - Đề thi HSG hóa học quốc gia những năm gần đây không công bố đáp án. - Một số kiến thức giữa các tài liệu chưa thống nhất, gây khó khăn cho GV trong việc tham khảo và bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học. - Kinh phí dành cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi chưa được chú trọng. - Học sinh và phụ huynh chưa thật sự yên tâm do chính sách đặc cách của học sinh đạt giải chưa ổn định, đồng thời công sức ôn thi vào đại học nhỏ hơn mà hiệu quả lại cao hơn. 1.4.2. Những yêu cầu của GV khi bồi dưỡng HSG hoá học Cũng theo tác giả Nguyễn Thị Ngà [32], GV khi bồi dưỡng HSG hoá học có những yêu cầu sau: - Nên giới hạn kiến thức trước mỗi kì thi HSG hóa học. - Bên cạnh sách giáo khoa cần có thêm nhiều sách bài tập chuyên hoá.
- Thường xuyên tổ chức (ở mức toàn quốc hoặc mức cụm) các lớp bồi dưỡng hoặc các hội nghị trao đổi kinh nghiệm giữa các GV trực tiếp bồi dưỡng HSG. - Trang bị thêm nhiều phòng thí nghiệm hóa học ở các trường THPT chuyên. - Nên sớm có chính sách cụ thể và rõ ràng để động viên kịp thời các GV trực tiếp bồi dưỡng HSG, nhất là khi có kết quả tốt. 1.4.3. Thực trạng tình hình tự học của HSG, học sinh chuyên Hoá Tác giả Nguyễn Thị Ngà [32] đã tiến hành điều tra về tình hình tự học của 368 HS chuyên hóa ở 6 tỉnh, thành phố: Vĩnh Phúc, Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hậu Giang, Đồng Tháp, Đà Nẵng, Hải Phòng, Huế và Thành phố Hồ Chí Minh, Hải Dương. Kết quả như sau: 1.4.3.1. Tình hình học tập của HS ở các trường THPT chuyên - 53/368 HS (14,40%) cho rằng chỉ cần học trên lớp là đủ. - 20/368 HS (5,43%) cho rằng tự nghiên cứu tài liệu là chính. - 310/368 HS (84,24%) cho rằng cần tự nghiên cứu những phần GV gợi ý. Số liệu trên cho thấy thực trạng học sinh ở các trường THPT chuyên muốn đạt kết quả cao trong các kì thi HSG thì phải lĩnh hội một lượng kiến thức vô cùng lớn. Nếu chỉ học trên lớp là chưa đủ, hàng ngày các em phải dành nhiều thời gian cho việc tự học. Tuy nhiên việc tự học của các em cần có sự định hướng của GV. 1.4.3.2. Thời gian và hình thức tự học a. Thời gian dành cho tự học ở nhà - 280/368 HS (76,08%) sử dụng 4 - 5 giờ/ngày cho việc tự học. - 121/368 HS (32,88 %) sử dụng 3 - 4 giờ/ngày cho việc tự học. b. Hình thức tự học ở nhà - 256/368 HS (69,56 %) có đọc lại bài trên lớp. - 157/368 HS (42,66%) có tìm tư liệu trên mạng. - 125/368 HS (33,96%) chuẩn bị bài trên lớp theo hướng dẫn của GV. - 250/368 HS (67,93%) đọc tất cả các vấn đề có liên quan đến bài học. Kết quả điều tra cho thấy đa số HS ở các lớp chuyên đều có khả năng tự học Nhưng trên thực tế các em mất rất nhiều thời gian dành cho việc tự học nhưng hiệu quả không
cao, nguyên nhân là lượng kiến thức quá nhiều và một phương pháp tự học chưa có ở HS, ví dụ như đọc lan man, cái gì cũng đọc, bài tập nào cùng làm, chưa hệ thống hóa được lí thuyết và phương pháp giải toán Điều đó cho thấy việc tự học của HS ở các lớp chuyên hiện tại còn nhiều bất cập chủ yếu đọc lại bài trên lớp (69,56%) hoặc mất nhiều thời gian cho việc học kiến thức mới nhưng chưa hiệu quả. Vì vậy GV cần có hướng dẫn về nội dung, phương pháp học tập cho HS và yêu cầu kết quả cần đạt được để HS thực hiện và có cách học hiệu quả hơn. Kết luận: Các số liệu điều tra cho thấy HS ở các lớp chuyên đã xác định đúng vị trí về tự học khi học ở các trường THPT chuyên. Nhưng do không có hướng dẫn của GV và tài liệu học tập phù hợp, mặt khác do khả năng thu thập, xử lý các thông tin cho học tập của HS còn chưa tốt, chưa biết khái quát, tổng hợp thành các nội dung cơ bản của bài học mà chỉ liệt kê chung chung theo giáo trình, chưa biết phân tích để vận dụng nên chỉ nắm lý thuyết theo sách, chưa có sự luyện tập để củng cố và rèn luyện kỹ năng. Các GV dạy ở các trường THPT chuyên đã thực hiện đổi mới PPDH theo hướng tăng cường tự học của HS như giao bài cho HS chuẩn bị nhưng chưa hướng dẫn cách học nên HS lúng túng trong việc tự học kiến thức mới hoặc khi vận dụng kiến thức đã học ở các bài tập khó. Các kết quả điều tra ở các trường THPT chuyên còn cho thấy chương trình, SGK, tài liệu cho môn chuyên còn thiếu và khó cập nhật kịp với sự bùng nổ thông tin và phát triển quá nhanh của khoa học, công nghệ hiện đại. Việc khai thác nguồn tài liệu thông qua mạng internet của giáo viên và học sinh còn hạn chế . Thực trạng này cho thấy cần phải xây dựng những tài liệu có nội dung kiến thức tổng hợp, hướng dẫn phương pháp học tập và đánh giá kết quả việc tự học dành cho HS trường THPT chuyên.
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ E-BOOK CHƯƠNG LIÊN KẾT HÓA HỌC CHƯƠNG TRÌNH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN 2.1. Tổng quan về chương “Liên kết hoá học” 2.1.1. Vị trí Trong sách giáo khoa hóa học lớp 10 chuyên hóa học, chương “Liên kết hóa học” là chương thứ hai, sau chương “Cấu tạo nguyên tử” 2.1.2. Mục tiêu 2.1.2.1. Kiến thức Biết: - Khái niệm liên kết hoá học, qui tắc bát tử. - Độ dài liên kết. Góc liên kết. Năng lượng liên kết. Lực Van der Waals, Momen lưỡng cực, sự phân cực phân tử. - Khái niệm liên kết kim loại. - Một số mạng tinh thể kim loại và tính chất của tinh thể kim loại. - Khái niệm tinh thể nguyên tử, tinh thể phân tử, tinh thể ion, mạng lưới tinh thể ion. - Tính chất chung của hợp chất có tinh thể nguyên tử, tinh thể phân tử và hợp chất ion. - Cách xác định số nguyên tử trong một ô mạng cơ bản, độ đặc khít, số hốc trong một đơn vị mạng. Hiểu: - Sự tạo thành ion âm (anion), ion dương (cation), ion đơn nguyên tử, ion đa nguyên tử, sự tạo thành liên kết ion. - Sự hình thành liên kết cộng hoá trị, Định nghĩa liên kết cộng hoá trị. Phương pháp cặp electron. Tính định hướng và Thuyết liên kết hóa trị (VB). - Sự hình thành liên kết cho nhận, Sự hình thành liên kết hiđro. Điện tích hình thức và sơ đồ Lewis (công thức vạch hóa trị) - Mối quan hệ giữa độ âm điện với một số loại liên kết. - Sự xen phủ các obitan nguyên tử trong sự tạo thành phân tử đơn chất ( H2, Cl2), tạo thành phân tử hợp chất ( HCl, CO2) - Dạng hình học của phân tử và Sự lai hóa obitan nguyên tử: sp, sp, sp2, sp3, sp3d, dsp3 Mô hình sức đẩy cặp electron (VSEPR). - Sự xen phủ trục, xen phủ bên các obitan nguyên tử, liên kết ∂ và liên kết π.
2.1.2.2. Kĩ năng - Biết cách xác định phân tử có cực hay không phân cực dựa vào độ dài liên kết, góc liên kết, năng lượng liên kết. Lực Van der Waals. Momen lưỡng cực - Viết được cấu hình electron của ion đơn nguyên tử cụ thể. - Viết được công thức electron, công thức cấu tạo của một số nguyên tử cụ thể. Dự đoán được kiểu liên kết hóa học có thể có ( một cách tương đối) trong phân tử gồm 2 nguyên tử khi biết hiệu độ âm điện của chúng. 2 3 3 3 - Vẽ sơ đồ hình thành liên kết và liên kết π , lai hoá sp, sp , sp , sp d, dsp - Xác định được dạng hình học của phân tử, trạng thái lai hoá của nguyên tử. Giải thích sự hình thành liên kết bằng thuyết lai hóa. - Dựa vào cấu tạo loại mạng tinh thể, dự đoán tính chất vật lí của chất. - Xác định số nguyên tử trong một ô mạng cơ bản, độ đặc khít , số hốc trong một đơn vị mạng. 2.1.3. Cấu trúc chương “Liên kết hóa học” Bài 1. Electron hóa trị - Quy tắc bát tử Bài 2. Liên kết ion Bài 3. Liên kết cộng hóa trị Bài 4. Liên kết cho nhận – Liên kết hiđro Bài 5. Thuyết liên kết hóa trị Bài 6. Sự lai hóa Bài 7. Các tinh thể 2.2. Nguyên tắc xây dựng e-book Để có thể xuất bản một e-book có chất lượng, quá trình thiết kế e-book đòi hỏi phải dựa trên những nguyên tắc chặt chẽ. Dưới đây là những nguyên tắc cơ bản mà chúng tôi đã mạnh dạn tự xây dựng và sử dụng chúng xuyên suốt từ ban đầu đến khi hoàn thành e-book. 2.2.1. Cấu trúc e-book chặt chẽ và dễ sử dụng E-book cần có cấu trúc càng rõ ràng, dễ hiểu. Phải thiết kế sao cho người dùng thấy được ngay thông tin mà họ hy vọng có thể nhận được từ e-book. Bắt đầu từ
trang chủ cần hết sức đơn giản, dễ hình dung nội dung bên trong và có sức thu hút người đọc. 2.2.2. Từ ngữ nhất quán, dễ hiểu Với đối tượng sử dụng là HS phổ thông, từ ngữ được dùng trong e-book cần dễ hiểu. Thuật ngữ hóa học cũng cần phải cập nhật theo SGK mới nhất để bảo đảm tính nhất quán, chẳng hạn không dùng khái niệm “phân tử gam” mà thay vào đó là khái niệm “khối lượng mol phân tử”. Nếu không có trở ngại gì về mặt kỹ thuật thì cần phải bảo đảm nhất quán các tiêu chí sau: - Tiêu đề nào, font chữ đó. Không dùng nhiều quá nhiều font chữ vì sẽ làm rối mắt người xem, gây phản cảm với một tài liệu khoa học. - Giữ nguyên kiểu thiết kế (cấu trúc, màu sắc) của các trang con đối với trang chủ hoặc chỉ thay đổi ít, nếu thấy thực sự cần thiết. 2.2.3. Dễ dàng khám phá các đường link Tạo các đường link bằng chữ hay biểu tượng ở tất cả các trang con để người dùng có thể xem lại hoặc xem tiếp mà không phải sử dụng đến nút "Back" hay "Forward" như các website. 2.2.4. Dễ dàng sử dụng ở các máy tính thông thường Cần bảo đảm dung lượng bị chiếm dụng không quá lớn để máy tính cấu hình thấp không bị chậm đi khi dùng e-book. Sử dụng đồ họa để trang trí là rất tốt nhưng không lạm dụng, bởi việc này vừa làm giảm tính thẩm mỹ vừa làm tăng dung lượng e- book lên gấp nhiều lần. Phần mềm điều khiển hoạt động của e-book phải tương thích với đa số trình duyệt web hiện có. Nếu không thì cần để sẵn tập tin cài đặt phần mềm bổ sung trong CD và được thiết kế thành tập tin tự kích hoạt khi người dùng nạp CD vào máy tính. Hãy xem xét cẩn thận việc nội dung của e-book sẽ hiển thị như thế nào ở các trình duyệt khác nhau (Internet Explorer, Netscape, Firefox, ), ở tất cả các cấp độ phân giải (800 x 600, 1024 x 768, 1280 x 1024, 1400 x 1050) và ở các màn hình tỷ lệ khác nhau (4:3 hay 16:9). 2.2.5. Bám sát sách giáo khoa và sách bài tập
Với nguồn kiến thức và số lượng bài tập rất lớn từ các tài liệu tham khảo, người soạn sẽ dễ dàng làm cho e-book trở nên quá tải đối với HS. Để tránh tình huống này, cần bảo đảm nguyên tắc bám SGK và SBT. Cần cân nhắc kỹ những nội dung ngoài SGK, chỉ phát triển thêm những vấn đề thực sự cần thiết cho HS trong việc ôn tập thi TNPT hoặc TSĐH. 2.2.6. Không biến e-book thành bản tóm tắt của sách giáo khoa Sẽ rất đơn điệu và thiếu sáng tạo nếu thiết kế e-book theo hướng như thế. Vì vậy, phần lý thuyết phải có định hướng bổ sung thêm những kiến thức hỗ trợ giúp HS hiểu và nhớ bài tốt hơn; phần bài tập không được giống hệt SGK và SBT. Các bài tập phải có phân chia dạng, loại và cần được viết lại cho gọn, đổi chất và thay số liệu. Thiết kế e-book cần chú ý tạo cho HS cảm giác rằng, khi làm việc với e-book, các em sẽ thấy tự tin hơn, đáp ứng tốt hơn cho những yêu cầu của GV đứng lớp và SGK đặt ra. 2.2.7. Kiểm tra kỹ từng phần trước khi tiếp tục Đọc và kiểm tra cẩn thận tất cả các nội dung: - Kiểm tra lỗi chính tả. Thường, khi nạp nội dung trong phần mềm M. Word, tác giả đã kiểm tra chính tả. Nhưng đó chỉ là lần kiểm tra thứ nhất, những sai sót sẽ vẫn còn đó và chỉ được phát hiện khi nhờ đồng nghiệp đọc và sửa giúp. - Kiểm tra độ chính xác của kiến thức. Tôn trọng kiến thức được trình bày trong SGK. Đối với những kiến thức đưa thêm vào e-book, cần được xem xét, thẩm định cẩn thận, tốt nhất là tìm hiểu kỹ trong các tài liệu chuyên ngành hoặc hỏi trực tiếp các thầy cô đang trực tiếp giảng dạy, nghiên cứu vấn đề mà tác giả quan tâm. - Kiểm tra độ tin cậy của các bài tập. Giải lại các bài tập đã viết là cách tốt nhất để kiểm đề bài. Tuy nhiên, để chắc chắn giảm thiểu sai sót, cần tổ chức cho HS giải rồi thu thập bài làm để xem xét. - Kiểm tra hoạt động của trang. Nhắp vào các đường link xem hoạt động có chính xác không. Nên kiểm tra nhiều lần trên nhiều máy tính khác nhau. 2.3. Quy trình thiết kế e-book Tính đến thời điểm này, e-book đến với nhân loại như là một hệ quả tất yếu của sự phát triển của khoa học và công nghệ. Tuy nhiên hầu như chưa có tài liệu nào nghiên cứu một cách hệ thống và sâu rộng về e-book. Để xây dựng qui trình thiết kế e-book
phục vụ cho việc tự học, chúng tôi căn cứ vào "Các bước của việc thiết kế dạy học” của TS. Nguyễn Trọng Thọ [15] và mạnh dạn cụ thể hóa thành các bước như sau: 2.3.1. Phân tích - Xác định đối tượng sử dụng, thời điểm sử dụng trong quá trình dạy học. - Xác định mục tiêu cần đạt được về nội dung và hình thức của e-book. - Xác định các tài nguyên cần thiết phải có dùng làm tài liệu tham khảo quan trọng để biên soạn nội dung e-book như: SGK, sách bài tập, sách giáo viên, đề thi, sách tham khảo, - Xác định công cụ để thực hiện e-book. Đó là những phần mềm liên quan cũng như phần mềm chuyên dùng để tạo e-book theo đúng ý tưởng của tác giả. Đây là bước quan trọng nhất trong qui trình thiết kế e-book, nó có tác dụng định hướng, đặt nền móng cho công việc tiếp theo. Định hướng đúng sẽ không làm lệch đề tài nghiên cứu, nền móng vững chắc giúp cho việc phát triển các chủ đề của e-book được thực hiện một cách suôn sẻ, đa dạng, làm tăng thêm tính hiệu quả sử dụng cho sản phẩm. 2.3.2. Xây dựng nội dung - Căn cứ mục tiêu đã xác định ở bước 1 để tiến hành xây dựng, soạn thảo nội dung của e-book. - Dùng các phần mềm soạn thảo văn bản để tiến hành biên soạn: + Hệ thống các bài tóm tắt lý thuyết. + Hệ thống câu hỏi, bài tập tự luận và trắc nghiệm kháck quan. + Hướng dẫn, bài giải cần thiết cho các bài tập nêu trên. + Tập hợp các phương pháp giải bài tập. - Tập hợp các video clips về thí nghiệm hóa học liên quan đến chủ đề chính của e-book. - Tăng cường các bài viết, tư liệu đọc thêm để tăng tính sinh động, hấp dẫn cho e-book. Phần lớn dữ liệu được biên soạn hoặc sưu tầm ở bước này là các tập tin word (.doc,), tập tin video (.mpg, wmp, flv ), hoặc tập tin ảnh (.cr2, .jpg, png ). Chúng sẽ được chuyển thành định dạng thống nhất và phù hợp. 2.3.3. Thiết kế và xây dựng hình thức e-book
- Xác định màu chủ đạo của e-book và phong cách phối màu của trang chủ. - Thiết kế các đường link có mặt trên giao diện của mỗi phần, mỗi mục sao cho đạt 3 yêu cầu: tiện dùng, thẩm mỹ và kỹ thuật thực hiện đơn giản. - Tiến hành chuyển từng câu hỏi, bài tập, hướng dẫn, bài giải từ tập tin .doc thành tập tin .png. Chuyển video clips sang định dạng flv. 2.3.4. Chạy thử sản phẩm trên máy tính - Sản phẩm được đóng gói trên từng CD-ROM và gởi cho một nhóm nhỏ GV, HS sử dụng thử rồi phản hồi kết quả. - Thu thập ý kiến phản hồi và tiến hành chỉnh sửa. 2.3.5. Thiết kế bìa CD và cho in sao hàng loạt Cần lấy tổng số HS các lớp thực nghiệm và tổng số GV cần tham khảo ý kiến để quyết định số lượng CD cần in sao. 2.3.6. Thử nghiệm e-book - Biên soạn phiếu tham khảo ý kiến GV và kế hoạch lên lớp. Thống nhất kế hoạch với GV bộ môn Hóa học ở lớp được chọn làm thực nghiệm. - Biên soạn phiếu tham khảo ý kiến HS và gởi kèm CD cho HS thuộc các lớp thực nghiệm. 2.3.7. Đánh giá Thu thập số liệu qua bài kiểm tra một tiết, các phiếu tham khảo ý kiến GV và HS để tiến hành đánh giá mức độ hiệu quả của việc sử dụng e-book trong tự học. 2.4. Thiết kế e-book chương “Liên kết hóa học” 2.4.1. Thiết kế nội dung e-book Dựa vào mục tiêu (chuẩn kiến thức, kĩ năng và yêu cầu về thái độ) của từng bài tác giả đã thiết kế nội dung e-book gồm: hệ thống lí thuyết và phương pháp giải bài tập phần “Liên kết hóa học” theo chương trình THPT chuyên. 2.4.1.1. Hệ thống hóa lí thuyết chương “Liên kết hóa học” BÀI 1. ELECTRON HÓA TRỊ - QUY TẮC BÁT TỬ I. Quy tắc bát tử (Octet)
Gilbert Newton Lewis (1875-1946) Chúng ta đều biết ở điều kiện thường, các nguyên tử khí trơ (hay khí quý) như Xe, Ar, Ne, đều rất bền về mặt hóa học Người ta khẳng định được rằng sự bền vững đó là do sự bão hòa electron ở vỏ hóa trị - tức là lớp ngoài cùng – của nguyên tử mỗi nguyên tố đó. Số electron vỏ hóa trị bão hòa này là 8 Liuyxo đưa ra quy tắc sau đây, thường được gọi là quy tắc bát tử hay octet: Khi tạo ra thêm một phân tử (có từ hai nguyên tử trở lên) nguyên tử thu thêm hoặc mất bớt hoặc góp chung electron để nguyên tử đó có 8 electron ở vỏ hóa trị (hay lớp ngoài cùng) Có một số ngoại lệ đối với quy tắc này. Sau khi liên kết hóa học đã hình thành mà ở vỏ hóa trị của nguyên tử chỉ có 2e như Li+, Be2+ Cũng có trường hợp khi liên kết hóa học đã được hình thành, ở vỏ hóa trị của các nguyên tử chỉ có số electron khác 8e và khác 2e. Thực tế quy tắc này chỉ áp dụng chủ yếu cho nguyên tố chu kì II Bây giờ ta xét các trường hợp hình thành liên kết hóa học, áp dụng được quy tắc bát tử. II. Electron hóa trị Electron hóa trị hay electron ngoài cùng là những electron ở các orbital ngoài cùng và có thể tham gia vào các liên kết của nguyên tử. Electron hóa trị các nguyên tố nhóm
chính nằm ở lớp ngoài cùng, trong nguyên tố nhóm phụ (kim loại chuyển tiếp) electron hóa trị có tại lớp ngoài cùng và lớp d kế cận. Các electron hóa trị có thể hay không tham gia vào liên kết của nguyên tử, phụ thuộc vào trạng thái hóa học của nguyên tử, khi tham gia chúng được gọi là electron liên kết. Ví dụ, clo trong HCl có 1 electron hóa trị tham gia liên kết, nhưng ở HClO4 có 7 electron liên kết. BÀI 2. LIÊN KẾT ION 1. Ion, sự tạo thành ion Ion: là nhóm nguyên tử hoặc nguyên tử mang điện tích + 2- + - Ví dụ: NH4 , SO3 , Na , Cl , Có thể phân loại ion dựa vào điện tích (ion dương và ion âm hay cation và anion) hoặc dựa vào số nguyên tử có trong ion (ion đơn nguyên từ và ion đa phân tử) Ion dương: Ví dụ: Nguyên tử Na có cấu hình e 1s22s22p63s1, có nhiều hơn nguyên tử Ne (1s22s22p6) một electron, vì vậy nó dễ dàng nhường 1 e ở lớp ngoài cùng. Khi nguyên tử Na nhường một electron, vỏ nguyên tử chỉ còn 10 electron trong khi đó số proton trong hạt nhân vẫn là 11, như vậy là dư ra 1 điện tích dương và nguyên tử Na không còn trung hòa về điện nữa mà đã biến thành một hạt mang điện, đó là ion dương (Na+) Sơ đồ tổng quát: M → Mn+ + ne Gọi tên: ion + tên kim loại tương ứng. Ion âm Ví dụ: nguyên tử clo có 17e và 17p (1s22s22p63s23p5), ít hơn nguyên tử khí hiếm gần nó nhất là agon 1 electron (Ar: 1s22s22p63s23p6), do đó nó dễ dàng nhận thêm 1 e cho đủ 8 electron ngoài cùng ứng với cấu hình ns2np6. Khi nhạn thêm e, số e ở vỏ tăng lên 18 trong khi số p trong nhân vẫn là 17. Như vậy là dư ra 1 điện tích âm. Nguyên tử clo không còn trung hòa về điện nữa mà đã biến thành một hạt mang điện âm, đó là ion âm clorua (Cl-) Sơ đồ tổng quát: X + me → Xm- Gọi tên: ion + gốc axit tương ứng 2. Sự tạo thành liên kết ion
Để có 8e ở lớp vỏ hóa trị, nguyên tử kim loại mất số e hóa trị vốn có để trở thành cation, nguyên tử phi kim thu hay nhận thêm e để trở thành anion. Khi hai ion tích điện trái dấu hút nhau (bằng lực hút tĩnh điện) tạo ra hợp chất liên lết ion. Ví dụ: xét sự tạo thành liên kết trong NaCl khi đốt Na trong Cl2 - Sự tạo thành ion: Na → Na+ + 1e Cl + 1e → Cl- - Lúc này giữa Na+ và Cl- có lực hút tạo thành lien kết ion Na─Cl (ứng với NaCl) Na+ + Cl- → Na─Cl (NaCl) Lực hút Liên kết ion - Sơ đồ Li-uýt (Lewis) Na + Cl [Na]+ [ Cl ]- Na Cl - Phương trình phản ứng: 2Na + Cl2 → 2NaCl - Ta có kết luận: Electron chuyển từ nguyên tử kim loại sang nguyên tử phi kim tạo thành các ion tích điện trái dấu, các ion này hút nhau tạo thành hợp chất ion Định nghĩa: Liên kết ion là liên kết hóa học được hình thành nhờ lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu Lúc đó hiệu độ âm điện ∆X ≥ 1,7 3. Sự phân cực ion: Định nghĩa: Sự phân cực ion là sự chuyển dịch đám mây e ngoài cùng so với hạt nhân của một ion dưới tác dụng của điện trường của ion khác. + -
Do sự phân cực ion này mà các đám mây của cation và anion không hoàn toàn tách rời nhau mà che phủ nhau một phần → Không có liên kết ion 100%. Trong liên kết ion có một phần liên kết cộng hóa trị. 4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo thành liên kết ion Có 3 yếu tố: - Năng lượng ion hóa - Ái lực electron - Năng lượng của mạng lưới tinh thể a/ Năng lượng ion hóa Nguyên tử có năng lượng ion hóa càng nhỏ càng dễ tách electron và trở thành ion dương (cation) Ví dụ: Năng lượng ion hóa thứ nhất của nguyên tử Na, Li, Be lần lượt là 496 kJ/mol, 500 kJ/mol, 900 kJ/mol. Theo đó thì nguyên tử Na dễ biến thành ion dương hơn nguyên tử Li và nguyên tử Li dễ biến thành ion dương hon nguyên tử Be b/ Ái lực electron - Trong quá trình cho nhận electron giữa các nguyên tử còn có sự tỏa nhiệt. Năng lượng tỏa ra đó gọi là ái lực electron. - Định nghĩa: Ái lực electron là năng lượng tỏa ra khi một nguyên tử kết hợp với electron để trở thanh ion âm. - Ái lực electron của một nguyên tố càng lớn thì nguyên tố đó càng dễ nhận electron để trờ thành on âm. - Ví dụ: Ái lực electron của các nguyên tố Cl, Br, I lần lượt là 389 kJ/mol, 342 kJ/mol, 295 kJ/mol. Theo các số liệu trên thì clo dễ biến thành ion âm hơn brom và brom dễ biến thành ion âm hơn iot c/ Năng lượng mạng lưới - Khi các ion được tạo thành, chúng hút nhau bằng lực hút tĩnh điện để tạo thành hợp chất. Quá trình này tỏa ra môt lượng nhiệt lớn. - Năng lượng tỏa ra khi các io kết hợp với nhau để tạo thành mạng lưới tinh thể được gọi là năng lượng mạng lưới. - Năng lượng mạng lưới càng lớn thì tinh thể tạo thành càng bền. 5. Độ bền của hợp chất ion
- Muốn xét xem các ion ngược dấu hút nhau mạnh yếu tới mức nào, người ta đưa ra một đại lượng gọi là năng lượng phân li (kí hiệu là Epl) của một cặp ion - Định nghĩa: năng lượng phân li là năng lượng cần thiết để phá hủy tinh thể ion tạo thành các ion tự do - |Emạng lưới|=|Ephân li| - Năng lượng phân li tỉ lệ thuận với điện tích của các ion: Điện tích của các ion càng lớn, chúng hút nhau càng mạng nên năng lượng cần thiết để phá hủy tinh thể ion càng lớn. Do đó năng lượng phân li càng lớn. - Năng lượng phân li tỉ lệ nghịch với kích thước ion: Kích thước ion càng lớn thì chúng hút nhau càng yếu. BÀI 3. LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ I. Sự tạo thành liên kết cộng hóa trị bằng cặp electron chung 1. Đối với các đơn chất Ví dụ 1: H2 H + H H H H H Góp chung e 1 cặp e chung Nhờ sự góp chung 1 electron nên trong phân tử H2, mỗi nguyên tử H trở nên có 2 electron, đạt cấu hình electron của He Ví dụ 2: Cl2 Cl + Cl Cl Cl Cl Cl Góp chung e 1 cặp e chung Ví dụ 3: N2 N + N N N N N Có 3 cặp e chung 2. Đối với hợp chất Ví dụ 1: HCl H Cl H Cl H Cl +
Mỗi nguyên tử hidro và mỗi nguyên tử clo góp 1e để tạo thành một cặp electron chung. Trong phân tử HCl, mỗi nguyên tử đều có cấu hình electron của khí hiếm Ví dụ 2: CH4 H + H H H + C + H H C H H C H + H H H Định nghĩa: Liên kết cộng hóa trị là liên kết giữa hai nguyên tử bằng một hoặc nhiều electron chung mà cặp electron chung này là do sự góp chung của hai nguyên tử tham gia liên kết. II. Tính chất của liên kết cộng hóa trị 1. Bậc của liên kết Định nghĩa: Bậc của liên kết là số cặp e góp chung bởi hai nguyên tử trong một phân tử a. Bậc một (còn gọi là liên kết đơn) Liên kết có bậc một khi chỉ có một liên kết giữa hai nguyên tử Ví dụ: H─H, H─Cl, H H C H H b. Bậc hai Liên kết có bậc hai khi có hai cặp electron chung giữa hai nguyên tử Ví dụ: C O (CO2) C C (C2H4) c. Bậc ba (còn gọi là liên kết ba) Liên kết có bậc ba khi có 3 cặp electron chung giữa hai nguyên tử Ví dụ: N N (N2) C C (C2H2) 2. Độ dài liên kết
- Độ dài liên kết là khoảng cách giữa các hạt nhân của hai nguyên tư liên kết với nhau - Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dài liên kết + Kích thước nguyên tử: Kích thước nguyên tử càng lớn, độ dài liên kết càng lớn + Bậc của liên kết: Bậc của liên kết càng thấp, độ dài liên kết càng lớn 3. Góc liên kết Là góc tạo bởi hai nửa đường thẳng xuất phát từ hạt nhân của một nguyên tử và đi qua hạt nhân của hai nguyên tử khác liên kết trực tiếp với hai nguyên tử trên. Ví dụ: Trong phân tử nước, góc liên kết HOH=104o28’ 4. Năng lượng liên kết (Kí hiệu: Elk) Định nghĩa: Năng lượng liên kết là là năng lượng tỏa ra khi tạo thành một liên kết hóa học từ những nguyên tử cô lập, thường được tính bằng kJ/mol liên kết Ví dụ: Đối với quá trình tạo thành HCl từ H2 và Cl2, năng lượng tỏa ra là 431 kJ/mol. Đó là năng lượng liên kết H─Cl Năng lượng phân li, kí hiệu là D, là năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết hóa học, tách phân tử thành các nguyên tử. Ví dụ: Đối với quá trình H─Cl → H + Cl Năng lượng cần cung cấp là 431 kJ/mol. Đó là năng lượng phân li liên kết H─Cl Như vậy năng lượng liên kết bằng năng lượng phân li nhưng trái dấu III. Liên kết cộng hóa trị phân cực và không phân cực 1. Liên kết cộng hóa trị không phân cực Liên kết cộng hóa trị không phân cực là liên kết cộng hóa trị mà cặp e chung phân bố đồng đều giữa hai nguyên tử tham gia liên kết Lúc đó hiệu độ âm điện 0 ≤ ∆X ≤ 0,4 Ví dụ: H2, Cl2, O2, N2 2. Liên kết cộng hóa trị phân cực Liên kết cộng hóa trị phân cực là liên kết cộng hóa trị mà cặp e chung bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn
Lúc đó hiệu độ âm điện: 0,4 ≤ ∆X ≤ 1,7 Ví dụ: Trong phân tử HCl có ∆X=0,96, vì clo có độ âm điện lớn hơn của hidro nên cặp electron chung sẽ bị lệch về phía clo Liên kết trong clo là liên kết có cực, một đầu là cực âm, một đầu là cực dương. Người ta kí hiệu: δ (đọc là đen ta) δ+ chỉ một phần điện tích dương; δ- chỉ một phần điện tích âm IV. Liên kết cộng hóa trị và sự xen phủ obitan Ví dụ 1: H2 Hai nguyên tử hidro tham gia liên kết: Giữa hai hidro xuất hiện lực đẩy giữa hai hạt nhân với nhau và giữa hai e với nhau, đồng thời còn có lực hút giữa hạt nhân với electron. Khi lực đẩy và lực hút cân bằng, liên kết được hình thành, cặp e chung tập trung ở hai vùng xen phủ vì tại đó electron chịu lực hút mạnh nhất của cả hai hạt nhân Hai electron tham gia góp chung để hình thành liên kết phải có spin đối song Ví dụ 2: Cl2 V. Momen lưỡng cực 1. Không có ranh giới rõ ràng giữa liên kết cộng hóa trị và liên kết ion Cl2 HCl LiCl
Cl Cl H Cl Li─Cl Liên kết cộng hóa Liên kết cộng hóa trị không phân cực trị phân cực (lưỡng Liên kết ion (điện cực âm và dương cực) trùng nhau) Suy ra liên kết cộng hóa trị phân cực là sự chuyển tiếp giữa liên kết công hóa trị không phân cực và liên kết ion Tuy nhiên - Liên kết cộng hóa trị thuần túy xuất hiện ở phân tử đơn chất - Liên kết ion thuần túy xuất hiện ở một số tinh thể ion Còn thông thường trong liên kết cộng hóa trị sẽ có một phần tính chất của liên kết ion và ngược lại 2. Momem lưỡng cực (kí hiệu: µ, đơn vị: D (đọc là đờ bai/de-bye) - µ biểu thị cho sự phân cực của liên kết và của phân tử - Giá trị momem càng lớn, phân tử càng phân cực (µ=0, phân tử không phân cực) µphân tử bằng tổng hình học các µ của các liên kết trong phân tử Ví dụ: CO2 µ1= µ2 (nhưng ngược hướng) → µ phân tử CO2=0 Vậy phân tử CO2 không phân cực BÀI 4. LIÊN KẾT CHO NHẬN – LIÊN KẾT HIĐRO I. Liên kết cho nhận (hay liên kết phối trí) Trong các liên kết cộng hóa trị xét ở bài trước, mỗi nguyên tử góp một electron cho liên kết: Tuy nhiên trong một số hợp chất, liên kết được tạo thành bởi sử dụng chung một cặp electron nhưng cả hai electron này đều do một nguyên tử cung cấp
Vì cả hai electron trong liên kết chỉ do một nguyên tử đóng góp nên nguyên tử này được gọi là nguyên tử cho, nguyên tử kia được gọi là nguyên tử nhận và liên kết cộng hóa trị đặc biệt đó được gọi là liên kết cho - nhận hay liên kết phối trí Liên kết cho - nhận được tạo thành giữa các nguyên tử hay ion có chứa một hay nhiều cặp electron không liên kết (đóng vai trò chất cho) và các nguyên tử hay ion có obitan hóa trị còn trống (đóng vai trò chất nhận) Ví dụ 1: O3 (1) O O O O O O (2) (3) Giữa (1) và (2) góp chung e hình thành cặp e chung, ứng với 2 liên kết cộng hóa trị. Một trong hai nguyên tử oxi này (1 hoặc 2) đưa một cặp e cho (3) dùng chung, ứng với sự hình thành liên kêt cho nhận (hay liên kết phối tử), biểu diễn bằng một mũi tên. Định nghĩa: Liên kêt cho nhận là liên kết giữa hai nguyên tử bằng một hoặc nhiều cặp e chung này là do một nguyên tử đóng góp. Ví dụ 2: SO2 Hướng 1: S ở trạng thái cơ bản 1s22s22p63s23p43d0 S S O O O O Hướng 2: S ở trạng thái kích thích (S*: 1s22s22p63s23p33d1) S S O O O O Giữa S và O hình thành 2 cặp e chung II. Liên kết hiđro Các nguyên tử F, O, N là những phi kim có độ âm điện lớn nhất (4; 3,5; 3,1). Khi chúng liên kết với nguyên tử hiđro ( có độ âm điện là 2,1), cặp electron trong liên kết cộng hóa trị bị hút lệch về phía các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn. Bây giờ nguyên tử hiđro không còn electron nào khác ngoài cặp electron chung đã bị hút lệch hẳn về phía các nguyên tử F, O hoặc N; hạt proton "trần" tích điện dương dễ dàng tham gia tương tác hút với cực âm của các phân tử khác. Do đó, nguyên tử hiđro (trong các hợp chất HF, H2O, NH3) xen vào giữa hai nguyên tử mỗi chất, và bằng lực hút
tương hỗ liên kết các phân tử lại với nhau: liên kết đó gọi là liên kết hiđro. Liên kết hiđro được biểu diến bằng dấu ( ) Bản chất của liên kết hiđro là sự hút tĩnh điện giữa nguyên tử hiđro tích điện dương (δ+) và các nguyên tử oxi (hoặc flo, nitơ) tích điện âm (δ-) Ví dụ: H2O có CTCT Liên kết O─H phân cực, phân tử H2O là phân tử phân cực Giữa các phân tử H2O xuất hiện tương tác tĩnh điện O H H O H H Vậy liên kết hidro được hình thành bằng lực hút tĩnh điện giữa H (mang một phần δ+) của phân tử này với X (mang một phần δ-) của phân tử kia, với X có độ âm điện cao như F, O, Cl, N, ) • Điều kiện xuất hiện liên kết hidro giữa các phân tử - Phải có H liên kết với nguyên tử X (O, F, Cl, N) - X phải còn cặp e không liên kết Ví dụ: Biểu diễn liên kết hidro trong ancol etylic O H O H C H C H 2 5 2 5 • Ảnh hưởng của liên kết hidro: - Làm nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy tăng cao - Chất có thể hình thành liên kết hidro với nước thì tan dễ trong nước BÀI 5. THUYẾT LIÊN KẾT HÓA TRỊ (THUYẾT VB) * Một số điểm cơ bản trong quan điểm phương pháp của VB về liên kết cộng hóa trị:
- Liên kết cộng hóa trị dựa trên cơ sở cặp electron ghép đôi có spin ngược dấu nhau và thuộc về hai nguyên tử tương tác. Vì vậy liên kết cộng hóa trị được gọi là liên kết electron hai tâm. - Liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự che phủ lẫn nhau giữa các obitan hóa trị của các nguyên tử tương tác. - Liên kết cộng hóa trị càng bền khi độ xen phủ của các obitan nguyên tử tương tác càng lớn. Độ che phủ lại phụ thuộc vào kích thước, hình dạng các obitan có hướng che phủ của chúng. 1. Liên kết sigma (σ) Khi các nguyên tử xen phủ nhau dọc theo trục đối xứng của obitan nguyên tử sẽ tạo ra obitan liên kết có trục đối xứng là trục nối hai hạt nhân nguyên tử. Obitan liên kết đó được gọi là obitan σ và liên kết đó được gọi là liên kết σ. Liên kết σ có thể hình thành từ hầu hết các loại obitan giống nhau hay khác nhau : s + s , p + p , s + p Cách che phủ các đám mây electron khi tạo thành liên kết σ *Đặc điểm của liên kết σ: - Sự đối xứng theo trục liên kết. - Các nguyên tử (hay nhóm nguyên tử) ở hai đầu liên kết có thể quay tự do theo đầu liên kết. - Năng lượng liên kết σ khá lớn nên liên kết σ khá bền.
2. Liên kết pi ( π) Khi các obitan xen phủ nhau về hai bên của trục nối hai hạt nhân thì tạo ra liên kết π. Trường hợp này ứng với sự xen phủ lẫn nhau của các cặp obitan nguyên tử p-p, d-d, p- d Cách che phủ các đám mây electron khi tạo thành liên kết π *Đặc điểm của liên kết π: - Không có sự đối xứng trục mà chỉ có đối xứng qua mặt phẳng nút (là mặt phẳng chứa trục liên phân) làm cản trở sự quay tự do của các nguyên tử xung quanh trục liên kết. - Năng lượng liên kết tương đối nhỏ nên liên kết kém bền. - Dễ phân cực hơn liên kết σ. *Thiếu sót của phương pháp VB Phương pháp VB giải thích được tại sao khi tạo thành cặp electron lại dẫn đến sự hình thành liên kết cộng hóa trị. Tuy nhiên phương pháp này không giải thích được một số hiện tượng sau: - Trường hợp ion H2+: liên kết hóa học chỉ tạo nên bởi một electron; nhưng năng lượng liên kết của H2+ bằng 61,1 Kcal lớn hơn của các phân tử halogen. - Những trường hợp liên kết hóa học bằng ba electron như liên kết giữa các nguyên tử C trong phân tử C6H6. - Theo phương pháp VB thì phân tử Oxi có hai liên kết đôi O=O trong đó hai cặp electron chung đã ghép đôi. Nhưng trong phân tử các chất thuận từ (như O2) phải có electron chưa ghép đôi. Vậy phương pháp VB chưa giải thích được tính thuận từ của Oxi BÀI 6. SỰ LAI HÓA
Sự lai hóa các obitan nguyên tử là sự tổ hợp một số các obitan trong nguyên tử để được chừng ấy obitan lai hóa giống nhau nhưng định hướng khác nhau trong không gian. Ví dụ: Trong phân tử CH4, khi nguyên tử cacbon (C) tham gia liên kết với bốn nguyên tử H tạo thành phân tử CH4 thì obitan 2s đã trộn lẫn với ba obitan 2p tạo thành bốn obitan mới giống hệt nhau gọi là bốn obitan lai hóa sp3. Bốn obitan lai hóa sp3 xen phủ với bốn obitan 1s của bốn nguyên tử H tạo thành bốn liên kết C - H giống nhau. Nguyên nhân của sự lai hoá là các obitan hóa trị ở các phân lớp khác nhau có năng lượng và hình dạng khác nhau cần phải đồng nhất để tạo được liên kết bền với các nguyên tử khác. *Các kiểu lai hóa: - Lai hóa sp: Một obitan s trộn lẫn với một obitan p tạo thành 2 obitan q nằm thẳng hàng với nhau nhưng hướng về hai phía đối nhau. Ví dụ: phân tử C2H2 Cấu hình electron của nguyên tử C ở trạng thái kích thích: Obitan 2s lai hóa với 1 obitan 2p tạo thành 2 obitan lai hóa sp Hai obitan lai hóa sp tạo 1 liên kết sigma giữa hai nguyên tử cacbon và 1 liên kết sigma với 2 nguyên tử hyđro. Hai obitan p còn lại xen phủ bên với nhau từng đôi một tạo ra 2 liên kết pi. - Lai hóa sp2: một obitan s trộn lẫn với hai obitan p tạo thành 3 obitan q nằm trong một mặt phẳng, tạo với nhau những góc 120o.
Ví dụ: phân tử etilen C2H4: Cấu hình electron của nguyên tử C ở trạng thái kích thích: Obitan 2s lai hóa với 2 obitan 2p tạo thành 3 obitan lai hóa sp2 Ba obitan lai hóa sp2 tạo 1 liên kết sigma giữa hai nguyên tử cacbon và 2 liên kết sigma với hai nguyên tử hyđro. Mỗi nguyên tử cacbon còn 1 obitan p không tham gia lai hóa sẽ xen phủ bên với nhau tạo liên kết pi. - Lai hóa sp3: một obitan s trộn lẫn với 3 obitan p tạo thành obitan q định hướng từ tâm đến bốn đỉnh của tứ diện đều.
Ví dụ: phân tử metan CH4 Cấu hình electron của nguyên tử C ở trạng thái kích thích: Obitan 2s lai hóa với 3 obitan 2p tạo thành 4 obitan lai hóa sp3 4 obitan lai hóa sp3 xen phủ với obitan 1s của nguyên tử hyđro tạo thành 4 liên kết sigma. chuyển thành Góc liên kết trong phân tử CH4 là 109°28" BÀI 7. CÁC TINH THỂ Về mặt cấu tạo có thể chia các chất rắn thành hai nhóm lớn: các chất tinh thể và các chất vô định hình. Hơn 95% toàn bộ chất rắn đều là tinh thể. Thạch anh trong suốt và graphit màu đen, hoạt thạch mềm và kim cương siêu cứng, những hạt đường, hạt muối và những nhũ thạch, nham thạch, kim loại và đá quý đều là những tinh thể. Đặc điểm nỏi bật của các vật rắn tinh thể là các hạt (ion, nguyên tử, phân tử) tạo nên tinh thể được sắp xếp đều đặn, tuần hoàn theo một trật tự xác định trong không gian gọi là mạng tinh thể. Hơn nữa, các vật rắn tinh thể có nhiệt độ nóng chảy hoàn toàn xác định. Các vật rắng vô định hình ta thường gặp là thủy tinh, cao su, nhựa Trong chất vô định hình, các ion, nguyên tử, phân tử tạo nên chất đó được sắp xếp một cách hỗn độn.
Các chất vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Khi đun nóng nó mềm ra, nhão dần rồi hóa lỏng. Thật ra, không có ranh giới rõ rệt giữa chất rắn tinh thể và chất rắn vô định hình: trong những điều kiện thích hợp, một chất có thể tồn tại ở trạng thái tinh thể hay trạng thái vô định hình. Có thể quy các tinh thể thành 4 loại tùy theo kiểu liên kết giữa các hạt trong tinh thể. I. Tinh thể nguyên tử Tinh thể được tạo nên bởi các nguyên tử nằm ở các nút của mạng tinh thể, liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị. Ta lấy tinh thể kim cương làm ví dụ. Tinh thể kim cương tạo nên từ các nguyên tử cacbon. Nguyên tử cacbon có 4 electron ngoài cùng.Trong tinh thể kim cương, mỗi nguyên tử cacbon liên kết với bốn nguyên tử cacbon lân cận gần nhất bằng bốn cặp electron chung. Các nguyên tử cacbon này nằm trên bốn đỉnh của một tứ diện đều (lai hóa sp3). Mỗi nguyên tử cacbon ở đỉnh lại lien kết với 4 nguyên tử cacbon khác, Lực liên kết cộng hóa trị rất lớn, vì vậy các tinh thể nguyên tử đều bèn vững, khá cứng, khó nóng chảy, khó bay hơi. Kim cương, silic, gemani, silic cacbua (SiC), là những tinh thể nguyên tử, kim cương có độ cứng lớn nhất so với các chất khác. Than chì (graphit) Kim cương và than chì đều được cấu tạo nên từ những nguyên tử cacbon. Tinh thể kim cương có cấu trúc như đã xét ở trên, tinh thể than chì có cấu trúc lớp. Cấu trúc tinh thể than chì
Trong mỗi lớp, các nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị theo kiểu sp2 (góc liên kết CCC bằng 120o). Liên kết trong mỗi lớp rất bền vững. Tuy nhiên liên kết giữa các lớp lại rất yếu làm cho các lớp có thể trượt lên nhau, do đó mà than chì mềm và dễ tách ra thành vảy nhỏ. Tuy cùng được tạo nên từ những nguyên tử cacbon nhưng do cách sắp xếp khác nhau trong mạng lưới tinh thể mà kim cương và than chì có tính chất khác hẳn nhau: kim cương thì trong suốt, than chì thì đen; kim cương thì cứng, than chì thì mềm II. Tinh thể phân tử Tinh thể phân tử được tạo nên từ các phân tử, liên kết với nhau bằng tương tác van đec van. Ta lấy tinh thể nước làm ví dụ. Trong tinh thể nước đá, mỗi phân tử nước liên kết với bốn phân tử nước lân cận nằm trên bốn đỉnh của một tứ diện đều. Mỗi phân tử nước ở đỉnh lại liên kết với bốn phân tử lân cận nằm ở bốn đỉnh của một tứ diện đều khác và cứ tiếp tục như vậy. Vì lực hút giữa các phân tử yếu hơn nhiều so với lien kết cộng hóa trị và lực hút tĩnh điện giữa các ion (yếu hơn hàng chục lần) cho nên nước đá dễ nóng chảy, dễ bay hơi. Ở 0oC, nước đá đã bị phân hủy một phần. Các phân tử nước dịch chuyển lại gần nhau làm cho tỉ khối của nước (lỏng) lớn hơn tỉ khối của nước đá, vì vậy nước đá nổi lên mặt nước lỏng. Do liên kết hidro nên tinh thể nước đá có cấu trúc tứ diện, mà cấu trúc tứ diện là cấu trúc rỗng: Đó là đặc điểm của nước đá (thông thường khi các chất đông đặc, chất ở trạng thái rắn có tỉ khối lớn hơn chất ở trạng thái lỏng). Các tinh thể naphtalen (băng phiến), iot, tuyết cacbonic (CO2) là những tinh thể phân tử, chúng cũng dễ bị nóng chảy, bay hơi. Ngay ở nhiệt độ thường, một phần tinh thể naphtalen và iot đã bị phá hủy. Các phân tử tách rời ra khỏi tinh thể à khuếch tán vào không khí làm cho ta dễ nhận ra mùi của chúng. Cần lưu ý rằng, trong tinh thể phân tử, các phân tử vẫn tồn tại như những đơn vị độc lập (mỗi phân tử vẫn chiếm một nút của mạng tinh thể)
III. Tinh thể ion Tinh thể ion được tạo nên bởi các ion, liên kết với nhau bằng lực hút tĩnh điện. Ta lấy tinh thể NaCl làm ví dụ. Trong tinh thể NaCl, các ion Na+ và Cl- được phân bố luân phien đều đặn trên các đỉnh của một hình lập phương. Xung quanh mỗi ion đều có 6 ion ngược dấu gần nhất. Vì lực hút tĩnh điện giữa các ion ngược dấu lớn nên tinh thể ion rất bền vững. Các hợp chất ion đều khá rắn, khó bay hơi, khó nóng chảy, ví dụ nhiệt độ nóng chảy của NaCl là 800oC. Dung dịch của các hợp chất ion hòa tan trong nước và các hợp chất ion nóng chảy đều dẫn điện vì ion là những phần tử mang điện, khi đó có thể chuyển động tự do. IV. Tinh thể kim loại Trong số 109 nguyên tố đã biết thì có hơn 80 nguyên tố là kim loại. Trừ thủy ngân, tất cả các kim loại đều là chất rắn ở nhiệt độ thường và đều có cấu tạo tinh thể. Trong tinh thể kim loại, các ion dương chiếm những nút của mạng tinh thể. Vì các nguyên tử kim loại có năng lượng ion hóa thấp, các electron ngoài cùng liên kết yếu với hạt nhân nên dễ tách ra khỏi nguyên tử và chuyển động tương đối tự do trong toàn mạng
lưới tinh thể tạo thành một “biển electron”. Các electron mang điện tích âm hút tất cả các ion mang điện tíCh dương và liên kết hạt nhân với nhau, đó là liên kết kim loại. Tất cả các tính chất đặc trưng của kim loại như dẫn điện, dẫn nhiệt, dễ dát mỏng, dễ kéo dài là do liên kết kim loại quyết định. Liên kết kim loại khá vững chắc nên các kim loại đều khó nóng chảy, khó bay hơi. Ở trên, ta đã nêu bốn kiểu mạng tinh thể điển hình: mạng tinh thể nguyên tử, phân tử, ion, kim loại Trên thực tế, có nhiều chất có mạng tinh thể hỗn tạp, chẳng hạn nhiều muối silicat vừa có mạng tinh thể ion vừa có mạng tinh thể cộng hóa trị Tinh thể kim loại 1. Lập phương tâm khối 1. Lập phương tâm khối: - Ô mạng cơ sở: lập phương đều ở đỉnh và trung tâm là các nguyên tử kim loại. - Số nguyên tử kim loại trong 1 ô cơ sở: 8*1/8 +1 = 2 - Mối quan hệ giữa bán kính R và chiều dài của ô cơ sở a: - Độ compac ( độ chặt khít)
với V ô cơ sở = a3 V kim loại = 2 * 4/3 * π* R3 - Khối lượng riêng của kim loại: Với x là số nguyên tử có trong 1 ô cơ sở. 2. Lập phương tâm diện - Ô mạng cơ sở: là một hình lập phương đều, ở mỗi đỉnh và mỗi mặt có nguyên tử kim loại. - Số nguyên tử kim loại có trong một ô cơ sở : 8 * 1/8 + 6 * 1/2 = 4 - Mối quan hệ giữa R và a: - Độ đặc khít :
3. Lục phương chặt khít - Ô mạng cơ sở: lăng trụ lục giác. - Số nguyên tử kim loại có trong 1 ô cơ sở : 12 *1/6 + 2 * 1/2 + 3 = 6 - Mối quan hệ giữa R và a: R = a/2 - Độ compac: 2.4.1.2. Phương pháp giải bài tập chương “Liên kết hóa học” Phần “Liên kết hóa học” có 5 dạng bài tập thường gặp. Dưới đây là cách giải của từng dạng, có kèm ví dụ và bài tập áp dụng. DẠNG 1. VIẾT CÔNG THỨC LEWIS A - PHƯƠNG PHÁP GIẢI Bước 1: Viết sơ đồ của phân tử hay ion với các liên kết đơn, thể hiện thứ tự liên kết của ion hay phân tử đó. Nếu từ thực nghiệm đã biết thứ tự liên kết giữa các nguyên tử thì đó là một thuận lợi. Nếu chưa có căn cứ để đưa ra thứ tự trên, ta tiến hành viết sơ đồ theo giả định sau: - Cấu tạo được coi là phù hợp với hóa trị đã biết của từng nguyên tử - Trong phân tử AXn thì A là nguyên tử trung tâm, X là phối tử. A thường có số oxi hóa cao nhất (về trị tuyệt đối) hoặc là nguyên tử ít âm điện nhất Bước 2: Tìm tổng số electron hóa trị trong công thức vừa viết: - Thêm dần số electron vào mỗi nguyên tử cho phù hợp với hóa trị của chúng. - Nếu ion -1 thì cộng thêm 1 electron, ion +1 thì bớt đi 1 electron cho phù hợp với điện tích.
Bước 3: Lấy tổng số electron vừa tìm được trừ đi số electron cần dùng tạo các liên kết đơn giữa các nguyên tử trong sơ đồ ban đầu (ở bước 1) - Dùng số electron còn lại để hoàn thành các Octet cho các nguyên tử, trước hết cho nguyên tử âm điện hơn (trừ Hiđro). Nếu số electron còn lại vượt quá số cần này thì ta lấy từng cặp trong số vượt quá đặt vào nguyên tử trung tâm ( nhưng nguyên tử này phải là của nguyên tố nằm ở chu kì 3 trở lên. - Cuối cùng là gắn các điện tích hình thức cho các nguyên tử. Bước 4: Nếu có nguyên tử nào chưa được hoàn thiện octet thì ta chuyển cặp electron chưa liên kết thành cặp electron liên kết, tạo ra các liên kết đôi, liên kết ba, liên kết cho- nhận (liên kết phối trí) cho tới khi mỗi nguyên tử đều đạt octet. - Sau đó gắn lại điện tích hình thức cho các nguyên tử. Bước 5: Nếu bước 4 tạo ra các điện tích hình thức bổ sung thì dùng công thức mà bước 3 đưa ra. Bước 6: Nếu nguyên tử trung tâm thuộc nguyên tố chu kì 3 trở đi thì nguyên tắc Octet không còn là bắt buộc đối với nguyên tử đó. Hãy tạo ra các liên kết bội để giảm điện tích hình thức đến mức có thể được. B - VÍ DỤ Ví dụ 1: PCl3 - Theo quy tắc 1: Ta đã biết P hóa trị 3 và Cl hóa trị 1 và χP <χCl , do đó thứ tự liên kết dự kiến là: - Theo quy tắc 2: Ta có tổng số electron hóa trị là : 1P + 3Cl = 1*5 + 3*7 = 26e - Theo quy tắc 3 : * Có 3 liên kết đơn nên đã dùng 6e * Số electron còn lại là: 20e sẽ dùng để hoàn thành octet cho các nguyên tử. Cho Cl trước, cần 3*6 = 18e, còn lại 2e cho P. Như vậy công thức :Lewis thu được là:
Theo công thức tính hình thức ở trên, ta thấy các nguyên tử đều trung hòa điện, điện tích hình thức đều bằng 0. Vì các nguyên tử đều đã hoàn thành Octet nên các quy tắc 4, 5, 6 không cần áp dụng. 2 Ví dụ 2: CO3 - Theo quy tắc 1: ta đã biết C hóa trị 4, O hóa trị 2, χC < χO, do đó thứ tự liên kết dự kiến là: - Theo quy tắc 2: ta có tổng số electron hóa trị là: 1C+3O - (-2) = 1*4 +3*6 +2 = 24e (vì ion mang điện tích -2) - Theo quy tắc 3: * Có 3 liên kết đơn nên đã dùng 6e * Số electron còn lại:18e sẽ dùng để hoàn thành các Octet cho các nguyên tử Cho O trước, cần 6*3=18e. Như vậy, công thức Lewis thu được là: * Điện tích hình thức trên các nguyên tử có thể tính được như sau: C: 4 - 3 = +1 và O:6 - 6 - 1 = (-1) - Theo quy tắc 4: C ở công thức trên chưa có Octet, phải lấy 1 đôi eletron chưa liên kết ở O để tạo liên kết đôi giữa O đó với C. Khi đó điện tích hình thức giữa C và O đó bằng 0, 2 O còn lại đều là (-1), như vậy toàn bộ nhóm mang điện tích (-2)
Đến đây ta không cần áp dụng theo quy tắc 5 và 6 Ví dụ 3: Viết công thức cấu tạo Lewis cho phân tử nitơ trifluorua NF3, biết rằng nguyên tử nitơ liên kết với 3 nguyên tử flo. Hướng dẫn giải: - Bước 1: Viết bộ khung phân tử: F N F F - Bước 2: Nguyên tử nitơ có 5 electron hoá trị, nguyên tử flo có 7 electron hoá trị, tổng cộng cả phân tử có 26 electron hoá trị. - Bước 3: Viết liên kết đơn giữa nitơ với mỗi nguyên tử flo. Hoàn tất vỏ 8 e cho từng nguyên tử flo. Hai electron cuối cùng dành cho nitơ Quy tắc "bát tử" áp dụng cho cả nitơ lẫn flo. DẠNG 2: XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI LAI HÓA, CẤU TRÚC HÌNH HỌC PHÂN TỬ ĐỂ GIẢI THÍCH ĐỘ LỚN GÓC LIÊN KẾT A- PHƯƠNG PHÁP GIẢI Nguyên tử trung tâm của một hợp chất hóa học là nguyên tử của nguyên tố mà liên kết với nhiều nguyên tử nguyên tố khác nhất hay là nguyên tử của nguyên tố có trị tuyệt đối của số OXH là lớn nhất trong phân tử hợp chất đó. Các bước xác định trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm và dạng cấu trúc hình học của phân tử: Bước 1: Viết cấu hình electron ở trạng thái kích thích của nguyên tố trung tâm Bước 2: Viết công thức Lewis
Bước 3: Xác định trạng thái lai hóa của nguyên tố trung tâm dựa vào tổng số cặp electron xung quanh nguyên tố trung tâm (n) và số cặp electron tự do của nguyên tố trung tâm (m) => cấu trúc phân tử, góc hóa trị. Tổng số cặp Số cặp electron Lai hóa Cấu trúc phân tử Góc hóa trị electron (n) tự do (m) 2 0 sp Đường thẳng 180o 3 0 sp2 Tam giác phẳng 120o 3 1 sp2 Góc 4 0 sp3 Tứ diện đều 109o28’ 4 1 sp3 Tháp tam giác 4 2 sp3 Góc 5 0 sp3d Lưỡng tháp tam giác 120o, 90o 5 1 sp3d Tứ diện lệch 5 2 sp3d Chữ T 5 3 sp3d Đường thẳng 6 0 sp3d2 Bát diện đều 90o 6 1 sp3d2 Chóp vuông 6 2 sp3d2 Vuông phẳng Chú ý: Nếu nguyên tử trung tâm sử dụng các obitan lai hóa xen phủ với obitan của các nguyên tử khác nhau thì khi hình thành liên kết, góc liên kết có thể sai lệch chút ít so với góc lai hóa chuẩn. B - VÍ DỤ: Ví dụ 1: Xác định trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm và dạng hình học của phân tử H2O
Bước 1: Nguyên tử trung tâm của H2O là O vì trong phân tử H2O thì O có số OXH cao nhất. Cấu hình electron của O là: O: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 Bước 2: Công thức cấu tạo của H2O Bước 3: Tổng số electron xung quanh nguyên tố trung tâm là 4 nên nguyên tử O lai hóa kiểu sp3 và do m (số cặp electron tự do chưa tham gia liên kết) = 2 nên phân tử H2O có dạng hình học là Góc Ví dụ 2: Giải thích : o a. Vì sao góc hoá trị H-O-H (104 29’) của phân tử nước H2O, và góc hoá trị H-N- o o H (107 ) của phân tử amoniac NH3 lại nhỏ hơn góc tứ diện (109 28’)? o b. Vì sao góc hoá trị H-S-H (92 15’) của phân tử hiđrô sunfua H2S lại nhỏ hơn o góc hoá trị H-O-H (104 29’) của phân tử nước H2O? o c. Vì sao góc hoá trị F-O-F (103 15’) của phân tử diflo oxit F2O lại nhỏ hơn góc o hoá trị H-O-H (104 29’) của phân tử nước H2O? Hướng dẫn giải: a. Trong các phân tử trên, nguyên tử trung tâm oxi và nitơ đều có trạng thái lai hoá sp3. Nguyên tử nitơ có một cặp electron chưa liên kết, nguyên tử oxi có hai cặp electron chưa liên kết. Cặp electron chưa liên kết chiếm một khỏang không gian lớn hơn là cặp electron liên kết. Do vậy các góc hoá trị H-O-H, H-N-H đều nhỏ hơn góc tứ diện.
b. Khi độ âm điện của nguyên tử trung tâm A giảm thì các cặp electron liên kết bị đẩy nhiều về phía các nguyên tử liên kết, nên chúng chỉ cần một khoảng không gian nhỏ xung quanh nguyên tử trung tâm. Độ âm điện lưu huỳnh nhỏ hơn oxi, nên góc hoá trị H- S-H nhỏ hơn góc hoá trị H-0-H. c. Với lý do tương tự, nếu độ âm điện của nguyên tử liên kết càng lớn thì góc hoá trị càng nhỏ. Độ âm điện của flo lớn hơn độ âm điện của hiđro, góc hoá trị F-O-F nhỏ hơn góc hoá trị H-O-H. Ví dụ 3: Dựa trên mô hình VSEPR, giải thích dạng hình học của NH3, ClF3, XeF4. Hướng dẫn giải: Cấu tạo của NH3 cho thấy quanh nguyên tử N trung tâm có 4 vùng không gian khu trú electron, trong đó có 1 cặp electron tự do (AB3E) nên phân tử NH3 có dạng tháp đáy tam giác với góc liên kết nhỏ hơn 109o 28' (cặp electron tự do đòi hỏi một khoảng không gian khu trú lớn hơn) Cấu trúc tháp đáy tam giác tâm là nguyên tử N Phân tử ClF3 cỏ 5 khoảng không gian khu trú electron, trong đó có 2 cặp electron tự do (AB3E2) nên phân tử có dạng chữ T (Các electron tự do chiếm vị trí xích đạo)
Phân tử XeF4 có 6 vùng không gian khu trú electron, trong đó có hai cặp electron tự do (AB4E2) nên có dạng vuông phẳng (trong cấu trúc này các cặp electron tự do phân bố xa nhau nhất) DẠNG 3: SO SÁNH NHIỆT ĐỘ SÔI, NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY VÀ KHẢ NĂNG HÒA TAN TRONG NƯỚC, TÍNH AXIT, BAZƠ CỦA CÁC CHẤT A - PHƯƠNG PHÁP GIẢI Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất vật lý ( nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, độ tan ): • Khối lượng phân tử, lực tương tác giữa các phân tử • Trạng thái tồn tại của hợp chất • Cấu trúc phân tử • Khả năng tạo liên kết Hyđrô liên phân tử, nội phân tử • Chọn lựa yếu tố phù hợp để giải thích các dữ kiện của đề bài B - VÍ DỤ Ví dụ 1(Olympic 2001): Cho các số liệu sau của NH3 và NF3 NH3 NF3 Momen lưỡng cực 1,46D 0,24D Nhiệt độ sôi -33oC -129oC Giải thích sự khác nhau về momen lưỡng cực và nhiệt độ sôi của hai phân tử trên. Giải Cấu tạo của các phân tử NH3 và NF3 - Trong phân tử NH3, momen lưỡng cực của các liên kết N-H làm tăng hiệu ứng của cặp electron không liên kết trên nguyên tử N nên phân tử NH3 phân cực rất mạnh ( Momen
lưỡng cực bằng 1,46D). Trong NF3, vì độ âm điện của F lớn hơn của N nên chiều của các momen lưỡng cực của các liên kết N-F hướng về phía F, do đó các momen lưỡng cực của các liên kết N-F ngược với hiệu ứng của cặp electron không liên kết trên nguyên tử N làm cho phân tử NF3 chỉ phân cực nhẹ (Momen lưỡng cực bằng 0,24D). Do vậy momen lưỡng cực phân tử của NH3 lớn hơn NF3. - Nhiệt độ sôi của NH3 lớn hơn nhiệt độ sôi của NF3 do phân tử NH3 phân cực hơn và có tạo được liên két hiđro giữa các phân tử Ví dụ 2 (Olympic 2004): Hãy cho biết dạng hình học phân tử của SO2 và CO2. Từ đó so sánh nhiệt độ sôi và độ hòa tan trong nước của chúng. Hướng dẫn giải C trong phân tử CO2 ở trạng thái lai hóa sp nên phân tử CO2 có cấu trúc thẳng, góc OCO = 180o Do đó phân tử CO2 không phân cực. 2 S trong phân tử SO2 ở trạng thái lai hóa sp nên trong phân tử SO2 có góc OSO = 120o. Do đó phân tử SO2 phân cực. So sánh: Phân tử SO2 phân cực nên có nhiệt độ sôi cao hơn phân tử CO2 không phân cực. Vì H2O là dung môi phân cực nên SO2 dễ hòa tan hơn CO2 do đó độ tan của SO2 lớn hơn CO2. Ví dụ 3 (HSG cấp tỉnh Quảng Bình 2010) So sánh nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy của cặp chất sau: o-Xilen và p-Xilen. Giải thích ngắn gọn. Hướng dẫn giải Nhiệt độ nóng chảy: p > o ; Nhiệt độ sôi : p < o Giải thích: Phân tử p-Xilen có cấu trúc đối xứng hơn nên cấu trúc tinh thể đặc khít hơn, liên kết chặt chẽ hơn nên nhiệt độ nóng chảy cao hơn. Phân tử p-Xilen có momen lưỡng cực = 0, o-Xilen có momen lưỡng cực lớn hơn nên ở trạng thái lỏng lực liên kết giữa các phân tử lớn hơn. Nên nhiệt độ sôi o-Xilen cao hơn. Ví dụ 4 (HSG thành phố Đà Nẵng 2008)
Cho các chất NH3, H2N-OH, H2N-NH2 và H-N=N≡N Hãy Sắp xếp các chất trên theo chiều giảm dần tính bazơ. Giải thích. Hướng dẫn giải Tính bazơ giảm dần theo chiều: NH3 > H2N-NH2 > H2N-OH > H-N=N≡N Giải thích: Ba chất đầu đều có tính bazơ vì nguyên tử N còn cặp electron chưa liên kết. NH3 có tính bazơ mạnh nhất vì mật độ electron tại N lớn nhất. Oxi có độ âm điện lớn hút electron làm giảm mật độ electron tại N. Mật độ electron tại N giảm làm giảm khả năng nhận H+. Riêng H-N=N≡N có tính axit. Vì liên kết H-N phân cực mạnh, H linh động nên có khả năng cho H+ Ví dụ 5 ( HSG lớp 12 tỉnh Quảng Nam 2008) So sánh và giải thích vắn tắt: a. Nhiệt độ sôi của pentan-1-ol, 2-metylbutan-2-ol và 3-metylbutan-2-ol. b. Tính tan trong nước của pentan-1,5-diol và pentan-1-ol. c. Độ mạnh tính axit của CH4, C6H5OH, CH3OH, CH3COOH, CH3SO2OH. Hướng dẫn giải a. Trật tự tăng dần nhiệt độ sôi: Khi số mạch nhánh tăng thì cấu trúc có xu hướng thu gọn trở thành dạng cầu, làm giảm độ bền liên kết liên phân tử. b. pentan-1,5-diol tan tốt hơn pentan-1-ol, do có nhiều nhóm -OH tạo được liên kết hidro đa phương, đa chiều hơn. b. Trật tự tăng dần độ mạnh tính axit:
DẠNG 4: TÍNH NĂNG LƯỢNG MẠNG LƯỚI TINH THỂ A – PHƯƠNG PHÁP GIẢI: - Sử dụng chu trình kín Born – Haber - Chú ý dấu của các giá trị năng lượng, một cách đơn giản có thể hiểu: năng lượng thu vào mang dấu “-”, năng lượng tỏa ra mang dấu “+” B – VÍ DỤ: Bài tập 1: Tính năng lượng mạng lưới của tinh thể trên từ các dữ kiện thực nghiệm sau đây: Nhiệt thăng hoa của Na(r) : 20,64 kcal mol-1 -1 Năng lượng liên kết của Cl2 : 58 kcalmol Ái lực với electron của clo : 83,17 kcalmol-1 Năng lượng ion hoá của Na : 119,98 kcalmol-1 Hiệu ứng nhiệt của phản ứng : -1 Na(r) + ½ Cl2(k) → NaCl(r) là 98, 23 kcalmol Giải Với những dữ kiện đã cho, dùng chu trình nhiệt động - chu trình Born-Haber, ta tìm được U như sau: Viết chu trình Born Haber cho NaCl:
∆H Na r + 1/2 Cl2,k NaCl Eth 1/2Epl Na k Clk U I1 E + - Na k + Cl k Ta có: U (NaCl) = (-98,23 - 20,64 - 119,98 – 29 + 83,17) = -184,68 kcalmol-1. Bài tập 2: Năng lượng mạng lưới của một tinh thể có thể hiểu là năng lượng cần thiết để tách những hạt ở trong tinh thể đó ra cách xa nhau những khoảng vô cực. Hãy thiết lập chu trình Born - Haber để tính năng lượng mạng lưới của tinh thể CaCl2 biết: Sinh nhiệt của CaCl2: ∆H1 = -795 kJ/ mol Nhiệt nguyên tử hoá của Ca: ∆H2 = 192 kJ/ mol Năng lượng ion hoá (I1 + I2) của Ca = 1745 kJ/ mol Năng lượng phân ly liên kết Cl2: ∆H3 = 243 kJ/ mol Ái lực với electron của Cl: A = -364 kJ/ mol Giải Chu trình Born - Haber ∆H1 Ca(tt) + Cl2 (k) CaCl2(tt) ∆H2 ∆H3 Ca (k) 2Cl (k) -Uml I1+I2 2A Ca2+ (k) + 2Cl- (k) Ta có: Uml = ∆H2 + I1 + I2 + ∆H3 + 2A - ∆H1 Uml = 192 + 1745 + 243 – (2 x 364) - (-795) Uml = 2247 (kJ/.mol) Bài tập 3: Cho các dữ kiện sau : Năng lượng kJ.mol-1 Năng lượng kJ.mol- 1
Thăng hoa của Na 108,68 Liên kết Cl2 242,60 Ion hoá thứ nhất của Na 495,80 mạng lưới NaF 922,88 Liên kết của F2 155,00 mạng lưới NaCl 767,00 Nhiệt hình thành của NaF rắn : -573,60 kJ.mol-1 Nhiệt hình thành của NaCl rắn : -401,28 kJ.mol-1 a. Tính ái lực electron của F và Cl b. So sánh các kết quả thu được và giải thích Hướng dẫn giải: Áp dụng định luật Hess vào chu trình: 1 ∆H HT M(r) + X2(k) → MX(r) 2 ∆ HTH +1/2 ∆ HLK M(k) + X(k) - ∆ HML ta được : I1 +AE + - M (k) + X (k) AE = ∆ HHT - ∆ HTH – I1 – 1/2 ∆ HLK + ∆ HML(*) Thay số vào (*), AE(F) = -332,70 kJ.mol-1 và AE(Cl) = -360 kJ.mol-1. b/ AE(F) > AE(Cl) dù cho F có độ âm điện lớn hơn Cl nhiều. Có thể giải thích điều này như sau: * Phân tử F2 ít bền hơn phân tử Cl2, do đó ∆H lk (F2) AE(Cl). * Cũng có thể giải thích: F và Cl là hai nguyên tố liền nhau trong nhóm VIIA. F ở đầu nhóm, nguyên tử F có bán kính nhỏ bất thường và cản trở sự xâm nhập của electron. DẠNG 5: BÀI TẬP VỀ CẤU TRÚC MẠNG TINH THỂ KIM LOẠI A- PHƯƠNG PHÁP GIẢI :