SKKN Biên soạn Chuyên đề cấu tạo phân tử các chất vô cơ dùng bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học ở trường THPT
Nhân tài có vai trò rất quan trọng trong sự phát triển kinh tế – xã hội. Trên bia Văn Miếu Hà Nội, ông cha ta đã khẳng định: “Những người tài giỏi là yếu tố cốt tử đối với một chỉnh thể. Khi yếu tố này dồi dào thì đất nước phát triển mạnh mẽ và phồn thịnh. Khi yếu tố này kém đi thì quyền lực đất nước bị suy thoái. Những người giỏi có học thức là một sức mạnh đặc biệt quan trọng đối với đất nước”. Vì vậy, để thực hiện thắng lợi công cuộc công nghiệp hoá - hiện đại hoá, đạt được mục tiêu “Dân giàu, nước mạnh” và đưa nước ta “Sánh ngang với các cường quốc năm châu trên thế giới”, bên cạnh nâng cao dân trí, Đảng và Nhà nước ta luôn chú trọng đến bồi dưỡng và phát triển nhân tài. Trong đó, việc phát hiện và bồi dưỡng những học sinh có năng khiếu về các môn học ngay ở bậc phổ thông là bước khởi đầu quan trọng để xây dựng nguồn nhân tài tương lai cho đất nước. Nhiệm vụ này phải được thực hiện thường xuyên trong quá trình dạy học, qua các kỳ thi chọn và bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp.
Hàng năm, chúng ta luôn tổ chức các cuộc thi học sinh giỏi (HSG) môn hoá học để phát hiện những em có năng khiếu nên việc tổng kết, đúc rút kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học là rất cần thiết và mang tính thiết thực, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục.
Trong giảng dạy cũng như trong bồi dưỡng HSG, chuyên đề cấu tạo phân tử các chất vô cơ có vị trí hết sức quan trọng. Vì cấu tạo phân tử các chất vô cơ là nền tảng cơ bản để nghiên cứu các tính chất lý hoá và ứng dụng của chúng. Nó không những góp phần giúp học sinh hiểu rõ về lý thuyết cấu tạo phân tử, và giải thích các tính chất dựa vào cấu trúc phân tử mà hơn hết là khi giải loại bài tập này, các năng lực tư duy cũng như trí tuệ của học sinh được nâng cao như cố thủ tướng Phạm Văn Đồng đã nói: “Giáo dục ở nhà trường điều chủ yếu không phải là rèn trí nhớ mà là rèn trí thông minh”. Tuy nhiên, hiện nay chưa có nhiều công trình nghiên cứu về chuyên đề cấu tạo phân tử các chất vô cơ dùng bồi dưỡng HSG một cách có hệ thống.
Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài: “Biên soạn chuyên đề cấu tạo phân tử các chất vô cơ dùng bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học ở trường THPT”.
MỤC LỤC Trang 1. Mở đầu ....................................................................................... 02 2. Nội dung sáng kiến kinh nghiệm ............................................. 02 2.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm ............................. 02 2.2. Thực trạng vấn đề trước khi viết skkn ................................ 03 2.3. Các skkn hoặc giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề . 05 2.4. Hiệu quả của skkn đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường ......................................... 27 3. Kết luận và kiến nghị ............................................................... 27 1. MỞ ĐẦU Nhân tài có vai trò rất quan trọng trong sự phát triển kinh tế – xã hội. Trên bia Văn Miếu Hà Nội, ông cha ta đã khẳng định: “Những người tài giỏi là yếu tố cốt tử đối với một chỉnh thể. Khi yếu tố này dồi dào thì đất nước phát triển mạnh mẽ và phồn thịnh. Khi yếu tố này kém đi thì quyền lực đất nước bị suy thoái. Những người giỏi có học thức là một sức mạnh đặc biệt quan trọng đối với đất nước”. Vì vậy, để thực hiện thắng lợi công cuộc công nghiệp hoá - hiện đại hoá, đạt được mục tiêu “Dân giàu, nước mạnh” và đưa nước ta “Sánh ngang với các cường quốc năm châu trên thế giới”, bên cạnh nâng cao dân trí, Đảng và Nhà nước ta luôn chú trọng đến bồi dưỡng và phát triển nhân tài. Trong đó, việc phát hiện và bồi dưỡng những học sinh có năng khiếu về các môn học ngay ở bậc phổ thông là bước khởi đầu quan trọng để xây dựng nguồn nhân tài tương lai cho đất nước. Nhiệm vụ này phải được thực hiện thường xuyên trong quá trình dạy học, qua các kỳ thi chọn và bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp. Hàng năm, chúng ta luôn tổ chức các cuộc thi học sinh giỏi (HSG) môn hoá học để phát hiện những em có năng khiếu nên việc tổng kết, đúc rút kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học là rất cần thiết và mang tính thiết thực, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục. Trong giảng dạy cũng như trong bồi dưỡng HSG, chuyên đề cấu tạo phân tử các chất vô cơ có vị trí hết sức quan trọng. Vì cấu tạo phân tử các chất vô cơ là nền tảng cơ bản để nghiên cứu các tính chất lý hoá và ứng dụng của chúng. Nó không những góp phần giúp học sinh hiểu rõ về lý thuyết cấu tạo phân tử, và giải thích các tính chất dựa vào cấu trúc phân tử mà hơn hết là khi giải loại bài tập này, các năng lực tư duy cũng như trí tuệ của học sinh được nâng cao như cố thủ tướng Phạm Văn Đồng đã nói: “Giáo dục ở nhà trường điều chủ yếu không phải là rèn trí nhớ mà là rèn trí thông minh”. Tuy nhiên, hiện nay chưa có nhiều công trình nghiên cứu về chuyên đề cấu tạo phân tử các chất vô cơ dùng bồi dưỡng HSG một cách có hệ thống. Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài: “Biên soạn chuyên đề cấu tạo phân tử các chất vô cơ dùng bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học ở trường THPT”. 2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIẸM 2.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm Việc phát hiện và bồi dưỡng HSG đã có rất lâu. Hầu hết các nhà trường đều coi trọng vấn đề bồi dưỡng HSG và khẳng định cần có một chương trình giáo dục đặc biệt để phát triển và đáp ứng được tài năng của HSG. Phần lớn các nhà trường đều chú ý bồi dưỡng HSG từ đầu năm học. Cách thức tổ chức dạy cũng rất đa dạng: Có nơi tổ chức thành lớp, trường riêng một số nơi tổ chức dưới hình thức tự chọn hoặc khóa học mùa hè, một số nơi khác do các trung tâm tư nhân hoặc các trường Đại học đảm nhận 2.1.1. Một số quan niệm về học sinh giỏi 2.1.1.1. Ở các nước phát triển Nhiều bang của Mỹ có đạo luật về giáo dục HSG. Luật bang Georgia còn đưa ra cả một định nghĩa về HSG: “HSG là học sinh chứng minh được trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực lý thuyết, khoa học; người cần một sự giáo dục đặc biệt và sự phục vụ đặc biệt để đạt được trình độ tương ứng với năng lực của người đó”. 2.1.1.2. Ở Việt Nam Theo PGS Bùi Long Biên (ĐH Bách khoa): ‘‘HSG hóa học phải là người nắm vững bản chất hiện tượng hóa học, nắm vững các kiến thức cơ bản đã được học, vận dụng tối ưu các kiến thức cơ bản đã được học để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới (do chưa được học hoặc chưa thấy bao giờ) trong các kì thi đưa ra’’. Theo PGS.TS Trần Thành Huế (ĐHSP Hà Nội): Nếu dựa vào kết quả bài thi để đánh giá thì một học sinh giỏi hoá cần hội đủ các yếu tố sau đây: - Có kiến thức cơ bản tốt, thể hiện nắm vững các khái niệm, định nghĩa, định luật, quy tắc đã được quy định trong chương trình, không thể hiện thiếu sót về công thức, phương trình hoá học. - Vận dụng sắc bén, có sáng tạo, đúng các kiến thức cơ bản. - Tiếp thu và dùng được ngay một số ít vấn đề mới do đầu bài đưa ra. Những vấn đề mới này là những vấn đề chưa được cập nhật hoặc đã được đề cập đến mức độ nào đó trong chương trình hoá học phổ thông nhưng nhất thiết vấn đề đó phải liên hệ mật thiết với các nội dung chương trình. 2.1.2. Những phẩm chất và năng lực tư duy của một học sinh giỏi hoá học 2.1.2.1. Phẩm chất và năng lực tư duy cần có của một học sinh giỏi hoá học - Có kiến thức hoá học cơ bản, vững vàng, sâu sắc, hệ thống. Để có được phẩm chất này đòi hỏi học sinh phải có năng lực tiếp thu kiến thức, tức là có khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng; có ý thức tự bổ sung, hoàn thiện kiến thức ngay ở dạng sơ khởi. - Có trình độ tư duy hoá học phát triển, có tính sáng tạo cao. Để có được những phẩm chất này đòi hỏi học sinh phải có năng lực suy luận logic, năng lực kiểm chứng, năng lực diễn đạt - Có khả năng quan sát, nhận thức các hiện tượng hoá học. Phẩm chất này được hình thành từ năng lực quan sát sắc sảo, mô tả, giải thích hiện tượng các quá trình hoá học, năng lực thực hành của học sinh. - Có khả năng vận dụng linh hoạt, mềm dẻo, sáng tạo kiến thức, kỹ năng đã có để giải quyết vấn đề, các tình huống xảy ra. Đây là phẩm chất cao nhất cần có ở một HSG. 2.1.2.2. Dấu hiệu nhận biết Đối tượng HSG thường có các biểu hiện sau: - Đạt điểm cao trong các kì thi tuyển chọn của nhà trường, địa phương. - Có lòng hăng say học tập, tinh thần tự giác trong việc tìm tòi, nghiên cứu kiến thức hóa học. - Có khả năng tư duy (phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, trừu tượng hóa ) và nhanh nhạy tri giác kiến thức mới. 2.2. Thực trạng vấn đề trước khi viết skkn 2.2.1. Điều tra cơ bản Trong khoảng thời gian từ đầu tháng 9 đến hết tháng 10 năm học 2015 - 2016, chúng tôi đã trực tiếp dự giờ các tiết học đại cương hoá vô cơ bồi dưỡng HSG cấp tỉnh, cấp quốc gia ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá và gửi phiếu điều tra đến các giáo viên, chuyên viên và các em học sinh. Sau quá trình điều tra, chúng tôi thu được kết quả như sau: Thuận lợi - Đảng và Nhà nước ta rất quan tâm đến công tác bồi dưỡng và đào tạo nhân tài, đã đề ra cả một “Chương trình quốc gia bồi dưỡng nhân tài” giai đoạn 2008-2020 với những bước đi và mục tiêu cụ thể. Đây sẽ là động lực mạnh mẽ thúc đẩy việc bồi dưỡng, đào tạo nhân tài cho đất nước. - Cơ sở vật chất trong trường học từng bước được nâng lên. Các trường THPT đều có phòng thí nghiệm với dụng cụ thí nghiệm và hóa chất khá đầy đủ. - Sự đổi mới nội dung SGK đã góp phần tích cực vào việc phát triển tư duy và kĩ năng hóa học cho học sinh. Các kiến thức khoa học đã được trình bày ở mức độ lí thuyết cao hơn, yếu tố định lượng nhiều hơn, tăng cường các nguồn thông tin tạo điều kiện học sinh dự đoán, tìm tòi và kiến tạo kiến thức. Các khái niệm, định nghĩa, quy tắc được chỉnh sửa và trình bày theo quan điểm hiện đại cả về lí thuyết và phương diện thực nghiệm công nghệ sản xuất. Số lượng thí nghiệm và bài thực hành được gia tăng trong mỗi bài học, trong mỗi chương của chương trình. Nội dung kiến thức hóa học gắn với đời sống thực tiễn cũng được tăng cường, làm cho việc học hóa học trở nên có ý nghĩa đối với học sinh. - Giáo viên tham gia công tác bồi dưỡng học sinh giỏi có nhiều kinh nghiệm và nhiệt tình trong giảng dạy. - Sách tài liệu tham khảo rất phong phú và đa dạng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tự học, tự nghiên cứu của học sinh. Đặc biệt, với sự phổ biến rông rãi của internet như hiện nay, việc tìm kiếm thông tin khoa học của học sinh rất dễ dàng. Khó khăn Bên cạnh những thuận lợi nêu trên thì công tác bồi dưỡng HSG hoá học ở bậc THPT hiện nay còn gặp nhiều khó khăn: - Đa số phụ huynh học sinh đều muốn con em mình thi đậu Đại học nên không khuyến khích hoặc không muốn cho con em mình tham gia đội tuyển HSG. - Học sinh không muốn tham vào đội tuyển HSG vì học tập vất vả, tốn nhiều thời gian mà hầu như không được một quyền lợi nào về học tập khi đạt một giải nào đó trong kì thi HSG. Tâm lí của các em HSG là học để thi đậu vào một trường Đại học nào đó mà các em và gia đình lựa chọn. - Nội dung, phương pháp giảng dạy bồi dưỡng HSG còn dựa vào kinh nghiệm của giáo viên trực tiếp giảng dạy là chính. - Giáo viên bồi dưỡng HSG vẫn phải hoàn thành tất cả công tác giảng dạy như các giáo viên khác, đôi khi còn kiêm nhiệm nhiều công tác khác như chủ nhiệm, tổ trưởng bộ môn... nên việc đầu tư cho công tác bồi dưỡng cũng có phần hạn chế. - Chế độ chính sách hiện nay cho giáo viên bồi dưỡng HSG còn thấp, không đủ sức thu hút giáo viên giỏi đầu tư nghiên cứu để bồi dưỡng HSG. Giải pháp - Tạo điều kiện tối đa cho các thầy cô cùng các em học sinh tham gia khóa học bồi dưỡng HSG. - Cần có chính sách khuyến khích thỏa đáng để kích thích học sinh tham gia. - Thường xuyên quan tâm, thăm hỏi, động viên tinh thần đội ngũ tham gia bồi dưỡng HSG. 2.3. Các skkn hoặc giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề . BIÊN SOẠN CHUYÊN ĐỀ CẤU TẠO PHÂN TỬ CÁC CHẤT VÔ CƠ DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI HOÁ HỌC 2.3.1. Khái niệm về chuyên đề và nguyên tắc biên soạn chuyên đề sử dụng trong bồi dưỡng học sinh giỏi 2.3.1.1. Khái niệm Chuyên đề hóa học là một nội dung hoá học được biên soạn có tính chất hệ thống, nâng cao cập nhật phục vụ cho mục đích bồi dưỡng HSG Cấu trúc chuyên đề bao gồm: + Phần 1: Tóm tắt lý thuyết cơ bản và nâng cao. + Phần 2: Hệ thống bài tập áp dụng bao gồm các dạng bài tập và số lượng bài tập. + Phần 3: Danh mục các tài liệu tham khảo để học sinh tự học. 2.3.1.2. Nguyên tắc biên soạn chuyên đề 1 .Chọn lọc các nội dung cơ bản, khó dạy trong chương trình hoá học phổ thông. 2. Tóm tắt các nội dung lý thuyết trọng tâm và nâng cao. 3. Xây dựng các dạng bài tập theo nội dung chuyên đề. 4. Thiết kế và tuyển chọn hệ thống bài tập nâng cao dùng bồi dưỡng HSG. 5. Phương pháp sử dụng hệ thống bài tập vào quá trình phát hiện và bồi dưỡng HSG. 2.3.1.3. Tầm quan trọng của chuyên đề cấu tạo phân tử các chất vô cơ trong bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học Cấu tạo phân tử các chất vô cơ là nền tảng cơ bản để nghiên cứu các tính chất lý hoá và ứng dụng của chúng. Vì vậy nó có vai trò quan trọng trong việc bồi dưỡng các năng lực tư duy hoá học cho HSG. Trên cơ sở đó học sinh có thể phát triển các kiến thức về lý thuyết hoá học để phục vụ cho việc học tập trong chương trình hoá học vô cơ. 2.3.2.1. Biên soạn phần lí thuyết trọng tâm và nâng cao 2.3.2.1.1. Các đặc trưng về cấu tạo phân tử 2.3.2.1.1.1. Năng lượng liên kết Là năng lượng tối thiểu để phá vỡ liên kết đó ở những điều kiện xác định, kí hiệu EA-B (A, B là kí hiệu nguyên tử). Ngược lại, khi hình thành phân tử các nguyên tử ban đầu, kèm theo sự giải phóng năng lượng. Þ Về giá trị tuyệt đối năng lượng của quá trình phá vỡ liên kết và hình thành liên kết (phân tử) là như nhau nhưng có dấu hiệu ngược nhau, theo quy ước Nhiệt động học: A-B → phá vỡA+B >0 A+B→ hình thànhA-B <0 Ví dụ: H2 →2H; EH-H = 436kj.mol-1 2H→H2; = -436kj.mol-1 Þ Theo quy ước trên, năng lượng liên kết luôn có dấu dương. Þ Năng lượng liên kết hoá học càng lớn thì liên kết càng bền. 2.1.1.2. Độ dài liên kết Là khoảng cách giữa tâm của hai nguyên tử tham gia liên kết. Độ dài liên kết thường tính theo anstron (): 1=10-8cm Ví dụ: dH-H = 0.74; dC-H = 1.09 Þ Độ dài liên kết càng ngắn thì liên kết càng bền: Liên kết C-C C=C CC E(kj.mol-1) 347.0 597.7 811.0 d() 1.54 1.34 1.20 2.3.2.1.1.3. Góc liên kết Là góc tạo bởi hai liên kết ở cùng một nguyên tử với hai nguyên tử khác. Ví dụ góc trong hai phân tử H2O là 124028’. - Độ âm điện của nguyên tử trung tâm càng lớn thì góc liên kết càng lớn. - Độ âm điện của phối tử càng lớn thì góc liên kết càng nhỏ. Ví dụ: và 2.3.2.1.1.4 Độ bội của liên kết (bậc liên kết) Là một số mối liên kết được hình thành giữa hai nguyên tử cho trước. Ví dụ: Phân tử HClÞH-ClÞ độ bội bằng 1 Phân tử O2ÞO = OÞ độ bội bằng 2 Phân tử N2ÞNNÞ độ bội bằng 3 Þ Độ bội liên kết càng lớn thì phân tử càng bền. 2.3.2.1.1.5. Các dạng liên kết hoá học 2.3.2.1.1.5.1. Một số dạng liên kết chính Dạng liên kết Ví dụ Đặc điểm liên kết Liên kết cộng hoá trị Không phân cực Cl:Cl Cặp electron dùng chung nằm giữa hai nguyên tử. Phân cực H:Cl Cặp electron dùng chung lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn. Cho - nhận (Phối trí) H H N H+ H Cặp electron dùng chung chỉ do một nguyên tử đơn phương cung cấp. Liên kết ion Na+Cl- Electron chuyển hẳn về một nguyên tử trong phân tử tạo thành các ion. 2.3.2.1.1.5.2. Liên kết s và liên kết p: Theo cơ học lượng tử, liên kết cộng hoá trị được hình thành do sự xen phủ hai obital một electron (có spin khác nhau). Sự xen phủ xảy ra càng nhiều thì mật độ điện tích âm giữa hai hạt nhân càng lớn, lực càng mạnh, liên kết càng bền (độ dài liên kết càng ngắn). Tuỳ theo cách xen phủ mà liên kết cộng hoá trị được chia thành 2 loại: Liên kết xích ma (s) và liên kết pi (p). * Liên kết s: Hình thành do sự xen phủ 2 obital (của 2 electron tham gia liên kết) theo trục liên kết (xen phủ trục, head to head), mỗi AO có 1 electron với sự chiều tự quay ngược nhau. Theo cách này mật độ xen phủ lớp nên liên kết s bền vững. Nguyên tử dễ dàng quay quanh trục nối hai hạt nhân nếu giữa chúng chỉ có liên kết s, dẫn đến hình dạng phân tử thay đổi được trong không gian. Tuỳ theo loại obital tham gia liên kết là s hay p mà ta có các loại liên kết s theo kiểu s-s, p-p, s-p: s – s () p – p () s – p () * Liên kết p: Hình thành do sự xen phủ giữa các obitan p ở trong hai bên trực liên kết ( xen phủ bên, side to side), mỗi obitan có 1 electron với spin trái chiều. Theo cách này mật độ xen phủ nhỏ nên liên kết p kém bền hơn. Mặt khác, do trục đối xứng của 2 obitan p song song nên nguyên tử không quay được xung quanh trục nối hai hạt nhân, dẫn đến xuất hiện đồng phân hình học ( một dạng của đồng phân không gian hay đồng phân lập thể). p – p () p – d () 2.1.2. Mô hình Lewis 2.1.2.1. Giới thiệu * Trong liên kết cộng hoá trị, những cặp eletron kết hợp hai nguyên tử được tạo ra bằng cách dùng chung các electron hoá trị và chúng có thể được lấy ra từ hai nguyên tử (liên kết phân phối trí): hay hay (chính chính xác hơn ) Chú ý: Trong hai kiểu liên kết này, khi liên kết A-B được hình thành, ta không thể tìm lại được nguồn gốc của các electron trong cặp electron góp chung (nguyên lý không phân biệt được). * Số liên kết cộng hoá trị có khả năng tạo ra được bởi một nguyên tử phụ thuộc không những vào số electron độc thân mà còn vào số cặp electron và các orbital trống (liên kết phối trí). 2.1.2.2. Quy tắc bát tử * Nhận thấy trừ trường hợp He mà lớp vỏ hoá trị chỉ có một cặp electron 1s2 còn mọi khí hiếm khác có cấu hình ns2np6 với 8 electron hoá trị của chúng tạo ra 4 cặp electron xung quanh hạt nhân và tập hợp đó gọi là bát tử. * Quy tắc bát tử: Các nguyên tử của phân tử cùng chia nhau những cặp electron cần thiết để thực hiện bát tử của chúng. * Quy tắc 8-N: Số x liên kết cộng hoá trị mà một nguyên tử có thể tạo ra phụ thuộc trực tiếp vào số electron hoá trị N của nó: x = 8 - N Chú ý: Hiđro là trường hợp đặc biệt do cấu trúc electron (1s2), nó có khuynh hướng tự nhiên là đạt được cấu trúc bền của khí hiếm gần nhất (He). Mặc dù nó không có khả năng tạo ra nhiều hơn một liên kết, ta cho rằng thoả mãn tinh thần của quy tắc bát tử, khi đó về từ ngữ có sai một chút so với tên bát tử. * Quy tắc giải bát tử giải thích hoàn hảo khuynh hướng của các nguyên tố flo (N=7), oxi (N=6), Nitơ (N=5) và cacbon (N=4). Kết hợp tương ứng với 1, 2, 3, 4 electron tạo ra một số liên kết cộng hoá trị tương ứng. Ví dụ công thức Lewis của HF, H2O, NH3 và CH4 được biểu diễn như sau: H F H F H O H H O H H H H N H H H N H H H C H H H H C H hay hay hay hay * Quy tắc bát tử có thiếu sót trong trường hợp các hiđrua của Liti, Beri và Bo: Nguyên tử các nguyên tố này đều thiếu electron biểu thị bằng những hình chữ nhật, mỗi hình chữ nhật thể hiện sự thiếu một cặp electron trong cấu trúc bát tử của chúng. Ví dụ trong công thức Lewis của LiH, BeH2, và BH3 như sau: H Li H Li H Be H H Be H H B H H H B H H hay hay hay * Quy tắc bát tử cũng không thoả mãn với trường hợp quá 8 electron (PCl5, SF6...) hoặc có số electron hoá trị lẻ (NO, NO2...). 2.1.2.3. Cách viết công thức Lewis Công thức Lewis là một sơ đồ phẳng biểu diễn các cặp electron liên kết của các nguyên tử trong phân tử Þ đó chính là cách mô tả hai chiều khi được lạm dụng gọi là cấu trúc Lewis. Để viết được công thức Lewis cần theo một số bước sau đây: * Tính tổng electron hoá trị của chất nghiên cứu (Ne): Ne biểu thị tổng N các electron hoá trị của một nguyên tử, trường hợp là ion phải xét tới điện tích q = z x electron (z 0 với cation) Þ Ne = (åN) - Z Þ Số cặp electron được phân bố phụ thuộc vào tính chẵn lẻ của Ne cụ thể là: nếu Ne là chẵn nếu Ne là lẻ * Viết ký hiệu hoá học các nguyên tử sao cho các nguyên tử cuối cùng (phối tử) bao quanh những nguyên tử trung tâm (là nguyên tử cần nhiều nhất số electron bát tử cho lớp ngoài cùng của nó). * Sử dụng đầu tiên các cặp electron để tạo ra liên kết đơn giữa các nguyên tử trung tâm và phối tử. * Điền bát tử cho mỗi nguyên tử phối tử bằng cách thêm số các cặp electron cần thiết. Chú ý: - Không bao giờ thêm cho Hiđro vì nó luôn có hoá trị một. - Phối tử halogen chỉ tham gia vào một liên kết đơn và do đó có 3 cặp electron không liên kết. * Điền tất cả các cặp electron còn lại (và electron thêm khi Ne lẻ) vào các nguyên tử trung tâm và kiểm tra xem chúng có tuân theo quy tắc bát tử hay không. * Dự kiến một hay nhiều liên kết bội nếu không đủ số electron để thoả mãn quy tắc bát tử của các nguyên tử trung tâm. * Xác định điện tích hình thức cho mỗi nguyên tử với điều kiện tổng của chúng phải bằng điện tích của chất đó. Chú thích: (2.11) Điện tích lõi của nguyên tử là một số dương, có trị số bằng số electron hoá trị của nguyên tử đó. * Khi có nhiều công thức Lewis biểu diễn cho cùng một chất hoá học và các biểu diễn đó chỉ khác nhau ở sự phân bố các electron xung quanh các hạt nhân, thì chất hoá học đó không thể mô tả bằng một công thức Lewis. Þ Phương pháp mesome sử dụng một tập hợp các công thức gọi là các công thức giới hạn hay các dạng mesome, hay các cấu trúc cộng hưởng. Không có một công thức giới hạn nào là tồn tại thật, chúng phải được xét một cách đồng thời. Phân tử thực là một dạng trung bình giữa các cấu trúc hình thức và giả định này. Một hợp chất được sơ đồ hoá như vậy không phải là hỗn hợp các phân tử tương ứng với mỗi công thức giới hạn và cũng không phải là một cấu trúc dao động giữa các biểu diễn khác nhau Þ Cấu trúc thực là cấu trúc lai hoá cộng hưởng giữa các dạng mosemo. Ví dụ 1. Viết công thức Lewis của PCl3 Áp dụng các bước trên ta có: Ne = (7.3+5) = 26e. Vì Ne chẵn Þ Số cặp electron trong phân tử là cặp. Þ P là nguyên tử trung tâm và Cl là phối tử. Vì số phối tử Cl bằng 3 Þ có 3 cặp electron tạo ra liên kết đơn giữa P và Cl: Cl Cl P Cl (a) Vì Cl có 7 electron hoá trị Þ mỗi phối tử Cl còn cặp electron để tạo thành bát tử: Cl Cl Cl P (b) Số cặp electron còn lại bằng 13 - 12 = 1 cặp phải thuộc về nguyên tử trung tâm P để thoả mãn bát tử: Cl Cl Cl P Cl Cl Cl P hay (c) Từ (2.1) ta tính được điện tích hình thức của: P = 5 - 2 - 3 = 0 Cl = 7 - 6 - 1 = 0 Þ Công thức Lewis của PCl3 như công thức (c). Ví dụ 2. Viết
Tài liệu đính kèm:
- skkn_bien_soan_chuyen_de_cau_tao_phan_tu_cac_chat_vo_co_dung.doc
- Bia SKKN-Nguyen Xuan Ninh-THPT sam son.doc