Môđun nhằm tăng cường năng lực tự học chương “cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ---------------------

NGUYỄN THỊ NHUNG

THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƢỚNG DẪN THEO MÔĐUN NHẰM TĂNG CƢỜNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CHƢƠNG “CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa học vô cơ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

GV. Nguyễn Thị Thu Lan

HÀ NỘI - 2017

Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Đối với sinh viên cuối cấp khi đƣợc làm khóa luận tốt nghiệp là điều vô cùng vinh dự, để có thể hoàn thành khóa luận đòi hỏi sự cố gắng rất nhiều từ bản thân và quan trọng hơn đó là sự chỉ bảo hƣớng dẫn của các thầy cô trong trƣờng.

Em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô trong trƣờng và quí thầy cô trong Khoa

hơ n

Hóa học trƣờng Đại học sƣ phạm Hà Nội 2, các thầy cô trong tổ Vô cơ - Đại cƣơng

N

đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo em trong suốt thời gian học tại trƣờng và thời gian làm

uy

khóa luận tốt nghiệp.

Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo Nguyễn Thị Thu Lan -

Q

ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ em hoàn thành khóa luận của mình.

Kè

m

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhƣng khóa luận không tránh khỏi những thiếu đƣợc hoàn thiện hơn.

/+ D

Em xin chân thành cảm ơn.

ạy

sót, em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn bè để khóa luận

Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2017

e.

co

m

Sinh viên

pl

us

.g

oo

gl

Nguyễn Thị Nhung

SV: Nguyễn Thị Nhung

ii

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài ................................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu .......................................................................................... 2

hơ n

3. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu .................................................................... 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu .......................................................................................... 2

N

5. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 2

uy

6. Giả thuyết nghiên cứu ......................................................................................... 2 7. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 3

m

Q

8. Đóng góp mới của đề tài ..................................................................................... 3

Kè

NỘI DUNG ................................................................................................................. 4 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ..................................................... 4

ạy

1.1. Đổi mới phƣơng pháp dạy học ........................................................................ 4

/+ D

1.2. Cơ sở lí thuyết của quá trình tự học ................................................................. 4 1.2.1. Khái niệm tự học....................................................................................... 4

m

1.2.2. Các kỹ năng cần thiết để tự học có hiệu quả............................................ 5

co

1.2.3. Các hình thức tự học ................................................................................ 5

e.

1.2.4. Quy trình tự học ........................................................................................ 6

gl

1.2.5. Tác dụng của tự học ................................................................................. 7

oo

1.3. Môđun dạy học ................................................................................................ 7

.g

1.3.1. Khái niệm môđun dạy học ........................................................................ 7

us

1.3.2. Những đặc trưng cơ bản của một môđun dạy học ................................... 7

pl

1.3.3. Cấu trúc của môđun dạy học .................................................................... 8

1.4. Tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun ..................................................... 10 1.4.1. Thế nào là tài liệu tự học có hướng dẫn theo môđun? ........................... 10 1.4.2. Cấu trúc nội dung tài liệu tự học (cho một tiểu môđun) ........................ 10 1.4.3. Phương pháp tự học có hướng dẫn theo môđun .................................... 11

1.5. Hƣớng dẫn cách tự học theo môđun .............................................................. 11

SV: Nguyễn Thị Nhung

iii

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƢỚNG DẪN THEO MÔĐUN CHƢƠNG “CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC” ................................................................. 13 2.1. Cấu trúc học phần hóa học đại cƣơng 1 ......................................................... 13 2.2. Nguyên tắc của việc thiết kế tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun ........ 13

hơ n

2.3. Thiết kế tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun chƣơng cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của học phần Hóa

đại cƣơng 1............................................................................................................ 13

uy

N

TIỂU MÔĐUN 1: NGUYÊN TỬ, THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA

NGUYÊN TỬ ....................................................................................................... 14

Q

TIỂU MÔĐUN 2: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ................................................... 22

Kè

m

TIỂU MÔĐUN 3: THUYẾT LƢỢNG TỬ PLANCK VÀ ĐẠI CƢƠNG VỀ CƠ HỌC LƢỢNG TỬ .......................................................................................... 33

ạy

TIỂU MÔĐUN 4: NGUYÊN TỬ HIĐRO VÀ ION GIỐNG HIĐRO ................ 45

/+ D

TIỂU MÔĐUN 5: NGUYÊN TỬ NHIỀU ELECTRON ..................................... 64 TIỂU MÔĐUN 6: NGUYÊN TẮC SẮP XẾP VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ

m

THỐNG TUẦN HOÀN ........................................................................................ 72

co

TIỂU MÔĐUN 7: SỰ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ TÍNH CHẤT, ĐẠI LƢỢNG

e.

QUAN TRỌNG - ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN .................................................. 77

gl

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ........................................................................... 85

oo

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 86

pl

us

.g

PHỤ LỤC

SV: Nguyễn Thị Nhung

iv

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC VIẾT TẮT : Công nghiệp hóa, hiện đại hóa

ĐHSP

: Đại học sƣ phạm

đvđt

: đơn vị điện tích

GS - TSKH

: Giáo sƣ, tiến sĩ khoa học

GV

: Giảng viên

HTTH

: Hệ thống tuần hoàn

KT - ĐG

: Kiểm tra - đánh giá

SV

: Sinh viên

XHCN

: Xã hội chủ nghĩa

pl

us

.g

oo

gl

e.

co

m

/+ D

ạy

Kè

m

Q

uy

N

hơ n

CNH - HĐH

SV: Nguyễn Thị Nhung

v

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Khối lƣợng, điện tích của electron, proton, nơtron .................................. 21 Bảng 4.1. Một số hàm bán kính Rnl(r) đã chuẩn hóa của hệ 1 electron 1 hạt nhân .......................................................................................................... 52

pl

us

.g

oo

gl

e.

co

m

/+ D

ạy

Kè

m

Q

uy

N

hơ n

Bảng 4.2. Biểu thức một số hàm cầu đã đƣợc chuẩn hóa và các trị riêng ................ 53

SV: Nguyễn Thị Nhung

vi

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Mô hình nguyên tử của Dalton..................................................................16 Hình 1.2. Ống thủy tinh............................................................................................17 Hình 1.3. Đƣờng đi của tia âm cực ...........................................................................17 Hình 1.4. Mô hình nguyên tử của Thomson .............................................................18

hơ n

Hình 1.5. Đƣờng đi của chùm hạt α ..........................................................................18 Hình 1.6. Mô hình nguyên tử của Rutherford ...........................................................19

N

Hình 2.1. Đồ thị biểu diễn năng lƣợng liên kết riêng hạt nhân theo số khối A ........ 26

uy

Hình 3.1. a) Bức xạ truyền đến cho vật đen tuyệt đối bị nó hấp thụ hoàn toàn ........35

Q

b) Đƣờng cong đẳng nhiệt biểu diễn sự phụ thuộc của năng lƣợng E (ν) vào tần số

m

(ν) do vật đen tuyệt đối phát ra.....................................................................35

Kè

Hình 4.1. Hệ tọa độ cầu và hệ tọa độ Đêcac .............................................................47

ạy

Hình 4.2. Mô hình hệ 1e, 1 hạt nhân, r : vectơ vị trí của e .......................................48

/+ D

Hình 4.3. Các vạch của dãy Banmơ trong vùng nhìn thấy .......................................54 của quang phổ nguyên tử hiđro .................................................................................54

m

Hình 4.4. Một số dãy của quang phổ vạch hiđro ......................................................55

co

Hình 4.5. Minh họa hình ảnh hàm phân bố xác suất theo bán kính ..........................56

e.

Hình 4.6. Hình ảnh minh họa mây electron ..............................................................57

pl

us

.g

oo

gl

Hình 5.1. Quy tắc Klêchkowski ................................................................................69

SV: Nguyễn Thị Nhung

vii

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp PHẦN I. MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Thế kỉ XXI với sự phát triển của khoa học và công nghệ, đang đƣa nhân loại bƣớc đầu quá độ sang nền kinh tế tri thức. Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8 (số 29 NQ/TW). Nghị quyết ban hành nhằm đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại

hơ n

hóa trong điều kiện kinh tế thị trƣờng định hƣớng XHCN và hội nhập quốc tế [2].

Nghị quyết đã nêu rõ nguyên nhân về bất cập và yếu kém trong giáo dục.

uy

N

Đồng thời Nghị quyết cũng đƣa ra định hƣớng đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo. Nhằm đổi mới giáo dục Đại học ở Việt Nam, Bộ Giáo Dục và Đào tạo

Q

đã yêu cầu chuyển từ thực hiện chƣơng trình đào tạo theo niên chế thành đào tạo

Kè

m

theo hệ thống tín chỉ kiểu Hoa Kỳ, bắt đầu từ năm 2008 - 2009. Phƣơng thức đào tạo theo tín chỉ, lấy ngƣời học làm trung tâm trong quá trình dạy và học, phát huy

ạy

đƣợc tính chủ động và sáng tạo của ngƣời học. Trong phƣơng thức đào tạo theo tín

/+ D

chỉ, tự học, tự nghiên cứu của sinh viên (SV) đƣợc coi trọng, đƣợc tính vào nội dung, thời lƣợng của chƣơng trình. Ngƣời học tự học, tự nghiên cứu, giảm sự nhồi nhét của

m

ngƣời dạy và do đó phát huy đƣợc tính chủ động và sáng tạo của ngƣời học.

co

Để hình thành và nâng cao năng lực tự học cho SV, các giảng viên (GV) phải

e.

luôn tìm tòi, cố gắng tìm ra những phƣơng pháp dạy học mới để giúp nâng cao năng

gl

lực tự học cho SV.

oo

Môđun dạy học là một hƣớng đi trong thiết kế tài liệu và tổ chức dạy học bằng

.g

phƣơng pháp tự học có hƣớng dẫn, nhờ các môđun mà SV từng bƣớc đạt đƣợc kiến

us

thức. SV có thể tự học và kiểm tra mức độ nắm vững các kiến thức, kĩ năng và thái

pl

độ trong từng môđun. Phƣơng pháp này giúp SV học tập ở lớp và ở nhà có hiệu quả và có thể học tập bất cứ lúc nào và bất cứ nơi đâu [10].

Xuất phát từ những lí do trên tôi đã lựa chọn đề tài: Thiết kế tài liệu tự học có

hướng dẫn theo môđun nhằm tăng cường năng lực tự học chương “Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học”.

SV: Nguyễn Thị Nhung

1

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế tài liệu tự học có hƣớng dẫn, bao gồm các vấn đề lí thuyết và bài tập, giúp tăng cƣờng năng lực tự học cho SV phần học chƣơng “Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học” của học phần Hóa học đại cƣơng 1 trong chƣơng trình đào tạo cử nhân Sƣ phạm Hóa - Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2.

3. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu

hơ n

- Đối tƣợng nghiên cứu: Mối quan hệ giữa phƣơng pháp tự học có hƣớng dẫn theo môđun với chất lƣợng học chƣơng “Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn

uy

N

các nguyên tố hóa học” và nghiên cứu cách sử dụng tài liệu đó để tăng cƣờng năng lực tự học cho SV.

Q

- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học chƣơng “Cấu tạo nguyên tử và

Kè

m

hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học” của học phần Hóa học đại cƣơng 1 trong chƣơng trình đào tạo cử nhân SP Hóa học - Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2.

ạy

4. Nhiệm vụ nghiên cứu

/+ D

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về môđun dạy học nói chung, môđun dạy học phần Hóa học đại cƣơng nói chung.

m

- Nghiên cứu những cơ sở lí luận và thực tiễn của việc áp dụng phƣơng pháp

co

tự học có hƣớng dẫn theo môđun đối với chƣơng “Cấu tạo nguyên tử và hệ thống

e.

tuần hoàn các nguyên tố hóa học” của học phần Hóa học đại cƣơng 1.

gl

- Xây dựng các môđun và các tiểu môđun.

oo

5. Phạm vi nghiên cứu

.g

Quá trình dạy học và học chƣơng “Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn

us

các nguyên tố hóa học” của học phần Hóa học đại cƣơng 1.

pl

6. Giả thuyết nghiên cứu Nếu thiết kế đƣợc tài liệu tự học có hƣớng dẫn tốt và sử dụng tài liệu một cách

hợp lí, có hiệu quả sẽ góp phần nâng cao năng lực tự đọc, tự học của SV, nâng cao chất lƣợng dạy và học môn Hóa học đại cƣơng ở Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2.

SV: Nguyễn Thị Nhung

2

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 7. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu lí thuyết (phân tích, so sánh, tổng hợp): Thu thập thông tin thông qua sách vở, đọc sách báo, tài liệu nhằm mục đích tìm chọn những khái niệm và tƣ tƣởng là cơ sở cho lí luận của đề tài, hình thành giả thuyết khoa học.

- Phƣơng pháp chuyên gia: Xin ý kiến đóng góp của thầy (cô) giáo để hoàn thiện đề tài nghiên cứu.

hơ n

8. Đóng góp mới của đề tài

- Hệ thống hóa cơ sở lí luận về nâng cao chất lƣợng dạy học và tổ chức việc tự

uy

N

học có hƣớng dẫn cho SV Khoa Hóa học.

- Đề xuất một số biện pháp rèn luyện năng lực tự học cho SV khoa Hóa học

Q

thông qua hệ thống câu hỏi và bài tập hóa học.

Kè

m

- Soạn thảo bộ tài liệu tự học có hƣớng dẫn chƣơng “Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học” của học phần Hóa học đại cƣơng 1 và sử

ạy

dụng hợp lí, có hiệu quả nhằm nâng cao năng lực tự học, tự nghiên cứu cho SV

pl

us

.g

oo

gl

e.

co

m

/+ D

Khoa Hóa học - Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2.

SV: Nguyễn Thị Nhung

3

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp PHẦN II. NỘI DUNG CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Đổi mới phƣơng pháp dạy học Mục tiêu của việc đổi mới chƣơng trình giáo dục phổ thông là xây dựng nội

hơ n

dung chƣơng trình, phƣơng pháp giáo dục, sách giáo khoa phổ thông mới nhằm nâng cao chất lƣợng giáo dục toàn diện thế hệ trẻ, đáp ứng yêu cầu phát triển nguồn

uy

N

nhân lực phục vụ CNH - HĐH đất nƣớc, phù hợp với thực tiễn và truyền thông Việt Nam, tiếp cận trình độ giáo dục phổ thông ở các nƣớc phát triển trong khu vực và

Q

thế giới [3].

Kè

m

Chiến lƣợc phát triển giáo dục 2011 - 2020 đã chỉ rõ: “Tiếp tục đổi mới phƣơng pháp dạy học và đánh giá kết quả học tập, rèn luyện theo hƣớng phát huy

ạy

tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo và năng lực tự học của ngƣời học. Đẩy mạnh

/+ D

ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học, đến năm 2015, 100% giảng viên đại học, cao đẳng và đến năm 2020, 100% giáo viên giáo dục nghề

m

nghiệp và phổ thông có khả năng ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông

co

trong dạy học. Biên soạn và sử dụng giáo trình, sách giáo khoa điện tử” [5].

e.

1.2. Cơ sở lí thuyết của quá trình tự học

gl

1.2.1. Khái niệm tự học

oo

- Trong tập bài giảng chuyên đề “Dạy tự học cho SV trong các nhà trƣờng

.g

trung học chuyên nghiệp và Cao đẳng, Đại học”, GS - TSKH Thái Duy Tuyên viết:

us

“Tự học là hoạt động độc lập chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, là tự mình động

pl

não, suy nghĩ, sử dụng các năng lực trí tuệ (quan sát, so sánh, phân tích, tổng hợp,…) cùng các phẩm chất động cơ, tình cảm để chiếm lĩnh tri thức một lĩnh vực

hiểu biết nào đó hay những kinh nghiệm lịch sử, xã hội của nhân loại, biến nó thành sở hữu của chính bản thân ngƣời học”.

SV: Nguyễn Thị Nhung

4

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 1.2.2. Các kĩ năng tự học [6] Tùy theo môn học mà SV có những kĩ năng phù hợp. Một cách chung nhất đối với ngƣời học cần phải có những kĩ năng tự học cơ bản sau: - Biết đọc, nghiên cứu giáo trình và tài liệu học tập, chọn ra những tri thức cơ bản, chủ yếu, sắp xếp một cách hợp lí, đúng theo trình tự, logic.

- Biết và vận dụng đƣợc những thế mạnh của mình, đồng thời cũng cần phải

hơ n

hạn chế những mặt còn yếu kém của bản thân trong quá trình học tập ở nhà, trên lớp, ở phòng thí nghiệm, ở thƣ viện và ở cơ sở thực tế. tập (cơ sở vật chất, phƣơng tiện học tập, thời gian,…)

uy

N

- Biết tận dụng lợi thế và khắc phục các khó khăn, thích nghi với điều kiện học

m

Q

- Biết sử dụng linh hoạt các hình thức và phƣơng pháp học tập cho phép nâng

Kè

cao hiệu quả học tập.

- Biết xây dựng kế hoạch học tập trong ngày, trong tuần, trong tháng và trong

ạy

cả học kì.

/+ D

- Biết và sử dụng có hiệu quả các kĩ thuật đọc sách, trao đổi, thảo luận, làm việc nhóm, tranh luận, xây dựng đề cƣơng, viết báo cáo, thu thập và xử lí thông tin.

m

- Biết sử dụng thành thạo công nghệ thông tin.

co

- Biết lắng nghe và thông tin tri thức, biết cách giải thích tài liệu cho ngƣời

e.

khác.

gl

- Biết phân tích, đánh giá và sử dụng các thông tin.

oo

- Biết KT - ĐG kết quả học tập của bản thân mình và của bạn học.

.g

- Biết vận dụng thực hành, tham gia nghiên cứu, thực nghiệm và ứng dụng.

us

1.2.3. Các hình thức tự học

pl

Gồm 5 hình thức:

- Tự học không có hƣớng dẫn: Thông qua tài liệu, tìm hiểu thực tế, thông qua

học tập ngƣời khác. SV gặp nhiều khó khăn do có nhiều lỗ hổng về kiến thức. SV khó thu xếp tiến độ và kế hoạch học tập của mình, không tự đánh giá đƣợc kết quả học tập và dẫn đến chán nản.

SV: Nguyễn Thị Nhung

5

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp - Tự học qua tài liệu hƣớng dẫn: Trong tài liệu trình bày cả nội dung, cách xây dựng kiến thức, cách kiểm tra kết quả sau mỗi phần, nếu chƣa đạt thì chỉ dẫn cách tra cứu, bổ sung, làm lại cho đến khi đạt. Nếu dùng tài liệu thì SV cũng gặp khó khăn và không biết hỏi ai.

- Tự học có hƣớng dẫn trực tiếp: Tự lực thực hiện một số hoạt động học dƣới sự hƣớng dẫn chặt chẽ của GV ở lớp, với hình thức này cũng đem lại hiệu quả nhất

hơ n

định song vẫn sẽ gặp khó khăn khi tiến hành các thí nghiệm.

- Tự học trong một giai đoạn của quá trình học tập: Thí dụ nhƣ học bài hay

uy

N

làm bài tập ở nhà (khâu vận dụng kiến thức) là công việc thƣờng xuyên của SV. Để giúp SV có thể tự học ở nhà, GV cần tăng cƣờng kiểm tra, đánh giá kết quả học bài,

Q

làm bài tập ở nhà của họ.

Kè

m

- Tự học qua phƣơng tiện truyền thông (học từ xa): SV đƣợc nghe GV giảng giải minh họa, nhƣng không đƣợc tiếp xúc với GV, không đƣợc hỏi han, không

ạy

nhận đƣợc sự giúp đỡ khi gặp khó khăn.

/+ D

Các hình thức tự học ở trên thấy rằng mỗi hình thức tự học có những mặt ƣu điểm và nhƣợc điểm nhất định. Để khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm của các hình

m

thức tự học đã có này và xét đặc điểm của SV giỏi hóa học chúng tôi đề xuất một

co

hình thức tự học mới: Tự học có hƣớng dẫn và có sự giúp đỡ trực tiếp một phần của

e.

GV gọi là “Tự học có hƣớng dẫn”.

gl

1.2.4. Quy trình tự học

oo

Gồm 3 giai đoạn: Tự nghiên cứu, tự thể hiện và tự kiểm tra, tự điều chỉnh.

.g

- Tự nghiên cứu: Ngƣời học tự tìm tòi, tự quan sát, mô tả, giải thích, phát hiện

us

vấn đề, định hƣớng, giải quyết vấn đề và tự tìm ra kiến thức mới.

pl

- Tự thể hiện: Ngƣời học tự thể hiện mình bằng lời nói, bằng văn bản, tự sắm

vai trong các tình huống, vấn đề, tự trình bày, bảo vệ kiến thức, tự thể hiện qua sự hợp tác, trao đổi, đối thoại, giao tiếp với thầy cô và bạn bè để tạo ra sản phẩm mang tính cộng đồng.

SV: Nguyễn Thị Nhung

6

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp - Tự kiểm tra, tự điều chỉnh: Sau khi đã qua trao đổi với thầy cô, bạn bè. Sau đó thầy kết luận, ngƣời học tự kiểm tra, đánh giá sản phẩm của mình, tự sửa sai, tự điều chỉnh thành sản phẩm khoa học.

1.2.5. Tác dụng của tự học [16] - Tự học có ý nghĩa quyết định sự thành đạt trong mỗi con ngƣời, ảnh hƣởng trực tiếp đến kết quả học tập.

hơ n

- Tự học là con đƣờng khẳng định của mỗi ngƣời. Tự học giúp con ngƣời giải

N

quyết đƣợc những mâu thuẫn giữa khát khao đẹp đẽ về học vấn với khó khăn trong

uy

cuộc sống.

- Tự học là con đƣờng tạo ra tri thức bền vững cho con ngƣời, quá trình tự học

Q

khác hẳn với quá trình học tập thụ động, nhồi nhét, áp đặt. Kiến thức có đƣợc là do

Kè

m

tự học, là kết quả của sự hứng thú, đam mê, không chịu sự chi phối của bất kì yếu tố nào. Đó là một qui luật tự nhiên. SV từ đó có tinh thần tự giác, chủ động, tích cực

ạy

và có thái độ đúng đắn trong học tập.

/+ D

- Tự học giúp cho SV tích lũy đƣợc lƣợng kiến thức khổng lồ của các năm học tại trƣờng đại học.

m

- Tự học của SV ở trong trƣờng đại học có vai trò quan trọng đối với yêu cầu đổi

co

mới giáo dục và đào tạo, nâng cao chất lƣợng giáo dục.

e.

1.3. Môđun dạy học

gl

1.3.1. Khái niệm môđun dạy học

oo

Môđun dạy học là một đơn vị chƣơng trình học tƣơng đối độc lập đƣợc cấu

.g

trúc đặc biệt nhằm phục vụ cho ngƣời học và chứa đựng mục tiêu, nội dung,

us

phƣơng pháp dạy học cũng nhƣ hệ thống các công cụ đánh giá kết quả tạo thành

pl

một hệ toàn vẹn.

Mỗi môđun gồm các tiểu môđun, là các thành phần cấu trúc môđun đƣợc xây

dựng tƣơng ứng với các nhiệm vụ học tập mà ngƣời học phải thực hiện.

1.3.2. Những đặc trưng cơ bản của một môđun dạy học [9] Có 5 đặc trƣng cơ bản: a) Tính trọn vẹn

SV: Nguyễn Thị Nhung

7

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Mỗi môđun dạy học mang một chủ đề xác định từ đó xác định mục tiêu, nội dung, phƣơng pháp và quy trình thực hiện do vậy nó không phụ thuộc vào nội dung đã có và sẽ có sau nó. Tính trọn vẹn là dấu hiệu bản chất của môđun dạy học thể hiện sự độc đáo khi xây dựng nội dung dạy học. b) Tính cá biệt (tính cá nhân hóa) Tính cá biệt nghĩa là chú ý tới trình độ nhận thức và các điều kiện khác nhau

hơ n

của ngƣời học. Môđun dạy học có khả năng cung cấp cho ngƣời học nhiều cơ hội để có thể học tập theo nhịp độ của các nhân, việc học tập đƣợc cá thể hóa và phân hóa

uy

N

cao độ. c) Tính tích hợp

Q

Tính tích hợp là đặc tính căn bản tạo nên tính chỉnh thể tính liên kết và tín phát

Kè

m

triển của môđun dạy học. Trƣớc hết mỗi môđun dạy học đều là sự tích hợp giữa lí thuyết và thực hành cũng nhƣ các yếu tố của quá trình dạy học.

ạy

d) Tính phát triển

/+ D

Môđun dạy học đƣợc thiết kế theo hƣớng “mở” tạo ra cho nó khả năng dung nạp - bổ sung những nội dung mang tính cập nhật. Vì thế môđun dạy học luôn có

m

tính “động” tính “phát triển”.

co

e) Tính tự kiểm tra, đánh giá

e.

Quy trình thực hiện một môđun dạy học đƣợc đánh giá thƣờng xuyên bằng hệ

gl

thống câu hỏi dạng kiểm tra diễn ra trong suốt quá trình thực hiện môđun dạy học

oo

nhằm tăng thêm động cơ cho ngƣời học.

.g

1.3.3. Cấu trúc của môđun dạy học

us

Môđun dạy học bao gồm ba phần hợp thanh: Hệ vào, thân và hệ ra của môđun.

pl

a) Hệ vào của môđun

Hệ vào của môđun thực hiện chức năng đánh giá về điều kiện tiên quyết của

ngƣời học trong mối quan hệ với các mục tiêu dạy học của môđun. Tùy theo mức độ của mối quan hệ ngƣời học sẽ nhận thức đƣợc những hữu ích của nó hoặc là họ sẽ tiếp tục học môđun hoặc là đi tìm một môđun khác phù hợp hơn.

SV: Nguyễn Thị Nhung

8

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp b) Thân của môđun Thân môđun bao gồm một loạt các tiểu môđun tƣơng ứng với các mục tiêu đã đƣợc xác định ở hệ vào của môđun. Cũng có trƣờng hợp thân của môđun ứng với một tiểu môđun duy nhất. Các tiểu môđun liên kết với nhau bởi các câu hỏi kiểm tra trung gian và đều cần đến một thời gian học tập nhất định.

Các tiểu môđun đƣợc cấu trúc bởi các thành phần:

hơ n

*Mở đầu: Xác định những mục tiêu cụ thể của tiểu môđun, cung cấp cho ngƣời học những tri thức điểm tựa và huy động kinh nghiệm đã có của ngƣời học cung cấp

uy

N

cho ngƣời học các con đƣờng để giải quyết vấn đề nhận thức để họ tự lựa chọn.

*Nội dung và phƣơng pháp học tập: Qua đó ngƣời học sẽ tiếp thu đƣợc một số

Q

mục tiêu cụ thể của tiểu môđun.

Kè

m

*Kiểm tra trung gian: Đánh giá xem ngƣời học đã đạt đƣợc đến mức độ nào đối với các mục tiêu của tiểu môđun và kết quả của bài kiểm tra có thể đƣợc xem

ạy

nhƣ điều kiện tiên quyết để ngƣời học thực hiện tiểu môđun tiếp theo. Khi cần thiết

/+ D

thân môđun còn đƣợc bổ sung các môđun phụ đạo giúp ngƣời học bổ sung kiến thức còn thiếu, sửa chữa sai sót và ôn tập.

m

Hệ ra của thân môđun:

co

Hệ ra của thân môđun nhằm thực hiện chức năng tổng kết các tri thức, kĩ năng,

e.

thái độ của ngƣời học đƣợc thực hiện trong môđun và chỉ dẫn cho ngƣời học để họ

gl

có thể tìm những môđun tiếp theo hoặc phụ đạo để làm sâu sắc thêm những gì họ

oo

quan tâm đối với môđun.

.g

c) Hệ ra của môđun bao gồm:

us

Một bản tổng kết chung, kiểm tra kết thúc, hệ thống chỉ dẫn để tiếp tục học tập

pl

tùy theo kết quả học tập môđun của ngƣời học. Nếu đạt tất cả các mục tiêu của

môđun ngƣời học sẽ chuyển sang học tập môđun tiếp theo, hệ thống hƣớng dẫn dành cho ngƣời dạy và ngƣời học.

SV: Nguyễn Thị Nhung

9

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 1.4. Tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun [9], [10] 1.4.1. Thế nào là tài liệu tự học có hướng dẫn theo môđun?

Tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun là tài liệu đƣợc biên soạn theo những đặc trƣng và cấu trúc của một môđun. Tài liệu có thể đƣợc phân thành nhiều loại: theo nội dung lí thuyết hoặc nội dung bài tập.

hơ n

1.4.2. Cấu trúc nội dung tài liệu tự học (cho một tiểu môđun) Bao gồm: Tên của tiểu môđun.

uy

N

A. Mục tiêu của tiểu môđun.

B. Tài liệu tham khảo.

m

Q

C. Hƣớng dẫn ngƣời học tự học.

Kè

D. Nội dung lí thuyết cần nghiên cứu (Thông tin phản hồi).

1.4.2.1. Mục tiêu của tiểu môđun

ạy

E. Bài tập tự kiểm tra đánh giá sau khi đã nghiên cứu thông tin phản hồi.

/+ D

Các mục đích, yêu cầu của một tiểu môđun là những gì mà SV phải nắm đƣợc sau mỗi bài học. GV cũng căn cứ vào mục đích để theo dõi, hƣớng dẫn, kiểm tra

m

đánh giá SV một cách cụ thể, chính xác.

co

Với hệ thống mục đích, yêu cầu của tiểu môđun, tài liệu giảng dạy đƣợc biên

e.

soạn theo tiếp cận môđun trở nên khác một cách căn bản hơn so với tài liệu biên

oo

dạy học.

gl

soạn theo kiểu truyền thống vì nó chứa đựng đồng thời cả nội dung và phƣơng pháp

.g

1.4.2.2. Nội dung và phương pháp dạy học

us

Nội dung dạy học cần đƣợc trình bày chính xác, phản ánh đƣợc bản chất nội

pl

dung khoa học cần nghiên cứu và phải phù hợp với đối tƣợng SV đại học.

1.4.2.3. Câu hỏi chuẩn bị đánh giá - Trong mỗi tiểu môđun tôi thiết kế 2 loại câu hỏi: + Loại 1: Câu hỏi hƣớng dẫn SV tự học. + Loại 2: Câu hỏi tự kiểm tra để tự đánh giá sau khi đã chuẩn kiến thức mới.

SV: Nguyễn Thị Nhung

10

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 1.4.2.4. Bài tập áp dụng Chúng tôi thiết kế loại bài tập có hƣớng dẫn, vận dụng kiến thức trong bài học để giải quyết.

Mỗi tiểu môđun ứng với cấu trúc nhƣ trên thì SV tự học thuận lợi hơn rất nhiều so với một phần tƣơng ứng trong tài liệu cũ. Vì khi bƣớc vào mỗi tiểu môđun SV đã đƣợc kiểm tra kết quả hoàn thành tiểu môđun trƣớc. Với mỗi tiểu môđun thì

hơ n

hệ thống mục đích, yêu cầu đã đƣợc định hƣớng rõ nét cái mà SV cần phải học. Dựa vào các mục tiêu đó và tiêu chuẩn đánh giá sẽ xác định cái SV cần phải đạt đƣợc.

uy

N

Nội dung dạy học trình bày trong tiểu môđun rõ ràng hơn, rành mạch hơn, dễ hiểu và khoa học hơn trong tài liệu cũ. Qua mỗi tiểu môđun, việc học của SV lại đƣợc

m

Q

phân hóa một lần qua kiểm tra của GV. Đây là điểm cơ bản của tài liệu mới.

Kè

1.4.3. Phương pháp tự học có hướng dẫn theo môđun

Nội dung chính của phƣơng pháp dạy học này là nhờ các môđun mà SV đƣợc

ạy

dẫn dắt từng bƣớc để đạt tới mục tiêu dạy học. Nhờ nội dung dạy học đƣợc phân

/+ D

nhỏ ra từng phần, nhờ hệ thống mục tiêu chuyên biệt và hệ thống kiểm tra, SV có thể tự học và tự kiểm tra mức độ nắm vững các kiến thức, kỹ năng và thái độ trong

m

từng tiểu môđun. Bằng cách này họ có thể tự học theo nhịp độ riêng của mình.

co

Phƣơng pháp tự học có hƣớng dẫn theo môđun đảm bảo tuân theo những

e.

nguyên tắc cơ bản của quá trình dạy học sau đây:

gl

+ Nguyên tắc cá thể hóa trong học tập.

oo

+ Nguyên tắc đảm bảo hình thành ở SV kỹ năng tự học từ thấp đến cao.

.g

+ Nguyên tắc GV thu thập thông tin về kết quả học tập của HS sau quá trình tự

us

học, giúp đỡ họ khi cần thiết, điều chỉnh nhịp độ học tập.

pl

1.5. Hƣớng dẫn cách tự học theo môđun Trƣớc khi đến lớp, SV phải dành thời gian cho việc học ở nhà để nghiên cứu

tài liệu và chuẩn bị bài.

Cần nắm đƣợc: - Mục tiêu toàn chƣơng.

- Số lƣợng tiểu môđun và những tài liệu, môđun phụ đạo có liên quan.

SV: Nguyễn Thị Nhung

11

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp - Với mỗi tiểu môđun phải thấy rõ mục tiêu của tiểu môđun cần nghiên cứu sau đó nghiên cứu đến nội dung bằng cách trả lời các câu hỏi và bài tập đã đƣợc GV biên soạn, nghiên cứu xong phần nội dung thì tự trả lời câu hỏi ở cuối mỗi tiểu môđun. Nếu trả lời đƣợc thì chuyển sang môđun tiếp theo, nếu chƣa trả lời đƣợc thì nghiên cứu lại phần nội dung cho đến khi trả lời đƣợc.

hơ n

Ở lớp, mỗi SV làm một bài kiểm tra nhỏ để đánh giá mức độ chuẩn bị bài ở nhà trong khoảng từ 10 - 15 phút.

- Nếu đạt yêu cầu thì SV bắt tay vào nghiên cứu nội dung bài mới, nếu không

uy

N

đạt yêu cầu thì SV tiếp tục xem lại tài liệu.

- Nếu đạt yêu cầu thì SV tự học theo nhịp độ riêng của mình, theo từng phần

Q

nhỏ của tiểu môđun, ghi lại thu hoạch và những nội dung cần chú ý.

Kè

m

- Chia nhóm, GV hƣớng dẫn thảo luận, mỗi nhóm cử SV phát biểu trình bày thu hoạch của mình, các nhóm còn lại đƣa ra câu hỏi đối với nhóm trình bày. GV nhận

pl

us

.g

oo

gl

e.

co

m

/+ D

ạy

xét, bổ sung và chính xác hóa những kết luận đƣa ra, hƣớng dẫn SV tự kiểm tra.

SV: Nguyễn Thị Nhung

12

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƢỚNG DẪN THEO MÔĐUN CHƢƠNG “CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ HỆ THỐNG TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC” 2.1. Cấu trúc học phần Hóa học đại cƣơng 1 Học phần hóa học đại cƣơng 1 đƣợc chia thành các chƣơng tƣơng ứng với các Môđun 1: Các khái niệm và định luật cơ bản của hóa học.

hơ n

môđun nhƣ sau: Môđun 2: Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

uy

N

Môđun 3: Cấu tạo phân tử và liên kết hóa học.

Môđun 4: Liên kết và cấu trúc trong các hệ ngƣng tụ.

m

Q

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chúng tôi chỉ giới hạn nghiên cứu Môđun

Kè

2: Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Vì vậy, dựa vào phân phối chƣơng trình chúng tôi thành lập môđun 2: Cấu tạo nguyên tử và hệ

ạy

thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

/+ D

2.2. Nguyên tắc của việc thiết kế tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun tƣợng sử dụng tài liệu.

m

- Đảm bảo tính chính xác, khoa học, phù hợp về nội dung kiến thức với đối

co

- Đảm bảo tính logic, tính hệ thống của kiến thức.

e.

- Đảm bảo tăng cƣờng vai trò chủ đạo của lý thuyết.

gl

- Đảm bảo đƣợc tính hệ thống của các dạng bài tập.

oo

- Trình bày tinh gọn, dễ hiểu, cấu trúc rõ ràng, có hƣớng dẫn học tập cụ thể,

.g

thể hiện rõ nội dung kiến thức trọng tâm, gây đƣợc hứng thú cho SV.

us

2.3. Thiết kế tài liệu tự học có hƣớng dẫn theo môđun chƣơng “Cấu tạo nguyên

pl

tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học” của học phần Hóa học đại

cƣơng 1 Môđun 2 và phân chia thành nhiều tiểu môđun nhƣ sau: Môđun 2: Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Tiểu môđun 1: Nguyên tử, thành phần cấu trúc của nguyên tử.

Tiểu môđun 2: Hạt nhân nguyên tử.

SV: Nguyễn Thị Nhung

13

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Tiểu môđun 3: Thuyết lƣợng tử Planck và đại cƣơng về cơ học lƣợng tử.

Tiểu môđun 4: Nguyên tử Hiđro và ion giống Hiđro.

Tiểu môđun 5: Nguyên tử nhiều electron.

Tiểu môđun 6: Nguyên tắc sắp xếp và cấu trúc của hệ thống tuần hoàn.

Tiểu môđun 7: Sự biến đổi một số tính chất, đại lƣợng quan trọng - Định luật

hơ n

tuần hoàn.

N

TIỂU MÔĐUN 1:

uy

NGUYÊN TỬ, THÀNH PHẦN CẤU TRÚC CỦA NGUYÊN TỬ

Q

A. Mục tiêu: 1. Về kiến thức:

Kè

m

SV trình bày được: - Các thuyết về nguyên tử.

/+ D

SV giải thích được:

ạy

- Thành phần cấu trúc của nguyên tử.

- Mục đích của việc ra đời các thuyết về nguyên tử.

m

2. Về kĩ năng: môđun.

gl

3. Về thái độ:

e.

co

- Giải các bài tập định tính và định lƣợng có liên quan đến kiến thức trong tiểu

oo

- Niềm say mê học tập, yêu thích môn học.

.g

- Xây dựng lòng yêu thích, say mê nghiên cứu khoa học cho SV Sƣ phạm.

us

4. Định hƣớng phát triển năng lực:

pl

- Năng lực tự học, tự đọc các học liệu.

- Năng lực giải các bài tập định tính và định lƣợng hóa học.

- Năng lực hợp tác, hoạt động theo nhóm nhỏ.

B. Tài liệu tham khảo: 1. Trần Thành Huế - Hoá học đại cƣơng 1 - Cấu tạo chất - NXB Đại học sƣ phạm, năm 2004.

SV: Nguyễn Thị Nhung

14

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 2. Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2004 3. Đào Đình Thức – Hoá học đại cƣơng - Tập 1 - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2004.

4. Đào Đình Thức - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Giáo dục, năm 2008.

C. Hƣớng dẫn SV tự đọc:

hơ n

SV đọc tài liệu tham khảo trên ở nhà và trả lời các câu hỏi sau: 1. Trình bày nội dung của các thuyết về nguyên tử.

uy

N

2. Trình bày sự kế thừa và phát triển của các thuyết về nguyên tử ra đời sau so với các thuyết đã đƣợc hình thành trƣớc đó.

Q

3. Nêu thành phần cấu trúc của nguyên tử đã học ở chƣơng I: Các khái niệm

I. Các thuyết về nguyên tử:

ạy

D. Nội dung lí thuyết cần nghiên cứu:

Kè

m

và định luật cơ bản của hóa học.

/+ D

1. Theo các nhà triết học cổ Hy Lạp (Lơxip - Đemocrit) Các chất đều đƣợc cấu tạo từ những tiểu phân nhỏ nhất không phân chia đƣợc,

m

đó là các nguyên tử luôn luôn chuyển động.

co

a)Theo Lơxip (khoảng 500 - 440 TCN)

e.

+ Ông cho rằng khởi nguyên của vật chất là vô số những nguyên tử.

gl

+ Nguyên tử là những hạt vật chất tuyệt đối không thể phân chia đƣợc, nó vô

oo

hạn về số lƣợng và vô hạn cả về hình thức, là những hạt vô cùng nhỏ, không thể

.g

thẩm thấu đƣợc, không có chất lƣợng, các nguyên tử chỉ khác nhau về kích thƣớc và

us

hình thức.

pl

+ Nguyên tử chính là khởi nguyên của mọi dạng vật chất, sự vật, hiện tƣợng

vật chất khác nhau không phải là do chất lƣợng khác nhau mà do kết hợp khác nhau về hình thức sắp đặt các nguyên tử.

SV: Nguyễn Thị Nhung

15

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp b)Theo Đemocrit (khoảng 460 - 370 TCN) Đemocrit khẳng định nguyên tử là hạt vật chất cực nhỏ không nhìn thấy đƣợc, không phân chia đƣợc không khác nhau về chất, không có mùi vị, âm thanh, màu sắc và tồn tại vĩnh viễn.

Theo Đemocrit, sự vật đƣợc hình thành là do sự kết hợp các nguyên tử và sự vật mất đi là do sự tách rời của các nguyên tử. Sự vật khác nhau là do các nguyên tử

hơ n

đƣợc cấu tạo theo những hình thức khác nhau, đƣợc sắp xếp theo những trật tự khác

uy

diễn ra một cách ngẫu nhiên, tuỳ tiện mà theo tính tất nhiên.

N

nhau và đƣợc xoay đặt ở những tƣ thế khác nhau. Sự kết hợp các nguyên tử không 2. Theo Daltơn: ngƣời Anh (năm 1808)

Q

“Nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của vật chất, không phân chia trong các phản

Kè

m

ứng hóa học thông thƣờng”

Năm 1808, Dalton đƣa ra lý thuyết nguyên tử dựa trên 5 giả thuyết:

ạy

+ Giả thuyết 1: Tất cả các vật chất đều đƣợc tạo thành từ các nguyên tử.

/+ D

+ Giả thuyết 2: Các nguyên tử của cùng một nguyên tố sẽ có cùng một cấu trúc và tính chất.

m

+ Giả thuyết 3: Các nguyên tử không thể bị phân chia, không thể đƣợc sinh ra

co

hoặc mất đi.

e.

+ Giả thuyết 4: Các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau kết hợp với nhau

gl

để tạo ra các hợp chất.

oo

+ Giả thuyết 5: Trong các phản ứng hóa học, các nguyên tử có thể kết hợp,

pl

us

.g

phân tách hoặc tái sắp xếp lại.

Hình 1.1. Mô hình nguyên tử của Dalton

Lý thuyết nguyên tử của Dalton đƣợc thế giới chấp nhận ngay và quan niệm nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của vật chất tồn tại khá lâu dài.

SV: Nguyễn Thị Nhung

16

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Câu hỏi 1: Theo anh (chị), trong 5 giả thuyết mà Dalton đưa ra thì giả thuyết nào chưa thực sự chính xác? Lấy ví dụ minh họa.

Nhận xét: SV đọc tài liệu và tự rút ra nhận xét. *Sự tìm ra electron vào thế kỉ 19: Thí nghiệm phóng điện trong không khí loãng Dùng 1 ống thủy tinh kín dài khoảng 50 cm trong chứa 1 chất khí, 2 đầu có 2

Q

uy

N

hơ n

điện cực kim loại, giữa 2 điện cực là 1 hiệu điện thế lớn khoảng vài chục kV.

m

Hình 1.2: Ống thủy tinh

Kè

Dùng bơm hút dần khí trong bình, khi áp suất trong ống < 6mmHg thì thấy

ạy

xuất hiện 1 dải sáng từ cực (-) đến cực (+). Khi P < 0,01mm Hg dải sáng không còn nữa trên thành ống có vết sáng màu vàng lục.

/+ D

→ Có 1 tia đặc biệt: không nhìn thấy đƣợc nhƣng có khả năng gây ra hiện

co

m

tƣợng huỳnh quang.

a)

pl

us

.g

oo

gl

e.

Đặc điểm và tính chất của tia đặc biệt:

b) Hình 1.3: Đƣờng đi của tia âm cực

+ Là những hạt vật chất xuất phát từ âm cực. + Chuyển động thẳng với một vận tốc rất lớn (v = 2.107m/s).

SV: Nguyễn Thị Nhung

17

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + Làm chuyển động 1 bánh xe đặt trên đƣờng đi. + Bị lệch hƣớng trong từ trƣờng và điện trƣờng (về phía cực +). → Tia đặc biệt này đƣợc gọi là tia âm cực.

Tia âm cực là những hạt vật chất mang điện tích âm (electron) và có khối lƣợng xác định, tia âm cực là chùm electron → electron phải là cấu tử của nguyên tử. me = 9,1094.10-31kg hay 0,00055u ;

qe = -1,602.10-19C hay 1- đvđt

hơ n

3. Mẫu nguyên tử của Thomson (1904 - Ngƣời Anh)

Thomson đƣa ra mô hình đầu tiên về cấu trúc nguyên tử: “Nguyên tử gồm các

uy

N

phần tử tích điện dƣơng và các electron phân tán đều trong một khối cầu trên các

Kè

m

Q

lớp vỏ đồng tâm khác nhau”

ạy

Hình 1.4. Mô hình nguyên tử của Thomson

/+ D

Nhận xét: Nhìn hình thức bề ngoài thì mô hình của Thomson có vẻ rất hợp lí.

Chính vì vậy mà mô hình này tồn tại trong một thời gian khá dài.

oo

gl

e.

co

m

*Thí nghiệm nghiên cứu về đường đi của tia α:

Hình 1.5. Đƣờng đi của chùm hạt α

.g

Dùng chùm hạt α phát ra từ nguồn phóng xạ α (1), sau khi đi qua màn chắn (2)

us

có chứa khe hẹp để tạo thành chùm tia mảnh, cho bắn vào lá vàng đƣợc dát mỏng (3). Đƣờng đi của chùm hạt α đƣợc quan sát trên màn quan sát (4) có phủ một lớp

pl

sunfua kẽm (mỗi khi hạt α đập vào màn thì sẽ tạo ra một lóe sáng tại điểm đó).

Hiện tượng: SV tự đọc tài liệu nêu và phân tích.

Câu hỏi 2: Tại sao mẫu nguyên tử của Thomson không giải thích được có những

hạt α bị lệch hướng hoặc bật trở lại? Cho biết

,

20000 km/s.

Muốn giải thích đƣợc điều này thì: Nguyên tử phải chứa phần mang điện tích (+) có khối lƣợng đủ lớn để các hạt α bị lệch khi va chạm và có khi bật trở lại. Đồng

SV: Nguyễn Thị Nhung

18

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp thời phần mang điện tích (+) này phải có kích thƣớc nhỏ so với kích thƣớc nguyên tử để phần lớn các hạt α có thể xuyên qua. + Từ đó, Rutherford đi đến kết luận:

•Điện tích dƣơng của nguyên tử phải tập trung trong một thể tích rất nhỏ để phần lớn các hạt α có thể xuyên qua.

hơ n

•Phần mang điện tích dƣơng chiếm phần lớn khối lƣợng của cả nguyên tử, nó đƣợc gọi là hạt nhân nguyên tử để các hạt α bị lệch khi va chạm và có khi bật trở lại.

uy

4. Mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford (1911)

N

Hay nguyên tử có cấu tạo rỗng.

Q

+ Nguyên tử đƣợc coi nhƣ hợp bởi một hạt nhân tích điện dƣơng và xung

/+ D

ạy

Kè

m

quanh hạt nhân có những điện tử quay trên những quỹ đạo khác nhau.

m

Hình 1.6. Mô hình nguyên tử của Rutherford

co

Nhược điểm:

+ Mô hình hành tinh không thể giải thích tính bền của nguyên tử.

gl

oo

nguyên tử

e.

+ Mô hình Rutherford cũng không thể giải thích đƣợc đặc điểm của quang phổ 5. Mẫu nguyên tử của Bo: Năm 1913

.g

+ Tiên đề 1: Trong nguyên tử, các điện tử không thể chuyển động trên bất kì

pl

us

quỹ đạo nào mà chỉ đƣợc phép chuyển động trên những quỹ đạo xác định. + Tiên đề 2: Khi chuyển động trên những quỹ đạo xác định, điện tử không bức

xạ, nghĩa là không mất năng lƣợng. Quỹ đạo hay trạng thái mà năng lƣợng của điện tử có một giá trị xác định không đổi gọi là quỹ đạo dừng hay trạng thái dừng. + Tiên đề 3: Nguyên tử hay điện tử chỉ phát xạ hay hấp thụ khi nguyên tử hay

điện tử chuyển từ trạng thái dừng này sang trạng thái dừng khác. Năng lƣợng hυ đƣợc phát xạ hay bị hấp thụ bằng hiệu số năng lƣợng của 2 trạng thái.

SV: Nguyễn Thị Nhung

19

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

∆E = Ec – Et = hυ = h

c



Trong đó: h: Hằng số Planck, h = 6,625.10-34J.s c: Tốc độ ánh sáng trong chân không, c = 3.108m/s λ: Bƣớc sóng của ánh sáng phát xạ Câu hỏi 3:

hơ n

a. Trong các tiên đề trên thì tiên đề nào không đúng với quan điểm hiện đại?

Tại sao?

uy

N

b. So với mẫu hành tinh nguyên tử của Rutherford thì mẫu nguyên tử của Bo có những ưu điểm gì? Điều này được thể hiện ở tiên đề thứ mấy?

Q

Nhược điểm:

m

+ Không giải thích đƣợc tính chất của các nguyên tử nhiều electron.

Kè

+ Năm 1927, phát hiện ra electron chuyển động còn có tính chất sóng có thể

ạy

đƣợc mô tả bằng một biên độ xác định, bằng độ dài sóng, bằng tần số dao động.

/+ D

→ Không thể nói về một quỹ đạo xác định nào đối với sự chuyển động của electron 6. Quan điểm hiện đại (quan điểm của cơ học lƣợng tử): Năm 1926

m

+ Quỹ đạo electron: Không phải là một đƣờng xác định, mà là một phần

co

không gian xung quanh hạt nhân mà xác suất có mặt electron là cực đại.

e.

+ Electron hình nhƣ bị loang ra toàn bộ thể tích của nguyên tử gọi là đám mây

oo

rệt.

gl

electron: Có vùng điện tích đặc và loãng, đám mây electron không có giới hạn rõ Quỹ đạo → obitan

.g

→ Quy về việc giải phƣơng trình sóng: Trạng thái của electron trong

us

nguyên tử đƣợc mô tả bằng 4 số lƣợng tử: n, l, ml, ms.

pl

Mô hình nguyên tử đƣợc chấp nhận ngày nay nhƣ sau: + Nguyên tử đƣợc tạo thành từ một hạt nhân mang điện tích dƣơng nằm ở tâm

nguyên tử và các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh. + Hạt nhân bao gồm các hạt proton mang điện tích dƣơng và các hạt nơtron không mang điện. Mỗi nguyên tử chỉ có một số proton duy nhất nhƣng có thể có số

SV: Nguyễn Thị Nhung

20

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp nơtron khác nhau (các đồng vị). Hạt nhân của nguyên tử chiếm một vùng không gian rất nhỏ bé so với nguyên tử. + Các electron chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định. Chỉ có thể tìm thấy xác suất có mặt của electron trong không gian nguyên tử. Tập hợp các vị trí xác suất này tạo thành một đám mây electron. Hình dạng đám mây do năng lƣợng của electron quyết định.

hơ n

II. Thành phần cấu trúc của nguyên tử:

Mô hình đơn giản về cấu tạo nguyên tử đƣợc thừa nhận rộng rãi hiện nay là:

uy

N

Nguyên tử có hình dạng một khối cầu. Tâm của nguyên tử là hạt nhân tích điện dương.

Vỏ nguyên tử gồm các electron chuyển động quanh hạt nhân. Số đơn vị điện tích âm

Q

của vỏ bằng số đơn vị điện tích dương hạt nhân. Nguyên tử trung hòa về điện.

Kè

m

Ở mức độ thông thƣờng, ngƣời ta thừa nhận nguyên tử đƣợc cấu tạo từ ba loại hạt cơ bản là: electron (e), proton (p), nơtron (n). Điện tích, khối lƣợng của ba loại

ạy

hạt này đã đƣợc thể hiện rõ ở bảng sau:

/+ D

Bảng 1.1: Khối lượng, điện tích của electron, proton, nơtron Khối lƣợng (m)

Loại hạt

Culong

Quy ƣớc

9,1094.10-31

5,55.10-4

-1,6021.10-19

-1

1,6726.10-27

1,007

1,6021.10-19

+1

1,6748.10-27

1,009

0,0

0,0

m

u

e.

)

oo

gl

Proton (e0 = Nơtron (

kg

co

Electron (

Điện tích

.g

Nguyên tử bao gồm: - Vỏ : Electron.

- Hạt nhân: Proton, notron.

us

E. Bài tập tự kiểm tra, đánh giá.

pl

*Bài tập dành cho tất cả các SV: 1.1. Nêu thành phần, số lƣợng các loại hạt có trong các nguyên tử và ion sau:

Ca (Z= 20), Br (Z= 35), Na (Z= 11), Ca2+,

, Na+.

1.2. Biết tổng số hạt của nguyên tử X là 126, trong đó số nơtron nhiều hơn số electron là 12 hạt. Tính số proton và số khối A của X.

SV: Nguyễn Thị Nhung

21

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 1.3. Trong nguyên tử X tổng số hạt cơ bản (p, n, e) là 115, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 25. Tìm X. *Bài tập dành cho SV khá, giỏi: 1.4. Một nguyên tố X có 2 đồng vị có tỉ lệ số nguyên tử là 23/27. Hạt nhân của X có 35 proton. Đồng vị thứ nhất có 44 nơtron, đồng vị thứ hai có nhiều hơn đồng vị thứ nhất là 2 nơtron. Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố X là bao nhiêu?

hơ n

1.5. Nguyên tử Cu có nguyên tử khối trung bình là 63,54 có hai đồng vị Y và

N

Z, biết tổng số khối là 128. Số nguyên tử đồng vị Y = 0,37 đồng vị Z. Xác định số

uy

khối của Y và Z.

1.6. Nguyên tố R tạo đƣợc ion R- có 53 hạt các loại (gồm p, e, n). Hãy xác

Q

định số khối của R. R có một đồng vị khác R’, trong nguyên tử R’có nhiều hơn R 2

Kè

m

hạt cơ bản. Trong tự nhiên đồng vị R’chiếm khoảng 25% số nguyên tử. Nguyên tử khối trung bình của nguyên tố R là bao nhiêu?

ạy

1.7. Cấu hình electron ngoài cùng của nguyên tố X là 5p5. Tỉ số nơtron và điện

/+ D

tích hạt nhân là 1,3962. Số nơtron của X bằng 3,7 lần số nơtron của nguyên tử thuộc nguyên tố Y. Khi cho 4,29 g Y phản ứng với lƣợng dƣ X thì thu đƣợc 18,26 g sản

co

m

phẩm có công thức là Y. Tìm tên nguyên tố X, Y.

gl

A. Mục tiêu:

e.

TIỂU MÔĐUN 2: HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

oo

1. Về kiến thức:

.g

SV trình bày được:

us

- Cấu tạo hạt nhân nguyên tử; bán kính hạt nhân.

pl

- Năng lƣợng liên kết hạt nhân.

- Hiện tƣợng phóng xạ tự nhiên, phóng xạ nhân tạo.

SV giải thích được: - Độ bền hạt nhân thông qua năng lƣợng liên kết hạt nhân.

2. Về kĩ năng: - Giải các bài tập định tính và định lƣợng có liên quan trong tiểu môđun.

SV: Nguyễn Thị Nhung

22

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 3. Về thái độ: - Xây dựng lòng tin vào khoa học, đam mê nghiên cứu khoa học.

4. Định hƣớng phát triển năng lực: - Năng lực tự học, tự đọc các học liệu.

- Năng lực giải các bài tập định tính và định lƣợng hóa học.

B. Tài liệu tham khảo:

hơ n

1. Trần Thành Huế - Hoá học đại cƣơng 1 - Cấu tạo chất - NXB Đại học sƣ phạm, năm 2004.

uy

N

2. Lâm Ngọc Thiềm - Cơ sở lí thuyết Hóa học - NXB GD, năm 2008.

3. Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Đại

Q

học Quốc gia Hà Nội - năm 2004

Kè

m

4. Đào Đình Thức - Hoá học đại cƣơng - Tập 1 - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2004.

/+ D

C. Hƣớng dẫn SV tự đọc:

ạy

5. Đào Đình Thức - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Giáo dục, năm 2008.

SV đọc tài liệu tham khảo trên ở nhà và trả lời các câu hỏi sau:

m

1. Anh (chị) hãy nêu thành phần cấu tạo nên hạt nhân nguyên tử.

co

2. Trình bày công thức tính bán kính hạt nhân, nêu ý nghĩa các kí hiệu có trong

e.

công thức.

gl

3. Trình bày công thức tính năng lƣợng liên kết hạt nhân, ý nghĩa của năng

oo

lƣợng liên kết hạt nhân.

.g

4. Năng lƣợng liên kết riêng là gì? Trình bày mối quan hệ giữa năng lƣợng

us

liên kết riêng với độ bền của hạt nhân.

pl

5. Trình bày hiện tƣợng phóng xạ tự nhiên, phóng xạ nhân tạo, thành phần và

đặc điểm tia phóng xạ, viết phƣơng trình hiện tƣợng phóng xạ.

6. Chu kì bán hủy là gì? Viết công thức tính chu kì bán hủy.

D. Nội dung lí thuyết cần nghiên cứu:

1. Cấu tạo hạt nhân a) Thành phần hạt nhân

SV: Nguyễn Thị Nhung

23

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Năm 1919, khi dùng tia α bắn vào nguyên tử nitơ, Rutherford nhận thấy rằng nguyên tử nitơ biến thành nguyên tử oxi và đồng thời từ hạt nhân của nitơ có những phần tử tích điện dƣơng đƣợc giải phóng ra. Những hạt tích điện dƣơng này đƣợc gọi là proton (p). Nhƣ vậy, proton phải là một cấu tử của hạt nhân.

4 2

He +

14 7

N →

17 8

O +

hat

1 1

H

proton

hơ n

Năm 1932, thông qua việc bắn phá tia α vào beri, James Chadwick thấy trong hạt nhân còn có những phần tử không tích điện và khối lƣợng xấp xỉ bằng khối

He +

9 4

Be →

12 6

C +

hat

1 0

uy

4 2

N

lƣợng của proton. Những phần tử này đƣợc gọi là nơtron (n). n

Q

notron

m

Vậy hạt nhân đƣợc cấu tạo bởi hai loại hạt: proton ( 11 p ) và nơtron ( 01n ). Hai

Kè

loại hạt này đƣợc gọi chung là nucleon (hạch tử).

ạy

+ Proton: mp = 1,00724 u = 1,6725.10-24 g

/+ D

qp = +1,602.10-19C = + e0 hay 1+ + Nơtron: mn = 1,00865 u = 1,67482.10-24g

m

qn = 0

co

b) Cấu trúc hạt nhân (Tự đọc thêm trong các tài liệu)

e.

Để giải thích các tính chất của hạt nhân, các nhà khoa học cố gắng xây dựng

gl

các mô hình hay các mẫu hạt nhân: Mẫu giọt; mẫu lớp; mẫu vỏ.

oo

c) Bán kính hạt nhân

.g

Khối lƣợng tính ra u (đơn vị khối lƣợng nguyên tử) của hạt nhân có số đo xấp

us

xỉ bằng số khối A.

pl

Một cách gần đúng, bán kính R của hạt nhân có thể tích theo công thức: R = k.A1/3;

o

k = 2 fecmi = 1,414.10-15m , a0 ≈ 0,53 A ≈ 0,53.10-10 m

Câu hỏi 1: So sánh bán kính hạt nhân với bán kính nguyên tử.

Mỗi cm3 hạt nhân có khối lƣợng khoảng 140 triệu tấn.

Có một số phƣơng pháp xác định bán kính hạt nhân R. Kết quả đƣợc thừa nhận là: (tham khảo)

SV: Nguyễn Thị Nhung

R = (0,7 + A1/3). 1,2.10-13 cm (A>1).

24

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Một cách gần đúng, bán kính hạt nhân đƣợc xem vào cỡ R 10-13 cm.

Ví dụ: Proton có R  1,23.10-13 cm; hạt nhân Uran có R = 7,5.10-13 cm;…

Từ mô hình đơn giản coi hạt nhân nhƣ một khối hình cầu sẽ tính đƣợc thể tích hạt nhân, nên tính đƣợc khối lƣợng riêng hạt nhân là vào khoảng   1014 g/cm3.

2. Lực liên kết và năng lƣợng liên kết hạt nhân

hơ n

a) Lực liên kết hạt nhân (Tự đọc thêm trong các tài liệu) b) Năng lượng liên kết hạt nhân

N

Bằng phƣơng pháp khối phổ xác định chính xác khối lƣợng của các nucleon

uy

và của hạt nhân, ngƣời ta thấy rằng khối lƣợng của hạt nhân bao giờ cũng nhỏ hơn

Q

tổng khối lƣợng của các nucleon tạo thành. Hiện tƣợng này gọi là sự hụt khối lượng.

m

Δm = Z.mp + (A – Z).mn – mhạt nhân

Kè

Khối lƣợng hụt này ứng với một năng lƣợng rất lớn đƣợc giải phóng khi hình thành hạt nhân từ các nucleon. Năng lƣợng này đƣợc tính theo hệ thức:

ạy

Ei = Δm.c2

/+ D

Và đƣợc gọi là năng lượng liên kết hạt nhân.

Ei cũng đặc trƣng cho năng lƣợng cần phải cung cấp để phá vỡ các lực liên kết

m

trong hạt nhân.

co

Câu hỏi 2: Cho nguyên tử

20 9

F . Tính sự hụt khối lượng hạt nhân rồi suy ra năng

gl

e.

lượng liên kết hạt nhân đối với F. Cho m p  1,007582 u; mn  1,00897 u; m( F )  20,00063u .

oo

c) Năng lượng liên kết riêng và độ bền của hạt nhân.

Chia năng lƣợng liên kết hạt nhân cho số nucleon trong hạt nhân ta đƣợc năng

us

.g

lƣợng liên kết trung bình đối với mỗi nucleon. Năng lƣợng này gọi là năng lượng

pl

liên kết riêng.

Er =

Ei A

Năng lƣợng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền.

SV: Nguyễn Thị Nhung

25

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp E

16 8O

8 6 4Be

12 6C

235 92U

243 98Cf

4 2He

6

4

2 1H

hơ n

2

56

O

20

40

235

60

80

160

120

200

A

240

N

Hình 2.1. Đồ thị biểu diễn năng lƣợng liên kết riêng hạt nhân theo số khối A

uy

- Từ đồ thị SV rút ra nhận xét, giải thích?

235 92

U;

239 94

Pu ; …thành những hạt nhân trung bình.

m

+ Phá vỡ hạt nhân nặng

Q

Kết luận: Từ đó ta thấy rằng có hai khả năng khai thác năng lƣợng hạt nhân:

Kè

Năng lƣợng này thƣờng đƣợc gọi là năng lượng nguyên tử (bom nguyên tử, lò phản

ạy

ứng hạt nhân).

( 11H ,

2 1

H,

3 1

/+ D

+ Tổng hợp các hạt nhân có năng lƣợng liên kết riêng lớn từ các hạt nhân nhẹ H …). Năng lƣợng này thƣờng đƣợc gọi là năng lượng nhiệt hạch

m

(bom hiđro).

co

3. Sự biến đổi các nguyên tố và hiện tƣợng phóng xạ tự nhiên

e.

a) Hiện tượng phóng xạ

gl

Năm 1896 nhà bác học Pháp Henri Becquerel (Hawngrri Beccơrel) khám phá

oo

ra rằng: Những hợp chất của Uran luôn luôn phóng ra những tia đặc biệt có thể đi

.g

qua đƣợc giấy đen và tác dụng lên kính ảnh. Tính chất này đƣợc bà Marie Curie

us

(Quyri) gọi là tính phóng xạ tự nhiên.

Tính phóng xạ tự nhiên là khả năng của các chất chứa các nguyên tố xác định,

pl

không cần tác động bên ngoài, tự phát ra bức xạ không nhìn thấy với thành phần phức tạp.

Tiếp tục công trình nghiên cứu của Becquerel, năm 1899 bà Curi tìm thấy

nguyên tố Thori cũng có tính phóng xạ.

Tính phóng xạ có tính nguyên tử.

SV: Nguyễn Thị Nhung

26

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Cũng năm này, ông bà Pirre và Marie Curie (Pie và Mari Quyri) tìm ra đƣợc Poloni có tính phóng xạ mạnh gấp 400 lần Uran và ít lâu sau lại tìm ra Rađi có tính phóng xạ mạnh hơn Uran hành triệu lần. Tiếp tục các công trình nghiên cứu của ông bà Curie ngƣời ta còn tìm ra nhiều nguyên tố phóng xạ tự nhiên khác, phần lớn là những nguyên tố ở cuối bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Câu hỏi 3: Anh (chị) hãy kể tên một số nguyên tố có tính phóng xạ.

hơ n

b) Thành phần của tia phóng xạ

Nếu để một hợp chất của Rađi trong một hộp chì chỉ hở về phía trên và đặt

N

hộp chì trong một điện trƣờng hay một từ trƣờng, chùm tia phóng xạ tách ra, đi theo

uy

3 hƣớng khác nhau.

Q

+ Tia α đi lệch về phía bản cực âm, đó là một thông lƣợng các hạt nhân của

m

Heli 24 He .

Kè

+ Tia β đi lệch về phía bản cực dƣơng, đó là một thông lƣợng các điện tử (thực

ạy

chất đó là chùm các e)

o

/+ D

+ Tia γ là một bực xạ điện từ có bƣớc sóng rất nhỏ, từ 1 đến 10 -2 A .(là chùm các hạt trung hòa). Thực chất đó là các photon hay các lƣợng tử, cùng bản chất với

m

ánh sáng.

co

c) Tác dụng của tia phóng xạ vào vật chất

e.

Các tia phóng xạ đƣợc phóng ra từ chất phóng xạ với một vận tốc rất lớn. Với

oo

đâm sâu).

gl

một động năng lớn, các tia phóng xạ có khả năng đi xuyên qua vật chất (khả năng

.g

Ví dụ: Tia α có thể đi qua một lớp nhôm dày 1/100 mm hay một lớp không khí

us

dày vài cm.

Khi các tia phóng xạ đi qua vật chất thì hầu nhƣ chúng chỉ gặp lớp vỏ nguyên

pl

tử mà ít khi gặp hạt nhân. Khi gặp lớp vỏ nguyên tử thì nguyên tử hoặc bị kích thích hoặc bị ion hóa.

Ví dụ: Khi gặp tia phóng xạ, oxi có khả năng phản ứng mạnh, ví dụ tác dụng với phân tử khác tạo thành ozon: O2 + 2O2 → 2O3.

SV: Nguyễn Thị Nhung

27

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp d) Định luật chuyển dịch (chuyển dời) phóng xạ Fajans, Soddy (Faian, Sôtđi) Định luật chuyển dịch phóng xạ đƣợc Fajans, Soddy tìm ra năm 1913.

Ra →

+ Phóng xạ β:

1 0 A Z

Ví dụ:

227 89

+ Phóng xạ γ:

A Z

Ví dụ:

4 2 1 1

n

X→

e

e +

A Z 1

Y

227 90

Th +

A Z

Ba →

137 56

Rn

0  1

0  1

X *→

0  1

e

X + γ Ba + γ

m

137 56

222 86

He +

p +

Ac →

Y

hơ n

226 88

A 4 Z 2

He +

N

Ví dụ:

4 2

uy

X→

A Z

Q

+ Phóng xạ α:

Kè

e) Các họ phóng xạ

ạy

Trong quá trình phóng xạ, đa số các sản phẩm đƣợc tạo thành lại có tính phóng xạ. Vì vậy, sự phân hủy nối tiếp nhau tạo thành những dãy hay những họ

/+ D

phóng xạ. Nguyên tố cuối cùng của dãy là một đồng vị bền (Pb hay Bi).    208 Th   228  228  228 86 Ra  89 Ac  90Th... 82 Pb

Ví dụ:

m

232 90

co

Có 4 dãy phóng xạ chính, trong đó họ phóng xạ Neptuni là họ phóng xạ nhân 237 82

Np đƣợc điều chế bằng con đƣờng nhân tạo)

e.

tạo (đồng vị đầu dãy là

Pb đƣợc gọi là chì Thori.

oo

208 82

Th và chấm dứt bằng đồng vị

232 90

gl

+ Họ phóng xạ Thori: Bắt đầu bằng đồng vị

us

.g

Các đồng vị trong họ có số khối: ATh = 4k + 0 ( k = 58 → 52)

pl

+ Họ phóng xạ Neptuni: Bắt đầu bằng đồng vị

vị

209 83

237 93

Np và chấm dứt bằng đồng

Bi .

Các đồng vị trong họ có số khối: ANp = 4k + 1 (k = 59 → 52) + Họ phóng xạ Uran: Bắt đầu bằng đồng vị 206 82

U và chấm dứt bằng đồng vị

238 92

Pb đƣợc gọi là chì Uran

SV: Nguyễn Thị Nhung

28

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Các đồng vị trong họ có số khối: AU = 4k + 2 (k = 59 → 51) + Họ phóng xạ Actini: Bắt đầu bằng đồng vị (AcU) và chấm dứt bằng đồng vị

207 82

U đƣợc gọi là actino – uran

235 92

Pb đƣợc gọi là chì Actini.

Các động vị trong họ có số khối:

hơ n

AAc = 4k + 3 ( k = 58 → 51) 4. Động học các quá trình phóng xạ

N

a) Tốc độ và hằng số phóng xạ

uy

Thực nghiệm xác nhận rằng các quá trình biến đổi phóng xạ đều tuân theo định luật của phản ứng một chiều bậc nhất về mặt động hóa học. Sơ đồ của một

m

Q

phản ứng một chiều bậc nhất: A → sản phẩm.

Kè

+ Trong đó A là chất đầu hay chất tham gia phản ứng + Phƣơng trình động học của phản ứng đó là:

dx  k(a  x) dt

/+ D

ạy

v= 

dx là đạo hàm bậc nhất của nồng độ chất dt

m

Trong đó: v là tốc độ của phản ứng;

co

A theo thời gian phản ứng t; a là nồng độ chất A lúc ban đầu phản ứng (t = 0); x là nồng độ chất A bị mất đi sau thời gian phản ứng t; (a – x) là nồng độ chất

gl

e.

A có tại thời điểm đang xét; k là hằng số tốc độ của phản ứng.

1 t

k = ln

.g

oo

+ Thực hiện các biến đổi toán học, cuối cùng ta thu đƣợc phƣơng trình: a a → ln = kt ax ax

(1)

pl

us

b) Chu kì bán hủy T1/2 Thời gian cần thiết để một nửa khối lƣợng ban đầu của chất phóng xạ bị phân

rã: m = mo/2 hay (a – x) = a/2 gọi là chu kì bán hủy T1/2.(τ: tô) Từ (1) ta có: ln2 = k.T1/2 → T1/2 =

ln2 0,693 = k k

c) Cường độ phóng xạ Cƣờng độ phóng xạ cho biết số nguyên tử phân rã trong một đơn vị thời gian.

SV: Nguyễn Thị Nhung

29

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + Theo công ƣớc mới thì đơn vị phóng xạ là Becquerel (Bq): 1 Bq = 1 pr/s Một gam Rađi mỗi giây phóng ra 3,7.1010 hạt α, do đó có cƣờng độ phóng xạ là 3,7.1010 Bq = 1 curi (Ci). Vậy 1 Ci ứng với 3,7.1010 nguyên tử bị phân rã trong 1 giây. + Các đơn vị khác: 1mCi (mili curi) = 10-3 Ci; 1 μCi (micro curi) = 10-6 Ci. 5. Sự biến đổi nhân tạo các nguyên tố. Hiện tƣợng phóng xạ nhân tạo. Phản

hơ n

ứng hạt nhân a) Nguyên tắc biến đổi nhân tạo các nguyên tố năm 1919.

He +

14 7

N →

17 8

O +

hat

1 1

H

Q

4 2

uy

N

Phản ứng biến đổi nhân tạo nguyên tố đã đƣợc Rutherford thực hiện đầu tiên

m

proton

Kè

+ Trong phản ứng này hạt α đƣợc coi là viên đạn và hạt nhân nitơ đƣợc coi là

ạy

hạt nhân bia. Những viên đạn thƣờng dùng là nơtron 01n và những hạt nhân có số Z

/+ D

nhỏ nhƣ: 11H  , 12 H  , 24 He … vì những hạt này dễ thâm nhập vào hạt nhân bia. b) Hiện tượng phóng xạ nhân tạo

m

Đa số các nguyên tố mới, điều chế nhân tạo đƣợc là những nguyên tố không

co

bền và có tính phóng xạ. Hiện tƣợng này đƣợc ông bà Joliot Curie và Irene Curie

gl

nhân tạo.

e.

(Jolio và Iren Quyri) phát hiện ra năm 1934 và đƣợc gọi là hiện tƣợng phóng xạ

.g

oo

Ví dụ: + Khi bắn tia α vào Al, ông bà Curie thu đƣợc đồng vị phot-pho 4 2

30 15

P :

27 30  He  13 Al  01n  15 P

pl

us

+ Đồng vị này là một đồng vị phóng xạ, phân hủy thành silic và positron: 30 15

P  1430 Si  01e

Sau đó, ngƣời ta điều chế ra hàng loạt các đồng vị phóng xạ khác nhau với

nhiều ứng dụng trong khoa học.

SV: Nguyễn Thị Nhung

30

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp c) Các loại phản ứng hạt nhân.

Tùy theo điều kiện phản ứng mà có những kết quả khác nhau. Ngƣời ta phân biệt 4 loại phản ứng hạt nhân: Phản ứng đơn giản, phản ứng phân tán, phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch.

- Phản ứng đơn giản: Nếu hạt đạn có năng lƣợng nhỏ thì hạt này thƣờng bị hấp thụ và từ hạt nhân bị oanh tạc bắn ra một hoặc hai hạt cơ bản. Những phản ứng

hơ n

của Rutherford và Chadwich tìm ra proton, nơtron là những thí dụ về các phản ứng He  147 N  178 O  11 p

4 2

He  49 Be  126 C  01n

uy

4 2

N

đơn giản:

Q

Đến nay ngƣời ta đã thực hiện hàng nghìn phản ứng loại này.

Kè

m

- Phản ứng phân tán hạt nhân: Khi hạt đạn có năng lƣợng lớn (vài trăm MeV) thì từ hạt nhân bị oanh tạc bắn đi một số lớn các nucleon và các hạt nhân nhẹ.

ạy

(1 MeV = 106 eV)

/+ D

Ví dụ: Khi oanh tạc các hạt nhân 235,238U bằng tia α có năng lƣợng khoảng 400 MeV ngƣời ta thấy xuất hiện tất cả các đồng vị có Z từ 25 đến 92.

m

- Phản ứng phân hạch: (Tự đọc tài liệu)

e.

đọc tài liệu)

co

+ Phản ứng phân hạch dây chuyền có điều kiện: Lò phản ứng hạt nhân. (Tự

gl

+ Phản ứng phân hạch dây chuyền tự phát: Bom nguyên tử. (Tự đọc tài liệu).

oo

- Phản ứng nhiệt hạch: (Tự đọc tài liệu)

.g

E. Bài tập tự kiểm tra, đánh giá.

us

*Bài tập dành cho tất cả các SV:

pl

2.1. Biết tổng số hạt của nguyên tử X là 126, trong đó số nơtron nhiều hơn số

electron là 12 hạt. a) Tính số proton và số khối A của X b) Ngƣời ta lại biết số nguyên tố R có 3 đồng vị X, Y, Z. Số khối của X bằng

trung bình cộng số khối của Y và Z. Hiệu số nơtron của Y và Z gấp 2 lần số proton của hiđro. Hãy xác định số khối của Y và Z

SV: Nguyễn Thị Nhung

31

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 2.2. Cho nguyên tố

20 9

F.

a) Xác định thành phần hạt nhân của nguyên tử trên. b) Tính sự hụt khối lƣợng hạt nhân rồi suy ra năng lƣợng liên kết hạt nhân và năng lƣợng riêng đối với F. Cho: mp= 1,007582u; mn = 1,00897u; m(F) = 20,0063u.

hơ n

2.3. a) Một chất phóng xạ có chu kì bán huỷ T1/2 = 30 năm. Hỏi trong bao lâu 99,9% số nguyên tử của chất đó bị phân huỷ phóng xạ?

N

b) Một chất phóng xạ có chu kì bán hủy T1/2 = 500 năm. Hỏi sau bao nhiêu

uy

năm thì 75% khối lƣợng ban đầu của nguyên tố đó bị phân hủy phóng xạ.

Q

*Bài tập dành cho SV khá, giỏi:

m

2.4. a) Tại sao ngƣời ta nói hạt nhân càng bền nếu năng lƣợng liên kết riêng

Kè

càng lớn.

b) Tại sao năng lƣợng đƣợc giải phóng trong quá trình phá vỡ (phân hạch) hạt

/+ D

trình tổng hợp các hạt nhân nhẹ.

ạy

nhân nặng thành một số hạt nhân trung bình và cũng đƣợc giải phóng trong quá c) Hãy nêu một ví dụ cụ thể về phản ứng phân hạch và một ví dụ về phản ứng

m

tổng hợp hạt nhân (viết phƣơng trình phản ứng).

co

2.5. Hãy cho biết sự giống nhau và khác nhau giữa phản ứng xảy ra trong lò

e.

phản ứng hạt nhân và phản ứng nổ của bom nguyên tử và hãy cho biết sự khác nhau

gl

về nguyên liệu đối với hai loại phản ứng đó.

oo

2.6. Stronti - 90 là một đồng vị phóng xạ có chu kì bán hủy là 28 năm đƣợc

.g

sinh ra khi nổ bom nguyên tử. Nó là một đồng vị phóng xạ khá bền và có xu hƣớng

pl

us

tích tụ vào tủy xƣơng nên đặc biệt nguy hiểm cho ngƣời và động vật. a) Viết và cân bằng phƣơng trình hóa học của phản ứng phân hủy phóng xạ,

biết đây là đồng vị phóng xạ

.

b) Một mẫu Sr - 90 phóng xạ 2000 hạt sự phóng xạ mới giảm xuống 125 hạt

trong 1 phút. Hỏi cần bao nhiêu năm

trong 1 phút.

2.7. Trong nhà máy điện hạt nhân, phản ứng phân hạch

có năng lƣợng

tỏa ra của mỗi phân hạch tƣơng đƣơng 3,5.10-11J. Hỏi phải cần một lƣợng than bằng

SV: Nguyễn Thị Nhung

32

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp bao nhiêu để có năng lƣợng tỏa ra khi phân hạch hết 1kg

. Biết năng suất tỏa

nhiệt của than là q= 2,9.107J/kg.

2.8. Trong nhà máy điện hạt nhân dùng phản ứng phân hạch 500000KW và hiệu suất 40%. Tính lƣợng

có công suất

dùng trong 1 năm. Biết năng lƣợng

hơ n

là 8,96.103 J.

tỏa ra của 1 kg

TIỂU MÔĐUN 3: THUYẾT LƢỢNG TỬ PLANCK VÀ ĐẠI CƢƠNG

N

VỀ CƠ HỌC LƢỢNG TỬ

uy

A. Mục tiêu:

Q

1. Về kiến thức:

m

SV trình bày được:

Kè

- Sự ra đời của cơ học lƣợng tử; Nguyên lí bất định Heissenbec.

- Một số tiên đề của cơ học lƣợng tử: Về hàm sóng, về toán tử, về phƣơng

ạy

trình Srôđingơ.

/+ D

- Áp dụng cơ học lƣợng tử giải bài toán hạt chuyển động tự do trong hộp thế chữ nhật một chiều sâu vô hạn.

m

SV giải thích được:

co

- Tính lƣỡng tính sóng, hạt của ánh sáng.

gl

2. Về kĩ năng:

e.

- Mối liên hệ giữa vị trí và xung lƣợng của electron.

oo

- Giải các bài tập định tính và định lƣợng có liên quan đến kiến thức trong tiểu

.g

môđun.

pl

us

3. Về thái độ: - Xây dựng lòng tin vào khoa học.

4. Định hƣớng phát triển năng lực: - Năng lực tự học, tự đọc các học liệu - Năng lực giải các bài tập định tính và định lƣợng hóa học.

SV: Nguyễn Thị Nhung

33

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp B. Tài liệu tham khảo: 1. Trần Thành Huế - Hoá học đại cƣơng 1 - Cấu tạo chất - NXB Đại học sƣ phạm, năm 2004.

2. Lâm Ngọc Thiềm - Cơ sở lí thuyết Hóa học - NXB GD, năm 2008.

3. Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội - năm 2004

hơ n

4. Đào Đình Thức - Hoá học đại cƣơng - Tập 1 - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2004.

uy

N

5. Đào Đình Thức - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Giáo dục, năm 2008.

C. Hƣớng dẫn SV tự đọc:

Kè

m

1. Trình bày sự ra đời của cơ học lƣợng tử.

Q

SV đọc tài liệu tham khảo trên ở nhà và trả lời các câu hỏi sau: 2. Tính lƣỡng tính sóng - hạt của ánh sáng đƣợc thể hiện qua hệ thức nào?

ạy

3. Trình bày nguyên lí bất định Heissenbec.

/+ D

4. Nêu các tiên đề của cơ học lƣợng tử: Tiên đề về hàm sóng, tiên đề về toán tử, tiên đề về phƣơng trình Srôđingơ.

co

Hóa học lƣợng tử.

m

5. Thế nào là toán tử Hecmit? Nêu một số toán tử Hecmit thƣờng dùng trong

e.

6. Trình bày việc áp dụng cơ học lƣợng tử giải bài toán hạt chuyển động tự do

gl

trong hộp thế chữ nhật một chiều sâu vô hạn.

oo

D. Nội dung lí thuyết cần nghiên cứu:

.g

1. Thuyết lƣợng tử Planck

us

a) Quan niệm của cơ học cổ điển về tính chất của ánh sáng:

pl

+ Thuyết điện từ của Măcxoen là một trong những bộ phận quan trọng của cơ

học cổ điển: Ông cho rằng sóng điện từ với tần số thích hợp phải đồng nhất với ánh sáng nhìn thấy. Nói cách khác ánh sáng nhìn thấy có tính chất sóng điện từ. + Tập hợp các sóng điện từ có tần số khác nhau được phân li gọi là quang phổ.

SV: Nguyễn Thị Nhung

34

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp b) Sơ lược về sự “khủng hoảng tử ngoại” + Vật đen tuyệt đối là vật hấp thụ hoàn toàn năng lượng được truyền đến dưới dạng sóng điện từ.

E(ν) ))

N

hơ n

2000K

uy

1500K

Kè

m

Q

ν

1

ạy

a)

2 b)

3

4

/+ D

Hình 3.1. a) Bức xạ truyền đến cho vật đen tuyệt đối bị nó hấp thụ hoàn toàn b) Đƣờng cong đẳng nhiệt biểu diễn sự phụ thuộc của năng lƣợng E (ν) vào tần số (ν) do vật

m

đen tuyệt đối phát ra

co

Ví dụ: Vật đen tuyệt đối là một quả cầu bằng đồng, bên trong rỗng đƣợc bôi

e.

đen hoàn toàn. Khi có một bức xạ truyền vào bên trong quả cầu qua một khe hay

gl

một lỗ hở nhỏ, do cấu tạo của quả cầu (hay bất cứ vật đen nào khác tƣơng tự), bức

oo

xạ đƣợc truyền vào sẽ bị hấp thụ hoàn toàn. Sau khi hấp thụ toàn bộ năng lƣợng

.g

đƣợc truyền đến, vật đen tuyệt đối sẽ nóng lên. Cũng nhƣ bất cứ vật rắn nào khác,

us

vật đen tuyệt đối bị nóng lên sẽ phát ra năng lƣợng dƣới dạng sóng điện từ.

pl

Thực nghiệm cho thấy trong điều kiện đẳng nhiệt, đƣờng cong phân bố năng

lƣợng E(ν) theo tần số ν có dạng khi ν → 0 hay ν →  thì E(ν) → 0.

Theo quan điểm của cơ học cổ điển về tính liên tục của các đại lƣợng vật lí -

nghĩa là các đại lƣợng vật lí, trong đó có năng lƣợng, đều nhận giá trị bất kì - Rêlây đƣa ra biểu thức:

E(ν) =

SV: Nguyễn Thị Nhung

2 kT 2  c2

35

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + Trong đó k là hằng số Bonzơman, c là tốc độ ánh sáng trong chân không, T là nhiệt độ (oK), ν là tần số bức xạ. + Từ công thức trên là khi ν → 0 thì E(ν) → 0. Nhƣng khi ν →  thì E(ν) →  , điều này không đúng với thực nghiệm.

Nhƣ vậy quan điểm của cơ học cổ điển về tính liên tục của năng lƣợng E đã không giải thích đƣợc kết quả thực nghiệm về bức xạ của vật đen tuyệt đối ở trƣờng

hơ n

hợp tần số tƣơng ứng với vùng tử ngoại (trở đi). Ngƣời ta coi đây là sự “Khủng hoảng tử ngoại”.

uy

N

c) Thuyết lượng tử Planck

Để thoát khỏi “Khủng hoảng tử ngoại”, năm 1900 nhà Vật lí học ngƣời Đức là

Q

Măc Planck đƣa ra quan điểm mới, ngƣợc với quan điểm cả Cơ học cổ điển về tính

Kè

m

liên tục của năng lƣợng. Quan điểm này về sau đƣợc gọi là thuyết lƣợng tử Planck.

Một dao động tử dao động với tần số ν chỉ có thể phát ra hay hấp thụ năng

ạy

lượng theo từng đơn vị nguyên vẹn, từng lượng gián đoạn, được gọi là lượng tử

/+ D

năng lượng. Lượng tử năng lượng đó tỉ lệ thuận với tần số của dao động.  = hν Trong đó: h là hệ số tỉ lệ, gọi là hằng số Planck và bằng 6,625.10-34J.s

m

d) Tính lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng

co

Theo Măcxoen: Ánh sáng nhìn thấy có tính chất sóng điện từ.

e.

Theo Anhxtanh: Dựa trên cơ sở thuyết lƣợng tử Planck, năm 1906 Anhxtanh

gl

nêu ra quan niệm mới về tính chất của ánh sáng: Ánh sáng là dòng hạt vật chất

oo

được gọi là các photon (hay quang tử hoặc lượng tử ánh sáng) mà mỗi photon có

.g

một lượng tử năng lượng  = hν. Nội dung này về sau đƣợc gọi là thuyết Anhxtanh

us

về tính chất hạt của ánh sáng hay thuyết lƣợng tử ánh sáng.

pl

Thực nghiệm về hiệu ứng quang điện và hiệu ứng Compton đã củng cố vững

chắc cho thuyết hạt. + Hiệu ứng quang điện: Hiệu ứng quang điện là hiện tượng bứt các electron khỏi bề mặt kim loại (hoặc chất bán dẫn) do tác dụng của ánh sáng (hoặc tác dụng của bức xạ).

SV: Nguyễn Thị Nhung

36

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Vận dụng quan niệm đó của mình vào hiệu ứng quang điện, Anhxtanh cho rằng khi kim loại hấp thụ toàn bộ bức xạ chiếu vào thì năng lƣợng toàn phần của photon, tức là các lƣợng hν đƣợc chuyển cho electron thích hợp trên bề mặt kim loại. Năng lƣợng đó đƣợc dùng một phần là hνo để thắng thềm thế năng trên bề mặt kim loại, phần còn lại sẽ truyền cho electron đó một động năng ban đầu với vận tốc 1 mvo2 2

hơ n

vo. Ta có phƣơng trình Anhxtanh: hν = hνo +

Trong đó: h là hằng số Planck, m là khối lƣợng electron, ν là tần số ánh sáng

N

hay bức xạ chiếu vào, νo là một hằng số đối với mỗi kim loại ở điều kiện xác định,

uy

νo đƣợc gọi là ngƣỡng quang điện.

Q

Năm 1924, nhà bác học Pháp Lui đơ Brơi hợp nhất các ý kiến trên: Ánh sáng

và

 = mc2 →  = mc2 = h

ạy

c λ

/+ D

Từ  = hν = h

Kè

nguyên sóng - hạt của ánh sáng.

m

vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt. Đó là lƣỡng tính sóng hạt hay tính nhị

Tích m.c chính là xung lƣợng nên: p = m.c =

c h → c.m = λ λ

h h →p= λ λ

co

sóng của photon.

m

+ Xung lƣợng p biểu thị tính chất hạt của photon, λ (hay ν) biểu thị tính chất

e.

+ Lƣỡng tính sóng hạt hay tính chất nhị nguyên của ánh sáng là đặc trƣng

gl

chung cho các vi hạt nhƣ photon, electron, proton, nơtron…

oo

2. Đại cƣơng về cơ học lƣợng tử

.g

a) Sóng vật chất De Broglie

pl

us

Ta đã biết, ánh sáng có tính chất nhị nguyên : sóng – hạt.

Xuất phát từ những đặc điểm của electron trong nguyên tử, năm 1924 Louis de

Broglie (Lui Đờ Brơi), nhà Vật lí học Pháp đã mở rộng quan điểm về sự thống nhất giữa tính sóng và tính hạt của ánh sáng cho các hạt vật chất khác, đƣa ra khái niệm sóng vật chất và hệ thức cơ bản của nó, đặt nền móng cho một ngành cơ học mới đƣợc gọi là cơ học sóng hay cơ học lượng tử.

SV: Nguyễn Thị Nhung

37

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Theo giả thuyết De Broglie: Sự chuyển động của mọi hạt vật chất có khối lượng (tương đối tính) m và vận tốc v đều liên kết với một sóng có bước sóng λ được xác định theo hệ thức: λ =

h . mc

Trong đó, h là hằng số Planck = 6,625.10-34J.s; v là vận tốc chuyển động của hạt; m là khối lƣợng của hạt vật chất đang xét.

hơ n

Về nguyên tắc, hệ thức De Broglie đƣợc nghiệm đúng cho mọi vật thể vi mô cũng nhƣ vĩ mô. Tuy nhiên đối với các vật thể vĩ mô (viên đạn, vệ tinh,…) vì chúng

N

có khối lƣợng lớn so với hằng số Planck nên bƣớc sóng λ của sóng liên kết tính theo

uy

hệ thức trên có giá trị vô cùng nhỏ và do đó tính chất trở nên vô nghĩa. mo

.

m

v2 1 2 c

Kè

vật thể nói chung có liên hệ: mv =

Q

Theo hệ thức tƣơng đối của Einstein, giữa khối lƣợng m với vật tốc v của một

ạy

Trong đó c là vận tốc ánh sáng trong chân không, mo là khối lƣợng nghỉ của

/+ D

vận thể. Nhƣ vậy, vật thể hay hạt vật chất nói chung không thể có vận tốc chuyển động v bằng vận tốc photon hay vận tốc ánh sáng.

m

Hạt vật chất có khối lƣợng nghỉ mo khác không nhƣng photon lại có khối

co

lƣợng nghỉ mo bằng không.

gl

e.

Sóng vật chất đơ Brơi là sóng phẳng đơn sắc đƣợc mô tả bởi phƣơng trình: ψ (r, t) = ψo. e



2 i ( Et  pr ) h

oo

Trong đó: ψ (r, t) ( đọc là pxi r, t) là hàm của biến số tọa độ r và thời gian t; ψo

.g

(đọc là pxi không) là biên độ của sóng vật chất đơ Brơi; i là đơn vị ảo (i =

1 ); e

us

là cơ số logarit tự nhiên (logarit Nêpe), e = 2,7183;  là số pi và bằng 3,14; h là

pl

hằng số Planck. Đã chứng minh đƣợc rằng đối với sóng vật chất Đơ Brơi, khi hạt chuyển động

với vận tốc v << c (c là vận tốc ánh sáng) thì vận tốc v đó của hạt cũng bằng vận tốc của bó sóng liên đới với hạt.

SV: Nguyễn Thị Nhung

38

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp b) Sóng vật chất Đơ Brơi với electron Từ thí nghiệm hiện tƣợng nhiễu xạ electron thu đƣợc kết quả là electron - một loại hạt vật chất - có tính chất sóng. Tính chất sóng thể hiện ở từng electron riêng rẽ cũng nhƣ ở chùm electron. Ý nghĩa vật lí của sóng vật chất Đơ Brơi (Tự đọc) c) Nguyên lí bất định Heissenbec

hơ n

Một sóng bất kì không có quỹ đạo dƣới dạng hình học thông thƣờng. Nhƣ vậy khái niệm quỹ đạo hoàn toàn không có ý nghĩa trong việc mô tả chuyển động của

uy

N

electron hay một vi hạt bất kì. Do đó electron hay một vi hạt không đồng thời có được giá trị chính xác của tọa độ và xung lượng ở một trạng thái. Điều này có

Q

nghĩa là nếu đo đồng thời tọa độ q (xác định vị trí của electron) với xung lƣợng p

Kè

m

(hay vận tốc v) liên hợp với tọa độ q, thì độ bất định hay độ không chính xác của hai đại lƣợng đó liên hệ với nhau theo hệ thức: Δq. Δp ≥

ạy

Đây là hệ thức bất định Heissenbec.

/+ D

+ Xét tọa độ Đêcac, ta có: Nếu q là tọa độ i (i = x, y, z) thì xung lƣợng p liên hợp với tọa độ q là pi (với i = x → pi = px; i = y → pi = py; i = z → pi = pz). Hệ thức

m

bất định Heissenbec cho từng trƣờng hợp cụ thể là:

co

Δx. Δpx ≥

e.

Δy. Δpy ≥

(với

= h/2  )

gl

Δz. Δpz ≥

oo

+ Kí hiệu Δj chỉ độ bất định (hay độ không xác định) của đại lƣợng j

.g

+ Nếu Δj lớn nghĩa là đại lƣợng j có độ bất định cao, tức là trị số của j khó xác

us

định.

pl

+ Trái lại Δj bé nghĩa là đại lƣợng j có độ bất định thấp, tức là dễ có khả năng

xác định đƣợc đại lƣơng j. + Nếu Δj = 0 chứng tỏ rằng đại lƣợng j hoàn toàn đƣợc xác định. Theo hệ thức bất định Heissenbec, ta thấy không thể có đồng thời cả Δq lẫn Δp đều bằng 0. Điều này có nghĩa là: Không thể xác định được đồng thời tọa độ và xung lượng liên hợp

SV: Nguyễn Thị Nhung

39

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp chính tắc với tọa độ đó trong một trạng thái chuyển động của electron (cũng nhƣ vi hạt bất kì). d) Sự hình thành của cơ học lượng tử Các vật thể vi mô vừa có tính chất sóng, vừa có tính chất hạt; do vậy cơ học kinh điển không áp dụng cho các hệ vật lí vi mô → sự hình thành của ngành cơ học mới áp dụng cho các hệ vi mô trên cơ sở bản chất sóng và tính lƣợng tử gọi là sơ

hơ n

học sóng hay cơ học lƣợng tử. *Một số tiên đề của cơ học lượng tử.

N

- Tiên đề về hàm sóng: Mỗi trạng thái của một hệ lượng tử được mô tả đầy đủ

uy

bằng hàm ψ(q, t) - là hàm xác định của tọa độ khái quát q và thời gian t - được gọi

Q

là hàm sóng hay hàm trạng thái. Hàm ψ(q, t) không có ý nghĩa vật lí trực tiếp, song bình phương mođun của hàm đó,  (q, t ) cho biết xác suất tìm thấy hệ lượng tử tại

Kè

m

2

một thể tích đơn vị trong không gian có tọa độ q ở thời điểm t. Hàm  (q, t ) được

ạy

2

gọi là hàm mật độ xác suất.

/+ D

Trong trƣờng hợp hệ lƣợng tử ở trang thái dừng - là trạng thái mà năng lƣợng

m

của hệ không phải là một hàm số của thời gian t - hàm sóng hay hàm trạng thái của

co

hệ lƣợng tử chỉ là hàm số của một biến số tọa độ q nên đƣợc viết là ψ(q). Từ đây chỉ xét trạng thái dừng.

gl

oo

tục, khả vi.

e.

Đặc điểm, tính chất của hàm sóng ψ(q): Là hàm số phức, đơn trị, hữu hạn, liên Vậy kết hợp các nội dung trên: Để mô tả đầy đủ mỗi trạng thái của một hệ

.g

lượng tử, ta dùng hàm sóng hay hàm trạng thái ψ(q), là một hàm xác định của tọa

us

độ q. Hàm này nói chung là phức, đơn trị, hữu hạn, liên tục, khả vi. Bình phương mođun của hàm đó -  (q, t ) - cho biết xác suất tìm thấy hệ lượng tử ở trạng thái

pl

2

tại một thể tích đơn vị có tọa độ q trong không ứng với khoảng xác định [a, b] của hàm này.

- Tiên đề về toán tử: Tương ứng với mỗi đại lượng vật lí A của một hệ lượng tử ở vào trạng thái được mô tả bởi hàm ψ(q)(trường hợp chung là ψ(q,t)) có một

SV: Nguyễn Thị Nhung

40

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp toán tử tuyến tính Hecmit. Trị trung bình <A> hay A của đại lượng A đó được tính theo biểu thức: <A>= A =

 * Aˆ dV  * dV

Các toán tử tuyến tính Hecmit thường dùng trong hóa học lượng tử.

hơ n

+ Toán tử tọa độ: Trong không gian, vị trí của một hệ lƣợng tử đƣợc chỉ bằng tọa độ r (vectơ vị trí) → toán tử vectơ vị trí r là r → hàm sóng mô tả trạng thái hệ

N

lƣợng tử sẽ đƣợc kí hiệu là ψ( r ). Từ đây ta dùng kí hiệu này.

uy

+ Toán tử xung lượng: Kí hiệu xung lƣợng là p → toán tử tƣơng ứng là p .

Q

+ Toán tử momen động lƣợng: Vectơ momen động lƣợng, bình phƣơng

Kè

m

momen động, hình chiếu momen động theo trục z tƣơng ứng là: M, M2 , Mz → toán tử tƣơng ứng là: M, M2 , Mz

/+ D

ạy

+ Toán tử năng lượng: •Thế năng U( r ) có tƣơng ứng toán tử U(r) hay U( r )

•Động năng T có tƣơng ứng toán tử

T

m

+ Toán tử Hamintơn: H = T + U

co

(Toán tử Hamintơn là toán tử quan trọng bậc nhất)

e.

- Tiên đề về phƣơng trình Srôđingơ: Năm 1926, Srôđingơ đƣa ra một phƣơng

gl

trình về sau mang tên ông. Đây là một trong những tiên đề quan trọng vào hạng bậc

oo

nhất của Cơ học lƣợng tử.

.g

“Khi một hệ lượng tử ở trạng thái dừng - là trạng thái mà toán tử Hamintơn

us

H của hệ không phụ thuộc tường minh vào thời gian - giữa hàm sóng ψ( r ) mô tả

pl

trạng thái của hệ với năng lượng toàn phần electron và toán tử Hamintơn của hệ có liên hệ: Hψ(r) = Eψ(r) ” Đây là một phƣơng trình hàm riêng trị riêng, trong đó ψ( r ) là hàm riêng của H , E là trị riêng của H ứng với hàm riêng ψ( r ).

Trong đó: + Toán tử Hamintơn: H = T + U

SV: Nguyễn Thị Nhung

41

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

+ Toán tử động năng: T  

2

2m

2 ; Toán tử Laplace 2 

2 2 2   x 2 y2 z2

+ Toán tử thế năng: U = U(x, y, z) Thay vào phƣơng trình Srôđingơ, ta đƣợc:

hơ n

 2 2  ψ  (U  E)ψ  0 2m 2m 2 ψ  2 (E  U)ψ  0

,

… n thì hàm  = c11+ c22 +…+ cnn cũng là nghiệm của

uy

nghiệm 1 , 2

N

Đây là phƣơng trình vi phân tuyến tính cấp 2. Phƣơng trình này có vô số

Q

phƣơng trình trên, đây là nguyên lí chồng chất trạng thái (c1, c2, c3, .. là thừa số

m

đóng góp hay hệ số tổ hợp).

Kè

Nếu 1 hệ lƣợng tử có thể ở những trạng thái mô tả bởi những hàm sóng 1, hợp tuyến tính của các hàm trên.

ạy

2,… n thì nó cũng có thể ở trạng thái biểu diễn bởi 1 hàm sóng viết dƣới dạng tổ

/+ D

3. Áp dụng cơ học lƣợng tử giải bài toán hạt chuyển động tự do trong hộp thế

m

chữ nhật một chiều sâu vô hạn (electron tự do trong kim loại, electron không định

co

cƣ trong các phân tử liên hợp

e.

Phƣơng trình có dạng:

d2 ψ(x) 2mE  2 ψ(x)  0 dx 2

gl

+ Phạm vi hạt chuyển động: 0 < x < L

.g

oo

+ Điều kiện biên: x = 0 → ψ(x) = ψ(0) = 0

U (x) = 0 khi 0 < x < L

us pl

+ Đặt

x = L → ψ(x) = ψ(L) = 0 U(x) = ∞ khi x ≤ 0 hoặc x ≥ L

2mE 2

 k 2 thì phƣơng trình là: ψ'' (x)  k 2ψ(x)  0

+ Nghiệm phƣơng trình có dạng: ψ(x) = a.coskx + b.sinkx + Kiểm tra điều kiện biên: ψ(0) = a.cos0 + b.sin0 = a → a = 0

SV: Nguyễn Thị Nhung

42

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp ψ(L) = b.sin(kL) = 0 → sinkL = 0 → kL = nπ → k = nπ/L ψ(x)  b.sin n

Vậy:

π x ; n = 1, 2, 3, …số nguyên L

+ Từ điều kiện chuẩn hóa hàm sóng ta đƣợc: b =

2 L

+ Kết quả: ψn (x) =

2 π sin n x L L

hơ n

•Hàm riêng:

uy

N

h2 2 •Trị riêng: En = n 8mL2

Q

Nhận xét: ψn(x) và En đều phụ thuộc vào số nguyên n, n gọi là số lƣợng tử.

oo

gl

e.

co

m

/+ D

ạy

Kè

m

Xét n = 1, 2,

.g

E. Bài tập tự kiểm tra, đánh giá.

us

*Bài tập dành cho tất cả các SV:

pl

3.1. Trong một thí nghiệm ngƣời ta đã cung cấp một năng lƣợng gấp 1,5 lần

năng lƣợng tối thiểu để bứt một e ra khỏi trạng thái cơ bản của nguyên tử H. Hỏi 0

bƣớc sóng λ theo A của bức xạ khi e bứt ra chuyển động trong trƣờng hợp này bằng bao nhiêu? Cho h = 6,62.10-34 J.s; me = 9,1.10-31 kg; c = 3.108 m/s.

3.2. Khi chiếu ánh sáng có độ dài sóng 205,0 nm vào bề mặt tấm bạc kim loại, các e bị bứt ra với tốc độ trung bình 7,5.105 ms-1. Hãy tính năng lƣợng liên kết theo

SV: Nguyễn Thị Nhung

43

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp eV của e ở lớp bề mặt của mạng tinh thể bạc. Cho me = 9,1.10-28g; h = 6,6256.10-34J.s; c = 3.108m/s.

2.106 Hz xuống bề mặt kim loại M

3.3. Khi chiếu một chùm sáng với tần số

thì thấy electron bị bật ra khỏi bề mặt và chuyển động với động năng T = 7,5.1018 J. Hãy xác định tần số ngƣỡng quang điện νo. Cho h = 6,62.10-34 Js. 3.4. Áp dụng giả thiết của De Broglie, hãy tính bƣớc sóng liên kết λ cho các

hơ n

trƣờng hợp dƣới đây rồi rút ra kết luận cần thiết.

N

a) Electron trong nguyên tử H chuyển động với vận tốc v =106 m/s; m = 9,1.10-31

uy

kg.

b) Một chiếc xe khách có khối lƣợng 1 tấn và chuyển động với vận tốc là 100

m

Q

km/h. Cho h = 6,62.10-34 J.s

Kè

3.5. Dựa vào biểu thức De Broglie, hãy xác định độ dài bƣớc sóng λ theo m cho các trƣờng hợp sau:

ạy

a) Một chiếc xe taxi nặng 0,5 tấn chuyển động với vận tốc 80km/h.

/+ D

b) Một hạt proton có mp = 1,67.10-27 kg và động năng T = 1000eV. Từ các kết quả thu đƣợc của λ hãy cho nhận xét.

m

*Bài tập dành cho SV khá, giỏi:

co

3.6. a) Khi chiếu sáng với λ = 434nm vào bề mặt các kim loại K, Ca, Zn thì

e.

với kim loại nào sẽ xảy ra hiệu ứng quang điện?

gl

b) Với trƣờng hợp xảy ra hiệu ứng quang điện, hãy tính tốc độ electron bật ra

oo

khỏi bề mặt kim loại. Cho biết:

.g

Kim loại

pl

us

Ngƣỡng quang điện (νo)

K

Ca

Zn

5,5.1014

7,1.1014

10,4.1014

Cho c = 108 ms-1; h = 6,62.10-34 Js. 3.7. Trong kĩ thuật, Cs thƣờng đƣợc sử dụng làm anôt của tế bào quang điện,

vì khi chiếu ánh sáng vào kim loại các electron dễ dàng bật ra. Khi chiếu một chùm tia sáng với λ = 500nm vào anôt làm bằng Cs thì electron bật ra. Hãy tính động năng của electron trong trƣờng hợp này, biết rằng bƣớc sóng giới hạn đối với Cs là λ0 = 660nm. Cho biết: c = 3.108 ms-1; h = 6,62.10-34 Js.

SV: Nguyễn Thị Nhung

44

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 3.8. Anh (chị) hãy cho biết tầm quan trọng của nguyên lý bất định Heisenbec trong khoa học và cuộc sống.

3.9. Hãy chứng minh các toán tử dƣới đây là toán tử tuyến tính: d dx

b) 3.10. Cho toán tử: Â = -i

Với x nằm trong [

d d + dx dy

c)

d (i = √ dx

). Hãy chứng minh toán tử Â là Hecmit.

hơ n

a)

N

]

Q

uy

TIỂU MÔĐUN 4: NGUYÊN TỬ HIĐRO VÀ ION GIỐNG HIĐRO A. Mục tiêu:

m

1. Về kiến thức:

Kè

SV trình bày được:

- Hệ tọa độ Đêcac và hệ tọa độ cầu, mối liên hệ giữa tọa độ Đêcac và tọa độ

ạy

cầu; Khái niệm trƣờng lực đối xứng xuyên tâm.

/+ D

- Lời giải phƣơng trình Srôđingơ cho bài toán nguyên tử hiđro và ion giống hiđro (hệ một hạt nhân, một electron); Quang phổ nguyên tử hiđro.

co

m

- Các khái niệm: Mây electron, hàm mật độ xác suất, mặt nút, obitan nguyên tử, suy biến năng lƣợng, hình dạng obitan nguyên tử; Hàm obitan spin.

e.

- Tóm tắt về bốn số lƣợng tử: n, l, ml, ms.

gl

SV giải thích được:

.g

nhân.

oo

- Ý nghĩa của việc giải phƣơng trình Srôđingơ cho hệ một electron một hạt

us

- Sự xuất hiện màu trong quang phổ nguyên tử hiđro.

pl

2. Về kĩ năng: - Giải các bài tập định tính và định lƣợng có liên quan đến kiến thức trong tiểu

môđun.

3. Về thái độ: - Tính cẩn thận trong giải toán hóa.

- Xây dựng lòng say mê nghiên cứu cho SV Sƣ phạm.

SV: Nguyễn Thị Nhung

45

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 4. Định hƣớng phát triển năng lực: - Năng lực tự học, tự đọc các học liệu.

- Năng lực giải quyết vấn đề.

- Năng lực giải các bài tập định tính và định lƣợng hóa học.

- Năng lực tƣ duy, tổng hợp.

B. Tài liệu tham khảo:

hơ n

1. Trần Thành Huế - Hoá học đại cƣơng 1 - Cấu tạo chất - NXB Đại học sƣ phạm, năm 2004.

uy

N

2. Lâm Ngọc Thiềm - Cơ sở lí thuyết Hóa học - NXB GD, năm 2008.

3. Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Đại

Q

học Quốc gia Hà Nội - năm 2004

Kè

m

4. Đào Đình Thức - Hoá học đại cƣơng - Tập 1 - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2004.

ạy

5. Đào Đình Thức - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Giáo dục, năm 2008.

GD, năm 2006.

m

C. Hƣớng dẫn SV tự đọc:

/+ D

6. Đào Đình Thức - Cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học - Tập 1, 2 - NXB

co

SV đọc tài liệu tham khảo trên ở nhà và trả lời các câu hỏi sau:

e.

1. Trong hệ toạ độ cầu hàm sóng Ψ( r ) gồm những phần nào? Phƣơng trình

gl

Srôđingơ đƣợc viết và tách thành các phần nhƣ thế nào?

oo

2. Khi giải phƣơng trình Srôđingơ cho hệ 1 hạt nhân, 1 electron thu đƣợc

.g

những kết quả (nghiệm) nào?

us

3. Hãy cho biết biểu thức tính năng lƣợng E, mômen động lƣợng (M) và hình

pl

chiếu của mômen động lƣợng trên trục z (Mz) thu đƣợc từ việc giải phƣơng trình Srôđingơ cho bài toán nguyên tử hiđrô (H).

4. Hãy cho biết hàm sóng thu đƣợc từ việc giải phƣơng trình Srôđingơ hệ 1 hạt nhân, 1 electron phụ thuộc vào những số lƣợng tử nào và mối quan hệ giữa các số lƣợng tử đó.

5. Hãy cho biết tên, giá trị, ý nghĩa của các số lƣợng tử n, l, ml, ms.

SV: Nguyễn Thị Nhung

46

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 6. Bài toán quang phổ nguyên tử hiđro: Nêu công thức tính số sóng,…

7. Trình bày các khái niệm: Mây electron, hàm mật độ xác suất, mặt nút, obitan nguyên tử, hàm obitan spin, sự suy biến năng lƣợng.

8. Nêu hình dạng của các obitan nguyên tử.

D. Nội dung lí thuyết cần nghiên cứu: 1. Mở đầu

ạy

Kè

m

Q

uy

N

hơ n

a) Hệ tọa độ cầu

Hình 4.1. Hệ tọa độ cầu và hệ tọa độ Đêcac

/+ D

Hệ tọa độ đề các : Các trục x, y, z có tƣơng ứng với các biến số x, y, z.

Hệ tọa độ cầu: có 3 biến số

m

+ Góc  : đƣợc tạo bởi trục Oz với vectơ vị trí r là góc kinh tuyến.

gl

e.

 là góc vĩ tuyến.

co

+ Góc  : đƣợc tạo bởi hình chiếu của r trong mặt phẳng xOy với trục Ox→

oo

+ Độ dài r hay r (còn đƣợc gọi là mođun của r )

pl

us

.g

+ Trị số của các biến số:

  0      0  2 r  r  0   

Liên hệ giữa tọa độ Đêcac và tọa độ cầu

SV: Nguyễn Thị Nhung

 x  r sin  cos   y = rsin sin z = rcos 

47

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp b) Trường lực đối xứng xuyên tâm Khái niệm: Trƣờng lực đƣợc gọi là trƣờng lực đối xứng xuyên tâm đúng hay chính tắc nếu tác dụng vào một vật chuyển động trong trƣờng đó đi qua một điểm cố định đƣợc chọn làm tâm của trƣờng và độ lớn của lực tác dụng chỉ phụ thuộc vào khoảng cách từ vị trí của vật đến tâm của trƣờng chứ không phụ thuộc vào phƣơng.

hơ n

Từ đó ta có thế năng U(r) chỉ là hàm của r , nghĩa là: U = U(r) Định luật bảo toàn: Một hạt chuyển động trong trƣờng lực đối xứng xuyên tâm

N

với vận tốc v thì:

uy

+ Năng lƣợng toàn phần E của hệ đƣợc bảo toàn, tức là

T là động năng, U là thế năng

Q

E = T + U = const;

m

+ Vectơ momen động M cũng đƣợc bảo toàn, nghĩa là:

Kè

M = [r × p] = const

ạy

2. Nguyên tử Hiđro và ion giống Hiđro (Hệ một electron - một hạt nhân) Là nguyên tử đơn giản nhất. Bài toán về electron trong nguyên tử hiđrô (bài

/+ D

toán 1 electron, 1 hạt nhân) là bài toán cơ bản của cơ học lƣợng tử về cấu tạo

m

nguyên tử. Những kết quả thu đƣợc từ việc giải bài toán này là cơ sở cho cả hệ

r

e

Ze0

oo

gl

e.

co

thống lí thuyết về cấu tạo nguyên tử.

Hình 4.2. Mô hình hệ 1e, 1 hạt nhân, r : vectơ vị trí của e

.g

Hệ gồm 1 hạt nhân tích điện dƣơng (+) với số đơn vị điện tích bằng Z → Ze 0

us

(e0 là điện tích nguyên tố); 1 electron có điện tích – e0, đƣợc kí hiệu là e, chuyển

pl

động quanh hạt nhân. Ta coi hạt nhân là gốc của hệ tọa độ (gốc 0), vị trí của electron so với gốc đó đƣợc xác định bằng vectơ vị trí r . Đây chính là mô hình trƣờng lực đối xứng xuyên tâm đúng hay chính tắc đã

nêu ở trên. Do đó biểu thức tính thế năng của e trong trƣờng hợp này là: U = U(r) = 

SV: Nguyễn Thị Nhung

Zeo2 1 . r 4πε o

48

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Nếu dùng hệ đơn vị nguyên tử, ta quy ƣớc 4πεo =1 thì U = U(r) = 

Zeo2 r

Trong đó r  r là mođun hay độ dài của vectơ vị trí, r là độ dài khoảng cách (không cần chú ý đến phƣơng) từ vị trí electron đến hạt nhân (để cho gọn, về sau ta gọi r là khoảng cách từ vị trí electron đến hạt nhân).

Vậy thực chất của hệ lượng tử này là xét một electron chuyển động trong

hơ n

trường lực hạt nhân có số đơn vị điện tích dương Zeo.

N

a) Sơ lược về lời giải phương trình Srôđingơ cho hệ một hạt nhân một

uy

electron

Từ mô hình của hệ, ta có biểu thức của toán tử Hamintơn ứng với trạng thái 2   2  2  2  Zeo2 Zeo2       =   2m  x2 y 2 z 2  r 2m r

Kè

2

ạy

là: H = T + U = 

m

Q

dừng của một electron trong trƣờng lực hạt nhân có số đơn vị điện tích dƣơng Ze 0

/+ D

Trong hệ tọa độ cầu, biểu thức đó có dạng: H = 

2 2 2   ) x2 y 2 z 2

1   2    U r  2m  r 2 r  r  r 2  2

1    2 2 2 và 2  2  r 2   2   2 2 2 r r  r  r x y z

m

+ Toán tử Laplace:  

( 

co

+  là phần phụ thuộc góc của toán tử Laplace.

gl

e.

2 1     1   2  U  sin θ   2 2 → H sin θ θ  θ  sin θ  2m

us

.g

oo

Phƣơng trình Srôđingơ (trạng thái dừng, chƣa kể đến spin):

pl

Hay

Hψ(r, φ,θ) = E.ψ(r, φ, θ)

1   2 ψ  1 2m M2 r   ψ  (E  U)ψ = 0 (    )   2 2 r 2 r  r  r 2

Hệ toán tử đầy đủ: Trong trƣờng xuyên tâm ta có những hệ thức giao hoán sau

đây: Mz , M2  = 0; Mz , H  = 0; M2 , H  = 0

Giải phƣơng trình Srođingơ tức là tìm các giá trị của E , của Mz, của M2 (và do đó biết M) và tìm nghiệm ψ của phƣơng trình Srođingơ (hàm riêng của toán tử H )

SV: Nguyễn Thị Nhung

49

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Vì hàm cầu Y(  ,  ), hàm riêng chung của M 2 , M z không chứa biến số r nên hàm sóng ψ(r) mô tả trạng thái chuyển động của electron trong trƣờng lực đối xứng xuyên tâm đƣợc tách thành tích của hai phần: ψ(r,  ,  ) = R(r) . Y(  ,  ) Trong đó: R(r) đƣợc gọi là hàm bán kính hay phần xuyên tâm

hơ n

Y(  ,  ) đƣợc gọi là hàm cầu hay phần góc.

Phƣơng trình Srođingơ tƣơng ứng đƣợc viết là:

H R(r).Y(  ,  ) = E. R(r). Y(  ,  )

N

Hψ(r) = Eψ(r) hay

Q

r2 2 2mr 2 Y r R  [E  U(r)]   2 R Y

m

trình trên thành:

uy

Dùng phép phân li biến số với cả toán tử H và hàm sóng ψ(r) , tách phƣơng

1  2  1 r   r 2 r  r  r 2

/+ D

ạy

2 r 

với biến số r

Kè

+ Kí hiệu R là R(r); Y là Y(  ,  ) ;  2 r biểu thị toán tử Laplace bình phƣơng

Từ đó ta có hai phƣơng trình:

m

+ Phƣơng trình chỉ phụ thuộc khoảng cách r (phƣơng trình hàm bán kính)

co

r2 2 2mr 2 r R  [E  U(r)]  λ 2 R

oo

gl

e.

+ Phƣơng trình chỉ phụ thuộc các biến số  ,  (phƣơng trình hàm cầu) 

Y  λ  Y  λY  0 Y

.g

*Khi giải phương trình bán kính:

pl

us

- Thu được trị riêng En và số lượng tử chính n: + Trị riêng có biểu thức: E n  

mZ2eo4 mZ2eo4 1 .   [erg] . Coi 4πεo ≡ 1 2n 2 2 (4πε o )2 2n 2 2

Trong đó: m là khối lƣợng một electron (khối lƣợng nghỉ); e0 là điện tích cơ sở;

 h/2  là hằng số Planck rút gọn; εo là hằng số điện môi trong chân không

(bốn đại lƣợng trên đều là hằng số); Z là điện tích hạt nhân.

Khi Z = 1 → nguyên tố xét là H, hệ đó là nguyên tử H

SV: Nguyễn Thị Nhung

50

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Z = 2 → nguyên tố xét là He, hệ đó là He+ Z = 3 → nguyên tố xét là Li, hệ đó là Li2+… + Thu đƣợc số lƣợng tử n = 1; 2; 3; …; nguyên, dƣơng n được gọi là số lượng tử chính. Một giá trị của n có n giá trị l, từ 0 đến (n-1). + Để nhấn mạnh sự liên hệ giữa E với n, ngƣời ta cũng có thể viết: mZ2eo4 mZ2eo4 1 1 .   . . Coi 4πεo ≡ 1 2 2 (4πε o )2 n 2 2 2 n2

hơ n

En  

Q

meo2

o

≈ 0,529.10-8cm ≈ 0,53 A ≡ 1,0; me ≡ 1; e0 ≡ 1; 4πε0 ≡ 1.

uy

2

= h/2π ≡ 1,0; ao =

N

•Tính năng lƣợng E theo đơn vị nguyên tử (viết tắt là đvn hoặc au) quy ƣớc:

Kè

•Tính năng lƣợng E theo đơn vị eV.

Z2 [đvn].

2n2

m

→ Công thức tính E theo đơn vị đvn là: En = 

= h/2 π = 1,054.10-27 (erg.s); 1eV =

ạy

Thay m = 9,1.10-28 (g); e = 4,8.10-10 (cgs); 1,602.10

Z2 (erg) → Công thức tính E theo đơn vị eV là: En = 13,6. 2 (eV) n

/+ D

-12

co

m

- Thu được hàm riêng là hàm bán kính Rnl(r) như sau:

e.

R nl (r)  

3

1

4(n  l  1)!  Z  2  2Zr   Zr/nao 2l+1  2Zr  L     e  n+1 na n 4 [(n+1)!]3  a o   na o   o

oo

gl

Trong đó: + Dấu  đƣợc đặt trƣớc để hàm Rnl(r) trở nên dƣơng khi r bé, tức là gần hạt nhân; n, l là các số lƣợng tử chính và số lƣợng tử obitan; Z là số đơn vị điện tích

.g

o

us

dƣơng hạt nhân; ao là bán kính Bo thứ nhất, ao ≈ 0,529 A ; e là cơ số lôgarit tự nhiên.

2l+1

 2Zr   là đa thức Laghe; r là biến số, chỉ khoảng cách từ hạt nhân đến vị trí  na o 

pl

L + n+1

electron đang xét

SV: Nguyễn Thị Nhung

51

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Bảng 4.1. Một số hàm bán kính Rnl(r) đã chuẩn hóa của hệ 1 electron 1 hạt nhân 3/ 2

Z R10(r) = 2    a0 

.e Zr / a0 3/ 2

1 Z R20(r) =   2 2  a0 

 Zr  . 2   .e Zr / a0 a0  

5/ 2

1 Z R21(r) =   2 6  a0 

hơ n

.r.e Zr / a0

N

*Khi giải phương trình hàm cầu (hay góc): Thực chất là giải phƣơng trình hàm

uy

riêng, trị riêng của M 2 , M z

Q

- Thu được trị riêng:

m

+ M = l (l + 1). . Với l = 0, 1, 2… (n - 1) nhận giá trị nguyên, dƣơng, kể cả 0.

Kè

(l được gọi là số lượng tử phụ hay số lượng tử obitan).

ạy

+ Mz = m . Với m = 0, ± 1,… ±l nhận giá trị nguyên, dƣơng hoặc âm, kể cả 0.

/+ D

(ml được gọi là số lượng tử từ obitan. Một trị số của l có 2l+1 giá trị của ml).

m

- Thu được hàm riêng: + Thu đƣợc hàm riêng của Mz là: Φ(φ) ~ eimφ

co

Trong đó: e = 2,7183 là cơ số logarit tự nhiên (Nêpe); i =

1 , đơn vị ảo m

e.

hay ml đã xét ở trên; φ là góc vĩ tuyến.

Ylml (θ, φ) =

(l  m )! (2l + 1) m Pl (cosθ). eimφ (l + m )! 4π

.g

oo

gl

+ Thu đƣợc hàm riêng của M2 có dạng:

us

Trong đó : π là số pi; Các số lƣợng tử l, ml đã nêu ở trên, ml có thể âm, ở đây

pl

chỉ xét m ; Pl m (cosθ) là đa thức Lagiăngđrơ.

Hàm cầu Y liên hệ hàm số với hai biến số góc của tọa độ cầu là  ,  ; Y liên hệ

thông số với hai số lượng tử l,ml . Hàm Yl ,m ( ,  ) nói chung là hàm phức (vì trong l

biểu thức chứa đơn vị ảo). Hàm cầu Y là hàm chuẩn hóa, thõa mãn các điều kiện của hàm sóng)

SV: Nguyễn Thị Nhung

52

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Bảng 4.2. Biểu thức một số hàm cầu đã được chuẩn hóa và các trị riêng M  l (l + 1). , Mz = mz

M

Y00 = 1/ 4

0

0

0

Y10 = 3/ 4 cos

0

1

Y11 = 3/8 sin  .ei

-1

Y1-1 = 3/ 8 sin  .ei

0

Y20 = 5 /16 (3cos2 1)

1

Y21 = 15/8 sin  .cos .ei

-1

Y2-1 = 15/8 .sin  .cos .e-i

2

Y22 = 15/ 32 .sin 2  .e2i

-2

Y2-2 = 15/ 32 .sin2  .e2i

hơ n

2

-

0

+

6.

+2

Kè

2

+

N

0

1

Mz

uy

0

Yl ,ml ( ,  )

Q

ml

m

L

tương ứng

ạy

-2

/+ D

Vậy hàm riêng thu được khi giải phần góc của phương trình Srođingơ là hàm cầu Yl ,m ( ,  ) , là một hàm toán học thõa mãn đầy đủ các điều kiện của hàm sóng, l

m

trong đó cần lưu ý đây là hàm chuẩn hóa, nói chung là phức.

co

Kết hợp hai phần hàm riêng trên - tức là hàm riêng ứng với phƣơng trình hàm

e.

cầu và hàm riêng ứng với phƣơng trình bán kính - ta có hàm riêng của toán tử

gl

Hamintơn H là hàm sóng ψnlm (r) mà ψnlm (r) = Rnl(r). Ylm (θ, φ) l

l

l

oo

Hàm sóng ψnlm (r) nói chung là một hàm phức. l

.g

*Kết luận:

us

Lời giải phương trình Srôđingơ Hψ(r) = Eψ(r) cho hệ một electron một hạt

pl

nhân có số đơn vị điện tích hạt nhân Ze0 thu được hàm riêng ψnlm (r) - nói chung là l

2

mZ2eo4  1  phức - và trị riêng tương ứng là năng lượng En   2 2 .   cùng bộ ba số 2n  4πε o 

lượng tử n, l, ml .

SV: Nguyễn Thị Nhung

53

K39A – SP Hóa học

KhĂła luáş­n táť&#x2018;t nghiáť&#x2021;p b) Quang pháť&#x2022; nguyĂŞn táť­ hiÄ&#x2018;rĂ´ *MĂ´ tả: Quang pháť&#x2022; nguyĂŞn táť­ hiÄ&#x2018;rĂ´ - máť&#x2122;t quang pháť&#x2022; phĂĄt xấ Ä&#x2018;ĆĄn giản nhẼt - cĂł tháť&#x192; thu Ä&#x2018;ƣᝣc báşąng tháťąc nghiáť&#x2021;m nhĆŁ sau: phĂłng Ä&#x2018;iáť&#x2021;n qua máť&#x2122;t áť&#x2018;ng mao quản chᝊa khĂ­ hiÄ&#x2018;rĂ´ áť&#x; ĂĄp suẼt rẼt thẼp - vĂ o khoảng vĂ i mmHg - còn gáť?i lĂ hiÄ&#x2018;rĂ´ loĂŁng, nháť? máť&#x2122;t mĂĄy quang pháť&#x2022; lÄ&#x192;ng kĂ­nh mĂ thu Ä&#x2018;ƣᝣc quang pháť&#x2022; vấch. áť&#x17E; máť&#x2122;t vĂšng bĆŁáť&#x203A;c sĂłng xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh, ta cĂł máť&#x2122;t dĂŁy tĆŁĆĄng ᝊng gáť&#x201C;m cĂĄc vấch pháť&#x2022;

hĆĄ n

ráť?i nhau. CĂĄc vấch pháť&#x2022; ráť?i nhau lĂ dẼu hiáť&#x2021;u Ä&#x2018;ạc trĆ°ng cᝧa quang pháť&#x2022; nguyĂŞn táť­ lĂ quang pháť&#x2022; vấch.

uy

N

áť&#x17E; vĂšng ĂĄnh sĂĄng nhĂŹn thẼy (vĂšng khả kiáşżn) tháťąc nghiáť&#x2021;m cho káşżt quả dĂŁy

4.340,5

4.101,8

m

4.861,4

Kè

6.526,8

Q

BanmĆĄ nhĆŁ sau:

/+ D

KĂ­ hiáť&#x2021;u vấch mĂ u

Quang pháť&#x2022; liĂŞn t᝼c

ấy

BĆŁáť&#x203A;c sĂłng (theo A0)

H lam chĂ m tĂ­m đ?&#x203A;˝Ty quatio HĂŹnh 4.3. CĂĄc vấch cᝧa dĂŁy BanmĆĄ trong vĂšng nhĂŹn thẼy

co

m

MĂ u Ä&#x2018;áť?

e.

cᝧa quang pháť&#x2022; nguyĂŞn táť­ hiÄ&#x2018;ro

gl

- SV táťą thiáşżt láş­p biáť&#x192;u thᝊc tĂ­nh sáť&#x2018; sĂłng: v ď&#x20AC;˝

ď&#x192;Ś1 1ď&#x192;ś 1 ď&#x20AC;˝ RH ď&#x192;§ 2 ď&#x20AC;­ 2 ď&#x192;ˇ Îť ď&#x192;¨ n t nc ď&#x192;¸

oo

BĆŁáť&#x203A;c sĂłng ď Ź cᝧa bᝊc xấ Ä&#x2018;iáť&#x2021;n tᝍ do e chuyáť&#x192;n tᝍ trấng thĂĄi cĂł Ec xuáť&#x2018;ng trấng

.g

thĂĄi Et ; ď Ž Ä&#x2018;ưᝣc gáť?i lĂ sáť&#x2018; sĂłng. Tháťąc nghiáť&#x2021;m thu Ä&#x2018;ƣᝣc R H = 109678 cm-1.

pl

us

+ Ä?áť&#x2018;i váť&#x203A;i cĂĄc ion giáť&#x2018;ng nguyĂŞn táť­ H thĂŹ cĂ´ng thᝊc tĂ­nh sáť&#x2018; sĂłng lĂ : ď&#x192;Ś 1 1 ď&#x192;ś v ď&#x20AC;˝ R X .Z2 ď&#x192;§ 2 ď&#x20AC;­ 2 ď&#x192;ˇ ; ď&#x192;¨ n t nc ď&#x192;¸ ď&#x192;Ś 1 1 ď&#x192;ś v ď&#x20AC;˝ RX ď&#x192;§ 2 ď&#x20AC;­ 2 ď&#x192;ˇ; ď&#x192;¨ n t nc ď&#x192;¸

RX ď&#x201A;ť RH R X ď&#x201A;ť R H .Z2

Máť&#x2122;t sáť&#x2018; chĂş Ă˝: + Khi nt = 1 : dĂŁy Lyman, thuáť&#x2122;c miáť n táť­ ngoấi

SV: Nguyáť&#x2026;n Tháť&#x2039; Nhung

54

K39A â&#x20AC;&#x201C; SP HĂła háť?c

Khóa luận tốt nghiệp nt = 2 : dãy Balme, thuộc miền khả kiến nt = 3: dãy Paschen + Với n =  thì E = 0 , với n = 1 thì E1 = -13,6 eV  E - E1 = 13,6 eV có nghĩa là khi e từ xa vô cùng về trạng thái cơ bản thì phát ra 1 năng lƣợng là 13,6 eV  khi muốn e từ trạng thái cơ bản đi ra vô cùng phải cung cấp 1 năng lƣợng cho nó

hơ n

là 13,6eV. Đây chính là năng lƣợng ion hóa của nguyên tử hidro, IH = 13,6eV + Trong cùng 1 dãy

N

•Khi e chuyển từ mức nc = nt + 1  nt : đây là vạch đầu tiên có E min và  max.

uy

•Khi e chuyển từ mức nc =   nt : đây là vạch cuối cùng có E max và  min.

.g

oo

gl

e.

co

m

/+ D

ạy

Kè

m

Q

Hai vạch này gọi là 2 vạch giới hạn.

Hình 4.4. Một số dãy của quang phổ vạch hiđro

us

Bài tập áp dụng 3: Hãy tính bƣớc sóng  và số sóng của vạch phổ đầu và vạch phổ

pl

cuối (giới hạn) của dãy Laiman, của dãy Banmơ.

Biết từ thực nghiệm thu đƣợc RH = 109678 cm-1

SV: Nguyễn Thị Nhung

55

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 3. Một số khái niệm cơ bản a) Hàm mật độ xác suất. Mây electron Hàm mật độ xác suất: Theo tiên đề về hàm sóng, tƣơng ứng với mỗi hàm sóng vật chất Đơ Brơi có hàm mật độ xác suất. Vậy tƣơng ứng với hàm sóng ψnlm (r) có l

2

hàm mật độ xác suất ψnlm (r) . l

2

hơ n

Trị số của hàm ψnlm (r) cho biết xác suất tìm thấy electron tại một vị trí được l

xác định bởi vectơ r trong không gian bao quanh hạt nhân (mang điện tích Ze0). l

uy

N

Phạm vi không gian đó được quy định bởi khoảng xác định của hàm số ψnlm (r) .

Do hàm ψnlm (r) đƣợc viết dƣới dạng tích của hàm bán kính Rnl(r) và hàm góc

Q

l

m

Ylml (θ,φ) nên hàm mật độ xác suất ta cũng tách riêng (hay độc lập).

Kè

+ Tƣơng ứng hàm góc hay hàm cầu Ylm (θ,φ) ta có hàm mật độ xác suất theo l

2

l

ạy

góc (độc lập với bán kính) là Ylm (θ,φ) .

/+ D

+ Hàm R2r2 được gọi là hàm phân bố (xác suất) theo bán kính (độc lập với

pl

us

.g

oo

gl

e.

co

m

góc).

Hình 4.5. Minh họa hình ảnh hàm phân bố xác suất theo bán kính

Mây electron: Electron chuyển động trong không gian quanh hạt nhân tương tự như đám

mây loang ra trong không gian. Vì electron là hạt có điện tích âm nên mây electron còn được gọi là mây điện tích âm. Độ dày hay thưa của đám mây electron tỉ lệ với lượng e ψ(r) . Điều này có 2

nghĩa là khu vực trong không gian quanh hạt nhân mà tại đó trị số hàm mật độ xác

SV: Nguyễn Thị Nhung

56

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp suất ψ(r)

2

lớn, là khu vực có mây electron (mây điện tích âm) dày hơn tại đó dễ

m

/+ D

ạy

Kè

m

Q

uy

N

hơ n

tìm thấy electron, và trái lại.

e.

b) Mặt nút

co

Hình 4.6. Hình ảnh minh họa mây electron

gl

Khái niệm: Mặt nút là tập hợp các điểm trong không gian tại đó hàm sóng triệt

oo

tiêu, ψnlm (r) = 0. l

.g

Sơ lƣợc về số lƣợng và hình dạng mặt nút:

us

+ Hàm sóng ψnlm (r) : Ở xa vô hạn, luôn luôn có mặt nút ứng với hàm này. Vậy l

pl

tổng số mặt nút của hàm này là (n-1). + Hàm cầu Ylm (θ,φ) : Số mặt nút ứng với mỗi hàm cầu Ylm (θ,φ) bằng đúng trị l

l

số của l.

Các mặt nút ứng với hàm cầu là mặt phẳng chứa gốc tọa độ.

Ví dụ:

l = 0 → hàm s: không có mặt nút l = 1 → hàm p: có 1 mặt nút

SV: Nguyễn Thị Nhung

57

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp l = 2 → hàm d: có 2 mặt nút + Hàm bán kính Rnl(r): Số mặt nút của hàm bán kính Rnl(r) đƣợc tính dễ dàng từ hai số liệu đã xét trên là (n – l – 1).

Mặt nút của hàm bán kính là các mặt cầu đồng tâm; tâm là gốc tọa độ (hay hạt nhân).

Ví dụ: n = 1→ số mặt nút tổng cộng là n – 1 = 1 – 1= 0. Vậy hàm ψ100 không

hơ n

có mặt nút, trừ một mặt nút ở xa vô hạn. n = 2 → tổng số mặt nút là n – 1 = 2 – 1 = 1.

uy

N

•Khi n = 2; l = 0, hàm cầu Y00(θ,φ) không có mặt nút, vậy một mặt nút ứng

Q

với hàm bán kính R10(r).

m

•Khi n = 2; l = 1, hàm cầu Y10(θ,φ) có 1 mặt nút nên hàm bán kính R11(r)

Kè

không có mặt nút.

ạy

c) Obitan nguyên tử

/+ D

Định nghĩa: Hàm sóng ψnlml (r) là hàm riêng của toán tử H  

2

Ze2 mô   2m r 2

tả trạng thái chuyển động của một electron trong nguyên tử (có điện tích hạt nhân

m

Ze0) được gọi là hàm obitan nguyên tử.

co

+ Hàm obitan nguyên tử thƣờng đƣợc gọi là obitan nguyên tử, viết tắt theo

e.

tiếng Anh là AO ( viết tắt từ Atomic Orbital)

gl

+ AO đƣợc định nghĩa nhƣ trên gọi là obitan nguyên tử kiểu hiđro.

oo

*Kí hiệu và số lượng AO

.g

- Kí hiệu của một AO: gồm hai phần là n: Viết bằng số

pl

us

l: Viết theo kí hiệu

+ Khi l ≥ 1 có thể dùng thêm phần thứ ba chỉ tọa độ (không phải chỉ ml)

+Ví dụ: Hàm ψnlm (r) = ψ100 là AO – 1s l

- Số lƣợng AO: + Xuất phát từ biểu thức ψnlm (r) = R nl (r) . Ylm (θ,φ) thì cứ một trị số của ml l

l

cho một AO.

SV: Nguyễn Thị Nhung

58

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + Mặt khác: 1 giá trị của l có (2l +1) giá trị của ml hay 1 trị số của l có tƣơng ứng (2l + 1) AO → Một phân lớp electron có (2l+1) AO → Số electron tối đa trong một phân lớp là 2(2l+1). + Theo liên hệ giữa n và l, một giá trị của n có (n – 1) giá trị của l từ 0 đến n-1

 (2l + 1) = n

(n – 1), tính đƣợc số AO trong một lớp là:

2

l=0

hơ n

+ Một lớp có n2 AO → Số electron tối đa trong một lớp là: 2n2.

Trong thực tế khi đề cập đến obitan nguyên tử, nếu ở mức độ tổng quát thì viết

N

AO – s, AO – p, AO – d, AO – f, …: cụ thể hơn thì viết là AO – ns, AO – np, AO –

uy

nd, …; chi tiết hơn nữa thì viết AO – 2px, AO – 2py, AO – 3 d z …(có thể viết liền, 2

m

Q

nhƣ AOs, AOp, …,AO – 2pz …)

Kè

d) Hình dạng AO (Hình ảnh tự tìm hiểu trong tài liệu) Hình dạng của một obitan nguyên tử ψ(r) là bề mặt ứng với một giá trị hằng 2

/+ D

90% - xác suất tìm thấy electron.

ạy

định của hàm mật độ xác suất tương ứng ψ(r) mà trong đó tỉ lệ lớn - thường đến

m

- Một cách tổng quát để biểu diễn hình dạng AO ta có ba cách chính:

co

+ Biểu diễn theo đồ thị hàm R, Y và ψ = R.Y.

e.

+ Biểu diễn theo đồ thị hàm R2, Y2 và ψ2 = R2.Y2.

gl

+ Biểu diễn theo đồ thị hàm R2r2 và R2r2Y2.

oo

*Nhận xét: Cách tốt nhất và phù hợp giữa toán học với mô hình vật lí hay đúng mô hình cấu tạo nguyên tử là biểu diễn theo đồ thị hàm R2r2 và R2r2Y2.

.g

e) Sự suy biến năng lượng

us

Hiện tƣợng một trị riêng năng lƣợng có đồng thời một số hàm riêng khác nhau

pl

đƣợc gọi là hiện tƣợng (hay sự) suy biến năng lƣợng. Số hàm riêng ứng với cùng một trị riêng năng lƣợng đƣợc gọi là bậc hay độ suy biến. Độ suy biến thƣờng đƣợc kí hiệu là k. Xét sự suy biến của năng lƣợng En. + Ứng với một giá trị của số lƣợng tử chính n, ta có một giá trị năng lƣợng E n.

Mà ứng với một giá trị n ta có n2 hàm obitan nguyên tử ψnlm (r) . l

SV: Nguyễn Thị Nhung

59

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + Vậy bậc hay độ suy biến của En là: k = n2. + Trƣờng hợp đặc biệt: n = 1 có một AO – 1s ứng với một giá trị En. Trƣờng hợp này không có sự suy biến hay độ suy biến k = 0.

4. Spin electron. Hàm obitan spin a) Spin electron Năm 1925, Uylembec và Gaoxmit đƣa ra giả thuyết và đến nay vẫn sử dụng,

hơ n

cho rằng:

Ngoài chuyển động obitan tạo ra momen động lượng M , electron còn có

uy

N

chuyển động spin tạo ra momen động lượng spin s . Vectơ s có hai khả năng định hƣớng trên trục z, do đó độ dài hình chiếu của s trên trục z đó là sz có hai giá trị:

m

Q

sz =  1/ 2 .

Kè

Theo thực nghiệm, electron có spin s = 1/2. Để mô tả trạng thái electron trong chuyển động spin, ta có hàm sóng spin  ( ) .

/+ D

lượng tử từ spin ms = -1/2.

ạy

+ Electron ở trạng thái spin được mô tả bởi hàm β, kí hiệu là  , ứng với trị số + Electron ở trạng thái spin được mô tả bởi hàm α, kí hiệu là  , ứng với trị số

co

m

lượng tử từ spin ms = 1/2. b) Hàm obitan spin

e.

Từ các nội dung đã đề cập ở trên, ta thấy rằng đối với mỗi electron trong l

oo

gl

nguyên tử có hàm sóng ψnlm (r) hay hàm AO, với một bộ ba số lượng tử n, l, ml, mô tả chuyển động không gian hay chuyển động obitan, hàm sóng spin α hay β, với một

.g

số lượng tử từ spin ms, mô tả chuyển động spin của electron đó.

us

Vậy hàm sóng toàn phần hay hàm obitan spin với một bộ bốn số lượng tử n, l,

pl

ml, ms mô tả đầy đủ trạng thái một electron trong nguyên tử là hàm tích. ψnlmlms (r, σ) = ψnlml (r). η(σ) Hàm obitan spin

Hàm AO

Hàm spin

5. Một số tóm tắt về bốn số lƣợng tử Từ lí thuyết Cơ học lƣợng tử với việc giải phƣơng trình Srođingơ thu đƣợc ba số lƣợng tử n, l, ml.

SV: Nguyễn Thị Nhung

60

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Từ thực nghiệm thu đƣợc số lƣợng tử thứ tƣ là ms. a) Số lượng tử n - Tên: Số lƣợng tử chính - Trị số: Nguyên, dƣơng (n ≥ 1) - Ý nghĩa: + Xác định mức năng lƣợng electron trong nguyên tử, En.

hơ n

+ Xác định lớp electron trong nguyên tử. + Xác định chu kì của các nguyên tố hóa học.

uy

N

+ Xác định kích thƣớc obitan nguyên tử.

+ Xác định số lƣợng mặt nút tổng cộng ( là n, nếu kể cả mặt nút xa vô tận; là

Q

(n - 1), nếu không kể mặt nút ở xa vô tận).

Kè

m

+ Xác định tổng số AO trong một lớp: n2 (ASO: 2n2) b) Số lượng tử l

ạy

- Tên: Số lƣợng tử obitan (hay số lƣợng tử phụ hay số lƣợng tử phƣơng vị)

/+ D

- Trị số: Nguyên, dƣơng, kể cả 0 (l ≥ 0).

- Ý nghĩa:

1

m

+ Xác định phân mức năng lƣợng

co

+ Xác định phân lớp electron trong nguyên tử, kí hiệu hàm AO, chỉ trạng thái

1

2

3

4

…

p

d

f

g

…

gl

0

oo

l=

e.

chuyển động không gian của electron; cụ thể là:

s

.g

+ Xác định số lƣợng mặt nút ứng với hàm (phần) cầu của AO (mỗi mặt nút

pl

us

này đều là mặt phẳng chứa gốc tọa độ hay tâm hạt nhân nguyên tử). + Xác định tổng số AO của một phân lớp là (2l +1). + Xác định hình dạng của AO theo đồ thị hàm cầu và đồ thị hàm mật độ xác

suất tƣơng ứng. c) Số lượng tử ml -Tên: Số lƣợng tử từ obitan (nên viết là ml) - Trị số: Nguyên, dƣơng, âm, kể cả 0. Từ -l đến +l (kể cả 0)

SV: Nguyễn Thị Nhung

61

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp - Ý nghĩa: + Mỗi trị số của ml xác định một hàm obitan  nlm (r ) . l

+ Cùng với số lƣợng tử l, số trị số của ml xác định số khả năng định hƣớng của vectơ momen động lƣợng obitan M so với phƣơng trục z, là Mz. + Xác định hƣớng của đám mây electron trong không gian. Nhƣ vậy mỗi phân

hơ n

mức lƣợng tử sẽ có (2l+1) cách định hƣớng khác nhau trong không gian của các đám mây electron.

N

- Trạng thái của đám mây electron đƣợc xác định bởi ba số lƣợng tử n, l, ml

uy

tức là đƣợc xác định bởi cả năng lƣợng, hình dạng và sự định hƣớng trong không

Q

gian đƣợc gọi là obitan nguyên tử.

m

d) Số lượng tử ms

Kè

- Tên: Số lƣợng tử từ spin

- Trị số: Có hai giá trị (đối với electron) là ms = 1/ 2 .

ạy

- Ý nghĩa:

/+ D

+ Xác định trạng thái chuyển động spin của electron trong nguyên tử → xác định hàm sóng spin m ( ) . Cụ thể: ms = - 1/2 , electron ở trạng thái  , spin xuống

m

s

co

 , năng lƣợng cao: ms = + 1/2, electron ở trạng thái  , spin lên  , năng lƣợng

e.

thấp.

gl

*Kết luận

oo

+Một bộ ba số lượng tử n, l, ml xác định một hàm sóng không gian, một AO,

.g

ψ nlml (r) .

us

+Một bộ bốn số lượng tử n, l, ml, ms xác định một hàm sóng toàn phần, một hàm spin (ASO), ψnlm m (r, σ) . s

pl

l

E. Bài tập tự kiểm tra, đánh giá.

I. Bài tập dành cho tất cả các SV: 4.1. Hãy cho biết năng lƣợng, mômen động lƣợng và hình chiếu của mômen động lƣợng trên trục z của electron trong nguyên tử hiđrô khi electron ở trạng thái đƣợc mô tả bằng hàm Ψ310,

SV: Nguyễn Thị Nhung

321,

ψ210, ψ100.

62

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 4.2. Biết lớp electron M ứng với n = 3. Hãy: a) Tính các số lƣợng tử l, ml, ms có thể có đối với lớp M. b) Cho biết có bao nhiêu AO tƣơng ứng và viết các AO đó ứng với các hàm Ψnlm l (r,  ,  ). c) Tính số electron tối đa trên lớp xem xét cho biết có bao nhiêu AO toàn

hơ n

phần.

II. Bài tập dành cho SV khá, giỏi:

N

4.3. Xét nguyên tử H

Q

1 1 2 2 me4  ).

Trong đó hằng số Ritbe R = .

H nt2 nc2 h3 c

Kè

b) Hãy tính hằng số RH bằng lý thuyết

m

 = RH (

uy

a) Hãy chứng minh rằng số sóng của các vạch phổ đƣợc tính theo hệ thức

c) Cho biết vạch H  (Màu đỏ nc = 3, nt = 2) có bƣớc sóng  = 6563 A0.

ạy

Hãy tính RH từ cơ sở thực nghiệm đó.

/+ D

(Cho biết h = 6,625.10-34 J.s, c = 3.108 m/s, e = 4,8.10-10 uescgs, me = 9,1.10-31 kg).

4.4. Từ thực nghiệm ngƣời ta xác định đƣợc bƣớc sóng λ = 478,6 nm thuộc

m

dãy Balmer trong phổ phát xạ của nguyên tử hiđro. Để có vạch phổ này electron sẽ

co

chiếm giữ ứng với năng lƣợng electron nào? Cho RH = 1,09678.107m-1.

e.

4.5. Ngƣời ta biết rằng vạch phổ có bƣớc sóng dài nhất thuộc một dãy phổ nào

gl

đó của phổ phát xạ của nguyên tử Hiđro ghi đƣợc là 656,3 nm. Hỏi bƣớc sóng này

oo

thuộc dãy phổ phát xạ nào? Hãy chứng minh điều này một cách định lƣợng.

.g

Cho RH = 1,09678.107 m-1.

pl

us

4.6. Cho năng lƣợng ion hóa của một ion giống hidro là 54,4 eV. a) Hãy xác định số thứ tự hạt nhân Z khi biết năng lƣợng của H ở trạng thái cơ

bản là -13,6 eV. b) Khi biết vạch giới hạn cuối của phổ phát xạ đối với ion giống hidro có bƣớc sóng λ = 2050 A0.

Hãy xác định số thứ tự n của mức năng lƣợng mà electron chuyển tới.

Cho RH = 109700 cm-1, h = 6,62.10-34 J.s, c = 3.108 m/s

SV: Nguyễn Thị Nhung

63

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp TIỂU MÔĐUN 5: NGUYÊN TỬ NHIỀU ELECTRON A. Mục tiêu: 1. Về kiến thức: SV trình bày được: - Nguyên lí không phân biệt các hạt đồng nhất.

hơ n

- Mô hình hạt độc lập, phƣơng pháp gần đúng Xlâytơ.

- Nguyên lí vững bền, qui tắc Klêchkowski, nguyên lí Pauli, qui tắc Hund 1.

uy

- Thứ tự điền electron trên các phân mức năng lƣợng.

N

SV giải thích được:

- Tại sao mỗi obitan nguyên tử có tối đa 2 electron và 2 elecron này phải có

m

Q

spin đối song?

Kè

2. Về kĩ năng:

- Giải các bài tập định tính và định lƣợng có liên quan đến kiến thức trong tiểu

ạy

môđun.

/+ D

3. Về thái độ:

- Niềm say mê học tập, yêu thích môn học.

m

- Xây dựng lòng yêu thích, say mê nghiên cứu khoa học cho SV Sƣ phạm.

co

4. Định hƣớng phát triển năng lực:

e.

- Năng lực tự học, tự đọc các học liệu.

gl

- Năng lực giải các bài tập định tính và định lƣợng hóa học.

oo

- Năng lực hợp tác, hoạt động theo nhóm nhỏ.

.g

B. Tài liệu tham khảo:

us

1. Trần Thành Huế - Hoá học đại cƣơng 1 - Cấu tạo chất - NXB ĐHSP, năm

pl

2004.

2. Lâm Ngọc Thiềm - Cơ sở lí thuyết Hóa học - NXB GD, năm 2008.

3. Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Đại

học Quốc gia Hà Nội - năm 2004 4. Đào Đình Thức - Hoá học đại cƣơng - Tập 1 - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2004.

SV: Nguyễn Thị Nhung

64

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 5. Đào Đình Thức - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Giáo dục, năm 2008.

C. Hƣớng dẫn SV tự đọc: SV đọc tài liệu tham khảo trên ở nhà và trả lời các câu hỏi sau: 1. Hãy cho biết nội dung của nguyên lí không phân biệt các hạt đồng nhất.

2. Áp dụng mô hình hạt độc lập hay mô hình trƣờng xuyên tâm cho nguyên tử He, Li. kính Rnl và năng lƣợng

nl

tƣơng ứng đối với nguyên tử He, Li.

hơ n

3. Trình bày phƣơng pháp gần đúng Slâytơ, áp dụng viết biểu thức hàm bán

uy

N

4. Hãy cho biết nội dung nguyên lí vững bền, quy tắc Klêchkowski, nguyên lí Pauli, quy tắc Hund 1 và nêu ví dụ minh họa.

m

Q

5. Viết cấu hình electron của các nguyên tử: F, K, Ca, Cr, Cu, Fe.

Kè

D. Nội dung lí thuyết cần nghiên cứu: 1. Một số cơ sở

ạy

a) Nguyên lí không phân biệt các hạt đồng nhất

/+ D

Nội dung: Các electron là các hạt đồng nhất, không thể phân biệt được hoặc không thể phân biệt các electron với nhau.

m

Ví dụ: + Nguyên tử He có 2e, quy ƣớc e thứ nhất là: e1, e thứ hai là: e2

co

+ Hệ nhiều e, nhƣ N electron (viết gọn là Ne), quy ƣớc kí hiệu là: e1, e2,

e.

e3,…, eN.

gl

b) Nguyên lí phản đối xứng

oo

Xét một cách đầy đủ, mỗi electron có 2 tọa độ: Tọa độ không gian ( r ) và tọa

.g

độ spin (σ) . Tọa độ khái quát q của mỗi electron gồm hai tọa độ đó: q = r, σ

us

Xét hệ có 2e, quy ƣớc e1 có tọa độ q1, e2 có tọa độ q2. Hàm sóng toàn phần

pl

mô tả trạng thái hệ 2e này là Ψ (cũng gọi là hàm obitan spin nhƣng không phải là ASO).

Nếu ta đặt e1 trƣớc e2 sau thì có hàm sóng mô tả trạng thái hệ 2e này là ψ(q1, q2). Nếu đặt e2 trƣớc, e1 sau, ta có hàm sóng mô tả trạng thái hệ 2e này là ψ(q2, q1).

Tƣơng ứng ta có hàm mật độ xác suất là ψ(q1 , q 2

2

2

và ψ(q 2 , q1 . Theo nguyên lí

không phân biệt các hạt đồng nhất, khả năng tìm thấy hệ 2e ở trạng thái đó là nhƣ

SV: Nguyễn Thị Nhung

65

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 2

2

nhau, nghĩa là: ψ(q1 , q 2 = ψ(q 2 , q1 . Về mặt toán học hệ thức đƣợc thỏa mãn khi: ψ(q1, q2) = ψ(q2, q1)

hoặc

(1)

ψ(q1, q2) = - ψ(q2, q1)

(2)

+ Hàm sóng thỏa mãn điều kiện (1) đƣợc gọi là hàm đối xứng. Vậy hàm sóng được gọi là hàm đối xứng nếu hàm này không đổi dấu khi đổi chỗ hai electron (hoán vị) cho nhau.

hơ n

+ Hàm sóng thỏa mãn điều kiện (2) đƣợc gọi là hàm phản đối xứng. Vậy hàm sóng được gọi là hàm phản đối xứng nếu hàm này đổi dấu khi đổi chỗ (hoán vị) hai

N

electron.

uy

Thực nghiệm cho biết hàm sóng toàn phần mô tả trạng thái hệ các electron là

Q

hàm phản đối xứng đối với sự đổi chỗ cho hai electron bất kì của hệ đó.

m

c) Sự gần đúng trong việc giải bài toán hệ nguyên tử nhiều electron

Kè

Trong phạm vi Hóa học lƣợng tử, việc xét một hệ lƣợng tử nào đó thực chất là xét lời giải phƣơng trình Srôđingơ của hệ đó. Hệ lƣợng tử có từ 2 e trở lên – nguyên

ạy

tử, phân tử …- đƣợc gọi là hệ phức tạp vì về nguyên tắc không thể giải chính xác

/+ D

phƣơng trình Srôđingơ cho các hệ này; mà chỉ có thể giải gần đúng.

m

Có 2 phƣơng pháp gần đúng sau đƣợc đƣa ra:

co

*Mô hình hạt độc lập hay mô hình trường xuyên tâm Mô hình này do hai nhà khoa học là Bocnơ và Ôpenhaimơ đề nghị nên còn

e.

đƣợc gọi là sự gần đúng Bocnơ - Ôpenhaimơ:

oo

gl

Trong hệ nhiều electron, hạt nhân được coi là đứng yên, xét chuyển động của từng electron trong trường lực được tạo ra bởi hạt nhân và các electron còn lại.

.g

Mô hình gần đúng này đƣợc gọi là mô hình về các hạt độc lập hay mô hình

pl

us

trường xuyên tâm.

Phƣơng pháp gần đúng này đã cho phép đƣa việc giải phƣơng trình Srôđingơ

cho hệ N electron về việc giải N phƣơng trình Srôđingơ cho hệ đơn electron giống nhƣ trƣờng hợp nguyên tử hiđrô. Vì vậy, mô hình này còn đƣợc gọi là mô hình gần đúng dạng hiđrô.

Ví dụ: Xét nguyên tử He. Khi xét cả hai e, phƣơng trình Srôđingơ có dạng phức tạp:

SV: Nguyễn Thị Nhung

66

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

(

h2 h2 e2 2e2 2e2       )ψ = E.ψ 1 2 8π 2 m 8π 2 m r12 r1 r2

+ Với mô hình gần đúng trên ta có:

•Đối với e1:

h2 (  2 1 + U1 )1 = E1.1 8π m

•Đối với e2:

(

hơ n

h2 2 + U2 )2 = E2 .2 8π2 m

U1, U2 là thế năng của e1 và e2 hiđrô:

Q

h2 i + Ui )i = Ei .i 8π2 m

m

(

uy

N

Trong trƣờng hợp chung, đối với nguyên tử có N e ta có N phƣơng trình dạng

Kè

Khi giải các phƣơng trình trên ta sẽ thu đƣợc các nghiệm tƣơng ứng φ1, φ2, …

ạy

φn và E1, E2,…En thì

/+ D

+ Năng lƣợng của toàn hệ bằng tổng các năng lƣợng trên Ent = E1 + E2 + …+ EN

m

+ Hàm sóng chung mô tả trạng thái của cả lớp vỏ e bằng tích các hàm đơn e

co

trên. Để thỏa mãn điều kiện chuẩn hóa và điều kiện phản xứng, hàm sóng chung thƣờng đƣợc viết dƣới dạng:

1 ................

N! ................  N (1) N (2). . . N ( N )

ψ

us

.g

oo

gl

e.

1 (1)1 (2). . .1 ( N ) 2 (1)2 (2). . .2 ( N )

pl

Trong đó 1  n

1 l1

m1 ms (1)

; (1)  (r1 ,1 ,1 , 1 )

*Phương pháp gần đúng Xlâytơ Năm 1930, Xlâytơ đã đề nghị một phƣơng pháp gần đúng xác định hàm bán

kính Rnl và năng lƣợng tƣơng ứng của obitan đó là  nl (là năng lƣợng ứng với phân lớp electron).

Công thức xác định hàm bán kính là: R nl (r)  cr n -1.e (Zb)r/n a . *

*

o

SV: Nguyễn Thị Nhung

67

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Năng lƣợng 1e ở trạng thái đƣợc mô tả bởi hàm Rnl đó là: (Z  b)2 eo2 (Z  b) 2 ε nl   . (eV)  13, 6 (n* )2 2a o (n* )2

+ Trong đó: Z là số đơn vị điện tích của nguyên tử (tức số thứ tự nguyên tố trong hệ thống tuần hoàn); b là hằng số chắn; (Z – b) là số đơn vị điện tích hạt nhân hiệu dụng; n* là số lƣợng tử hiệu dụng; c là hằng số; ao là bán kính Bo thứ nhất; e là

hơ n

cơ số logarit tự nhiên; eo là điện tích cơ bản. *Quy tắc gần đúng để xác định n* và b nhƣ sau: 1

2

3

4

5

n*

1

2

3

3,7

4,0

Kè

- Xác định hằng số chắn b:

4,2…

m

(n là số lƣợng tử chính vốn có)

6…

Q

n

uy

N

- Xác định số lƣợng tử chính hiệu dụng n* theo bảng sau:

ạy

+ Các hàm AO đƣợc chia thành các nhóm nhƣ sau:

/+ D

(1s); (2s, 2p); (3s, 3p); (3d); (4s, 4p); (4d); (4f);…

(Các AO trong cùng một nhóm đƣợc coi có cùng hàm Rnl)

co

electron, nhƣ sau:

m

+ Trị số hằng số chắn b đối với 1e đang xét sẽ bằng tổng các trị số góp của các

e.

Các e ở nhóm AO ngoài nhóm AO đang xét có trị số góp bằng 0.

gl

Mỗi e ở cùng AO (hay nhóm AO) với e được xét góp một lƣợng 0,35; riêng

oo

1e trên cùng AO - 1s chỉ góp 0,30.

.g

Lƣợng góp của mỗi e ở AO bên trong so với AO đang xét:

us

•Nếu AO đang xét là AO - s hay p thì mỗi e trên lớp AO phía trong

pl

(n’ = n -1) sẽ làm tăng hằng số chắn một giá trị 0,85. Mỗi e trên những lớp AO nằm sâu hơn (n’< n -1) sẽ có số hạng góp 1,00 vào b.

•Nếu AO đang xét là d hay f thì mỗi e thuộc những nhóm bên trong (ngay cả khi cùng lớp n) sẽ có số hạng góp nhƣ nhau một giá trị là 1,00 vào b.

SV: Nguyễn Thị Nhung

68

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 2. Cấu hình electron a) Các cơ sở để viết cấu hình electron Có bốn cơ sở để viết cấu hình electron của nguyên tử nhiều electron. + Nguyên lí vững bền hay nguyên lí năng lƣợng cực tiểu: Trong nguyên tử, electron chiếm các obitan có mức năng lượng từ thấp đến cao. Trạng thái hệ có năng lượng thấp nhất là trạng thái cơ bản (trạng thái bền vững của hệ).

hơ n

Đây là quy luật của thế giới tự nhiên, luôn luôn có xu hƣớng đạt tới sự bền vững nhất.

uy

N

+ Quy tắc Klêchkowski: Năng lượng của phân mức,  nl tăng theo sự tăng của

Q

trị số tổng (n+l); nếu hai mức có cùng trị của tổng (n+l) thì  nl tăng theo sự tăng

m

của n.

Kè

Từ trên ta có thể đƣa ra dãy thứ tự các AO có mức năng lƣợng từ thấp đến cao

pl

us

.g

oo

gl

e.

co

m

/+ D

ạy

nhƣ sau: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p …

Hình 5.1. Quy tắc Klêchkowski

+ Nguyên lí Pauli: Trong 1 nguyên tử nhiều electron không thể có 2 hay nhiều electron mà trạng

thái của chúng được đặc trưng bởi cùng tập hợp 4 số lượng tử n, l, m l , ms như nhau.

SV: Nguyễn Thị Nhung

69

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + Quy tắc Hund 1: Trong cùng một phân lớp ứng với cùng một mức năng lượng xác định các electron sẽ được phân bố thỏa mãn tổng spin của chúng là cực đại. b) Cấu hình electron (Cấu hình e) Khái niệm: Sơ đồ biểu diễn sự phân bố electron theo đồng thời các số lượng tử n, l được gọi là cấu hình electron của nguyên tử.

hơ n

Kí hiệu: nla, hay (nl)a, trong đó n biểu thị bằng chữ số, l biểu thị bằng kí hiệu trạng thái; a là số electron

uy

N

Ví dụ: Viết cấu hình electron của nguyên tử Nitơ có Z = 7 là: 1s22s22p3 Cách viết:

m

Q

+ Trƣớc hết xác định số lƣợng electron (Tổng số electron bằng số điện tích hạt

Kè

nhân Z).

Theo nguyên lí Pauli, trong 1 AO có nhiều nhất 2 electron với ms khác dấu.

ạy

(Trong một phân lớp, số electron nhiều nhất là 2(2l+1). Phân lớp electron

/+ D

(còn gọi là vỏ electron) có đủ số electron cực đại được gọi là phân lớp bão hòa (hay vỏ bão hòa). Vỏ bão hòa được gọi là vỏ kín, vỏ chưa bão hòa được gọi là vỏ

m

hở (hay mở))

e.

lƣợng electron.

co

+ Khi viết cấu hình electron: Dựa vào bốn nguyên lí, quy tắc đã nêu và số

gl

Khi viết cấu hình electron có thể khái quát nhƣ sau: Electron ở phân lớp hay

oo

lớp ngoài cùng chưa bão hòa được gọi là electron hóa trị của nguyên tử. Hoặc

.g

electron hóa trị là electron (ngoài) thuộc lớp, phân lớp chưa bão hòa.

us

Ví dụ: Hãy viết cấu hình electron của các nguyên tử: F, K, Ca, Cr, Cu, Fe.

pl

E. Bài tập tự kiểm tra, đánh giá. *Bài tập dành cho tất cả các SV: 5.1. Viết biểu thức của toán tử Hamiltơn cho hệ 3Li. 5.2. Dựa vào phƣơng pháp gần đúng Xlâytơ. Hãy xác định điện tích hiệu dụng

Z* cho các trƣờng hợp sau: a) N (Z = 7).

SV: Nguyễn Thị Nhung

70

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp b) Fe (Z = 26).

5.3. Dựa vào phƣơng pháp gần đúng Xlâytơ, hãy xác định điện tích hiệu dụng Z* cho các nhóm của Ti (Z = 22) và tính năng lƣợng cho phân lớp ngoài cùng theo đơn vị eV. 5.4. Áp dụng qui tắc Xlâytơ, hãy xác định Z* cho các nhóm của nguyên tử Cl ở trạng thái cơ bản và tính năng lƣợng theo đơn vị eV của tất cả các e trong nguyên

hơ n

tử này ở trạng thái cơ bản.

5.5. Từ cấu hình electron của He 1s2 hãy:

uy

N

a) Tính năng lƣợng của He theo đơn vị eV.

b) Tính giá trị năng lƣợng của He theo phƣơng pháp Xlâytơ rồi so sánh với kết

m

Q

quả tính ở a) và với giá trị thực nghiệm EHe = ─ 79eV

Kè

*Bài tập dành cho SV khá, giỏi:

5.6. Cấu hình electron ngoài cùng của nguyên tử của một nguyên tố X là 5p5.

ạy

Tỷ số nơtron và điện tích hạt nhân bằng 1,3962. Số nơtron của X bằng 3,7 lần số

/+ D

nơtron của nguyên tử thuộc nguyên tố Y. Khi cho 4,29 gam Y tác dụng với lƣợng dƣ X thì thu đƣợc 18,26 gam sản phẩm có công thức là XY.

m

Hãy xác định điện tích hạt nhân Z của X và Y và viết cấu hình electron của Y

co

tìm đƣợc.

e.

5.7. Trong số các nguyên tố có số electron bằng hoặc ít hơn 20 electron, hãy

gl

xác định xem có bao nhiêu nguyên tố thỏa mãn điều kiện cấu hình electron của nó

oo

có hai electron độc thân ở trạng thái cơ bản.

.g

5.8. Cho nguyên tố Cs (Z = 55).

us

a) Nếu giả thiết mỗi obitan tồn tại 3 electron đồng thời thì cấu hình electron

pl

nhƣ thế nào? Hãy viết nó và cho nhận xét. b) Dựa vào nguyên lí và qui tắc hãy cho biết cấu hình electron thực của trƣờng

hợp này.

5.9. Cho nguyên tố A với phân lớp ngoài cùng là 4px và nguyên tố B có phân lớp ngoài cùng là 4py. Hãy xác định số điện tích hạt nhân Z của A và B, biết rằng tổng số electron trên hai phân lớp nêu trên là 7 và nguyên tố A không phải là khí trơ.

SV: Nguyễn Thị Nhung

71

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 5.10. Cho các nguyên tử sau đây: Ba (Z= 48); O (Z= 8); As (Z = 33); I (Z= 53); Rb (Z= 37).

Hãy cho biết các ion nào của nguyên tử ứng với cấu hình electron bền vững nhất.

TIỂU MÔĐUN 6: NGUYÊN TẮC SẮP XẾP VÀ CẤU TRÚC

hơ n

CỦA HỆ THỐNG TUẦN HOÀN A. Mục tiêu: 1. Về kiến thức:

uy

N

SV trình bày được:

- Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa

m

Q

học.

Kè

- Cấu trúc bảng hệ thống tuần hoàn.

- Các nguyên tố họ s, p, d, f.

ạy

SV giải thích được:

/+ D

- Số lƣợng các nguyên tố trong một chu kỳ.

- Cấu hình electron của một số trƣờng hợp ngoại lệ nhƣ: Cu, Cr.

m

2. Về kĩ năng: môđun.

gl

3. Về thái độ:

e.

co

- Giải các bài tập định tính và định lƣợng có liên quan đến kiến thức trong tiểu

oo

- Niềm say mê học tập, yêu thích môn học.

.g

4. Định hƣớng phát triển năng lực:

us

- Năng lực tự học, tự đọc các học liệu.

pl

- Năng lực giải các bài tập định tính và định lƣợng hóa học.

- Năng lực tƣ duy, logic.

B. Tài liệu tham khảo: 1. Trần Thành Huế - Hoá học đại cƣơng 1 - Cấu tạo chất - NXB ĐHSP, năm 2004.

SV: Nguyễn Thị Nhung

72

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 2. Lâm Ngọc Thiềm - Cấu tạo chất đại cƣơng - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2004.

3. Lâm Ngọc Thiềm - Cơ sở lí thuyết Hóa học - NXB GD, năm 2008.

4. Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội - năm 2004 5. Đào Đình Thức - Hoá học đại cƣơng - Tập 1 - NXB Đại học Quốc gia Hà

hơ n

Nội, năm 2004.

6. Đào Đình Thức - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Giáo dục, năm 2008.

uy

N

C. Hƣớng dẫn SV tự đọc:

Sinh viên đọc tài liệu tham khảo trên ở nhà và trả lời các câu hỏi sau:

Q

1. Nêu nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong HTTH các nguyên tố hóa học.

Kè

m

2. Nêu cấu trúc của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Số lƣợng nguyên tố trong một chu kì, nhóm, số chu kì, số nhóm.

ạy

3. Thế nào là các nguyên tố họ s, p, d, f?

/+ D

D. Nội dung lí thuyết cần nghiên cứu:

1. Nguyên tắc sắp xếp các nguyên tố trong HTTH.

m

a) Các nguyên tố đƣợc sắp xếp theo thứ tự tăng dần của số điện tích hạt nhân

co

Z. Số thứ tự của các nguyên tố cho biết trực tiếp số electron trong nguyên tử.

e.

b) Các nguyên tố có tính chất giống nhau đƣợc xếp trong cùng một cột.

gl

c) Mỗi hàng (bảng dài) đƣợc gọi là một chu kì. Mỗi chu kì đƣợc bắt đầu bằng

oo

một kim loại kiềm (trừ chu kì 1 đƣợc bắt đầu bằng hiđrô) và đƣợc kết thúc bằng một

.g

khí trơ (ta cũng thấy là các nguyên tử trong cùng chu kỳ có số lớp electron giống

us

nhau. Số lớp electron trùng với số thứ tự của chu kì).

pl

2. Cấu trúc của HTTH 2.1. Cấu trúc của HTTH - SV tự tìm hiểu cấu trúc của HTTH và giải thích số lượng mỗi nguyên tố trong các chu kì? + 14 nguyên tố đứng sau Lantan (thuộc chu kì 6) đƣợc gọi là các Lantanit. + 14 nguyên tố đứng sau Actili (thuộc chu kì 7) đƣợc gọi là các Actili.

SV: Nguyễn Thị Nhung

73

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Các nguyên tố này đƣợc xếp ra ngoài bảng thành hai hàng, mỗi hàng 14 nguyên tố.

Các nguyên tố thuộc các cột 1, 2 và các cột từ 13 đến 18 tạo thành 8 nhóm, đánh số từ IA đến VIIIA đƣợc gọi là các nhóm chính hay nhóm A. Mƣời cột giữa còn lại tạo thành 8 nhóm phụ hay 8 nhóm B, các nhóm này đƣợc đánh số theo thứ tự IIIB… VIIIB và sau đó là IB và IIB. Mỗi cột tạo thành một

hơ n

nhóm, riêng nhóm VIIIB gồm 3 cột. Đối với 3 cột này, không chỉ các nguyên tố thuộc cùng một cột mà các nguyên tố thuộc cùng một hàng ngang cũng có tính chất

N

giống nhau.

uy

So sánh các nguyên tố nhóm A và B có điểm gì giống và khác nhau?

Q

2.2. Cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố trong HTTH

m

a) Các họ nguyên tố s, p, d, f.

Kè

Khi xét cấu tạo electron của nguyên tử, ta thấy: Khi xuất hiện thêm 1 electron

ạy

sẽ có nguyên tố mới.

/+ D

Quan niệm về họ nguyên tố: Electron của nguyên tố X điền vào vỏ (hay phân lớp) nào (s, p, d hay f) thì X được xếp vào họ nguyên tố có tên tương ứng (họ s, p, d

m

hay f).

co

*Các nguyên tố họ s: Là các nguyên tố có electron cuối cùng điền vào phân lớp s

e.

của lớp ngoài cùng.

gl

ns1: Kim loại kiềm

oo

ns2: Kim loại kiềm thổ

.g

*Các nguyên tố họ p: Là các nguyên tố có electron cuối cùng điền vào phân lớp p

us

của lớp ngoài cùng.

pl

Ví dụ: np1

np2

np3

np4

np5

np6

B - Al

C - Si

N-P

O-S

halogen

khí trơ

*Các nguyên tố họ d: Là các nguyên tố có electron cuối cùng điền vào phân lớp d của lớp trƣớc ngoài cùng. (Là 10 nguyên tố ở nhóm IB đến VIIIB). + (n -1)d1 - 10 ns1 - 2 : 10 nguyên tố chuyển tiếp (kim loại chuyển tiếp)

SV: Nguyễn Thị Nhung

74

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + Có 2 cấu hình ngoại lệ: (n – 1)d5 ns1 và (n – 1)d10 ns1. *Các nguyên tố họ f: Là các nguyên tố có electron cuối cùng điền vào phân lớp f của hai phân lớp trƣớc ngoài cùng. (Là 2 dãy họ Lantan và Actini ngoài bảng). + (n – 2)f

1 – 14

: Gọi là các nguyên tố đất hiếm (họ Lantan) hoặc nguyên tố

phóng xạ (họ Actini). + Trƣờng hợp chung cấu hình electron ngoài cùng của nguyên tố họ f là:

hơ n

(n – 2) f 1 – 14 (n -1) d0(1) ns2.

2.3. Các phần chủ yếu của HTTH Mỗi nguyên tố hóa học chiếm một ô trong bảng.

m

Q

Trong mỗi ô có các nội dung: (SV tự tìm hiểu)

uy

N

a) Số thứ tự nguyên tố (hay ô)

Kè

b) Chu kì Chu kì là tập hợp hàng ngang các nguyên tố được xếp theo chiều tăng dần của

ạy

số đơn vị điện tích hạt nhân (Z); bắt đầu là một kim loại kiềm, kết thúc là một khí

/+ D

trơ.

Số thứ tự chu kì = số lượng tử chính n của lớp electron ngoài cùng

m

c) Nhóm

co

Nhóm là tập hợp các nguyên tố theo cột dọc và có cùng hóa trị

e.

Mỗi nhóm thƣờng đƣợc chia thành 2 phân nhóm. Các nguyên tố trong cùng phân

gl

nhóm có cấu trúc electron hóa trị giống nhau nên có tính chất hóa học tƣơng tự nhau.

oo

*Phân nhóm chính - Nhóm A

.g

Gồm các nguyên tố s và p điển hình.

us

Mỗi phân nhóm chính có 6 - 7 nguyên tố, tạo cột dọc dài hơn.

pl

Bắt đầu từ chu kì 2.

Số thứ tự PNC = tổng số electron ở lớp ngoài cùng.

*Phân nhóm phụ - Nhóm B Gồm các nguyên tố họ d, f.

Mỗi phân nhóm có 3 - 4 nguyên tố, tạo cột dọc ngắn hơn.

Bắt đầu từ chu kì 4.

SV: Nguyễn Thị Nhung

75

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Số thứ tự PNP = tổng số electron ở lớp ngoài cùng và phân lớp ngoài cùng.

I

II

III

IV

s+ p

ns1

ns2

ns2np1

ns2np2

d

(n - 1)d10ns1

(n -1)d10ns2

(n -1)d1ns2

(n- 1)d2ns2

Nhóm

V

VI

VII

VIII

s+p

ns2np3

ns2np4

ns2np5

d

(n - 1)d3ns2

(n - 1) d5ns1

(n - 1)d5ns2

hơ n

Nhóm

ns2np6

N

(n - 1)d6,7,8ns2

uy

*Kết luận: Có sự biến đổi tuần hoàn cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố.

Q

E. Bài tập tự kiểm tra, đánh giá.

m

*Bài tập dành cho tất cả các SV:

Kè

6.1. Thế nào là nguyên tố họ s, p, d, f? Cấu hình electron có thể có của các nguyên tố mỗi họ trên?

ạy

6.2. a) Trong số các nguyên tố dƣới đây, hãy cho biết những nguyên tố nào

/+ D

thuộc cùng một chu kì hoặc cùng một nhóm của bảng tuần hoàn: Ti (Z = 22); C l(Z = 17); N (Z = 7); Zn (Z = 30); Li (Z = 3); P (Z = 15); Na (Z =

m

11).

co

b) Cho một nguyên tố X thuộc chu kì 4 và ở cùng nhóm với nguyên tố Silic (Z

e.

= 14). Hãy viết cấu hình electron rồi suy ra số thứ tự Z của X.

gl

6.3. Biết tổng số hạt proton trong 2 hạt nhân của các nguyên tố X và Y là 32.

oo

Hãy xác định số thứ tự Z của X và Y, biết rằng 2 nguyên tố này ở cùng một nhóm

.g

(A hoặc B) và thuộc 2 chu kì liên tiếp trong bảng hệ thống tuần hoàn.

pl

us

*Bài tập dành cho SV khá, giỏi: 6.4. Không viết cấu hình, không dựa vào bảng HTTH mà chỉ dựa vào cách sắp

xếp các electron vào lớp và phân lớp hãy xác định vị trí của nguyên tố có Z = 27, 49, 53, 35, 47, 56.

6.5. Hai đơn nguyên tử X và Y tạo thành hợp chất có tổng số hạt cơ bản là 164. Hai đơn nguyên tử Xm+, Yn- đều có cấu hình electron lớp ngoài cùng là 3s23p6.

Xác định X, Y và cho biết tính chất cơ bản của chúng.

SV: Nguyễn Thị Nhung

76

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 6.6. Giải thích tại sao chì Pb (Z = 82) và cacbon cùng thuộc về một nhóm trong bảng tuần hoàn mà Pb là kim loại còn C lại là phi kim. b) Trong số các nguyên tố thuộc chu kì 4 của bảng HTTH (19≤ Z≤ 36) thì nguyên tố nào có cấu hình electron ở trạng thái cơ bản thoả mãn điều kiện ứng với 2 electron độc thân.

6.7. a) Giải thích tại sao nguyên tố kẽm Zn (Z = 30) và Ca (Z = 20) có cùng

hơ n

cấu hình electron lớp ngoài cùng nhƣ nhau nhƣng lại không thuộc cùng một phân nhóm.

uy

N

b) Hãy xác định số thứ tự Z của một nguyên tố X biết rằng nguyên tố này chiếm 1 ô cùng với chu kì của Li (Z = 3) và cùng nhóm với thiếc Sn (Z = 50).

Q

6.8. a) Hãy cho biết đặc điểm về cấu hình electron của Cr và Cu, hãy giải thích

Kè

m

những ngoại lệ đó.

ạy

b) Tại sao Zn đƣợc xếp vào nhóm IIB và Cu đƣợc xếp vào nhóm IB.

/+ D

TIỂU MÔĐUN 7: SỰ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ TÍNH CHẤT, ĐẠI LƢỢNG QUAN TRỌNG - ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN

co

1. Về kiến thức:

m

A. Mục tiêu:

e.

SV trình bày được:

gl

- Định luật tuần hoàn.

oo

- Các khái niệm: Độ âm điện, năng lƣợng ion hóa, bán kính ion, ái lực

.g

electron.

us

- Ý nghĩa của HTTH nguyên tố hóa học.

pl

SV giải thích được: - Sự biến đổi tính chất của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn.

- Sự chênh lệch về bán kính của nguyên tử và ion của cùng một nguyên tố; của

các nguyên tử và ion có cùng số electron.

SV: Nguyễn Thị Nhung

77

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 2. Về kĩ năng: - Giải các bài tập định tính và định lƣợng có liên quan đến kiến thức trong tiểu môđun.

3. Về thái độ: - Xây dựng lòng tin vào khoa học, đam mê nghiên cứu khoa học.

4. Định hƣớng phát triển năng lực:

hơ n

- Năng lực tự học, tự đọc các học liệu - Năng lực tƣ duy, logic.

uy

N

- Năng lực hợp tác, hoạt động theo nhóm nhỏ.

B. Tài liệu tham khảo:

Q

1. Trần Thành Huế - Hoá học đại cƣơng 1 - Cấu tạo chất - NXB Đại học Sƣ

Kè

m

phạm, năm 2004.

2. Lâm Ngọc Thiềm - Cơ sở lí thuyết Hóa học - NXB GD, năm 2008.

/+ D

học Quốc gia Hà Nội - năm 2004

ạy

3. Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Đại 4. Đào Đình Thức - Bài tập Hoá học đại cƣơng - NXB Giáo dục, năm 2008.

m

C. Hƣớng dẫn SV tự đọc:

co

SV đọc tài liệu tham khảo trên ở nhà và trả lời các câu hỏi sau:

gl

tuần hoàn.

e.

1. Nêu nội dung của định luật tuần hoàn, ý nghĩa của sự phát minh ra định luật

oo

2. Nêu qui luật biến đổi bán kính nguyên tử, bán kính ion và độ âm điện của

.g

các nguyên tố trong chu kì và trong nhóm A. Giải thích.

us

3. Nêu các phƣơng pháp xác định độ âm điện. Cho ví dụ minh họa.

pl

4. Năng lƣợng ion hóa là gì? Trình bày những yếu tố ảnh hƣởng đến năng

lƣợng ion hóa. Sự biến đổi năng lƣợng ion hóa của nguyên tử các nguyên tố trong

bảng tuần hoàn.

5. Ái lực electron là gì? Giá trị của ái lực electron? Sự biến đổi ái lực electron của nguyên tử các nguyên tố trong bảng tuần hoàn.

6. Nêu ý nghĩa của HTTH các nguyên tố hóa học.

SV: Nguyễn Thị Nhung

78

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp D. Nội dung lí thuyết cần nghiên cứu: 1. Định luật tuần hoàn: a) Nội dung: Định luật tuần hoàn đƣợc Menđêlêep, nhà bác học Nga tìm ra năm 1869.

Nội dung: Tính chất các đơn chất, thành phần và tính chất các hợp chất của các nguyên tố hóa học đều biến thiên tuần hoàn theo chiều tăng của số đơn vị điện

hơ n

tích hạt nhân Z của các nguyên tố.

Trên cơ sở của định luật tuần hoàn, Menđêlêep sắp xếp một cách có hệ thống

N

các nguyên tố thành một bảng gồm những hàng và những cột gọi là hệ thống tuần

uy

hoàn (HTTH) các nguyên tố. HTTH các nguyên tố sau đó đƣợc bổ sung thêm cùng

Q

với sự phát minh ra các nguyên tố mới và cùng với sự phát triển lí thuyết về cấu tạo

m

nguyên tử, định luật tuần hoàn có một cơ sở lí thuyết vững vàng.

Kè

b) Một số ý nghĩa chủ yếu của sự phát minh ra định luật tuần hoàn:

ạy

Sự phát minh ra định luật tuần hoàn, cùng với sự phát minh ra HTTH các

/+ D

nguyên tố hóa học có ảnh hƣởng rất lớn đối với sự phát triển của Hóa học và một số ngành lân cận với Hóa học nhƣ Vật lí học, Địa chất học, Kim loại học,…

m

Dựa trên định luật tuần hoàn, các nguyên tố hóa học và các hợp chất của

co

chúng đƣợc nghiên cứu một cách có hệ thống, từ đó các quy luật về đơn chất và hợp

e.

chất của các nguyên tố đƣợc phát hiện.

gl

Định luật tuần hoàn có quan hệ mật thiết với lí thuyết về cấu tạo nguyên tử,

oo

phân tử và là một trong các cơ sở để xây dựng và phát triển lí thuyết. Trái lại, sự phát triển của lí thuyết về cấu tạo nguyên tử giúp hiểu đúng bản chất định luật tuần

us

.g

hoàn, là dựa vào số đơn vị điện tích dƣơng hạt nhân chứ không phải vào khối lƣợng nguyên tử. (Khi mới đƣợc phát minh (cuối thế kỉ XIX), định luật tuần hoàn đƣợc

pl

phát biểu dựa vào khối lƣợng nguyên tử).

2. Sự biến đổi tuần hoàn một số tính chất của các nguyên tố trong HTTH Tính chất các nguyên tố hóa học trong HTTH thay đổi một cách tuần hoàn

theo 3 chiều: ngang, dọc và đƣờng chéo (không quan trọng):

SV: Nguyễn Thị Nhung

79

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + Trong một phân nhóm: Cấu hình electron hóa trị tƣơng tự nhau → tính chất hóa học tƣơng tự nhau. Từ trên xuống dƣới, do số lớp electron tăng dẫn đến lực hút của hạt nhân đối với e ngoài cùng giảm:

•Tính kim loại tăng, tính phi kim giảm •Tính khử tăng, tính oxi hóa giảm

hơ n

+ Trong một chu kỳ: Từ trái sang phải, số lớp e không thay đổi, tổng số e lớp ngoài cùng tăng → lực hút của hạt nhân đối với e ngoài cùng tăng, dẫn đến

N

•Tính kim loại giảm, tính phi kim tăng

uy

•Tính khử giảm, tính oxi hóa tăng

Q

2.1. Bán kính nguyên tử và ion.

m

Đám mây electron là vô cùng nên không thể xác định bán kính nguyên tử hay

Kè

ion một cách chính xác. Quy ƣớc:

ạy

+ Coi nguyên tử hay ion nhƣ những hình cầu.

/+ D

+ Hợp chất là các hình cầu tiếp xúc nhau.

+ Bán kính nguyên tử hay ion đƣợc xác định dựa trên khoảng cách giữa các

m

hạt nhân nguyên tử tạo nên đơn chất hay hợp chất tƣơng ứng.

e.

thái tập hợp.

co

→ Bán kính hiệu dụng r phụ thuộc: Bản chất nguyên tử; Đặc trƣng liên kết; Trạng

gl

a)Bán kính nguyên tử.

oo

Trong một chu kì khi đi từ trái sang phải bán kính nguyên tử giảm do Z tăng

.g

+ Trong chu kì nhỏ r giảm rõ rệt

us

+ Trong chu kì lớn do e điền vào lớp kế ngoài cùng (n -1)d làm tăng hiệu ứng

pl

chắn → r giảm chậm và đều đặn hơn.

Trong một phân nhóm chính, khi đi từ trên xuống số lớp e tăng → hiệu ứng

chắn tăng → r tăng.

Trong một phân nhóm phụ, khi đi từ trên xuống, xu hƣớng chung r tăng nhƣng không đều đặn nhƣ ở PNC: + Từ dãy 1 xuống dãy 2: r tăng do tăng thêm một lớp e

SV: Nguyễn Thị Nhung

80

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + Từ dãy 2 xuống dãy 3: r hầu nhƣ không tăng do hiện tƣợng co lanthanide? b) Bán kính ion. + r  khi lực hút của hạt nhân đối với e ngoài cùng  + Mà lực hút đối với 1e ~ (Z /  e) . Nên: rcation< rnguyên tử; Đối với cation của cùng một nguyên tố: r giảm theo chiều tăng điện tích ion.

hơ n

Đối với các ion trong cùng phân nhóm có điện tích ion giống nhau (cấu trúc e tƣơng tự nhau) r tăng theo chiều tăng Z nguyên tử.

N

Đối với các ion đẳng e (cấu trúc e giống nhau) theo chiều tăng Z, r ion sẽ giảm

uy

2.2. Năng lƣợng ion hóa I: Đặc trƣng cho khả năng nhƣờng e của nguyên tử.

Q

- Qui luật:

m

+ Trong một chu kì từ trái sang phải nhìn chung I tăng dần.

Kè

+ Trong một nhóm A khi đi từ trên xuống I giảm do số lớp e tăng → tăng hiệu ứng chắn.

ạy

+ Trong nhóm B khi đi từ trên xuống, I tăng.

/+ D

+ Ngoại lệ: I1(Be) > I1(B) ; I1(N) > I1(O). Giải thích? *Giải thích: Nhóm B có đặc điểm: electron đƣợc điền vào phân lớp d của lớp kế

co

m

ngoài cùng, còn electron lớp ngoài cùng ns2 không thay đổi. Do đó: + Z tăng rất nhanh → tăng lực hút hạt nhân đến electron ns2 ở lớp ngoài cùng.

e.

+ Các AO (n – 1)d có tính đối xứng khác hẳn AO ns → tăng hiệu ứng xâm

oo

gl

nhập của các electron của lớp ngoài cùng.

2.3. Ái lực electron F (kí hiệu E hoặc A): Đặc trƣng cho khả năng nhận electron

.g

của nguyên tử nguyên tố đó.

us

Ái lực electron F là năng lƣợng phát ra hay thu vào khi kết hợp một electron

pl

vào nguyên tử ở thể khí không bị kích thích.

X(k) + e = X- (k);

F = H

F có giá trị càng âm thì nguyên tử càng dễ nhận electron, do đó tính phi kim và

tính oxi hóa của nguyên tố càng mạnh.

Quy luật biến đổi: Không thật rõ rệt.

Nhận xét:

SV: Nguyễn Thị Nhung

81

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + Các phi kim có ái lực electron mang dấu âm với giá trị tuyệt đối lớn hơn kim loại. Các halogen có ái lực electron âm với giá trị tuyệt đối lớn nhất (vì nhóm nguyên tố này dễ thu thêm electron). Các khí hiếm có lớp electron ngoài cùng bão hòa khó thu thêm electron nên có ái lực electron dƣơng. + Các nguyên tử của các nguyên tố với cấu hình lớp hay phân lớp ngoài bão hòa khó thu thêm electron nên có ái lực electron dƣơng.

hơ n

+ Các nguyên tử với cấu hình lớp hay phân lớp ngoài chƣa bão hòa dễ thu thêm electron nên có ái lực electron âm.

uy

N

2.4. Độ âm điện  : Đặc trƣng cho khả năng hút electron về phía mình khi tạo liên kết với nguyên tử của nguyên tố khác.

m

Q

Nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện lớn hơn sẽ hút electron về phía mình

Kè

khi tƣơng tác với nguyên tử của nguyên tố khác có độ âm điện nhỏ hơn.

Có nhiều cách khác nhau để xác định độ âm điện.

ạy

+ Theo Pauling: Độ âm điện của một nguyên tử là lực của nguyên tử đó trong Trong đó  A ,  B là độ âm điện của nguyên tử A, B

m

 A   B  0, 208  ;

/+ D

phân tử hút electron về phía nó. Biểu thức tính độ âm điện:

co

tƣơng ứng và  AB  ED( AB)  ED(AA) .ED( BB) ; D là năng lƣợng phân li liên kết

e.

(kcal/mol): A – A, B – B, A – B là liên kết giữa hai nguyên tử tƣơng ứng; 0,208 là

gl

hệ số chuyển năng lƣợng liên kết D biểu thị theo kcal.mol-1 sang thang không có

oo

đơn vị, (: kJ/mol thì 0,208  0,102)

.g

Nhận xét: thang độ âm điện của Paulinh là thang tƣơng đối, không có đơn vị.

us

Chọn F = 4,0 làm chuẩn  xác định độ âm điện của các nguyên tố

pl

+ Theo Maliken: Có thể dùng nửa tổng của năng lƣợng ion hóa và ái lực

electron để biểu thị độ âm điện của một nguyên tố: χ A = Khái quát hơn có thể viết: χ =

1 (IA + E A ) .

2

1 (I + E) 2

Trong mỗi chu kỳ khi đi từ trái sang phải, độ âm điện tăng lên.

Trong mỗi nhóm khi đi từ trên xuống, độ âm điện giảm.

SV: Nguyễn Thị Nhung

82

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Nhận xét: + Độ âm điện tính theo Maliken có đơn vị năng lƣợng nên đƣợc gọi là thang tuyệt đối. +  không phải là giá trị cố định, phụ thuộc vào trạng thái hoá trị của nguyên tố đƣợc xét. nên các giá trị của thang độ âm điện của Maliken không đầy đủ.

hơ n

+ Khó đo đƣợc chính xác các giá trị của ái lực electron của nhiều nguyên tố + Có sự tƣơng quan tốt giữa 2 thang độ âm điện của Paulinh và Maliken.

uy

N

*Chú ý: Độ âm điện không phải là đại lƣợng cố định của một nguyên tố vì nó đƣợc xác định trong sự phụ thuộc vào thành phần cụ thể của hợp chất.

m

Q

2.5. Số oxi hóa (SV tự tìm hiểu)

Kè

2.6. Ý nghĩa của HTTH các nguyên tố hóa học (SV tự tìm hiểu) a) Quan hệ giữa vị trí của nguyên tố và cấu tạo nguyên tử của nó

ạy

b) Quan hệ giữa vị trí và tính chất của nguyên tố

/+ D

c) So sánh tính chất hóa học của một nguyên tố với các nguyên tố lân cận E. Bài tập tự kiểm tra, đánh giá.

m

*Bài tập dành cho tất cả các SV: Biết:

H2

gl

Hợp chất

e.

co

7.1. Tính độ âm điện cho nguyên tử của các nguyên tố halogen: F, Cl, Br, I.

oo

ED (kcal/mol)

.g

Cho:

F2

104,2 37,5

Cl2

Br2

I2

HF

HCl

HBr

58

46,1

36,1

135

103,1 87,4

HI 71,1

= 2,20.

us

7.2. a) Tính độ âm điện của flo và clo dựa vào số liệu năng lƣợng liên kết

pl

(kJ/mol) sau: HF

HCl

F2

Cl2

H2

565

431

151

239

432

b) Tính năng lƣợng liên kết Cl - F. Biết EA-B =

[

]+

AB;

0,1√ = |

|,

AB

tính bằng kJ/

mol, độ âm điện của Hiđro là 2,2.

SV: Nguyễn Thị Nhung

83

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 7.3. 1/ Cho các nguyên tố sau đây: Cl, Al, Na, P, căn cứ vào sự biến thiên tính chất của các nguyên tố trong một chu kì và trong một nhóm của bảng tuần hoàn. a) Hãy sắp xếp theo thứ tự tăng dần của bán kính nguyên tử đối với các nguyên tố trên. b) Cho biết thứ tự tăng dần về độ âm điện χ của các nguyên tố khảo sát nói trên.

2/ Căn cứ vào cấu hình electron của Na+ (Z = 11) và Ne (Z = 10), hãy so sánh

hơ n

bán kính nguyên tử của chúng.

N

7.4. a) Viết cấu hình electron ở trạng thái cơ bản cho các nguyên tố sau:

uy

Mg(Z = 12); Ca(Z = 20); Sr(Z = 38); Zn(Z = 30); Cd(Z = 48).

b) Cho các giá trị thế ion hoá thứ nhất (đơn vị kJ/mol). Căn cứ vào quy luật

Q

biến thiên đại lƣợng I1 trong bảng tuần hoàn, hãy gán các giá trị ấy cho các nguyên

Kè

m

tố ở câu hỏi a) I1(kJ/mol): 548; 585; 736; 903.

c) Ngƣời ta biết rằng Sr (Z = 38) khi mất 2e sẽ có cấu hình electron bền vững;

ạy

trong khi đó nguyên tử Fe (Z = 26) lại có 2 dạng cấu hình electron bền vững khi mất

/+ D

electron. Hãy viết cấu hình electron cho 3 trƣờng hợp trên và chỉ rõ số electron độc thân cho từng trƣờng hợp.

m

*Bài tập dành cho SV khá, giỏi:

co

7.5. So sánh và giải thích:

e.

a) Bán kính của cation với bán kính nguyên tử tƣơng ứng.

gl

b) Bán kính của anion với bán kính nguyên tử tƣơng ứng.

oo

c) Bán kính của các ion đẳng electron.

.g

7.6. Hãy sắp xếp (có giải thích) các hạt vi mô dƣới đây theo chiều giảm bán

us

kính nguyên tử:

pl

a)

b)

, Al3+, +

,

a, Na+, 3+

,

,

-

,

, Mg2+,

-

2-

2+

,

,

2-

.

7.7. Ion M3+ có cấu hình electron phân lớp ngoài cùng là 3d1. a) Viết cấu hình electron của M, M+, M2+, M3+, M4+. Xác định chu kì, nhóm của M. b) Electron 3d1 có thể ứng với những giá trị nào của bốn số lƣợng tử?

SV: Nguyễn Thị Nhung

84

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu đề tài đã đƣợc hoàn thành và đạt đƣợc những kết quả sau: 1. Tổng quan cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài: - Xu hƣớng đổi mới phƣơng pháp dạy học trong giai đoạn hiện nay, đổi mới

hơ n

phƣơng pháp dạy theo hƣớng dạy học tích cực, rèn luyện phƣơng pháp tự học cho SV.

uy

N

- Hệ thống hóa và làm rõ hơn các cơ sở lí luận về tự học và phƣơng pháp tự học có hƣớng dẫn theo môđun, tăng cƣờng năng lực tự học cho SV khoa Hóa học –

Q

Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2.

Kè

m

2. Thiết kế tài liệu tự học chƣơng “Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học” có hƣớng dẫn theo môđun với 7 tiểu môđun và một hệ

ạy

thống câu hỏi tự kiểm tra kết thúc môđun.

/+ D

Khuyến nghị: Giúp SV tiếp cận và thực hiện việc tự học chƣơng “Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học” có hƣớng dẫn theo môđun

m

và tiếp tục phát triển đề tài nghiên cứu, đồng thời áp dụng phƣơng pháp tự học có

pl

us

.g

oo

gl

e.

co

hƣớng dẫn theo môđun ở các chƣơng khác trong học phần Hóa học đại cƣơng.

SV: Nguyễn Thị Nhung

85

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Chiến lược phát triển giáo dục 2011- 2020”, Ban hành kèm theo Quyết định số 711/QĐ-TTg ngày 13 tháng 6 năm 2012 của Thủ tƣớng Chính phủ.

[2] Nghị quyết số 29/TW hội nghị TW 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn

hơ n

diện Giáo dục và đào tạo, Ban chấp hành TW Đảng Cộng sản Việt Nam. [3] Nghị quyết 40/2000/QH10 về đổi mới Chƣơng trình Giáo dục phổ thông ngày

N

09 tháng 12 năm 2000.

uy

[4] PGS. Nguyễn Đình Chi, “Hóa học đại cương” NXB Giáo Dục, năm 2007.

Q

[5] Quyết định của Thủ tƣớng Chính phủ, “Chiến lược phát triển giáo dục 2011 –

m

2020”, Số 711/QĐ - TTg, ngày 13/06/2012.

Kè

[6] Nguyễn Cƣơng, “Phương pháp dạy học hóa học ở trường phổ thông và đại học.

Một số vấn đề cơ bản”, NXB Giáo dục, năm 2007.

ạy

[7] Trần Thành Huế, “Hoá học đại cương 1 – Cấu tạo chất”, NXB Đại học Sƣ

/+ D

phạm, năm 2004.

[8] Nguyễn Đình Huề, Nguyễn Đức Chuy, “Thuyết lượng tử về nguyên tử và phân

m

tử”, Tập 1, 2, NXB Giáo Dục, năm 2003.

co

[9] Phạm Văn Lâm, “Môđun hóa nội dung dạy học và quản lý học tập theo học

e.

phần”, Thông tin KHQS, Bộ tổng tham mƣa (tháng 5/1993).

gl

[10] Nguyễn Ngọc Quang, Đặng Thị Oanh, “Vận dụng tiếp cận môđun vào việc đào

oo

tạo sinh viên sư phạm ĐHSP Hà Nội”, Đại học Giáo dục chuyên nghiệp, năm 1993.

.g

[11] Lâm Ngọc Thiềm, “Cấu tạo chất đại cương”, NXB Đại học Quốc gia

us

Hà Nội, năm 2004.

pl

[12] Lâm Ngọc Thiềm, “Cơ sở lí thuyết Hóa học”, NXB Giáo Dục.

Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải (2004), “Bài tập Hoá học đại cương”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2008.

[13] Đào Đình Thức, “Hoá học đại cương”, Tập 1, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2004.

[14] Đào Đình Thức, “Cấu tạo nguyên tử và liên kết hoá học”, Tập 1, 2, NXB Giáo

SV: Nguyễn Thị Nhung

86

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Dục, năm 2006.

[15] Đào Đình Thức, “Bài tập Hoá học đại cương”, NXB Giáo Dục, năm 2008.

[16] Nguyễn Cảnh Toàn, Vũ Văn Tảo, Bùi Tƣờng, “Quá trình dạy tự học”, NXB

pl

us

.g

oo

gl

e.

co

m

/+ D

ạy

Kè

m

Q

uy

N

hơ n

giáo dục, Hà Nội, năm 1998

SV: Nguyễn Thị Nhung

87

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp PHỤ LỤC ĐÁP SỐ, GỢI Ý GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP Tiểu môđun 1 1.4. MX = 79,92

hơ n

1.5. Theo đề bài: %Y = 0,37%Z Từ đó suy ra: %Y = 27%, %Z = 73%

Mặt khác: MY + MZ = 128

N

27M Y +73M Z = 63,54 (1) 100

(2)

uy

Ta có: MCu =

b) AY = 89, AZ = 87

/+ D

2.1. a) PX = 38, AX = 88

ạy

Tiểu môđun 2

Kè

m

1.6. MR = 35,5

Q

Từ (1) và (2) suy ra: MY = 65, MZ = 63.

2.2. b) Ei = 149967720 (eV), Er = 7498386 (eV)

m

2.3. a) Ta có: Nt = N0.

co

No ln2 100 ln2 = ln = 298,97 (năm) : : N t T1/2 0,1 30

e.

Suy ra t = ln

gl

Vậy sau 298,97 năm thì 99% số nguyên tử của nguyên tố đó bị phân hủy phóng xạ.

oo

b) Sau 1000 năm thì 75% khối lƣợng ban đầu của nguyên tố đó bị phân hủy

.g

phóng xạ.

pl

us

2.4. a) Do năng lƣợng liên kết riêng đƣợc tính theo biểu thức: Er =

Ei A

Khi Er càng lớn thì Ei càng lớn nên cần một năng lƣợng lớn để phá vỡ hạt

nhân thành các proton và notron tự do => Hạt nhân càng bền nếu năng lƣợng liên kết riêng càng lớn.

2.5. - Giống nhau: đều là phản ứng phân hạch nghĩa là hạt nhân của nguyên tố bị oanh tạc thƣờng phân ra thành hai hạt nhân nhỏ hơn.

SV: Nguyễn Thị Nhung

[1]

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp - Khác nhau: + Phản ứng trong lò phản ứng hạt nhân thì sử dụng nguyên liệu là Urani tự nhiên (99,3% đồng vị

và 0,7% đồng vị

)

+ Phản ứng nổ của bom nguyên tử thì sử dụng

nguyên chất.

2.6. a)

hơ n

b) Tốc độ phân rã ban đầu: N0 = 2000 nguyên tử/ phút.

Sau thời gian t tốc độ phân rã giảm còn N = 125 nguyên tử/ phút

uy

N 1 2,303log o = 112 (năm) k N

Kè

Tiểu môđun 3: o

ạy

3.1. λ = 0,0242 A

/+ D

3.2. E = 4,49 (eV)

6,625.10-34 h = = 0,728 (nm) mv 9,1.10-31.106

m

3.4. a) λ =

Q

Suy ra: t =

No = kt N

m

Do: 2,303log

N

0,693 0,693 = = 2,474.10-2 28 T1/2

Ta có: k =

co

b) λ = 2,385.10-38 (m)

e.

Kết luận: ở phần b) giá trị λ quá nhỏ, bởi vậy đối với hệ vĩ mô thì sóng liên kết

gl

không có ý nghĩa.

oo

3.5. a) λ = 5,9625.10-38 (m)

.g

b) λ = 9.10-13 (m)

us

Kết luận: Bƣớc sóng λ ở trƣờng hợp a) là rất nhỏ nên tính chất sóng không có

pl

ý nghĩa còn ở trƣờng hợp b) thì bƣớc sóng λ có ý nghĩa quan trọng.

3.6. a) Kim loại kali (K) b) v = 4,63.105 (m/s) 3.7. Khi electron bật ra khỏi Cs trong hiệu ứng quang điện với một động năng: T=

mv2 = h(v – vo) 2

SV: Nguyễn Thị Nhung

[2]

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Để xác định đƣợc động năng T ta phải lần lƣợt tính tần số tới v và tần số tới hạn v0 (ngƣỡng quang điện) đối với Cs.

v0 =

c 3.108 = = 6.1014 s-1 -9 λ 500.10

3.108 c = = 4,5.1014 s-1 -9 λo 660.10

Cuối cùng: T = 6,62.10-34(6.1014 – 4,5.1014) = 9,93.10-20 J

hơ n

Thật vậy: v(tới) =

3.8. Các hạt vi mô khác với các vật vĩ mô thông thƣờng. Các hạt vi mô vừa có

N

tính chất sóng lại vừa có tính chất hạt, đó là một thực tế khách quan. Việc không đo

uy

đƣợc chính xác đồng thời cả tọa độ và xung lƣợng của hạt là do bản chất của sự việc

Q

chứ không phải do trí tuệ của con ngƣời bị hạn chế. Kĩ thuật đo lƣờng của ta có tinh

m

vi đến mấy đi nữa cũng không đo đƣợc chính xác đồng thời cả tọa độ và xung lƣợng

Kè

của hạt. Hệ thức bất định Heisenberg là biểu thức toán học của lƣỡng tính sóng

ạy

hạt của vật chất.

/+ D

3.9. Theo định nghĩa của toán tử tuyến tính, ta có: df df d  c1f1 +c2f 2  = c1 1 + c2 2 dx dx dx d Vậy là toán tử tuyến tính. dx

co

m

a)

d 

gl

 d

e.

 d d  df df df df b)  +   c1f1 +c2f2  = c1 1 + c2 2 + c1 1 + c2 2 dx dx dy dy  dx dy 

oo

Vậy  +  là toán tử tuyến tính.  dx dy 

.g

c) Tƣơng tự câu a) và b)

pl

us

Tiểu môđun 4 4.3. a) Áp dụng công thức: En = -

Ta có: Et = -

2π2 meo4 n2h 2

2π 2 meo4 2π 2 meo4 , E = c n 2t h 2 n c2 h 2

Vì n càng cao thì E tƣơng ứng càng cao nên Ec > Et

SV: Nguyễn Thị Nhung

[3]

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Khi chuyển từ mức năng lƣợng Ec về mức năng lƣợng Et sẽ giải phóng ra một năng lƣợng:

Ec – Et, năng lƣợng này đƣợc phát ra dƣới dạng sóng điện từ có

tần số v. = hv, mà v = c/λ nên ta có:

=>

hơ n

2π 2 meo4  1 1  1 = E c – Et =  -  h 2  n 2t n c2  λ 2π 2 meo4  1 1  2π2 meo4 1 = , kí hiệu: R = H   ch 3  n 2t n c2  λ ch3

N

hc

 1 1  - 2 2  n t nc 

uy

=> v = RH 

m

λ = 478,6 nm => dãy Balmer

Q

4.4. RH = 1,09678.10-7 m-1 = 109678 cm-1

Kè

Giả sử bƣớc sóng λ thuộc dãy Balmer là bƣớc sóng dài nhất => nt = 2, nc = 3

ạy

 1 1  1 1 1 1  109678    => TH này loại = RH  2 - 2  mà 7 λ 478,6.10 4 9  n t nc 

/+ D

=>

Giả sử bƣớc sóng λ là bƣớc sóng ngắn nhất => nt = 2, nc =

m

1 1 1 109678 = RH. mà => TH này loại  7 λ 4 478,6.10 4

co

=>

Giả sử bƣớc sóng λ có nt = 2, nc = 4

e.

 1 1  1 = RH  2 - 2  λ  n t nc 

gl

=>

oo

1 1 1      .109678 7 478,6.10  4 16  Vậy để có vạch phổ này thì electron chuyển rời từ nc = 4 về nt = 2

us

.g

Có:

pl

4.5. Bƣớc sóng thuộc dãy Balmer.

Chứng minh: Ta có: RH = 1,09678.10-7 m-1 = 109678 cm-1 Bƣớc sóng dài nhất thuộc dãy Balmer ứng với nt = 2, nc = 3 =>

 1 1  1 5 1 1 RH = RH  2 - 2  = R H  -  = λ 36 4 9  n t nc 

SV: Nguyễn Thị Nhung

[4]

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

=>

1 5 = .109678 λ 36

=> λ = 6,564.10-5 cm = 656,4 nm. (điều phải chứng minh) Tiểu môđun 5 5.6. Cấu hình electron đầy đủ của nguyên tố X là: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p5

NX = 1,3962 => NX = 74 PX

N

Mặt khác:

hơ n

Từ đó rút ra: ZX = 53 = PX

+

X

Q m

Y

NX = 3,7 => NY = 20 NY

XY 18,26

MY

MXY

ạy

4,29

Kè

Ta lại biết:

uy

AX = PX + NX = 53 + 74 = 127

/+ D

M M +127 MY 4,29 => Y = Y => MY = 39 = M XY 18,26 4,29 18,26

m

Số khối AY = 39 từ đó suy ra:

co

AY = PY + NY => 39 = PY + 20 => ZY = 19

e.

Vậy cấu hình electron của nguyên tố Y là:

gl

1s22s22p63s23p64s1

oo

5.7. Bốn nguyên tố với Z = 6; 8; 14; 16.

.g

5.8. a) Cấu hình electron theo giả thiết là sai.

us

b) SV tự viết cấu hình electron.

pl

5.9. ZA = 35, ZB = 20

5.10. Ba2+; O2-; As3-; I-; R Tiểu môđun 6 6.4. Dựa vào cấu hình khí hiếm gần nó nhất để suy ra vị trí nguyên tố trong

bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

6.6. a) Pb (Z = 82): [ C (Z = 6):

]6s26p2

1s22s22p2

SV: Nguyễn Thị Nhung

[5]

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Cả Pb và C đều thuộc nhóm IVA, tuy nhiên: Pb có 6 lớp electron => lực liên kết giữa hạt nhân và electron lớp ngoài yếu hơn C có 2 lớp electron => Khả năng nhƣờng electron lớp ngoài của Pb dễ hơn C. Do vậy Pb là kim loại, C là phi kim. ]4s24p4

b) Se: [

]3d104s1

6.8. a) Cu (Z = 29): [ ]3d54s1

Cr (Z = 24): [

hơ n

Do cấu hình electron ở phân lớp sát ngoài cùng của Cu và Cr lần lƣợt là 3d9 và 3d4 gần với trạng thái bão hòa và nửa bão hòa nên electron lớp ngoài nhảy vào phân

uy

N

lớp trong để đạt trạng thái bền vững.

b) Dựa vào cấu hình electron của Cu và Zn để giải thích.

m

Q

Tiểu môđun 7

Kè

7.2. a) Tính độ âm điện của nguyên tố dựa vào năng lƣợng liên kết (theo

1 [ 2

]+

/+ D

Ta có: EA - B =

1 [ 2

m

*Với clo: EH-Cl =

ạy

Paulinh)

]+

= EH-Cl - [

co

=>

=|

|

oo

=> 0,1√

] = 95,5 (kJ/mol)

|

gl

e.

Có: 0,1√ = |

] = 431 - [

= 3,18

.g

=>

= 3,85

us

* Tƣơng tự tính đƣợc:

b) ECl-F = 239,89 (kJ/mol)

pl

7.5. Dựa vào công thức tính bán kính nguyên tử để giải thích. αn 2 Với rngtu = Z-σ a) rcation < rngtu b) ranion > rngtu

SV: Nguyễn Thị Nhung

[6]

K39A – SP Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp c) Các ion đẳng electron: Khi tăng số đơn vị điện tích hạt nhân Z thì bán kính giảm.

7.6. Sắp xếp theo chiều giảm bán kính nguyên tử: a) Na, Mg, Al, O2-, F-, Na+, Mg2+, Al3+

pl

us

.g

oo

gl

e.

co

m

/+ D

ạy

Kè

m

Q

uy

N

hơ n

b) Se2-, Br-, Kr, Rb+, Sr2+, Y3+

SV: Nguyễn Thị Nhung

[7]

K39A – SP Hóa học

ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, dịch vụ logistics ngày càng khẳng định được tầm quan trọng của mình trong lưu thông hàng hoá với sự phát triển không chỉ về số lượng mà còn cả chất lượng. Để kinh doanh loại hình dịch vụ này thương nhân phải đáp ứng những điều kiện nhất định nhằm hạn chế tình trạng có nhiều chủ thể

hơ n

kinh doanh nhưng chất lượng dịch vụ không đảm bảo.

uy

N

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Q

1. Khái quát về dịch vụ logistics

m

Dịch vụ logistics là hoạt động thương mại, theo đó thương nhân tổ chức thực

Kè

hiện một hoặc nhiều công việc bao gồm nhận hàng, vận chuyển, lưu kho, lưu bãi, làm

ạy

thủ tục hải quan, các thủ tục giấy tờ khác, tư vấn khách hàng, đóng gói bao bì, ghi ký mã hiệu, giao hàng hoặc các dịch vụ khác có liên quan đến hàng hoá theo thoả thuận

/+ D

với khách hàng để hưởng thù lao.

m

Theo Điều 234, Luật thương mại năm 2005, điều kiện kinh doanh dịch vụ

co

logistics là: “Thương nhân kinh doanh dịch vụ logistics là doanh nghiệp có đủ điều

e.

kiện kinh doanh dịch vụ logistics theo quy định của pháp luật”. Như vậy, thương

gl

nhân muốn kinh doanh dịch vụ logistics phải đáp ứng được điều kiện là doanh nghiệp

oo

có đủ điều kiện kinh doanh theo pháp luật mà cụ thể tuân theo những quy định chung

.g

tại chương II, Luật doanh nghiệp năm 2005 về “Thành lập và đăng ký doanh nghiệp”.

us

Để cụ thể hoá khoản 2, Điều 234, Luật thương mại 2005, Nghị định số

pl

140/2007/NĐ-CP đã xác định các điều kiện kinh doanh dịch vụ này thông qua việc phân nhóm các dịch vụ logistics, trong đó có các điều kiện chung áp dụng cho tất cả các nhóm dịch vụ và có những điều kiện áp dụng cho từng nhóm dịch vụ.

2. Điều kiện chung kinh doanh dịch vụ logistics Thương nhân kinh doanh dịch vụ logistics phải là các doanh nghiệp có đăng ký kinh doanh hợp pháp theo pháp luật Việt Nam, tức là chỉ có các doanh nghiệp theo

quy định của Luật doanh nghiệp 2005 mới được phép kinh doanh dịch vụ này. Nghị định 140 hạn chế đối với thương nhân là hộ gia đình nhằm tránh những thành phần kinh tế nhỏ lẻ tham gia kinh doanh dịch vụ này.

Như vậy, thương nhân kinh doanh dịch vụ logistics chỉ có thể tồn tại dưới hình thức công ty cổ phần, công ty trách nhiệm hữu hạn, công ty hợp danh hoặc doanh

hơ n

nghiệp tư nhân. Và tồn tại dưới hình thức nào thì phải đáp ứng điều kiện của pháp luật về hình thức ấy. Ví dụ: Thương nhân kinh doanh dịch vụ logistics tồn tại dưới hình

uy

N

thức công ty cổ phần thì đầu tiên cũng phải là doanh nghiệp, trong đó vốn điều lệ

Q

được chia làm nhiều phần bằng nhau và cổ đông có thể là tổ chức, cá nhân, có số

m

lượng cổ đông tối thiểu là ba, không hạn chế tối đa… Các doanh nghiệp (có thể là liên

Kè

doanh, 100% vốn Nhà nước) phải được cấp Giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh

ạy

(hoặc Giấy phép đầu tư) tại cơ quan có thẩm quyền theo các quy định của pháp luật doanh nghiệp và đầu tư Việt Nam mới được phép kinh doanh dịch vụ logistics.

/+ D

Đối với thương nhân nước ngoài khi tham gia kinh doanh dịch vụ logistics tại

m

Việt Nam, ngoài việc đáp ứng các điều kiện chung, còn phải đáp ứng các điều kiện cụ

co

thể về góp vốn, tỉ lệ góp, hình thức tồn tại và các điều kiện khác. Đồng thời, phải tuân

gl

gia nhập WTO.

e.

thủ các cam kết của Việt Nam về mở cửa thị trường kinh doanh dịch vụ logistics khi

oo

3. Các điều kiện áp dụng riêng đối với từng nhóm dịch vụ

.g

Nhóm các dịch vụ logistics chủ yếu (khoản 1, Điều 4, Nghị định 140): Để kinh

us

doanh được nhóm dịch vị logistics chủ yếu đòi hỏi doanh nghiệp phải có đủ phương

pl

tiện, thiết bị, công cụ đảm bảo tiêu chuẩn an toàn, kĩ thuật và có đội ngũ nhân viên đáp ứng yêu cầu theo quy định tại khoản 2, Điều 5, Nghị định 140. Các phương tịên, thiết bị, công cụ ở đây là xe nâng hạ hàng hoá, dây chuyền, băng tải, phương tiện đóng gói mã hàng hoá, hệ thống đường ống, đèn chiếu sáng… đặc biệt là phải có đội ngũ nhân viên được đào tạo đáp ứng nhu cầu công việc, tức là phải đáp ứng các yêu

cầu về trình độ, năng lực, chuyên môn nghiệp vụ và kiến thức pháp luật trong nước cũng như pháp luật quốc tế.

Nhóm các dịch vụ logistics liên quan đến vận tải (khoản 2, Điều 4): Để kinh doanh được nhóm các dịch vụ liên quan đến vận tải đòi hỏi các doanh nghiệp phải tuân thủ các điều kiện về kinh doanh vận tải theo quy định của pháp luật Việt Nam.

hơ n

Như vậy, ngoài các quy định của Luật thương mại 2005, Nghị định 140 muốn các chủ thể kinh doanh dịch vụ logistics liên quan đến vận tải phải tuân thủ các văn bản pháp

uy

N

luật chuyên ngành. Tuy nhiên, việc dành riêng một điều luật để đề cập đến điều kiện

Q

kinh doanh đối với thương nhân kinh doanh dịch vụ logistics liên quan đến vận tải

m

cho thấy Nghị định chưa bao quát được hết hoạt động dịch vụ logistics mà mới chỉ

Kè

chuyên về lĩnh vực vận tải. Điều này xuất phát từ tính phức tạp của hoạt động dịch vụ

ạy

logistics bao gồm nhiều loại hình, nhiều công đoạn mang tính kĩ thuật, điều này cũng có nghĩa vẫn còn nhiều hoạt động trong chuỗi dịch vụ logistics mà Nghị định chưa đề

/+ D

cập đến.

m

Nhóm các dịch vụ logistics liên quan khác (khoản 3, Điều 4): Ngoài việc đáp

co

ứng các điều kiện chung, đối với thương nhân nước ngoài khi tham gia kinh doanh

gl

e.

loại hình dịch vụ này sẽ phải đáp ứng các điều kiện tại khoản 2, Điều 7.

oo

KẾT THÚC VẤN ĐỀ

.g

Có thể nói mặc dù pháp luật đã quy định cụ thể các điều kiện kinh doanh dịch

us

vụ logistics tuy nhiên trên thực tế vẫn còn những hạn chế nhất định trong việc hiểu và

pl

áp dụng pháp luật. chính vì vậy, cần sớm có những hướng dẫn cụ thể và quy định nhằm hoàn thiện pháp luật trong lĩnh vực này.