Xây dựng hệ thống bài tập học phần Hóa học Đại cương 1 nhằm tăng cường năng lực tự học của sinh viên

LUẬN VĂN SIÊU CẤP CHANNEL

vectorstock.com/2267544

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection DẠY KÈM QUY NHƠN DISSERTATION PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

Xây dựng hệ thống bài tập học phần Hóa học Đại cương 1 nhằm tăng cường năng lực tự học của sinh viên (2018) - Phạm Thị Ngọc Linh - K40C - Sư phạm Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 PDF VERSION | 2018 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ======

PHẠM THỊ NGỌC LINH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG 1 NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA SINH VIÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Vô cơ

Hà Nội – 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ======

PHẠM THỊ NGỌC LINH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG 1 NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CỦA SINH VIÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Vô cơ Người hướng dẫn khoa học

TS. Đăng Thị Thu Huyền

Hà Nội – 2018

LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa Hóa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, các thầy cô trong tổ Hóa Vô cơ - Đại cương đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong suốt thời gian em theo học tại khoa và trong thời gian em làm khóa luận tốt nghiệp. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Đăng Thị Thu Huyền người đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn, luôn tận tâm chỉ bảo những kiến thức về chuyên môn thiết thực và những chỉ dẫn khoa học quý báu, giúp đỡ em trong quá trình em làm khóa luận tốt nghiệp.

Em xin cảm ơn gia đình, anh em, bạn bè, những người đã luôn ở bên, chia sẻ, động viên và giúp đỡ em quá trình em làm khóa luận tốt nghiệp. Để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, mặc dù đã rất cố gắng, song trong những ngày đầu làm quen, tiếp cận và học hỏi nghiên cứu khoa học sẽ không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót về mặt kiến thức cũng như kinh nghiệm, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến chân thành từ quý thầy cô giáo và bạn bè để khóa luận được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2018 Sinh viên Phạm Thị Ngọc Linh

MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU.......................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................. 2 3. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................... 2 4. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................ 2 6. Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 2 7. Giả thuyết khoa học .................................................................................. 3 8. Đóng góp mới của đề tài ........................................................................... 4 PHẦN 2: NỘI DUNG ...................................................................................... 5 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN....................................... 5 1.1.Tổng quan về vấn đề tự học .................................................................... 5 1.1.1. Khái niệm tự học ............................................................................. 5 1.1.2. Các kĩ năng tự học........................................................................... 5 1.1.3. Quy trình tự học .............................................................................. 6 1.1.4. Các hình thức tự học ....................................................................... 7 1.1.5. Tác dụng của tự học ........................................................................ 8 1.2. Tổng quan về bài tập hóa học ................................................................ 9 1.2.1. Khái niệm về bài tập hóa học .......................................................... 9 1.2.2. Vai trò của bài tập hóa học.............................................................. 9 1.2.3. Phân loại bài tập hóa học .............................................................. 13 1.2.4. Vận dụng kiến thức để giải bài tập hóa học .................................. 15 1.2.5. Xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay........................ 16 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP .......................................................... 18 2.1. Bài tập chương 2: Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn. .......... 18 2.1.1. Bài tập về hạt nhân nguyên tử........................................................... 18 Dạng 1: Bài tập về đồng vị ..................................................................... 18

Dạng 2: Bài tập về độ hụt khối, năng lượng liên kết hạt nhân ............... 20 Dạng 3: Bài tập về phản ứng hạt nhân ................................................... 21 2.1.2. Bài tập về thuyết lượng tử Planck và đại cương về cơ học lượng tử 23 Dạng 1: Bài tập về thuyết lượng tử Planck............................................. 23 Dạng 2: Bài tập về hiện tượng quang điện ............................................. 26 Dạng 3: Bài tập về sóng vật chất De Broglie ......................................... 28 Dạng 4: Bài tập về nguyên lý bất định Heisenberg ................................ 29 2.1.3. Bài tập về nguyên tử hiđro và ion giống hiđro ................................. 32 Dạng 1: Bài tập về kết quả giải phương trình Schroedinger ................. 32 Dạng 2: Bài tập về quang phổ ................................................................ 35 Dạng 3: Bài tập về ion giống nguyên tử hiđro ....................................... 38 2.1.4. Bài tập về nguyên tử nhiều electron ................................................. 40 Dạng 1: Bài tập về cơ sở viết cấu hình electron ..................................... 40 Dạng 2: Bài tập về cấu hình electron của nguyên tử và ion .................. 44 Dạng 3: Bài tập áp dụng phương pháp Slater ........................................ 47 2.1.5. Bài tập về hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học ...................... 50 Dạng 1: Bài tập về mối quan hệ giữ vị trí và cấu hình electron ............ 50 Dạng 2: Bài tập về quy luật biến đổi tính chất ....................................... 56 2.2. Bài tập chương 3: Cấu tạo phân tử và liên kết hóa học ..................... 60 2.2.1. Bài tập viết công thức cấu tạo Lewis ................................................ 60 2.2.2. Bài tập xác định dạng hình học phân tử theo thuyết VSEPR ........... 66 2.2.3. Bài tập về momen lưỡng cực ............................................................ 75 2.2.4. Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết theo thuyết liên kết cộng hóa trị (Thuyết VB) ............................................................................................ 77 2.2.5. Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết theo thuyết orbital phân tử (Thuyết MO) ............................................................................................... 87 2.2.6. Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết trong phức chất ................ 94 Dạng 1: Gọi tên phức .............................................................................. 94

Dạng 2: Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết trong phức chất theo thuyết Pauling ......................................................................................... 97 Dạng 3: Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết trong phức chất theo thuyết trường tinh thể ............................................................................ 102 KẾT LUẬN .................................................................................................. 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 107

Khóa luận tốt nghiệp PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hóa học Đại cương 1 là một học phần cơ bản trong chương trình đào tạo đại học của ngành Hóa học trong Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2. Học phần này gồm 3 nội dung chính là: + Chương 2: Cấu tạo nguyện tử - Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học + Chương 3: Cấu tạo phân tử - Liên kết phân tử + Chương 4: Tinh thể.

Việc học hiệu quả môn học này giúp sinh viên có một nền tảng vững chắc giúp ích cho việc học tập và nghiên cứu sau này. Nắm vững lý thuyết cơ bản và vận dụng để giải được bài tập là vấn đề cốt lõi để hiểu được môn học này. Tuy nhiên, với chính sách mới hiện nay của Bộ Giáo dục và Đào tạo, chúng ta đã chuyển sang đào tạo đại học với hình thức tín chỉ, lấy người học làm trung tâm. Hình thức đào tạo này còn nhiều mới mẻ và yêu cầu sinh viên phải tự giác, chủ động trong học tập nhiều hơn, và tự học là điều tất yếu.

Khả năng tự học của sinh viên phụ thuộc vào nhiều yếu tố như ý thức tự học của sinh viên, nội dung môn học, điều kiện ngoại cảnh… Việc ý thức được tầm quan trọng của kiến thức để rèn luyện cho bản thân là rất quan trọng cho khả năng tự học. Đó không phải là việc ghi ghi, chép chép, học thuộc lòng những gì thầy nói trên lớp hay lên mạng tìm tài liệu, nó phải là kết quả lâu dài của việc hiểu kiến thức và vận dụng giải bài tập.

Học tập hiệu quả các môn học nói chung, và Hóa học Đại cương 1 nói riêng, sinh viên đòi hỏi phải dành nhiều thời gian cho việc học ở nhà, và đó không phải việc dễ dàng với sinh viên năm nhất, những bạn vừa mới làm quen với môn học chuyên ngành này. Để giúp các bạn có thêm tham khảo về cách tự học ở nhà đạt hiệu quả cao cho môn Hóa học Đại cương 1, đặc biệt là chương 2, 3 em đã nghiên cứu đề tài “Xây dựng

Phạm Thị Ngọc Linh

1

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp hệ thống bài tập học phần Hóa học Đại cương 1 nhằm tăng cường năng lực tự học của sinh viên”.

2. Mục tiêu nghiên cứu + Nhằm góp phần nâng cao năng lực tự học bộ môn Hóa học nói chung và học phần Hóa học Đại cương 1 - Chương 2: Nguyên tử - Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học và Chương 3: Cấu tạo phân tử - Liên kết hóa học nói riêng của sinh viên Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2. + Xây dựng hệ thống bài tập chương 2, chương 3. Phân loại và tìm phương pháp, đề xuất hướng làm.

3. Đối tượng nghiên cứu Mối quan hệ giữa phương pháp tự học có hướng dẫn với chất lượng dạy và học chương 2, 3 của học phần Hóa học Đại cương 1 ở Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.

4. Phạm vi nghiên cứu Quá trình dạy và học chương 2, 3 của học phần Hóa học Đại cương 1 ở trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.

5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Phân tích cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của việc xây dựng hệ thống bài tập để hướng dẫn sinh viên tự học chương 2, 3 học phần Hóa học Đại cương 1.

- Xây dựng hệ thống bài tập có lời giải chương 2, 3. Đồng thời xây dựng hệ thống các bài tập tương tự phục vụ khả năng tự học của sinh viên theo học chuyên ngành Hóa học tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.

6. Phương pháp nghiên cứu - Phương 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 tư tưởng là cơ sở cho lí luận của đề tài, hình thành giả thuyết khoa học.

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Quan sát, trò chuyện với sinh viên nhằm đánh giá khả năng tự học của sinh viên.

Phạm Thị Ngọc Linh

2

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp - Phương pháp xây dựng hệ thống bài tập hóa học: Mỗi một dạng bài tập phù hợp với một mục đích khác nhau. Vì thế, cần xác định được mục đích sử dụng bài tập đó để xây dựng bài cho hợp lý. + Sử dụng bài tập để củng cố, mở rộng, đào sâu kiến thức: xây dựng các bài tập dựa vào các công thức đã học ở lý thuyết, yêu cầu tìm các đại lượng đặc trưng cho từng nội dung lý thuyết đã học, từ đó mở rộng vấn đề, ghép nối các nội dung lý thuyết đề thành bài tập vận dụng. + Sử dụng bài tập để rèn kỹ năng: để rèn được một kỹ năng ta cần xây dựng nhiều bài tập tương tự nhau, từ một công thức ta có thể biến đổi thành các bài tập có dữ kiện khác nhau và yêu cầu tính các đại lượng khác nhau. + Sử dụng bài tập để rèn tư duy logic: xây dựng các bài tập mà khi giải cần dựa vào tính logic của vấn đề. + Sử dụng bài tập để rèn năng lực phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề: sử dụng bài tập này giúp học sinh ghi nhớ và khắc sâu lý thuyết, không học vẹt và nhớ máy móc. Cần xây dựng bài tập có mấu chốt của vấn đề, dựa vào đó sinh viên giải được bài tập. Hiện nay, bài tập được xây dựng theo xu hướng loại bỏ các bài tập có nội dung hóa học nghèo nàn nhưng cần sử dụng thuật toán phức tạp để giải. Bài tập hóa học thường phải đáp ứng nhu cầu học tập chủ động (tự học) của sinh viên.

- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến đóng góp của các thầy (cô) giáo để hoàn thiện tài liệu tự học.

7. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được hệ thống bài tập (tài liệu tự học có hướng dẫn) tốt và sử dụng tài liệu đó một cách hiệu quả thì sẽ góp phần tăng cường năng lực tự đọc, tự học của sinh viên, nâng cao chất lượng dạy và học bộ môn Hóa học Đại cương 1 ở Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.

Phạm Thị Ngọc Linh

3

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 8. Đóng góp mới của đề tài - Hệ thống hóa cơ sở lí luận về nâng cao chất lượng dạy học và tổ chức việc tự học có hướng dẫn, sử dụng tài liệu hợp lí cho sinh viên.

- Xây dựng hệ thống bài tập có lời giải (tài liệu tự học có hướng dẫn) chương 2, 3 của học phần Hóa học Đại cương 1 và sử dụng hợp lí, hiệu quả nhằm nâng cao năng lực tự đọc, tự học, tự nghiên cứu cho sinh viên Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.

Phạm Thị Ngọc Linh

4

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1.Tổng quan về vấn đề tự học 1.1.1. Khái niệm tự học Trong tập bài giảng chuyên đề: “Dạy tự học cho sinh viên trong các nhà trường trung học chuyên nghiệp và Cao đẳng, Đại học” Giáo sư - Tiến sĩ Khoa học Thái Duy Tuyên viết: “Tự học là hoạt động độc lập chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, là tự mình động 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 người học”.

Giáo sư Nguyễn Cảnh Toàn cho rằng: “Tự học là tự mình động não, suy nghĩ, sử dụng cả năng lực trí tuệ và có khi cả cơ bắp và các phẩm chất khác của người học, cả động cơ tình cảm, nhân sinh quan, thế giới quan để chiếm lĩnh một tri thức nào đó của nhân loại, biến tri thức đó thành sở hữu của chính mình” [13].

Tóm lại, tổng hợp các quan điểm về tự học của các tác giả, có thể đưa ra khái niệm về tự học như sau: “Tự học là hoạt động học hoàn toàn không có gióa viên, học sinh không có sự tiếp xúc với gióa viên, là hình thức học tập hoàn toàn không có sự tương tác thầy trò, do đó học sinh phải tự lực thông qua tài liệu, qua hoạt động thực tế, qua thí nghiệm để chiếm lĩnh kiến thức”.

1.1.2. Các kĩ năng tự học Để đạt kết quả tốt trong tự học, người tự học cần nắm vững những kỹ năng, phải rèn luyện để hình thành cho mình những kỹ năng. Căn cứ vào chức năng của từng loại hoạt động có thể chia kỹ năng tự học làm bốn nhóm.

Thứ nhất: Kỹ năng kế hoạch hóa việc tự học.

Kỹ năng này cần tuân thủ các nguyên tắc sau: Đảm bảo thời gian tự học tương xứng với lượng thông tin của môn học; Xen kẽ hợp lý giữa các hình thức tự học, giữa các môn học, giữa giờ tự học, giờ nghỉ ngơi.

Phạm Thị Ngọc Linh

5

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Thứ hai: Kỹ năng nghe và ghi bài trên lớp.

Quy trình nghe giảng gồm các khâu như ôn bài cũ, làm quen với bài sắp học, hình dung các câu hỏi đối với bài mới. Khi nghe giảng cần tập trung theo dõi sự dẫn dắt của thầy, liên hệ với kiến thức đang nghe, kiến thức đã có với các câu hỏi đã hình dung trước.

Thứ ba: Kỹ năng ôn tập.

Kỹ năng này được chia làm hai nhóm là kỹ năng ôn tập, kỹ năng tập luyện.

Kỹ năng ôn bài là hoạt động có ý nghĩa quan trọng trong việc chiếm lĩnh kiến thức bài giảng của thầy. Đó là hoạt động tái nhận bài giảng như xem lại bài ghi, mối quan hệ giữa các đoạn rời rạc, bổ sung bài ghi bằng những thông tin nghiên cứu được ở các tài liệu khác, nhận diện cấu trúc từng phần và toàn bài. Việc tái hiện bài giảng dựa vào những biểu tượng, khái niệm, phán đoán được ghi nhận từ bài giảng của thầy, từ hoạt động tái nhận bài giảng, dựng lại bài giảng của thầy bằng ngôn ngữ của chính mình, đó là những mối liên hệ lôgic có thể có cả kiến thức cũ và mới.

Kỹ năng tập luyện có tác dụng trong việc hình thành kỹ năng tương ứng với những tri thức đã học. Từ việc giải bài tập của thầy đến việc người học tự thiết kế những loại bài tập cho mình giải, từ bài tập củng cố đơn vị kiến thức đến bài tập hệ thống hóa bài học, chương học, cũng như những bài tập vận dụng kiến thức vào cuộc sống.

Thứ tư: Kỹ năng đọc sách.

Phải xác định rõ mục đích đọc sách, chọn cách đọc phù hợp như tìm hiểu nội dung tổng quát của quyển sách, đọc thử một vài đoạn, đọc lướt qua nhưng có trọng điểm, đọc kĩ có phân tích, nhận xét, đánh giá. Khi đọc sách cần phải tập trung chú ý, tích cực suy nghĩ, khi đọc phải ghi chép. [15] 1.1.3. Quy trình tự học Gồm 3 giai đoạn: Tự nghiên cứu; Tự thể hiện; Tự kiểm tra, Tự điều chỉnh.

Phạm Thị Ngọc Linh

6

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp - Tự nghiên cứu: Người học tự tìm tòi, quan sát, mô tả, giải thích, phát hiện vấn đề, định hướng, giải quyết vấn đề, tự tìm ra kiến thức mới (chỉ mới đối với người học) và tạo ra sản phẩm có tính chất cá nhân.

- Tự thể hiện: Người học tự thể hiện mình bằng văn bản, bằng lời nói, tự sắm vai trong các tình huống, vấn đề, tự trình bày, bảo vệ kiến thức hay sản phẩm cá nhân ban đầu của mình, tự thể hiện qua sự hợp tác, trao đổi, đối thoại, giao tiếp với các bạn và thầy cô, tạo ra sản phẩm có tính chất xã hội của cộng đồng lớp học.

- Tự kiểm tra, tự điều chỉnh: Sau khi tự thể hiện mình qua sự hợp tác, trao đổi với bạn bè và thầy cô, sau khi thầy cô kết luận, người học tự kiểm tra, tự đánh giá sản phẩm ban đầu của mình, tự sửa sai, tự điều chỉnh thành sản phẩm khoa học (tri thức).

1.1.4. Các hình thức tự học Có 5 hình thức tự học: - Tự học hoàn toàn (không có giáo viên): Thông qua tài liệu, qua tìm hiểu thực tế, học kinh nghiệm của người khác. Sinh viên gặp nhiều khó khăn do có nhiều lỗ hổng kiến thức, sinh viên khó thu xếp tiến độ, kế hoạch tự học, không tự đánh giá được kết quả tự học của mình... Từ đó sinh viên dễ chán nản và không tiếp tục tự học.

- Tự học trong một giai đoạn của quá trình học tập: Thí dụ như học bài hay làm bài tập ở nhà (khâu vận dụng kiến thức) là công việc thường xuyên của sinh viên. Để giúp sinh viên có thể tự học ở nhà, sinh viên cần tăng cường kiểm tra, đánh giá kết quả học bài, làm bài tập ở nhà của họ.

- Tự học qua phương tiện truyền thông (học từ xa): Sinh viên được nghe giáo viên giảng giải minh họa, nhưng không được tiếp xúc với gióa viên, không được hỏi han, không nhận được sự giúp đỡ khi gặp khó khăn.

- Tự học qua tài liệu hướng dẫn: Trong tài liệu trình bày cả nội dung, cách xây dựng kiến thức, cách kiểm tra kết quả sau mỗi phần, nếu chưa đạt thì chỉ dẫn cách tra cứu, bổ sung, làm lại cho đến khi đạt được (thí dụ học theo các phần mềm trên máy tính).

Phạm Thị Ngọc Linh

7

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp - Tự lực thực hiện một số hoạt động học dưới sự hướng dẫn chặt chẽ của giáo viên ở lớp: Với hình thức này cũng đem lại kết quả nhất định. Song nếu sinh viên vẫn sử dụng sách giáo khoa hóa học như hiện nay thì họ cũng gặp khó khăn khi tiến hành tự học vì thiếu sự hướng dẫn về phương pháp học.

Các hình thức tự học ở trên chúng ta thấy rằng mỗi hình thức tự học có những mặt ưu điểm và nhược điểm nhất định. Để nhằm khắc phục được những nhược điểm của các hình thức tự học đã có này và xét đặc điểm của sinh viên giỏi hoá học chúng tôi đề xuất một hình thức tự học mới: Tự học theo tài liệu hướng dẫn và có sự giúp đỡ trực tiếp một phần của giáo viên gọi tắt là "Tự học có hướng dẫn".

1.1.5. Tác dụng của tự học - Tự học có ý nghĩa quan trọng đối với sự thành đạt của mỗi người, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả học tập.

- Tự học là con đường khẳng định của mỗi con người. Tự học giúp con người giải quyết được những mâu thuẫn giữa khát khao đẹp đẽ về học vấn với khó khăn trong cuộc sống.

- Tự học là con đường đi tới mọi thành công trong cuộc sống. Tự học giúp ta chủ động tìm hiểu, thu thập kiến thức, tự làm giàu kho kiến thức của mình.

- Tự học là con đường tạo ra tri thức bền vững cho con người, quá trình tự học khác hẳn với quá trình học tập thụ động, nhồi nhét, áp đặt. Kiến thức có được là do tự học, là kết quả của sự hứng thú, đam mê, không chịu sự chi phối của bất kỳ yếu tố nào. Đó là một quy luật tự nhiên. Sinh viên từ đó có tinh thần tự giác, chủ động, tích cực và có thái độ đúng đắn trong học tập.

- Tự học giúp cho sinh viên tích lũy được lượng kiến thức khổng lồ của các năm học tại trường đại học.

- Tự học của sinh viên ở trong trường đại học có vai trò quan trọng đối với yêu cầu đổi mới giáo dục và đào tạo, nâng cao chất lượng giáo dục. [14]

Phạm Thị Ngọc Linh

8

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 1.2. Tổng quan về bài tập hóa học 1.2.1. Khái niệm về bài tập hóa học Bài tập hóa học (BTHH) là một dạng bài tập gồm những dạng toán, những câu hỏi hay đồng thời cả bài toán và câu hỏi, mà trong quá trình hoàn thành chúng, sinh viên nắm được một tri thức hay kĩ năng cụ thể hoặc hoàn thiện chúng. Câu hỏi là những bài tập mà khi hoàn thành, sinh viên phải tiến hành một hoạt động tái hiện các tri thức khoa học đã biết hay kèm theo thực hành hoặc xác minh bằng thực nghiệm.

BTHH là bài toán mà khi hoàn thiện chúng sinh viên phải tiến hành một hoạt động tự lực, sáng tạo, bát luận hình thức trả lời bài toán là miệng hay viết, thực hành hay thí nghiệm, bất cứ BTHH nào cũng được sắp xếp vào hai nhóm bài tập định lượng (có chứa phép tính) và bài tập định tính (sử dụng những phép suy luận lôgic trên cơ sở hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật). BTHH là những câu hỏi hay dạng toán xoay quanh các vấn đề lý thuyết, thực tiễn về khoa học hóa học được thể hiện trong các dữ kiện của các dạng BTHH. Việc sử dụng BTHH trong dạy học hóa học có tầm quan trọng đặc biệt, đối với giáo viên, BTHH là yếu tố điều khiển quá trình giáo dục, là công cụ thiết yếu trong kiểm tra, đánh giá năng lực lĩnh hội tri thức hóa học của sinh viên. Đối với sinh viên, đây là phương pháp học tập tích cực, hiệu quả, vừa giúp sinh viên nắm vững kiến thức, vừa giúp phát triển tư duy và hình thành khái niệm, khả năng ứng dụng kiến thức vào thực tiễn, giảm nhẹ sự nặng nề về kiến thức và gây hứng thú học tập cho sinh viên.

Tuy nhiên, hiệu quả của việc sử dụng BTHH còn bị tác động bởi nhiều yếu tố như: tính tự giác, tính vừa sức, mức độ hứng thú, yêu thích môn học của sinh viên. Do đó trong quá trình dạy học, người giáo viên cần sử dụng linh hoạt các dạng BTHH có sự phân hóa để phù hợp với từng đối tượng cụ thể, góp phần rèn luyện, phát triển tư duy cho sinh viên.

1.2.2. Vai trò của bài tập hóa học - Làm cho sinh viên hiểu sâu và khắc sâu kiến thức đã học

Phạm Thị Ngọc Linh

9

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Giải BTHH làm chính xác hoá các khái niệm, định luật Hóa học, củng cố, đào sâu kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn thông qua các câu hỏi hay bài toán cụ thể; chỉ khi vận dụng kiến thức vào giải bài tập, sinh viên mới nắm được kiến thức một cách sâu sắc [19].

Sự nắm vững kiến thức có thể phân biệt ở bốn mức độ nhận thức và tư duy: Nhận biết, thông hiểu, vận dụng và vận dụng cao. Sinh viên nắm vững kiến thức hóa học một cách chắc chắn khi họ được hình thành các kĩ năng, kĩ xảo vận dụng và chiếm lĩnh kiến thức thông qua nhiều hình thức luyện tập khác nhau.

Khối lượng kiến thức giảng dạy ở bậc Đại học là vô cùng lớn, phương pháp giảng dạy và môi trường học tập cũng khác xa bậc học phổ thông. Vì vậy, sinh viên cần có được phương pháp học tập thích hợp để có thể tiếp thu hết khối kiến thức đồ sộ đó. Sử dụng bài tập nhằm mục đích luyện tập kết hợp với việc nghiên cứu tài liệu giúp sinh viên có kĩ năng tự kiểm tra, đánh giá hoạt động tự học của bản thân, từ đó có các biện pháp phù hợp nhằm nâng cao năng lực lĩnh hội kiến thức của cá nhân.

- Cung cấp thêm những kiến thức mới và mở rộng sự hiểu biết mà không làm nặng nề khối lượng kiến thức của sinh viên Ngoài tác dụng củng cố kiến thức, giải BTHH còn đào sâu, mở rộng các kiến thức đã học, cung cấp thêm cho sinh viên những kiến thức khoa học có liên quan và mở rộng tầm hiểu biết của sinh viên mà không làm nặng nề khối lượng kiến thức của sinh viên.

Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do BTHH đề ra, sinh viên có nhu cầu tìm kiếm các vấn đề liên quan, đảm bảo lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc, biết cách phân tích kiến thức, ứng dụng chúng vào vấn đề thực tiễn, biến kiến thức sách vở thành vốn riêng của sinh viên. Các BTHH được sử dụng khéo léo có thể dẫn sinh viên đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới, hoặc xây dựng những khái niệm, công thức mới để giải thích tình huống do bài tập đề ra.

- Hệ thống hóa các kiến thức đã học

Phạm Thị Ngọc Linh

10

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Mọi sự vật, hiện tượng, quá trình trong thế giới khách quan không tồn tại biệt lập mà tồn tại trong một hệ thống, trong những mối quan hệ mật thiết với nhau. Việc xây dựng hệ thống BTHH cần vận dụng quan điểm hệ thống - cấu trúc.

Thông qua việc giải BTHH mà việc ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất. Trong các tiết ôn tập sinh viên cảm thấy thích thú hơn khi hoàn thiện các BTHH thay vì chỉ nhắc lại các kiến thức đã học. Trong quá trình giải quyết các tình huống do bài tập đặt ra, sinh viên phải nhớ lại kiến thức đã học, đào sâu khía cạnh nào đó của kiến thức hoặc phải tổng hợp các kiến thức liên quan khác nhau để giải quyết được vấn đề đặt ra.

- Thường xuyên rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo về hóa học Trong quá trình giải các BTHH, sinh viên tự lực rèn luyện các kỹ năng hóa học như cân bằng phương trình phản ứng, tính toán theo công thức hóa học, phương trình hóa học, định luật trong hóa học… Nếu là các BTHH thực nghiệm, sinh viên sẽ được rèn luyện các kỹ năng thực hành, góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho người học [19]. Vì vậy, BTHH sẽ là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, trí tưởng tượng, bồi dưỡng hứng thú học tập và phương pháp nghiên cứu khoa học cho sinh viên, đặc biệt là khi khám phá ra bản chất các hiện tượng hóa học được trình bày dưới dạng tình huống có vấn đề.

Mỗi BTHH cụ thể tương ứng với một kĩ năng nhất định và đây là những kĩ năng cơ bản, vì một bài tập không thể dàn trải cho mọi kĩ năng. Toàn bộ hệ thống gồm nhiều BTHH sẽ hình thành hệ thống kĩ năng vận dụng toàn diện cho sinh viên. Trong hệ thống BTHH có những loại bài tập được đầu tư nhiều hơn, vì chúng góp phần quan trọng hơn vào việc hình thành và rèn luyện những kĩ năng liên quan đến nhiều hoạt động giáo dục đặc biệt là kĩ năng vận dụng…

Giữa các BTHH trong hệ thống luôn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, BTHH trước là cơ sở, nền tảng để thực hiện BTHH sau và BTHH sau là sự cụ thể hóa, là sự phát triển và củng cố vững chắc hơn BTHH trước. Toàn bộ hệ thống BTHH đều nhằm

Phạm Thị Ngọc Linh

11

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp giúp sinh viên nắm vững kiến thức, hình thành và phát triển hệ thống kĩ năng cơ bản [18].

Trong hệ thống BTHH có những bài tập nâng cao dùng để cho các đối tượng khá, giỏi giúp giáo viên có thể phân loại sinh viên. Hệ thống BTHH khi được xây dựng một cách đa dạng, phong phú sẽ giúp cho việc hình thành các kĩ năng cụ thể, chuyên biệt một cách hiệu quả.

- Phát triển kĩ năng: So sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp, loại suy, khái quát hóa, …

Mỗi BTHH đều hướng vào một kỹ năng cơ bản xác định. Việc diễn tả câu trả lời cho mỗi bài tập đòi hỏi sinh viên phải tư duy ở các mức độ phù hợp với yêu cầu bài toán (khả năng phân tích, tổng hợp, so sánh), từ đó phát triển các kĩ năng (so sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp, loại suy, khái quát hóa…). Giải BTHH không những kiểm tra được mức độ chính xác của kiến thức mà còn nâng cao năng lực làm việc độc lập của sinh viên.

Năng lực khái quát là khả năng sinh viên phát hiện những nét chung bản chất nhất của nhiều vấn đề, nhiều đối tượng … để đưa vấn đề về một kiểu, dạng cụ thể.

Trong giải BTHH, năng lực khái quát hóa thể hiện khả năng sinh viên biết nhận dạng BTHH, tìm ra phương pháp giải chung cho từng dạng BTHH. - Giáo dục tư tưởng đạo đức Để có được nền khoa học Hóa học ngày nay, lịch sử hóa học đã trải qua biết bao cuộc thăng trầm, đấu tranh quyết liệt chống lại tư tưởng bảo thủ, lạc hậu. Nhờ dạy học về BTHH, giáo viên có thể giới thiệu cho sinh viên biết được sự xuất hiện những tư tưởng và quan điểm tiên tiến hiện đại, các phát minh làm thay đổi thế giới của các nhà Hóa học. Tiếp xúc với các hiện tượng trong đời sống thực tế hàng ngày thông qua các bài tập giúp sinh viên nhìn thấy khoa học Hóa học tồn tại xung quanh mình, qua đó kích thích đam mê, hứng thú đối với bộ môn. Giải BTHH góp phần xây dựng một thế giới quan duy vật biện chứng, làm cho sinh viên hiểu rõ thế giới tự nhiên là vật chất,

Phạm Thị Ngọc Linh

12

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp vật chất luôn ở trạng thái vận động, con người tin vào sức mạnh của mình, muốn đem tài năng và trí tuệ của mình để cải tạo thế giới. Thường xuyên giải BTHH giúp sinh viên rèn luyện đức tính chính xác, kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê khoa học Hóa học. Ngoài ra, BTHH thực nghiệm còn có tác dụng rèn luyện văn hóa lao động (lao động có tổ chức, có kế hoạch, gọn gàng, ngăn nắp, sạch sẽ nơi làm việc) [17].

- Giáo dục kĩ năng tổng hợp BTHH tạo điều kiện tốt nhất cho giáo viên làm nhiệm vụ giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho sinh viên, là phương tiện thuận lợi để liên hệ lí thuyết với thực hành, học tập với các hiện tượng của đời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất và cuộc sống.

BTHH chứa đựng những vấn đề kĩ thuật của nền sản xuất hóa học trong việc sản xuất vật chất phục vụ cuộc sống hiện tại và việc chế tạo các vật liệu mới làm cho cuộc sống ngày càng tươi đẹp hơn, cuốn sinh viên theo những suy nghĩ về các vấn đề của kĩ thuật. Ngoài ra trong BTHH còn chứa đựng những số liệu kĩ thuật, những số liệu mới về phát minh, về năng suất lao động, sản lượng của của ngành Hóa học giúp sinh viên hòa nhập với sự phát triển của khoa học, kĩ thuật thời đại mà chúng ta đang sống.

1.2.3. Phân loại bài tập hóa học Có nhiều cách phân loại BTHH, mỗi cách phân loại dựa trên một tiêu thức và có một ý nghĩa ứng dụng nhất định. a. Phân loại theo nội dung Bài tập Hóa học được phân chia thành: - Bài tập định tính: là các dạng bài tập nhận thức mà khi giải sinh viên không cần thực hiện các phép tính phức tạp mà phải sử dụng các pháp suy luận lôgic trên cơ sở hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật để quan sát giải thích các hiện tượng hóa học, quá trình điều chế các chất, xác định thành phần hóa học các chất, tách, phân biệt các chất trong hỗn hợp.

Phạm Thị Ngọc Linh

13

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp - Bài tập định lượng: là dạng bài tập cần sử dụng các kĩ năng toán học kết hợp với các kiến thức hóa học về các chất để giải quyết.

- Bài tập thực nghiệm: là dạng bài tập cần vận dụng các kĩ năng như: + Quan sát, giải thích, mô tả các hiện tượng thí nghiệm. + Thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu tính chất của các chất đã biết và chứng minh các định luật hóa học đã được công nhận. + Điều chế, nhận biết, tách các chất.

- Bài tập tổng hợp: là dạng bài tập có cả hai yếu tố định tính và định lượng trong quá trình giải quyết bài toán.

- Bài tập gắn với thực tiễn: là dạng bài tập mà nội dung chứa đựng những điều kiện, yêu cầu xuất phát từ thực tiễn đời sống. Giải bài tập này không chỉ giúp sinh viên giải quyết các vấn đề do thực tiễn đặt ra mà còn giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã học vào đời sống và sản xuất. b. Phân loại theo hình thức - Bài tập tự luận: là loại bài tập khi làm bài, sinh viên phải tự viết câu trả lời, phải tự trình bày, lí giải, chứng minh bằng ngôn ngữ của mình [19].

- Bài tập trắc nghiệm khách quan (thường quen gọi là bài tập trắc nghiệm): là loại bài tập mà khi làm bài sinh viên chỉ chọn một phương án trong số các phương án đã được cung cấp. Khi làm bài tập sinh viên phải lựa chọn một câu trả lời đúng, hoặc điền khuyết những cụm từ, những câu trả lời ngắn hay ghép đôi các ý kiến. c. Phân loại theo mức độ nhận thức và tư duy Có thể phân loại bài tập Hóa học ở các mức độ : Nhận biết - Thông hiểu - Vận dụng - Vận dụng cao.

- Mức độ nhận biết: BTHH ở mức độ này chỉ yêu cầu nhận biết, tái hiện lại kiến thức đã học một cách máy móc. Sinh viên sử dụng các kiến thức đã học trả lời dễ dàng các BTHH này thông qua các thao tác tư duy cụ thể, bắt chước theo mẫu.

Phạm Thị Ngọc Linh

14

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp - Mức độ thông hiểu: BTHH ở mức độ này yêu cầu phản ánh đúng bản chất, ý nghĩa kiến thức đã học (giải thích được nội dung kiến thức, diễn đạt khái niệm theo sự hiểu biết mới của mình). Sinh viên chỉ cần nhớ lại các kiến thức đã học, thông qua các thao tác tư duy đơn giản để trả lời một cách sáng tạo, không còn bắt chước máy móc.

- Mức độ vận dụng: BTHH ở mức độ này yêu cầu khả năng sử dụng thông tin và biến đổi kiến thức từ dạng này sang dạng khác, vận dụng kiến thức trong tình huống tương tự. Sinh viên phải áp dụng được các kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề tương tự trong cùng phạm vi nhưng đã bị thay đổi, biến đổi một phần bằng cách phối hợp các thao tác tư duy sao cho phù hợp.

- Mức độ vận dụng cao: BTHH ở mức độ này yêu cầu sử dụng các kiến thức đã có, nghiên cứu có hệ thống và bao quát một tình huống bằng những tiêu chí riêng, vận dụng vào tình huống mới với cách giải quyết mới, linh hoạt, độc đáo, hữu hiệu. Sinh viên phải tự mình tái hiện kiến thức một cách đầy đủ, chính xác và nhanh chóng, kết hợp các thao tác tư duy một cách sáng tạo để giải quyết các vấn đề hoàn toàn mới. Loại bài tập này thường dành riêng cho sinh viên khá, giỏi, có tư duy nhanh nhạy.

Trên thực tế còn nhiều cơ sở để phân loại BTHH, song sự phân loại chỉ mang tính tương đối vì mỗi cách phân loại không có ranh giới rõ rệt, tùy theo mỗi tiêu thức phân loại mà ta có các dạng BTHH khác nhau.

1.2.4. Vận dụng kiến thức để giải bài tập hóa học Vận dụng kiến thức đã học để giải BTHH là khả năng của bản thân sinh viên tự giải quyết những vấn đề gặp phải một cách nhanh chóng và hiệu quả bằng cách áp dụng những kiến thức, kĩ năng, kinh nghiệm đã có của bản thân vào các tình huống cụ thể. Năng lực này thể hiện phẩm chất, nhân cách con người trong quá trình hoạt động của tư duy để thỏa mãn nhu cầu chiếm lĩnh tri thức.

Năng lực vận dụng kiến thức để giải bài tập hóa học được bộc lộ qua: - Khả năng tiếp cận, nhận thức, phát hiện vấn đề và tìm cách giải quyết vấn đề.

- Tổng hợp thông tin: thu thập, xử lí thông tin, nêu được phương hướng giải quyết vấn đề đó.

Phạm Thị Ngọc Linh

15

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp - Dự đoán, kiểm tra, đưa ra biện pháp: - Dự đoán hiện tượng xảy ra, kiểm tra được kiến thức lí thuyết đã học và đưa rakết luận. + Đưa ra phương pháp giải BT mới dựa trên những kiến thức đã học.

Vai trò của việc vận dụng kiến thức để giải BTHH: - Vận dụng kiến thức để giải BTHH là khâu quan trọng nhất của quá trình nhận thức và học tập, là giai đoạn kiểm tra hiểu quả của quá trình giảng dạy cũng như khả năng tổng hợp kiến thức của sinh viên .

- Vận dụng kiến thức góp phần phát triển năng lực tổng hợp của sinh viên: khi vận dụng kiến thức đòi hỏi phải có khả năng phân tích, tổng hợp những kiến thức đã có để tìm ra những thông tin phù hợp để giải quyết vấn đề.

- Vận dụng kiến thức để giải BTHH góp phần phát triển tư duy.

Sinh viên sẽ nắm chắc kiến thức hóa học khi họ hình thành được các kĩ năng, kĩ xảo vận dụng và chiếm lĩnh kiến thức qua nhiều hình thức luyện tập khác nhau. BTHH được sử dụng nhằm mục đích luyện tập hỗ trợ sinh viên vận dụng kiến thức giải BTHH dưới nhiều hình thức khác nhau làm kiến thức được củng cố vững chắc hơn.

1.2.5. Xu hướng phát triển của bài tập hóa học hiện nay Trong những năm gần đây bộ Giáo dục và Đào tạo đã có những cải cách lớn trong toàn ngành giáo dục nói chung và đặc biệt là trong việc nâng cao chất lượng dạy và học một cách toàn diện. Nội dung dạy học được thay đổi một cách hợp lý vừa đảm bảo cung cấp đầy đủ các kiến thức trọng tâm, vừa được sắp xếp một cách có hệ thống tạo điều kiện thuận lợi để phát triển năng lực sinh viên, đặc biệt là năng lực nhận thức và tư duy. Chương trình được xây dựng vừa đảm bảo tính khoa học (cơ bản, hiện đại), vừa kế thừa và phát triển nội dung các môn học ở cấp dưới theo cấu trúc đồng tâm kết hợp cấu trúc tuyến tính nhằm mở rộng và nâng cao kiến thức, kĩ năng cho sinh viên.

Chương trình môn học vận dụng các phương pháp giáo dục tích cực hoá hoạt động của sinh viên, nhằm khơi gợi hứng thú, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của sinh viên, tăng cường các hoạt động trải nghiệm, rèn luyện kĩ năng cho sinh viên. Cách

Phạm Thị Ngọc Linh

16

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp đánh giá kết quả giáo dục cũng được đổi mới để hỗ trợ việc phát triển phẩm chất và năng lực cho sinh viên. Điểm mới quan trọng nhất trong Chương trình môn Hoá học là định hướng tăng cường bản chất hoá học của đối tượng; giảm bớt và hạn chế các nội dung phải ghi nhớ máy móc cũng như phải tính toán theo kiểu “toán học hoá” ít đi vào bản chất hoá học và gắn với thực tiễn [20]. Định hướng đổi mới giúp sinh viên hình thành thái độ học tập đúng đắn, phương pháp học tập chủ động, tích cực, sáng tạo, lòng ham học, ham hiểu biết, năng lực tự học, năng lực vận dụng kiến thức vào cuộc sống.

Xu hướng phát triển của BTHH hiện nay chú trọng đến rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, phát triển khả năng tư duy hóa học của sinh viên: - Loại bỏ những bài tập có nội dung hóa học nghèo nàn nhưng lại cần đếnnhững thuật toán phức tạp để giải (hệ nhiều ẩn nhiều phương trình, bất phương trình, phương trình bậc 2, cấp số cộng, cấp số nhân…).

- Loại bỏ những bài tập có nội dung lắt léo, giả định rắc rối, phức tạp, xa rời hoặc phi thực tiễn hóa học.

- Tăng cường sử dụng bài thực nghiệm.

- Tăng cường sử dụng bài tập trắc nghiệm khách quan.

- Xây dụng bài tập mới về bảo vệ môi trường và phòng chống ma túy.

- Xây dựng bài tập mới để rèn luyện cho học sinh năng lực phát hiện vấn đề và giải quyết vấn đề.

- Đa dạng hóa các loại hình bài tập như bài tập bằng hình vẽ, bài tập vẽ đồ thị, sơ đồ, bài tập lắp dụng cụ thí nghiệm…

- Xây dựng những bài tập có nội dung hóa học phong phú, sâu sắc, phần tính toán đơn giản nhẹ nhàng.

- Xây dựng và tăng cường sử dụng bài tập thực nghiệm định lượng [19].

Phạm Thị Ngọc Linh

17

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP 2.1. Bài tập chương 2: Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn.

2.1.1. Bài tập về hạt nhân nguyên tử Dạng 1: Bài tập về đồng vị Công thức tính nguyên tử khối trung bình: M 

M1x1  M2 x2  ...  M n x n x1  x2  ...  x n

Trong đó: M1, M2,... Mn là số khối của các đồng vị. x1, x2,…xn là số đồng vị, tỉ lệ số đồng vị, phần trăm số đồng vị.

Bài 1: Người ta biết rằng nguyên tử Ar tồn tại 3 loại đồng vị khác nhau ứng với các số khối 36, 38 và A. Phần trăm số nguyên tử tương ứng của 3 đồng vị đó lần lượt bằng 0,34%; 0,06% và 99,6%. Nguyên tử khối chiếm bởi 125 nguyên tử Ar là 4997,5. Hãy: a. Tính nguyên tử khối trung bình của Ar. b. Xác định số khối A của đồng vị thứ 3. Đáp án: a. M= 39,98

b. A  40.

Bài 2: Nguyên tử Mg thường có 3 đồng vị khác nhau ứng với các thành phần: Đồng vị %

24

25

Mg

78,6

26

Mg

10,1

Mg

11,3

a. Tính nguyên tử khối trung bình của Mg. b. Nếu giả sử trong hỗn hợp đồng vị nói trên có 50 nguyên tử

25

Mg , thì số nguyên

tử tương ứng với hai đồng vị còn lại là bao nhiêu? Đáp án: a. MMg = 24,33

b. 389 nguyên tử

24

Mg và 56 nguyên tử

26

Mg .

Bài 3: Ở trạng thái tự nhiên, cacbon chứa 2 đồng vị là 12 C và 13 C với nguyên tử khối tương ứng bằng 12,0000 và 13,0034. Biết rằng C tự nhiên có nguyên tử khối trung bình bằng 12,0111. Hãy tính thành phần phần trăm của mỗi đồng vị. Đáp án: % 13 C  1,109%;

% 12 C  98,891%

Bài 4: Biết tổng số các hạt của nguyên tố X là 126, trong đó số nơtron nhiều hơn số electron là 12 hạt.

Phạm Thị Ngọc Linh

18

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp a. Tính số proton và số khối A của X. b. Người ta lại biết 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. Giải: 2p  n  126 p  e  38    n - p  12  n  50

a. Ta có hệ phương trình: 

Vậy số proton của X là p = 38 Số khối của X là A = p + n = 38 + 50 = 88 b. Ta có hệ phương trình: A + AZ  A  89 = 88 A X  Y  Y 2  A Z  87 A Y - A Z = 2

Bài 5: Bốn dạng đồng vị của nguyên tố X có đặc điểm sau: - Tổng số khối của bốn đồng vị là 825.

- Tổng số nơtron của đồng vị thứ 3 và thứ 4 lớn hơn số nơtron của đồng vị thứ nhất 121 hạt.

- Hiệu số số khối đồng vị thứ 2 và thứ 4 nhỏ hơn hiệu số số khối đồng vị thứ nhất và thứ 3 là 5 đơn vị.

- Tổng số các hạt của đồng vị thứ nhất và thứ 4 lớn hơn tổng số các hạt không mang điện của đồng vị thứ 2 và thứ 3 là 333.

- Số khối của đồng vị thứ 4 bằng 33,5% tổng số khối của 3 đồng vị kia.

Từ các dữ liệu trên, hãy xác định số khối của khối của 4 đồng vị và điện tích hạt nhân của nguyên tử X. Đáp án: Z  82; A1  208; A 2  206; A3  204; A 4  207 Bài 6: Hiđro có 2 đồng vị tồn tại trong tự nhiên là 1 H > 99 % và 2 H < 1 %.

Clo có 2 đồng vị tồn tại trong tự nhiên là 35 Cl 76 % và 37 Cl 24 %.

Phạm Thị Ngọc Linh

19

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Có bao nhiêu phân tử HCl có khối lượng phân tử khác nhau được hình thành từ các đồng vị trên? Đáp án: 4 phân tử: 1 H 35 Cl, 1 H 37 Cl, 2 H 35 Cl, 2 H 37 Cl Bài 7: CH4 là metan. Trong một phân tử metan chỉ chứa các đồng vị

1

H,

2

H,

12

C,

13

C.

Viết các công thức phân tử metan có khối lượng phân tử khác nhau có thể tồn tại. Đáp án: 10 phân tử:

12

C 1 H4 ,

12

C 1 H3 2 H,

12

C 1 H2 2 H2 ,

12

C 1 H 2 H3 ,

12

C 2 H4

13

C 1 H4 ,

13

C 1 H3 2 H,

13

C 1 H2 2 H2 ,

13

C 1 H 2 H3 ,

13

C 2 H4

Dạng 2: Bài tập về độ hụt khối, năng lượng liên kết hạt nhân Các bước tính năng lượng liên kết hạt nhân: - Bước 1: Xác định cấu tạo hạt nhân: số proton, số notron.

- Bước 2: Tính độ hụt khối m  Zmp  Nmn  mnh©n (u) - Bước 3: Tính năng lượng liên kết hạt nhân: E  mc2 Thay các giá trị tương ứng vào hệ số chuyển đổi đơn vị, ta thu được giá trị  E theo MeV: E  m .931,5 (MeV) Năng lượng liên kết riêng: E 

E (MeV/nucleon) A

Bài 1: Áp dụng hệ thức tương đối Einstein hãy tính năng lượng tương ứng với một đơn vị khối lượng nguyên tử ra J và MeV. Giải: 1u =

1g 103 103  kg   1, 6605.1027 kg , c = 3.108 m/s.

NA NA 6, 022.1023

Theo hệ thức Einstein: E = mc2 ta có: E  1, 6605.1027.  3.108  E

2

1, 49.1010 J

1, 49.1010 = 931, 2.106 eV  931, 2 MeV 1, 6.1019

Thông thường người ta coi E = 931,5 MeV và 1 u = 931,5

Phạm Thị Ngọc Linh

20

MeV c2

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Bài 2: Cho nguyên tố

20 9

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

kết hạt nhân và năng lượng riêng đối với F. Cho mp = 1,007582u; mn = 1,00897u, mhạt nhân F

= 20,00063u và 1u = 931,5 MeV/c2.

Giải: F có p = e = 9; n = 20 - 9 = 11 -

Sự hụt khối lượng hạt nhân: m  Zmp  Nmn  mnh©n = 9.1,007582 + 11.1,00897- 20,00063 = 0,166278 u

-

Năng lượng liên kết hạt nhân: E  mc2  1, 66278.931,5  1,55 (MeV)

-

Năng lượng liên kết riêng: E

Bài 3:

E 1,55   0, 0775 (MeV/nucleon) A 20

mD = 2,0136u

mBe = 10,01134u

mNa = 22,983734u

mp = 1,0073u

mn = 1,0087u

1u = 931,5 MeV/c2

Tính năng lượng liên kết của hạt nhân: a. 21 D Đáp án: a. 2,23 MeV

b. 104 Be

Cho

c. 2311 Na

b. 65,26 MeV

c. 187,23 MeV

Bài 4: Hạt nhân 73 Li có khối lượng 7,0160 u. Hãy tính năng lượng kiên kết riêng của hạt nhân Li biết mp = 1,00724u và mn = 1,00862 u, 1u = 931,5 MeV/c2. Đáp án: E = 5,35 MeV/nucleon Bài 5: Cho biết mHe = 4,0015u, mO = 15,999u , mp = 1,0073u; mn = 1,0087u, 1u = 931,5 MeV/c2. Hãy so sánh mức độ bền vững của 2 hạt nhân 42 He và 168 O . Đáp án: EHe = 7,1027 MeV/nucleon < EO = 7,5102 MeV/nucleon  hạt nhân

16 8

O bền vững hơn 42 He .

Dạng 3: Bài tập về phản ứng hạt nhân Các bước tính năng lượng phản ứng hạt nhân giải phóng ra: - Bước 1: Viết phương trình phản ứng hạt nhân

Phạm Thị Ngọc Linh

21

A1 Z1

A +

A2 Z2

B 

A3 Z3

C +

A4 Z4

D

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + Bảo toàn điện tích: Z1 + Z2

= Z 3 + Z4

+ Bảo toàn số khối: A1 + A2 = A3 - Bước 2: Tính độ hụt khối

m =

m

+ A4 chÊt s¶n phÈm

-

m

(u)

chÊt tham gia

- Bước 3: Tính năng lượng giải phóng:  Ei =  m.c2 Thay các giá trị tương ứng vào hệ số chuyển đổi đơn vị, ta thu được giá trị  E. + theo MeV: E  m .931,5 (MeV) + theo J: E  m .931,5 .1,6.1013 J Bài 1: Xuất phát từ phản ứng phân hạch sau đây:

U  01n  146 La  X  3( 01n)

235

Hãy xác định Z và A của hạt nhân X. Biết số điện tích hạt nhân Z của U và La lần lượt bằng 92 và 57. Đáp án: X là Bài 2: Khi bắn phá đồng vị 101 41

87 35

Br .

U bằng một nơtron ta thu được các nguyên tử

235 92

132 51

Sb và

Nb . Hãy xác định năng lượng được giải phóng ra theo MeV của một nguyên tử uran

235.

Cho

mU = 235,04u

mSb = 131,885u

mn = 1,0087u

1u = 931,5 MeV/c2

Giải: Phản ứng hạt nhân:

U  01n 

235 92

132 51

mNb = 100,911u

1 Sb  101 41 Nb  3( 0 n)

m = m( 235 U) + m n  [m( 132 Sb)  m( 101 Nb)  3m n ] = 235,04+1,0087-(131,885+100,911+3.1,0087) = 0,2266 u

Năng lượng giải phóng ra: E  0, 2266 . 931,5  211, 08 MeV .

Bài 3: 1. Hoàn thành các phản ứng hạt nhân sau đây: b. 199 F 11H  ...? 24He

23 Mg  ...?10 Ne 24He

a.

26 12

c.

242 94

22 Pu10 Ne 4 01n  ...?

Phạm Thị Ngọc Linh

d. 12 H  ...?  2 24 He  4 01n

22

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp 2. Một vụ nổ hạt nhân cua

U đã giải phóng ra một năng lượng là 1,646.10 14 J.

235

Hãy xác định khối lượng Uran còn lại sau vụ nổ? Biết rằng khối lượng uran lúc đầu với 2kg? Cho c = 3.108 m/s.

1 Đáp án: 1. a. 0 n

16 b. 8 O

c.

260 104

Rf

d.

10 3

Li

2. m  1,9981 kg Bài 4: Cho phản ứng tổng hợp nhiệt hạch sau:

3 1

H  12 H  24 He  01n

Với: m 3 H  3, 016u; m 2 H  2, 014u; m 4 He  4, 0026u;m n  1, 0087u; 1

1

2

Hãy xác định năng lượng nhiệt hạch được giải phóng ra theo MeV và J. Cho 1u = 931,2 MeV/c2. Đáp án: E  17, 41 MeV ; E  2,786.1012 J .

Bài 5: Tính năng lượng được giải phóng đối với một nguyên tử, đối với 1 mol nguyên tử 235 92

U

trong phản ứng phân hạch

U  01n 

235 92

146 57

La  3587 Br  3( 01n) . Cho biết khối

lượng của U, n, La, Br theo thứ tự là 235,044u; 1,00862u; 145,943u; 86,912u và 1u = 931,2 MeV/c2. Đáp án: Đối với một nguyên tử E = 15,46 MeV, Đối với 1 mol nguyên tử E = 9,307.1024 MeV. 2.1.2. Bài tập về thuyết lượng tử Planck và đại cương về cơ học lượng tử Dạng 1: Bài tập về thuyết lượng tử Planck Thuyết lượng tử Planck: Một dao động tử dao động với tần số  chỉ có thể phát ra hay hấp thụ năng lượng theo từng đơn vị nguyên vẹn, từng lượng gián đoạn, được gọi là lượng tử năng lượng. Lượng tử năng lượng đó tỉ lệ thuận với tần số của dao động.   h  h

c 

h là hằng số Planck, h = 6,625.10-34 J.s Bài 1: Căn cứ vào thuyết lượng tử của Planck, hãy xác định năng lượng theo J và khối o

lượng theo kg của photon ứng với bước sóng phát xạ màu đỏ  = 6563 A . Cho c = 3.108 m/s; h = 6,62.10-34 Js.

Phạm Thị Ngọc Linh

23

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Giải: Theo hệ thức Planck ta có: Năng lượng của photon: E  h 

hc 6,62.1034.3.108   3,026.1019 J 10  6563.10

Khối lượng của photon: E  mc2  m 

E 3, 026.1019   3,36.1036 kg 8 2 c2 3.10 

Bài 2: Màu xanh của bầu trời là do ánh sáng Mặt Trời bị các phân tử trong không khí tán xạ. Ánh sáng này có tần số 7,50.1014 HZ: a. Tính bước sóng liên kết với bức xạ này. b. Tính năng lượng của hạt photon liên kết với tần số này. Đáp án: a.   400nm

b. E = 4,97.10-19 J

Bài 3: Hãy tính năng lượng (theo J) cho một photon và năng lượng (theo kJ/mol) cho một photon bức xạ ứng với bước sóng: o

a. 600 nm (đỏ)

c. 400 nm (xanh)

b. 550 nm (vàng)

d. 200 nm (tím)

e. 1,5 A (tia X) f. 1 cm (vi sóng)

Đáp án: Trường hợp

 (m)

 (J)

E (KJ/mol)

a

600.10-9

3,31.10-19

199,4

b

550.10-9

3,61.10-19

217,4

c

400.10-9

4.97.10-19

298,9

d

200.10-9

9,93.10-19

597,8

e

1,5.10-10

1,32.10-15

797048

f

1.10-2

1,99.10-23

0,012

Bài 4: Một phổ điện tử của một hợp chất có các đám mây hấp thụ tại 1  450nm,  2  350nm, 3  250nm.

Phạm Thị Ngọc Linh

24

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp a. Hãy tính ra năng lượng kích thích ứng với các đám mây hấp thụ trên ra eV và kJ/mol. b. Hãy đoán màu của hợp chất. Đáp án: a.

 (eV)

E (KJ/mol)

1  450nm

2,76

265,6

 2  350nm

3,55

341,6

3  250nm

4,97

478,2

b. Chỉ có đám hấp thụ 1  450nm nằm trong miền khả kiến. Vì chất hấp thụ ánh sáng giữa miền tím và miền xanh da trời (lam) nên màu bổ chính là màu da cam.

Bài 5: a. Hãy chứng minh: khối lượng tương đối của hạt ánh sáng (photon) được xác định bằng hệ thức: m 

h (h = 6,625. 10-34 J.s, c là vận tốc và  là độ dài sóng của c

ánh sáng) b. Tia H  (màu đỏ) có  = 656,3nm. Hãy tính: - Tần số  , số sóng  của tia sáng đó.

- Năng lượng  , khối lượng m và động lượng p của hạt ánh sáng nói trên. Đáp án: a. Theo Planck E  h 

b.

hc , theo Einstein E  mc2 suy ra đpcm. 

  15237cm1 ;   4, 571.1014 s1 ;   3.03.1019 J m  3, 36.1036 kg; p  1, 009.1027 kgm / s

Bài 6: Một đèn Natri phát ra ánh sáng vàng với bước sóng bằng 550 nm. Hỏi liệu có bao nhiêu photon sẽ phát ra trong một giây nếu công suất của đèn lần lượt bằng: a. 1 W

b. 100 W Đáp án: a. N  2, 77.1018

Phạm Thị Ngọc Linh

25

b. N  2, 77.1020

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Dạng 2: Bài tập về hiện tượng quang điện 1 2

Hệ thức Einstein: h  h0 + mv2 + h là hằng số Planck = 6,625.10-34 Js; + m là khối lượng electron; +  là tần số ánh sáng hay bức xạ chiếu vào  

c ;  là bước sóng ánh sáng hay 

bức xạ chiếu vào. +  0 là ngưỡng quang điện, là một hằng số đối với mỗi kim loại ở điều kiện xác định  0 

c ;  0 là bước sóng ánh sáng hay bức xạ giới hạn đối với kim loại. 0

+ h 0 = E0 là năng lượng cần thiết để bứt 1 e ra khỏi bề mặt kim loại. +

1 mv 2 = T là động năng lúc electron bị bật ra khỏi bề mặt kim loại.

2

Bài 1: Khi chiếu một chùm ánh sáng với tần số  = 2.1016 Hz xuống bề mặt kim loại M thì thấy electron bị bật ra khỏi bề mặt và chuyển động với động năng T = 7,5.10-18 J. Hãy xác định tần số ngưỡng quang điện o. Cho h = 6,62.10-34 Js. Giải: Theo hệ thức Einstein ta có: 1 h  h 0 + mv 2 = h 0 + T 2  h 0 = h  T  0 =

h  T 6, 625.10 34.2.1016  7,5.10 18 =  8,68.1015 (Hz) h 6, 625.10 34

Vậy tần số ngưỡng quang điện o = 8,68.1015 Hz Bài 2: Trong kỹ thuật, Cs thường được sử dụng làm anot 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  = 500nm vào anot làm bằng Cs thì electron bật ra. Hãy tính động năng của electron trong trường hợp này, biết rằng bước sóng giới hạn đối với Cs là: o = 660 nm.

Cho c = 3.108 m/s; h = 6,62.10-34 Js.

Phạm Thị Ngọc Linh

26

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đáp án: T = 9,63.10-20 J Bài 3: Để làm bứt electron ra khỏi bề mặt kim loại Cesi (Cs) người ta phải tiêu tốn một công bằng 2,64 eV. Hãy xác định động năng và tốc độ của electron bật ra khi chiếu sáng vào Cs có bước sóng lần lượt là: a. 700 nm

b. 300 nm

Đáp án: a. e không bị bật ra

b. T = 2,4.10-19 J, v = 725667 m/s.

Bài 4: Để 1 e thoát khỏi bề mặt kim loại cần bức xạ với độ dài sóng lớn nhất là 564 nm.

Khi thoát khỏi bề mặt đó (e) chuyển động với vận tốc v = 6.106 m/s. Hỏi ban đầu đã rọi vào bề mặt kim loại đó ánh sáng có độ dài sóng là bao nhiêu nm. Cho me = 9,1.10-31 kg; c = 3.108 m/s; h = 6,625.10-34 J.s Đáp án: = 11,9nm Bài 5: 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 m/s. Hãy tính năng lượng liên kết theo eV của e ở lớp bề mặt của mạng tinh thể bạc. Cho me = 9,1.10-28 g; h = 6,62.10-34 J.s; c = 3.108 m/s. Đáp án: E = 4,45 eV. Bài 6: a. Khi chiếu sáng với  = 434nm vào bề mặt các kim loại K, Ca, Zn thì đối với kim loại nào sẽ xảy ra hiệu ứng quang điện? b. Với trường hợp xảy ra hiệu ứng quang điện, hãy tính tốc độ electron bật ra khỏi bề mặt kim loại. Cho biết: Kim loại

K

Ca

Zn

Ngưỡng quang điện o (s-1)

5,5.1014

7,1.1014

10,4.1014

Cho c = 3.108 m/s; h = 6,62.10-34 Js. Đáp án: a. hiệu ứng quang điện chỉ có thể xảy ra với K

b. v  4,53.105 m/s

Bài 7: Người ta biết năng lượng cần để ion hoá một nguyên tử là 3,44.10 - 18 J. Sự hấp thụ photon có bước sóng  chưa biết đã làm ion hoá nguyên tử và bật ra một electron 0

với tốc độ l,03.106 m/s. Hãy xác định bước sóng  (theo A )của bức xạ tia tới. o

Đáp án:   506,3A

Phạm Thị Ngọc Linh

27

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Bài 8: Người ta dùng đèn He chiếu một chùm bức xạ tử ngoại với bước sóng  = 58,4 nm lên một mẫu kripton thì thấy chùm electron bật ra khỏi kripton và chuyển động với tốc độ v = l,59.106 m/s. Hãy xác định thế ion hoá của kripton. Cho h = 6,62. 10-34 J.s; m = 9,1.10-31 kg. Đáp án: I = 14,06 eV Dạng 3: Bài tập về sóng vật chất De Broglie 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  được xác định theo hệ thức:  

h . mc

Trong đó: h là hằng số Planck = 6,625.10-34 Js, v là vận tốc chuyển động của hạt, m là khối lượng hạt vật chất đang xét.

Bài 1: Tính bước sóng liên kết  đối với electron chuyển động trong một điện trường với hiệu điện thế bằng 100 V. Biết: cho e = 1,6.10-19 C; m = 9,1.10-31 kg. Đáp án:   1,23.10-10 (m) Bài 2: Áp dụng giả thuyết của De Broglie, hãy tính bước sóng liên kết  cho các trường hợp dưới đây rồi rút ra kết luận cần thiết. a. Electron trong nguyên tử hiđro chuyển động với v = 106 m/s; m = 9,1.10-31 kg. b. Một chiếc xe khách với khối lượng 10 tạ chuyển động với vận tốc 100 km/h.

Cho h = 6,62.10-34 Js. Giải: a. Từ hệ thức De Broglie ta xác định  :  

h 6,625.1034   7,28.1010 (m) mv 9,1.1031.106

với độ dài bước sóng tính được thì sóng liên kết De Broglie có một ý nghĩa đối 0

với hệ vi mô, vì kích thước nguyên tử cỡ 10-10 m = 1 A .

Phạm Thị Ngọc Linh

28

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp b.Trường hợp với chiếc xe chở khách (hệ vĩ mô) thì bước sóng tính được là: 

h 6, 625.10 34   2,385.10 38 (m) 100.103 mv 1000.

3600

Rõ ràng giá trị  quá nhỏ, không thực nghiệm nào ghi nổi.

Như vậy đối với hệ vĩ mô, sóng liên kết không có ý nghĩa.

Bài 3: Dựa vào biểu thức De Broglie, hãy xác định độ dài bước sóng  theo m cho các trường hợp sau đây: a. Một chiếc xe tải nặng 1 tấn chuyển động với vận tốc 100 km/h. b. Một hạt proton có mp = 1,67.10-27 kg và động năng T = 1000 eV. Từ các kết quả thu được của , hãy cho biết các nhận xét.

Cho 1 eV = 1,6.10-19 J; h = 6,62.10-34 Js. b.   9.06.10 13 (m)

Đáp án: a.   2,385.10 38 (m)

Bài 4: Hãy tính bước sóng hên kết De Broglie cho các trường hợp sau: a. Một quả bóng bàn có khối lượng 10 g bay với tốc độ 300 m/s. b. Đối với vật thể cũng có khối lượng như thế, nhưng chuyển động với tốc độ 1000 km/s. c. Ở nhiệt độ phòng, một nguyên tử He chuyển động với vận tốc 1000 m/s. Cho He = 4,003. Đáp án: a.   2, 2.10 34 (m)

b.   6, 62.1038 (m)

c.   9, 96.1011 (m)

Bài 5: Tính bước sóng De Broglie của: a. Một máy bay có khốỉ lượng 100 tấn, bay với tốc độ 1000 km/h. b. Một nơtron khối lượng 1,675.10-27 kg, chuyển động với tốc độ 4.103 cm/s. Đáp án: a.   2,38.1041 (m)

b.   9,88.109 (m)

Dạng 4: Bài tập về nguyên lý bất định Heisenberg Nội dung: Không bao giờ có thể xác định chính xác cả vị trí lẫn động lượng (hay xung lượng) của một hạt vi mô vào cùng một lúc.

Nếu ta biết một đại lượng càng chính xác thì đại lượng kia càng kém chính xác.

Phạm Thị Ngọc Linh

29

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp x.p x = x.v x .m 

Hệ thức bất định Heisenberg:

hay x.p x = x.v x .m 

h 2

Kí hiệu  j chỉ độ bất định (hay độ không xác định) của đại lượng j + Nếu  j lớn nghĩa là đại lượng j có độ bất định cao, tức là trị số của j khó xác định chính xác. + Trái lại  j bé nghĩa là đại lượng j có độ bất định thấp, tức là dễ có khả năng xác định được chính xác đại lượng j. + Nếu  j = 0 chứng tỏ rằng đại lượng j hoàn toàn được xác định.

Bài 1: Trên cơ sở của nguyên lý bất định Heisenberg, hãy tính độ bất định về vị trí x rồi cho nhận xét đối với các trường hợp sau đây: a. Giả thiết electron chuyển động với vận tốc khá lớn: v = 3.106 m/s; me = 9,1.10-31 kg. b. Một viên đạn súng săn với m = 1 gam chuyển động với vận tốc 30 m/s. Giả thiết rằng sai số tương đối về tốc độ cho cả 2 trường hợp là v/v = 10-5.

Giải: v = 3.106 m/s  vận tốc v được xác định chính

v  105 v  105.3.106  30 m/s

xác.  x 

Hệ thức bất định Heisenberg: x.p x = x.v x .m 

h 2 mv

6,625.1034  3,86.106 (m) a. Đối với electron: x  31 2.3,14.9,1.10 .30 x

0

kích thước nguyên tử (cỡ A )  tọa độ x không được xác định chính xác.

 Phù hợp với nguyên lý bất định Heisenberg  electron là hạt vi mô.

b. Với viên đạn súng săn: x 

Phạm Thị Ngọc Linh

6, 625.1034  3,52.1028 (m) 3 2.3,14.10 .30

30

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp x

, không một máy nào có thể đo được bằng thực nghiệm  tọa độ x được

xác định chính xác.  Không phù hợp với nguyên lý bất định Heisenberg  viên bi là vật thể vĩ mô.

Bài 2: Cho biết một viên bi có m = 1 gam và một electron (m = 9,1.10-31 kg) chuyển o

động với độ bất định về vị trí là 1 A . Căn cứ vào nguyên lý bất định của Heisenberg, hãy tính độ bất định về vận tốc cho hai vật thể nói trên và cho biết nhận xét từ kết quả thu được. Đáp án: + Đối với viên bi: v  1, 055.1021 (m/s) , viên bi là vật thể vĩ mô + Đối với 1 electron: v  1,16.106 (m/s) , electron là vật thể vi mô Bài 3: Trên cơ sở của nguyên lý bất định Heisenberg, hãy tính độ bất định về vị trí x , về vận tốc v rồi cho nhận xét đối với các trường hợp sau đây: a. Điện tử trong nguyên tử với giả thiết v = 106 m/s. b. Điện tử trong tia âm cực với vận tốc v = 106 m/s được xác định với độ chính xác 0,01%. c. Quả bóng bàn bay, khối lượng 10g, vị trí có thể xác định chính xác đến 0,01 mm (Cho me = 9,1.10-31 kg; ; h = 6,625.10-34 J.s) Đáp án:

a. v  106 m / s

c. x  105 m

b. v  102 m / s x  0, 012m

x  1, 2.1010 m

v  1027 m / s

Bài 4: a. Hãy xác định độ bất định nhỏ nhất về tốc độ của một quả bóng có khối lượng bằng 500 gam, biết rằng độ bất định về vị trí là 1  m. b. Một viên đạn có khối lượng là 5gam được bắn đi với tốc độ vào khoảng 35 000 001 và 35 000 000 m/s. Hãy xác định độ bất định nhỏ nhất về vị trí của viên đạn này. Đáp án: a. vx  2,11.1028 m / s

b. x  2,11.1032 m

Bài 5: a. Hãy xác định độ bất định về động lượng và tốc độ cho một electron khi nó chuyển động trong một vùng không gian theo một chiều xác định (giả sử theo 0

chiều x của toạ độ) với độ rộng bằng cỡ đường kính của nguyên tử ~ 1 A .

Phạm Thị Ngọc Linh

31

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp b. Hãy xác định độ bất định về vận tốc của một hạt bụi có khối lượng 10 -12g, x  10 9 m

Đáp án: a. px  1.055.1024 kgm / s; vx  1,16.106 m / s

b. vx  1,055.1010 m / s

Bài 6: Hãy xác định độ bất định về động lượng và về tốc độ của: a. Một electron chuyển động trong vùng không gian theo chiều x với đường kính cỡ đường kính nguyên tử là 0,10 nm. b. Một người trượt tuyết nặng 70,0kg, chuyển động với tốc độ 100  1 km.h-1. Đáp án: a. px  1.055.1024 kg m / s; vx  1,16.106 m / s b. vx  2,78.103 m / s; px  0,1946 kgm / s

2.1.3. Bài tập về nguyên tử hiđro và ion giống hiđro Dạng 1: Bài tập về kết quả giải phương trình Schroedinger Bài 1: a. Việc giải phương trình Schroedinger cho những nghiệm được gọi là hàm sóng.

Những hàm thu được phụ thuộc vào mấy số lượng tử, cho biết tên và giá trị của các số lượng tử. b. Việc giải phương trình Schroedinger cũng cho những biểu thức tính năng lượng, momen động lượng và hình chiếu momen động lượng trên một phương xác định của trường ngoài. Hãy viết biểu thức tính các đại lượng đó. c. Hãy cho biết ý nghĩa của các số lượng tử.

Giải: a. Giải phương trình Schroedinger cho ta những nghiệm  nlm (r, , ) . Đó là những l

hàm mà các biến số là các toạ độ ứng với 3 toạ độ r, ,  trong không gian 3 chiều, hàm sóng thu được còn được xác định bởi 3 số nguyên n, l, ml gọi là các số lượng tử.

Trong đó: + n = 1, 2, 3... gọi là số lượng tử chính.

Phạm Thị Ngọc Linh

32

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp + l = 0, 1, 2,... (n- 1) gọi là số lượng tử phụ, ứng với một giá trị của n có n giá trị của l, ví dụ n = 4 thì l = 0, 1, 2, 3. + ml = 0, ±1, .... ±l gọi là số lượng tử từ, ứng với một trị của l có (2l + 1) trị của ml, ví dụ l = 1 thì ml = 0, +1, -1. b. Đối với nguyên tử H, việc giải phương trình Schroedinger còn cho biết: 22 me4 - Biểu thức tính năng lượng E n   2 2 [erg] nh

Trong biểu thức này các đại lượng đều tính ra hệ cgs. m là khối lượng = 9,1.10-28g, e là điện tích của điện tử = 4,8.10-10 (đvtđ cgs), h là hằng số Planck = 6,625.10-27 erg.s - Biểu thức tính mômen động lượng: M =

l(l  1).

- Biểu thức tính hình chiếu của mômen động lượng trên trục z: Mz = m c. Sự xuất hiện một cách tự nhiên các số lượng tử là hệ quả tất yếu cùa việc giải phương trình Schroedinger trong trường hợp có các điều kiện vật lí áp đặt cho hàm sóng.

Các số lượng tử này có những ý nghĩa vật lí xác định: - Số lượng tử n xác định năng lượng của điện tử.

- Số lượng tử l xác định mômen động lượng của điện tử.

- Số lượng tử ml xác định hình chiếu mômen động lượng của điện tử.

Bài 2: Xét các orbital sau đây(của nguyên tử hiđro): 100 ,  210 , 320 . Hãy tính năng lượng E (eV), momen động lượng M và hình chiếu momen động lượng MZ của điện tử khi điện tử ở trạng thái đó.

Phạm Thị Ngọc Linh

33

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đáp án: En  

13,6 [eV] n2

l(l  1).

M=

Mz = m

100

- 13,6

0

0

 210

- 3,4

2

0

 320

- 1,5

6

0

Bài 3: Đối với nguyên tử hiđro người ta viết các AO sau: 100; 211; 321. Tính năng lượng và momen động lượng cho các AO đã cho. Đáp án: 100 có E = -13,6 eV, M = 0; 211 có E = -3,4 eV, M = 2 ; 321 có E = -1,5 eV, M =

6

Bài 4: Hãy tính năng lượng, mômen động lượng và hình chiếu của mômen động lượng trên trục z của electron trong nguyên tử hiđrô khi electron ở trạng thái được mô tả bằng hàm  310 ,  321 ,  210 . Đáp án:  310 có E = -1,5 eV, M =  321 có E = -1,5 eV, M =

2 , Mz = 0

6 , Mz = 1.

 210 có E = -3,4 eV, M = 2 , Mz = 0

Bài 5: Biết lớp electron M ứng với n = 3. Hãy: a. Tính các số lượng tử l, ml, ms có thể có đối với lớp M. b. Cho biết có bao nhiêu AO tương ứng và viết các AO đó ứng với các hàm  nlml (r,θ,φ). c. Cho biết có bao nhiêu AO toàn phần và viết các AO đó ứng với các hàm

 nlml ms (r,θ, φ).

Phạm Thị Ngọc Linh

34

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đáp án: a. Lớp M  n = 3.

ml = 2 ml = 1 n=3

l=2

ms =

1 2

ms = -

1 2

ms =

1 2

ms = -

1 2

ms =

1 2

ms = -

1 2

ml = 0 ml = -1 ml = -2 ml = 1

n=3

l=1

ml = 0 ml = -1

n=3

ml = 0

l=0

b. Có 9 AO tương ứng:  322 ,  321 ,  320 , 32 1 ,  32 2 ,  311 ,  310 ,  311 ,  300 . c. Có 18 AO toàn phần:  322



1 2

32  2 

, 1 2

322 

,

311

1 2

1 2

, ,

321

1 2

311

,

1 2

321

,

310

1 2

1 2

, ,

320

1 2

310 

1 2

,

320 

,

311

1 2

1 2

, ,

32 1

1 2

311

, 1 2

32 1

,

300

1 2

1 2

,

,

32  2

300 

1 2

1 2

,

.

Dạng 2: Bài tập về quang phổ Khi electron ở mức năng lượng cao Ec chuyển về trạng thái có mức năng lượng thấp Et sẽ giải phóng ra một năng lượng E  E c  E t . Năng lượng này được phát ra dưới dạng bức xạ sóng điện từ với số sóng liên kết  : 

 1 1 1  = R H  2  2  [cm 1 ]   n t nc 

nt, nc là n ứng với mức năng lượng thấp (t) và cao (c) tương ứng.

Phạm Thị Ngọc Linh

35

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Bài 1: Trong trường hợp đối với nguyên tử H, hãy xác định các đại lượng sau: a. Năng lượng kích thích dùng để chuyển e từ trạng thái cơ bản lên trạng thái ứng với n = 3. b. Năng lượng ion hóa để tách electron ở n = 3 tới xa . c. Bước sóng  (nm) khi electron chuyển từ n = 3 về n = 2.  1 1   2 2  nc nt 

Giải: Áp dụng công thức: E  E c  E t  E H 

a. Đối với bước chuyển 1  3 năng lượng tương ứng là: 1 1 E13  E3  E1  13, 6.  2  2   12, 09 eV 3 1 

b. Năng lượng ion hóa ứng với bước chuyển 3   là:  1 1  13, 6 E 3  E   E 3  13, 6.   2    1,51 eV 9  3 

Phạm Thị Ngọc Linh

36

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp c. Bước sóng  32 khi electron chuyển từ 3  2 hc  1 1  17 E32  E3  E 2  13, 6.  2  2   (eV)  h  32 3 2  9  32 

9 1 9.6, 625.1034.3.108 hc    6,57.107 m  657nm 17 1, 6.1019 17.1, 6.1019

Bài 2: Đối với phổ phát xạ của nguyên tử hiđro người ta biết bước sóng dài nhất thuộc dãy Lyman là 0,1216m; bước sóng ứng với sự chuyển dịch electron từ mức M về mức K là 0,1026m. Từ các dữ kiện này hãy xác định độ dài bước sóng dài nhất thuộc o

dãy Balmer theo A .

0

Đáp án: 32  6566 A Bài 3: Từ những dữ kiện sau đây thuộc phổ phát xạ của hiđro. Hãy xác định 31 và 41 o

o

thuộc dãy Lyman. Biết: 21 = 1215 A thuộc dãy Lyman; 32 = 65663 A (vạch Hα), 42 o

= 4861 A (vạch Hα thuộc dãy Balmer).

0

0

Đáp án: 31  1025 A ;  41  972 A Bài 4: Thực nghiệm cho biết trên phổ phát xạ của nguyên tử H các vạch thứ nhất, thứ hai và thứ ba thuộc dãy Balmer lần lượt là 656,3 nm; 486,1 nm; 434nm. Hãy xác định hai vạch đầu tiên của dãy Paschen. Đáp án:  43  1874, 4nm

53  1281,3nm

Bài 5: Thực nghiệm về quang phổ phát xạ nguyên tử Hiđro cho biết vạch đầu tiên của dãy Paschen có độ dài sóng là 1875,11 nm. Hãy tính độ dài sóng giới hạn của dãy này theo nm. Đáp án:  3  820,36nm Bài 6: Người ta biết rằng vạch quang phổ có bước sóng dài nhất thuộc một dãy phổ nào đó của phổ phát xạ nguyên tử hiđro ghi được là 656,3 nm. Hỏi bước sóng này thuộc dãy phổ nào? Hãy chứng minh điều này một cách định lượng. Cho R H = 1,09678.107 m-1.

Phạm Thị Ngọc Linh

37

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Hướng dẫn: Bước sóng dài nhất ứng với sự chuyển mức năng lượng từ (n+1)  n Tìm ra n = 2  Bước sóng này thuộc dãy phổ Balmer.

Bài 7: Tính hiệu năng lượng giữa hai mức trong phổ phát xạ của H với các số liệu như sau: a (nt = 1; nc = 2) và b (nt = 10; nc = 11). So sánh kết quả thu được. Đáp án:

E a  432,1 lần E b

Bài 8: Đối với phổ phát xạ của nguyên tử hiđro người ta thu được hàng loạt các dãy phổ quan trọng như Lyman, Balmer, Paschen. o

a. Hãy tính độ dài bước sóng  ( A ) lớn nhất nằm trong vùng trông thấy. o

b. Tính bước sóng  ( A ) nhỏ nhất nằm trong vùng phổ UV. o

c. Xác định bước chuyển (giá trị nc) đối với vạch phổ  = 4330 A .

Cho RH = 1,1.105cm-1. o

Đáp án: a.  (dài nhất nằm trong vùng trông thấy) =  32 = 6545 A o

b.  (ngắn nhất nằm trong vùng phổ UV) =  1 = 909 A c. nc = 5.

Dạng 3: Bài tập về ion giống nguyên tử hiđro 

 1 1   2 2  n t nc 

Công thức tính số sóng:   Z2 .R H . 

với Z là điện tích hạt nhân.

Z2 năng lượng: E  13, 6 2 [eV] n

Bài 1: Hãy tính vị trí (  ) của 3 vạch đầu tiên cũng như vị trí của vạch giới hạn của dãy Lyman trên phổ phát xạ của ion He+ (tính ra cm-1). Coi hằng số Rydberg cũng được nghiệm đúng với He+: RH = 109700 cm-1. 

 1  1 1  1   2   4.109700.  2  2  2  nt nc   nt nc 

Hướng dẫn: Đối với ion He+: vì Z = 2 nên:   Z2 .R H . 

21  329100 cm1; 31  390000 cm1; 41  411400 cm1; 1  438800 cm1

Phạm Thị Ngọc Linh

38

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Bài 2: a. Khi nguyên tử 3Li bị mất 2 electron sẽ trở thành ion Li2+. Xác định độ dài bước o

sóng  ( A ) đối với vạch phổ đầu tiên của dãy Balmer. b. Hãy tính năng lượng cần thiết tối thiểu theo eV để làm bứt electron còn lại của ion Li2+ khỏi trạng thái cơ bản.

Cho RH = 109670 cm-1.

Giải: a. Vạch phổ đầu tiên dãy Balmer ứng với sự chuyển mức năng lượng 3  2. 

Áp dụng công thức  

 1 1 1   Z2 .R H .  2  2  ta có:   n t nc 

0 1  1 1  32.109670.  2  2   32  7, 295.106 cm  729,5A 32 2 3 

b. Khi nguyên tử 3Li bị mất 2 electron sẽ trở thành ion Li2+, ion này giống nguyên tử H. Năng lượng cần thiết tối thiểu theo eV để làm bứt electron còn lại của ion Li2+ khỏi trạng thái cơ bản là: E  13,6.

Z2 32  13,6.  122, 4eV n2 12

Bài 3: Xét nguyên tử hiđro và ion giống hiđro U91+ (U-uran), với EH = -13,6eV (năng lượng ở trạng thái cơ bản). Hãy: a. Xác định năng lượng ion hóa EI (eV) cho H và U91+. b. Tính bước sóng  (nm) cho 2 ion nói trên khi biết electron chuyển từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích đầu tiên. Cho biết các nhận xét về kết quả thu được.

Cho h = 6,62.10-34 J.s; c = 3.108 m/s. Đáp án: a. E I (H) = 13,6eV

EI (U91 ) = 13,6.922 = 115 110 eV

b.  21 (H)  121, 7nm thuộc vùng UV ; 21 (U91 )  0,014nm thuộc bức xạ tia X Bài 4: Vạch phổ ứng với bước chuyển nt = 1 và nc = 2 đối với ion He+ có bước sóng  = 30,3.10-9 m.

Phạm Thị Ngọc Linh

39

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp a. Hãy xác định giá trị RHe+ rồi rút ra tỷ số

RH .

R He 

b. Tính năng lượng ở trạng thái cơ bản theo J và eV đối với ion He+.

Biết RH = 1,1.105cm-1 Đáp án: a. RHe+ = 4,4.105 cm-1;

RH 1 = R He  4

b. E = 54,4 eV = 8,704.10-18 J

Bài 5: Cho năng lượng ion hóa của một ion giống hiđro là 54,4eV. a. Hãy xác định STT hạt nhân Z khi biết năng lượng của H ở trạng thái cơ bản là: -13,6eV. b. Khi biết vạch giới hạn cuối của phổ phát xạ đối với ion giống hiđro có bước o

sóng  = 2050 A . Hãy xác định STT n của mức năng lượng mà electron chuyển tới.

Cho RH = 109700cm-1. Đáp án: a. Z = 2

b. nt = 3

2.1.4. Bài tập về nguyên tử nhiều electron Dạng 1: Bài tập về cơ sở viết cấu hình electron 4 cơ sở để viết cấu hình electron của nguyên tử nhiều electron: + Nguyên lý vững bền: Trong nguyên tử, electron chiếm các orbital có năng lượng từ thấp đến cao. Trạng thái hệ có năng lượng thấp nhất là trang thái cơ bản (trạng thái bền vững của hệ). + Quy tắc Klechkowski: Năng lượng của phân mức,  nl tăng theo sự tăng của trị số tổng (n + l); nếu 2 mức có cùng trị của tổng (n + l) thì  nl sẽ tăng theo sự tăng của n.

Từ trên ta có thể đưa ra dãy thứ tự các AO có mức năng lượng từ thấp đến cao như sau: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p + Nguyên lý Pauli:

Phạm Thị Ngọc Linh

40

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Trong một nguyên tử không thể có 2 hay nhiều electron mà trạng thái của chúng được đặc trưng cùng tập hợp 4 số lượng tử n, l, ml, ms như nhau.

Mỗi orbital nguyên tử có tối đa 2 electron và 2 electron này phải có chiều

Hay:

chuyển động tự quay khác nhau. + 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.

Hay:

Trong cùng một phân lớp các electron chiếm các orbital sao cho số electron độc thân là tối đa và các electron này có chiều chuyển động tự quay giống nhau (kí hiệu electron là  )

Bài 1: Căn cứ vào các nguyên lý, quy tắc đã học hãy điền vào các vị trí đánh dấu hỏi các số liệu thích ứng. a. Z = ?

1s22s22p63s23p3

b. Z = 40

1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d?

c. Z = ?

1s22s22p?3s23p64s23d?4p65s?4d?5p4

d. Z = 83

[Xe]6s?4f?5s?6p?

Đáp án: a. Z = 15

b. 4d2

c. Z = 52 3dl0 5s2 4dl0

d. 4f14 6s2 6p3

Bài 2: Trong số các cấu hình electron viết dưới đây cho Mo (Z = 42) thì cấu hình nào đúng, cấu hình nào sai? Lí do? a. [Kr]5s24d5

b. [Ar]3d144s24p8

c. [Ar]3d104s24p64d6

d. [Kr]5s14d5

Giải: a. Sai vì tổng số electron bằng 43 > 42. b. Sai vì trên phân lớp 3d chỉ có tối đa là 10 electron và ở 4p chỉ có tối đa là 6 electron. c. Sai vì sau phân lớp 4p là phân lớp 5s chứ không phải

là 4d (qui tắc

Klechkowski).

Phạm Thị Ngọc Linh

41

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp d. Đúng vì cách viết tôn trọng các nguyên lý và qui tắc. Hơn nữa, lớp 4d đạt được trạng thái nửa bão hòa là phân mức năng lượng bền hóa.

Bài 3: 1. Trong sự tổ hợp các số lượng tử sau đây thì tổ hợp nào đúng, tổ hợp nào sai? Lý do? a. n = 2, l = 1, ml = 0

b. n = 2, l = 2, ml = -1

c. n = 2, l = 0, ml = -1

2. Căn cứ vào các số liệu trong bảng dưới đây, hãy viết các phân mức tương ứng và xếp thứ tự các phân mức ấy theo chiều tăng của năng lượng: a. n = 2, l = 1, ml = -1

b. n = 4, l = 0, ml = 0

c. n = 5, l = 2, ml = 0

b. Sai vì giá trị của l chỉ có thể 0  l  n -1 ;

Đáp án: 1. a. Đúng;

c. Sai vì giá trị của ml chỉ có thể l  ml  l 2. a. 2p

b. 4s.

Thứ tự: 2p < 4s < 5d.

c. 5d

Bài 4: 1. Cho biết trong số các tập hợp các số lượng tử dưới đây thì trường hợp nào đúng, trường hợp nào sai? a. n = 2, l = 0, ml = 0

b. n = 2, l = 1, ml = 1

c. n = 2, l = 1, ml = 0

d. n = 1, l = 0, ml = 1

e. n = 2, l = 4, ml = -1

f. n = 0, l = 0, ml = 0

2. Trong 3 cấu hình electron dưới đây thì cấu hình nào đúng, cấu hình nào sai?

Nếu sai cho biết cấu hình đó vi phạm quy tắc, nguyên tắc nào? a.









b.









c.







Đáp án: 1. a, b, c đúng; d, e, f sai 2. a sai (nguyên lý vững bền), b đúng, c sai (quy tắc Hund 1) Bài 5: a. Hãy cho biết giá trị của các số lượng tử l đặc trưng cho các trạng thái sau: 2s, 3p, 3d, 3f, 4d và cho nhận xét. b. Điền tiếp giá trị số lượng tử ml và tính số AO có thể có trên từng phân lớp. c. Từ các AO đã xác lập được, hãy sắp xếp chúng theo thứ tự năng lượng tăng dần. Đáp án: không có phân lớp 3f.

Phạm Thị Ngọc Linh

42

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp a. Giá trị của các số lượng tử l đặc trưng cho 2s là l = 0, cho 3p là l = 1, cho 3d là l = 2, cho 4d là l = 2 b. Phân lớp s: l = 0, ml = 0 có 1 AO Phân lớp p: l = 1, ml = +1, 0, -1 có 3AO Phân lớp d: l = 2, ml = +2, +1, 0, -1, -2 có 5AO c. Thứ tự AO: 2s < 3p < 3d < 4d.

Bài 6: a. Một nguyên tử ở trạng thái cơ bản có phân lớp electron ngoài cùng là 3p2. Hỏi hai electron này có thể ứng với những giá trị nào của bốn số lượng tử? b. Mỗi AO được đặc trưng bằng những số lượng tử nào? Minh hoạ bằng AO 2pz. Đáp án: a. n = 3, l = 1, ms = +

1 1 hoặc ms = 2 2

ml có thể là ml = -1 và 0

ml = -1 và +1

ml = 0 và +1

b. Mỗi AO được đặc trưng bằng 3 số lượng tử: n, l và ml.

AO 2pz có n = 2, l = 1và ml = 0 Bài 7: Tìm số e tối đa trong nguyên tử từ các số lượng tử sau: a. n = 2

c. n = 3, l = 0 và ml = 0

b. n = 3 và l = 1

d. n = 3, l = 1, ml = -1 và ms =  1 2

Đáp án: a. 8e

b. 6e

c. 2e

d. 1e

Bài 8: Tìm số e tối đa trong nguyên tử từ các số lượng tử sau: a. n = 2 và l = 1

c. n = 2, l = 1 và ml = -1

b. n = 3 và l = 1

d. n = 3, l = 1 và ml = -1 e. n = 3, l = 1, ml = 0 và ms =  1 2

Đáp án: a. 6e

b. 6e

c. 2e

d. 2e

e. 1e

Bài 9: Tìm giá trị của n và l trong các phân lớp sau: a. 1s

Phạm Thị Ngọc Linh

b. 3s

c. 5p

43

d. 3d

e. 4f

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Đáp án:

a. n = 1

b. n = 3

c. n = 5

d. n = 3

e. n = 4

l=0

l=0

l=1

l=2

l=3

Bài 10: 1. Viết các giá trị có thể có của l khi n = 4.

2. Viết các AO ứng với các hàm  nlml (r,θ,φ) với: a. n = 3 và l = 1

c. n = 3, l = 1 và ml = -1

b. n = 2 và l = 1

d. n = 1

Đáp án: 1. n = 4 l = 3, 2, 1, 0.

2. a.  311 ,  310 ,  311

b.  211 ,  210 ,  211

c.  311

d. 100

Bài 11: Tổ hợp các số lượng tử sau theo thứ tự n, l, ml, ms được viết cho electron ghép đôi và electron độc thân trong AO. Hãy sửa lại cho đúng, giả sử giá trị của n là đúng. a. 1, 0, 0,  1 ,  1

c. 3, 2, 3,  1

e. 2, 1, -1, 0

b. 2, 0, 1,  1

d. 3, 1, 2,  1

f. 3, -1, -1,  1

2

2

2

2 2

2

Dạng 2: Bài tập về cấu hình electron của nguyên tử và ion 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.

Kí hiệu: nla, trong đó n biểu thị bằng chữ số, l biểu thị bằng kí hiệu trạng thái; a là số electron.

Cách viết: + Trước hết xác định số lượng electron.

Tổng số electron bằng số điện tích hạt nhân Z. Theo nguyên lý Pauli, trong 1 AO có nhiều nhất 2 electron với ms khác dấu.

Trong 1 phân lớp, số electron nhiều nhất là 2 (2l +1).

Phạm Thị Ngọc Linh

44

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Phân lớp electron (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 gọi là vỏ hở (hay vỏ mở). + Khi viết cấu hình electron: dựa vào 4 cơ sở viết cấu hình e và số lượng e.

Bài 1: Hoàn thành cấu hình electron sau đây: a. 1s22s22p63s23p64s23d? biết Z = 26. b. Tính Z khi biết cấu hình electron: 1s22s22p63s23p64s23d?4p3. b. 3d10  Z = 33

Đáp án: a.3d6 Bài 2: Cho nguyên tử Cl (Z = 17); Ni (Z = 28). Hãy: a. Viết cấu hình electron cho các ion Cl- và Ni2+.

b. Với cấu hình electron của Ni2+ đã xác lập ở câu a hãy cho biết có bao nhiêu electron độc thân? Đáp án: a. Cl-: 1s22s22p63s23p6,

Ni2+: 1s22s22p63s23p63d8.

b. Ni2+ có 2 electron độc thân. 









Bài 3: Trong số các cấu hình electron nguyên tử có số Z = 28 được đề nghị dưới đây: 1s22s22p63s23p63d104s0 (1)

1s22s22p63s23p63d84s2 (3)

1s22s22p63s23p83d64s2 (2)

1s22s22p63s23p63d64s24p2 (4)

a. Cấu hình nào không thể có? Vì sao? b. Cấu hình nào ở trạng thái cơ bản và có mấy electron độc thân? c. Cấu hình nào ở trạng thái kích thích? d. Sắp xếp các cấu hình theo thứ tự năng lượng tăng dần.

Hướng dẫn: a. Cấu hình (2) không thể có, vì theo nguyên lý Pauli phân lớp p chỉ có tối đa 6 electron. b. Cấu hình (3) ở trạng thái cơ bản và có 2 electron độc thân ở 3d8 c. Các cấu hình (1) và (4) ở trạng thái kích thích.

Phạm Thị Ngọc Linh

45

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp d. Thứ tự năng lượng tăng dần: (3) < (1) < (4) Bài 4: Trong số các nguyên tố có số electron bằng hoặc ít hơn 20 electron, hãy xác định xem có bao nhiêu nguyên tố thỏa mãn điều kiện cấu hình electron của nó 2 electron độc thân ở trạng thái cơ bản. Đáp án: Bốn nguyên tố với Z = 6; 8; 14; 16.

Bài 5: Có bao nhiêu electron độc thân trong nguyên tử của các nguyên tố sau: Na, Ne, Al, Be, Br và Ti? Đáp án: Na: 1e, Ne: 0, Al: 3e, Be: 0, Br: 1e, Ti: 2e.

Bài 6: Xét từ tính của các nguyên tử và ion sau: a. Br

c. Ne+

b. Kr

e. Br-

d. Fe

Đáp án: có từ tính: a, c, d.

Bài 7: Tìm tổng electron s, p và d trong nguyên tử các nguyên tố sau: a. P

b. Kr

c. Ni

d. Zn

e. Ti

Bài 8: Khi kim loại chuyển tiếp d ion hóa, nó mất các electron bên ngoài trước khi mất bất kỳ electron d nào. Sử dụng cách biểu diễn [khí hiếm] (n – 1)dx, viết cấu hình e lớp ngoài cùng của các ion sau: a. Cr3+

b. Mn2+

c. Ag+

d. Fe2+

e. Cu2+

f. Fe3+

Đáp án: a. Cr3+ [Ar]3d3

c. Ag+ [Kr]4d10

e. Cu2+ [Ar]3d9

b. Mn2+ [Ar]3d5

d. Fe2+ [Ar]3d6

f. Fe3+ [Ar]3d5

Bài 9: Cho nguyên tố A với phân lớp ngoài cùng là 4px và nguyên tố B có phân lớp ngoài cùng là 4sy. 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.

Giải: Nguyên tố B có phân lớp ngoài cùng là 4sy Nếu y = 1 → x = 7 - 1 = 6, A có cấu hình e phân lớp ngoài cùng là 4p6 (cấu hình e của khí hiếm) → Loại.

Vậy y = 2 → x = 7 - 2 = 5.

Cấu hình e của A: 1s22s22p63s23p64s24p5 → ZA = 35

Phạm Thị Ngọc Linh

46

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Cấu hình e của B: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 → ZB = 20 Bài 10: Hai nguyên tử A và B có các phân lớp electron ngoài cùng là 3p và 4s tương ứng. Người ta lại biết tổng số electron của hai phân lớp đó bằng 5 và hiệu số là 3. Hãy viết cấu hình electron của hai nguyên tử đó rồi tính giá trị Z của A và B? Đáp án: A: 1s22s22p63s23p4 → ZA = 16

B: 1s22s22p63s23p64s1 → ZB = 19

Bài 11: Cấu hình electron ngoài cùng của nguyên tử của một nguyên tố X là 5p5. Tỷ số nơtron và điện tích hạt nhân bằng 1,3962. Số nơtron của X bằng 3,7 lần số nơtron của nguyên tử thuộc nguyên tố Y. Khi cho 4,29gam Y tác dụng với lượng dư X thì thu được 18,26gam sản phẩm có công thức là XY. Hãy xác định điện tích hạt nhân Z của X và Y và viết cấu hình electron của Y tìm được? Đáp án: ZX = 63, ZY = 19, Cấu hình e của Y là: ls22s22p63s23p64sl Dạng 3: Bài tập áp dụng phương pháp Slater Các bước xác định năng lượng điện tử của nguyên tử: - Bước 1: Viết cấu hình electron nguyên tử có chia thành các nhóm như sau: (1s); (2s,2p); (3s, 3p); (3d); (4s, 4p); (4d); (4f)…

- Bước 2: Xác định số lượng tử chính hiệu dụng n* theo bảng sau: n

1

2

3

4

5

6

…

n*

1

2

3

3,7

4,0

4,2

…

- Bước 3: Xác định hằng số chắn b: Trị số hằng số chắn b đối với 1 e đang xét sẽ bằng tổng các trị số góp của các electron, như sau: + Các e ở nhóm AO ngoài nhóm AO đang xét có trị số góp bằng 0. + Mỗi e ở cùng AO (hay nhóm AO) với e được xét góp một lượng 0,35; riêng 1e trên cùng AO-1s chỉ góp 0,3. + Lượng góp của mỗi e ở AO bên trong so với AO đang xét: 

Nếu AO đang xét là AO-s hay AO-p thì mỗi e trên lớp AO phía trong (n’ = n – 1) sẽ làm tăng hằng số chắn một giá trị 0,85. Mỗi e trên những AO nằm sâu hơn (n’ < n – 1) sẽ có số hạng góp 1,00 vào b.



Nếu AO đang xét là AO-d hay AO-f thì mỗi e thuộc những nhóm bên

Phạm Thị Ngọc Linh

47

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp trong (ngay cả khi cùng lớp n) sẽ có số hạng góp như nhau một giá trị là 1,00 vào b.

- Bước 4: Tính Z* = Z – b - Bước 5: Tính năng lượng E của e trên các nhóm: E  

13,6.Z*2 eV rồi tính năng n*2

lượng tổng cộng của nguyên tử.

Bài 1: Từ cấu hình electron của He: 1s2, hãy: a. Tính năng lượng của He theo eV? b. Tính giá trị năng lượng của He theo phương pháp Slater và so sánh với kết quả tính ở a và với giá trị thực nghiệm EHe = -79 eV. c. Xác định năng lượng ion hóa thứ nhất I1 của He và so sánh với giá trị thực nghiệm: EHe+ = 24,6 eV. Đáp án: a. E He  108,8 eV b. E*He  78,6 eV Kết quả này khá phù hợp với thực nghiệm EHe = -79eV. Nhưng sai lệch với cách tính ở câu a khi chưa hiệu chỉnh bằng hàng số chắn b. c. He+ là ion giống hiđro. E*He  54, 4 eV 

Kết quả thu được rất phù hợp với thực nghiệm: II = 24,2eV. Bài 2: Hãy xác định năng lượng của nguyên tử 3 Li và của ion Li+, từ kết quả thu được hãy tính năng lượng ion hóa thứ nhất của nguyên tử Li. Đáp án: ELi = -204,02 eV; ELi = -198,28 eV; I = 5,74 eV Bài 3: Xác định năng lượng điện tử của nguyên tử oxi ở trạng thái cơ bản.

Giải: Cấu hình e của O (Z = 8): (ls2)(2s22p4).

Xét 1 e ở AO 1s: b = 0,3  Z* = Z- b = 8-0,3 = 7,7 E1s  

13,6.Z*2 13,6.7,72    806,5 eV n*2 12

Xét 1 e ở AO 2s2p: b = 5.0,35 +2.0,85 = 3,45  Z* = Z-b = 8-3,45 = 4,55.

Phạm Thị Ngọc Linh

48

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

E 2s2p

13,6.Z*2 13,6.4,552    70, 4 eV n*2 22

Năng lượng điện tử của nguyên tử oxi: EO  2E1s  6E2s2p  2.(806,5)  2.(70, 4)  2035, 4 eV

Bài 4: Dựa vào phương pháp gần đúng Slater, hãy xác định điện tích hiệu dụng Z * cho các trường hợp sau đây: N (Z = 7) và Fe (Z = 26).

Hướng dẫn: Cấu hình e của N (Z = 7): (ls2)(2s22p3).

Xét 1 e ở AO 1s: b = 0,3  Z* = Z-b = 7-0,3 = 6,7 Xét 1 e ở AO 2s2p: b = 4.0,35 +2.0,85 = 3,1  Z* = Z-b = 7-3,1 = 3,9.

Cấu hình e của Fe (Z = 26): (ls2)(2s22p6)(3s23p6)(3d6)( 4s2) Tương tự: Z*1s = 25,7; Z*2s2p = 21,85; Z*3s3p = 14,75; Z*3d = 6,25; Z*4s = 3,75.

Bài 5: Trên cơ sở của quy tắc gần đúng Slater, hãy xác định các điện tích hiệu dụng Z * ứng với các nhóm phân lớp tương ứng có thể có và tổng năng lượng đối với nguyên tử Cl (Z = 17) ở trạng thái cơ bản? Đáp án: Z1s*  16, 7; Z*2s2p  12,85; Z*3s3p  6,1; E Cl  12470, 739 eV Bài 6: Sử dụng công thức tính năng lượng AO của Slater, hãy so sánh năng lượng của hai cấu hình electron nguyên tử sau (Z = 25): a. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 b. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 Từ đó rút ra cấu hình nào ở trạng thái cơ bản.

Hướng dẫn: Hai cấu hình chỉ khác nhau về số electron ở 3d và 4s, nên chỉ cần tính năng lượng của các AO đó. a. Năng lượng của 7 electron 3d: 7E3d = -254 eV. b. Năng lượng của 5 electron 3d và 2 electron 4s là: 5E3d +2E4s = -263 eV. Vậy cấu hình b có năng lượng thấp hơn cấu hình a và là cấu hình electron của nguyên tử có số Z = 25 ở trạng thái cơ bản.

Phạm Thị Ngọc Linh

49

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Bài 7: Sử dụng công thức tính năng lượng AO của Slater, hãy so sánh năng lượng của ion Fe2+ (Z = 26) với các cấu hình electron sau: a. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 b. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d4 4s2 Từ kết quả thu được hãy cho biết khi nguyên tử Fe bị ion hoá thành Fe 2+ sẽ có cấu hình electron nào? Đáp án: a. Năng lượng của 6 electron 3d: -354 eV b. Năng lượng của 4 electron 3d và 2 electron 4s: -351 eV Cấu hình a có năng lượng thấp hơn, nghĩa là khi nguyên tử Fe bị ion hoá thành Fe2+ thì hai electron 4s sẽ tách ra khỏi nguyên tử.

2.1.5. Bài tập về hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học Dạng 1: Bài tập về mối quan hệ giữ vị trí và cấu hình electron * Vị trí của 1 nguyên tố trong bảng tuần hoàn: + Ô nguyên tố (số thứ tự nguyên tố): Số thứ tự nguyên tố đúng bằng số đơn vị điện tích hạt nhân Z của nguyên tử nguyên tố đó. Đây cũng chính là số electron có trong nguyên tử của nguyên tố đó. + Chu kỳ: là tập hợp hàng ngang các nguyên tố được sắp xếp theo chiều tăng dần của số đơn vị điện tích hạt nhân Z, bắt đầu là một kim loại kiềm, kết thúc là một khí trơ.

Số thứ tự chu kỳ = số lượng tử chính n của lớp electron ngoài cùng. + Nhóm: là tập hợp các nguyên tố theo cột dọc và có cùng electron hóa trị.

Các nguyên tố trong cùng nhóm có cấu trúc electron hóa trị giống nhau nên có tính chất hóa học tương tự nhau.

Nhóm A: gồm các nguyên tố s, p điển hình.

Số thứ tự nhóm A = tổng số electron lớp ngoài cùng.

Nhóm B: gồm các nguyên tố họ d, f, bắt đầu từ chu kỳ 4.

Số thứ tự nhóm B = tổng số electron lớp ngoài cùng và phân lớp sát ngoài cùng chưa bão hòa.

Phạm Thị Ngọc Linh

50

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp * Quan hệ giữa vị trí của nguyên tố và cấu tạo nguyên tử của nó: biết vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hoàn, có thể suy ra cấu tạo nguyên tử của nguyên tố đó và ngược lại.

Vị trí của 1 nguyên tố trong bảng tuần hoàn  Cấu tạo nguyên tử. + Số thứ tự của nguyên tố (ô nguyên tố)  Số proton, số electron. + Số thứ tự của chu kỳ  Số lớp electron. + Số thứ tự của nhóm A  Số electron lớp ngoài cùng. * Quan hệ giữa vị trí và tính chất của nguyên tố: biết vị trí của 1 nguyên tố trong bảng tuần hoàn, có thể suy ra những tính chất hóa học cơ bản của nó. + Tính kim loại, tính phi kim. + Hóa trị cao nhất của nguyên tố đó trong hợp chất với oxi, hóa trị với hiđro.

Bài 1: Viết chi tiết cấu hình electron nguyên tố có số thứ tự: 19, 35, 24,14, 52 . Cho biết vị trí chúng trong hệ thống tuần hoàn, tính kim loại, phi kim của mỗi nguyên tố.

Giải: (Z = 19) ls22s2 2p6 3s2 3p64s1

Ô 19, chu kì 4, nhóm IA, kim loại

(Z = 35) ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5

Ô 35, chu kì 4, nhóm VIIA, phi kim

(Z = 24) ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4sl

Ô 24, chu kì 4, nhóm VIB, kim loại

(Z = 14) ls2 2s2 2p6 3s2 3p2

Ô 14, chu kì 3, nhóm IVA, phi kim

(Z = 52) ls2 2s22p63s2 3p63d10 4s2 4p64d10 5s 2 5p 4

Ô 52, chu kì 5, nhóm VIA, kim loại

Bài 2: Viết cấu hình electron ở trạng thái cơ bản cho các nguyên tố sau: Mg (Z = 12); Ca (Z = 20); Sr (Z = 38); Zn (Z = 30); Cd (Z = 48).

Bài 3: Xác định vị trí (chu kỳ, nhóm, họ,…) của các nguyên tố có cấu hình electron lớp ngoài cùng là:

a. ns2 np3

b. ns1

c. ns2 (n – 1)d0-2 (n – 2)f1-14

Đáp án: c. chu kỳ n (n  6), nhóm IIIB, họ Lantan, Actini (họ f) Bài 4: Xác định vị trí (chu kỳ, nhóm, họ,…) của các nguyên tố có cấu hình electron lớp ngoài cùng là: a. ns2 np5

Phạm Thị Ngọc Linh

b. ns2

c. ns2 (n – 1)d1-10

51

d. ns2 np1

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp Bài 5: Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng của: a. kim loại kiềm thổ b. cột thứ 10 trong dãy kim loại chuyển tiếp d c. halogen Bài 6:

Trong các nguyên tố từ A đến J, nguyên tố nào: a. là kim loại kiềm

f. là halogen

b. có cấu hình e lớp ngoài cùng là d7 s2

g. thuộc họ s

c. thuộc họ Lantan

i. là kim loại chuyển tiếp d

d. thuộc họ p

j. là khí hiếm

e. các e điền một phần vào phân lớp f

k. là kim loại kiềm thổ

Bài 7: Trong các phân tử và ion sau, những phân tử và ion nào là đẳng electron? a. O2-, F-, Ne, Na, Ca2+, Al3+

b. P3-, S2-, Cl-, Ar, K, Ca2+

Đáp án: a. O2-, F-, Ne, Al3+

b. P3-, S2-, Cl-, Ar, Ca2+

Bài 8: Hãy ghép cấu hình electron ở trạng thái cơ bản với nguyên tử thích hợp:

Phạm Thị Ngọc Linh

52

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Cấu hình electron nguyên tử

Nguyên tử

a. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3

A. Cesi Cs

b. [Ar]3d5 4s1

B. Vanađi V

c. [Kr] 4d10 5f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s2

C. Asen As

d. [Xe] 6s1

D. Rađi Ra

e. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2

E. Crom Cr Đáp án: a – C, b – E, c – D, d – A, e – B.

Bài 9: Hãy ghép cấu hình electron ở trạng thái cơ bản với nguyên tử thích hợp: Cấu hình electron nguyên tử

Nguyên tử

a. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1

A. Franxi Fr

b. [Kr] 4d10 5f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p4

B. Sắt Fe

c. [Kr] 4d10 5f14 5s2 5p6 5d10 6s2 6p6 7s1

C. Clo Cl

d. ls2 2s2 2p6 3s2 3p5

D. Đồng Cu

e. ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

E. Poloni Po Đáp án: a – D, b – E, c – A, d – C, e – B.

Bài 10: Viết cấu hình electron ở trạng thái cơ bản của các nguyên tố: a. Từ A – E.

b. Từ F – J.

Bài 11: Hãy viết cấu hình electron của các nguyên tố với Z  18 và có 1 electron độc thân ở trạng thái cơ bản.

Phạm Thị Ngọc Linh

53

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Đáp án: Có 6 nguyên tố: H ( Z = 1 ) ls1,

Li ( Z = 3 ) ls22s1 ,

B( Z = 5 ) ls22s2 2p1,

F (Z= 9) ls22s2 2p5,

Na(Z= 11) ls2 2s2 2p6 3s1,

Cl (Z= 17)ls2 2s2 2p6 3s23p5.

Bài 12: Tại sao Zn (Z = 30) được xếp vào nhóm IIB và Cu (Z = 29) vào nhóm IB Giải: Zn (Z = 30) ls2 2s2 2p3s2 3p6 3d104s2: phân lớp 3d bão hòa tương đối bền, điện tử ít tham gia phản ứng hóa học nên hóa trị do hai điện tử 4s quyết định. Vì vậy Zn được xếp vào nhóm IIB Cu (Z = 29) ls2 2s2 2p3s2 3p6 3d104s1: phân lớp 3d bão hòa, lớp ngoài cùng có 1 điện tử. Vì vậy Cu xếp vào nhóm IB. Bài 13: Giải thích tại sao nguyên tố kẽm Zn (Z = 30) và Ca (Z = 20) có cùng cấu hình electron lớp ngoài cùng như nhau nhưng lại không thuộc cùng một phân nhóm? Đáp án: Zn (Z = 30) ls2 2s2 2p3s2 3p6 3d104s2 có e cuối cùng điền vào phân lớp 3d là nguyên tố chuyển tiếp, Ca (Z = 20) ls2 2s2 2p3s2 3p6 4s2 có e cuối cùng điền vào phân lớp 4s thuộc nguyên tố s.

Bài 14: Người ta biết rằng Sr (Z = 38) khi mất 2e sẽ có cấu hình electron bền vững; trong khi đó nguyên tử Fe (Z = 26) lại cho 2 dạng cấu hình electron bền vững khi mất electron. Hãy viết cấu hình electron cho 3 trường hợp trên và chỉ rõ số electron độc thân cho từng trường hợp? Đáp án: Sr2+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6; số e độc thân = 0; Fe2+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6; có 4 e độc thân; Fe3+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5; có 5 e độc thân.

Bài 15: Một nguyên tố X có Z < 36. Cấu hình electron ở trạng thái cơ bản của nguyên tố này có 5 electron độc thân. Hãy cho biết đó là nguyên tử hay ion nào? Dự đoán tính chất của X. Đáp án: Cấu hình e: 3d5; Nguyên tử Mn (Z = 25) tính kim loại; Ion Mn2+, ion Fe3+

Phạm Thị Ngọc Linh

54

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Bài 16: Viết cấu hình electron nguyên tử dưới dạng chữ và dạng ô lượng tử của các nguyên tố A và X có các phân lớp electron ngoài cùng lần lượt là 3d64s2 và 4p3. A và X thuộc chu kỳ nào, nhóm nào? Đáp án:

A: 1s2 2s2 2p63s2 3p6 3d6 4s2

ô số 26, chu kỳ 4, nhóm VIII B

X: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d10 4s2 4p3

ô số 33, chu kỳ 4, nhóm VA

Bài 17: 1. Viết cấu hình electron nguyên tử của nguyên tố M ở chu kỳ 5, có hai electron d.

Hỏi M thuộc nhóm nào và số thứ tự Z bằng bao nhiêu?

2. Cho một nguyên tố X thuộc chu kỳ 4 và ở cùng nhóm với nguyên tố Silic (Z = 14). Hãy viết cấu hình electron rồi suy ra STT Z của X? Hướng dẫn: 1. M có 5 lớp electron, ở nhóm IV B vì có hai electron d: M: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d2 5s2 với Z= 40.

2. Cấu hình e của Si: ls2 2s2 2p6 3s2 3p2 X có 4 lớp electron, ở nhóm IVA, có 4 e lớp ngoài cùng.

X: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p2 ứng với Z = 32.

Bài 18: Ion M3+ có phân lớp electron ngoài cùng là 3d1. a. Viết cấu hình electron của nguyên tử M và các ion M+, M2+, M3+ và M4+. b. Xác định chu kỳ, nhóm của M. Giải: Cấu hình electron đầy đủ của M3+ là: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 Khi nguyên tử của các nguyên tố chuyển tiếp bị ion hoá thì electron bị bứt ra khỏi nguyên tử trước tiên là electron ns: M3+ + 3e → M Vậy nguyên tử M phải có hai phân lớp electron ngoài cùng là 3d2 4s2. a) M: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2;

M3+: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1;

M+: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s1;

M4+: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6.

M2+: ls2 2s2 2p6 3s2 3pe 3d2; b) M ở chu kỳ 4, nhóm IV B. Bài 19: Ion X2- có phân lớp electron ngoài cùng là 4p6:

Phạm Thị Ngọc Linh

55

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

a. Viết cấu hình electron nguyên tử của X. b. X thuộc chu kỳ nào, nhóm nào? c. Viết công thức phân tử oxit đơn giản nhất, trong đó X có số oxi hoá cao nhất. Đáp án:

X + 2e → X2-

Vậy phân lớp electron ngoài cùng của nguyên tử X là

4p4 a. X: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4. b. X ở chu kỳ 4, nhóm VI A, vì phân lớp electron ngoài cùng là np4. c. XO3, vì X có số oxi hoá cao nhất là +6.

Bài 20: Viết cấu hình electron nguyên tử của hai nguyên tố X và Y, biết rằng chúng thuộc cùng chu kỳ, cùng số thứ tự nhóm. Nguyên tử X có 5 electron 4d, nguyên tử Y có 7 electron ở lớp ngoài cùng. a. Hỏi X và Y thuộc chu kỳ nào, nhóm nào? b. Viết công thức oxit của X và Y trong đó X và Y có số oxi hoá cao nhất. Đáp án: M: ls22s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d5 5s2; X: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p5; a. M và X đều ở chu kỳ 5; M ở nhóm VII B, X ở nhóm VII A; b. M2O7 và X2O7 .

Bài 21: Người ta nhận thấy ở cấu hình electron của nguyên tố A có phân lớp ngoài cùng là 3p. Nguyên tố B cũng có phân lớp 3p trong cấu hình của mình và ở phân lớp tiếp theo có 2 electron. Hai phân lớp 3p của A và B khác nhau một electron. Hãy xác định STT nguyên tố của A và B và cho biết nguyên tố nào là kim loại. Là khí trơ. Hoặc là phi kim? Đáp án: A: ls22s22p63s23p5 B: ls22s22p63s23p64s2

ZA =17 là nguyên tố phi kim ZB = 20 là nguyên tố kim loại.

Dạng 2: Bài tập về quy luật biến đổi tính chất Định luật tuần hoàn: “Tính chất của các nguyên tố và đơn chất cũng như thành phần và tính chất của các hợp chất tạo nên từ các nguyên tố đó biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của điện tích hạt nhân nguyên tử”.

Phạm Thị Ngọc Linh

56

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Quy luật biến đổi một số đại lượng, tính chất của các nguyên tố và hợp chất: Quy luật biến đổi theo chiều Z 

Tên đại lượng, tính chất

STT 1

Năng lượng ion hóa

2

Độ âm điện

3

Tính phi kim

Chu kỳ

Nhóm A









Tính axit của oxit và axit

4

tương ứng

5

Bán kính nguyên tử

6

Tính kim loại Tính bazơ của oxit và hiđroxit

7

tương ứng

8

Số e lớp ngoài cùng

 từ 1 đến 8

9

Hóa trị cao nhất với oxi

 từ 1 đến 7

10

Hóa trị với hiđro của phi kim

 từ 4 đến 1

bằng nhau = STT của nhóm bằng nhau = STT của nhóm bằng nhau = 8 - STT của nhóm

Bài 1: a. Trong số các nguyên tử, ion cho dưới dây, tiểu phân nào có bán kính lớn nhất: Mg, Na, Na+, Mg2+, Al? b. Trong số 5 ion cho sau đây, ion nào có bán kính nhỏ nhất: Li+, Na+, K+, Be2+, Mg2+? c. Hãy xếp các ion dưới đây theo thứ tự bán kính tăng dần, giải thích lí do: Ca2+, K+, Al3+

Phạm Thị Ngọc Linh

và

57

Se2-, Br-, Te2-.

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

d. Cho các nguyên tố sau: Cl, Al, Na, P, F. Căn cứ vào sự biến thiên tính chất của các nguyên tố trong một chu kỳ và trong 1 nhóm của bảng tuần hoàn, hãy sắp xếp theo thứ tự tăng dần của bán kính nguyên tử đối với các nguyên tố trên? e. Căn cứ vào cấu hình electron của Na+ (Z = 11) và Ne (Z = 10), hãy so sánh bán kính của chúng.

Hướng dẫn: Bán kính r phụ thuộc vào 2 yếu tố: + Số lớp e: Số lớp e  , r  + Lực hút của hạt nhân và e: Fh  , r  ; Fh  khi Z  , số e  a. Trong 1 chu kỳ đi từ trái sang phải, bán kính nguyên tử giảm dần và r cation < rnguyên tử nên nguyên tử Na có bán kính lớn nhất. b. Be là nguyên tố thuộc chu kì 2 có bán kính cộng hóa trị nhỏ hơn những nguyên tố thuộc chu kì lớn hơn. Be2+ và Li+ là hai ion đẳng electron, tuy nhiên Z Be2   Z Li  rBe2   rLi . Ion Be2+ có bán kính nhỏ nhất.

c. Cấu hình electron của hai ion Ca2+, K+ là đẳng electron với lớp electron ngoài cùng 3s2 3p6. Z Ca2   Z K  rCa2   rK Al3+ chỉ có hai lớp electron với cấu hình lớp ngoài cùng là 2s2 2p6, do vậy có bán kính nhỏ hơn hai ion kia.

Vậy bán kính tăng dần: Al3+ < Ca2+ < K+.

Tương tự ta có bán kính tăng dần: Br- < Se2- < Te2-. d.Trong cùng một chu kỳ (cùng số lớp e) bán kính nguyên tử giảm khi điện tích hạt nhân tăng. Vậy ta có thứ tự bán kính Cl < P < Al < Na. Trong cùng một nhóm, đi từ trên xuống số lớp e tăng làm bán kính nguyên tử tăng, nên r : F  Cl Vậy ta có thứ tự bán kính tăng dần: F < Cl < P < Al < Na. e. Cấu hình electron của Na+ và Ne là đẳng electron với lớp electron ngoài cùng 2s2 2p6. Vì ZNa  ZNe  rNa  rNe 



Bài 2:

Phạm Thị Ngọc Linh

58

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

a. So sánh độ mạnh của từng cặp bazơ: NaOH với CSOH ; Ba(OH)2 với Ca(OH)2 b. So sánh độ mạnh của từng cặp axit: H3PO4 với H2SO4; H2SO4 với HClO4. Đáp án: a. Tính bazơ CsOH > NaOH; Ba(OH)2 > Ca(OH)2. b. Tính axit: H2SO4 > H3PO4; HClO4 > H2SO4 Bài 3: Có năm nguyên tố: Cs, Ca, Mg, K, Be. a. Tính kim loại của các nguyên tố trên giảm theo thứ tự nào? b. Hãy xếp các các oxit và các hiđroxit của các nguyên tố trên theo chiều tính bazơ tăng dần. Đáp án: a. Tính kim loại Cs > K > Ca > Mg > Be. b. Tính bazơ của các oxit: BeO < MgO < CaO < K2O < Cs2O. Tính bazơ của các hiđroxit: Be(OH)2 < Mg(OH)2 < Ca(OH)2 < KOH < CsOH Bài 4: Có năm nguyên tố: Cl, O, S, As, P. a. Tính phi kim của các nguyên tố trên tăng theo thứ tự nào? b. Hãy xếp các hợp chất sau theo chiều tính axit giảm dần: H2SO4, H3AsO4, HClO4, H3PO4. Đáp án: a. Tính phi kim: As < P < S < Cl < O. b. Tính axit: HC1O4 > H2SO4 > H3PO4 > H3AsO4.

Bài 5: Biết năng ion hóa thứ nhất (I1) của K (Z = 19) nhỏ hơn so với Ca (Z = 20); Ngược lại, năng ion hóa thứ hai (I2) của K lại lớn hơn Ca. Hãy giải thích tại sao lại có sự ngược nhau đó.

Giải: K(Z = 19): ls22s2 2p6 3s2 3p64s1 Ca(Z = 20): ls22s2 2p6 3s2 3p64s2

K  K+: ls22s2 2p6 3s2 3p6  [Ar] + 1 e Ca  Ca+: ls22s2 2p6 3s2 3p64s1  [Ar]4s1 + 1 e

Rõ ràng khi mất một e thì K+ có cấu hình electron của khí trơ - Argon, còn Ca+ có cấu hình [Ar]4s1 nên I1 của K < Ca. Để có thế ion hóa thứ hai, nghĩa là phải bứt tiếp electron thì trong trường hợp này năng lượng cần thiết để làm điều đó đối với Ca tiêu tốn ít hơn so với việc bứt e của K+

Phạm Thị Ngọc Linh

59

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

có cấu hình bền vững của khí trơ. Sau khi bứt 2 e ra, Ca2+ có cấu hình bão hòa bền vững. Vì vậy, I2 của K > Ca. Bài 6: Tại sao năng lượng ion hoá thứ hai của nguyên tố luôn cao hơn năng lượng ion hoá thứ nhất?

Bài 7: Mối quan hệ giữa bán kính nguyên tử và năng lượng ion hóa thứ nhất là gì? Cho rằng có yếu tố khác là như nhau.

Bài 8: Mối quan hệ giữa điện tích hạt nhân và năng lượng ion hóa thứ nhất là gì? Cho rằng có yếu tố khác là như nhau.

Bài 9: Cho 5 giá trị năng lượng ion hóa thuộc về 1 nguyên tố ở chu kỳ 2 trong bảng tuần hoàn. Hãy xác định tên nguyên tố và giải thích tại sao lại lựa chọn nguyên tố đó.

IE1 = 1,33.10-21 IE2 = 4,03.10-21 IE3 = 6,08.10-21 IE4 = 4,16.10-20 IE5 = 5,45.10-20 kJ/nguyên tử

kJ/nguyên tử

kJ/nguyên tử

kJ/nguyên tử

kJ/nguyên tử

Đáp án: B (Z = 5) 1s2 2s2 2p1 2.2. Bài tập chương 3: Cấu tạo phân tử và liên kết hóa học 2.2.1. Bài tập viết công thức cấu tạo Lewis Các bước để viết cấu tạo Lewis - Bước 1: Viết cấu tạo sơ bộ của phân tử đó: nguyên tử của nguyên tố trung tâm liên kết với các nguyên tử của nguyên tố khác bằng 1 liên kết đơn (–).

- Bước 2: Tìm tổng số electron hóa trị của các nguyên tử, quy ước dùng kí hiệu n1.

Nếu đó là: + Ion âm: 1 đơn vị điện tích âm được cộng thêm 1electron vào tổng trên. + Ion dương: 1 đơn vị điện tích dương trừ đi 1electron từ tổng trên. + Phân tử trung hòa → không áp dụng phần này.

- Bước 3: Tìm công thức Lewis (gần đúng).

Phạm Thị Ngọc Linh

60

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

+ Tìm tổng số electron đã tạo liên kết trong công thức đưa ra ở bước 1, ta kí hiệu là n2. Tìm số electron còn lại, kí hiệu n3: n3 = n1– n2. + Lấy số electron từ n3 để tạo octet cho nguyên tử âm điện nhất trong công thức sơ bộ. Tổng số electron tạo được kí hiệu là n4.

- Bước 4: Tìm công thức Lewis đúng. + Tìm số electron còn lại, kí hiệu n5 = n3 – n4.

Nếu n5 = 0: Tính điện tích hình thức ở mỗi nguyên tử trong công thức viết ở bước 3.

Nếu n5 ≠ 0: Dùng sốelectron này tạo octet cho nguyên tử trung tâm. + Chú ý: Việc này chỉ được thực hiện khi nguyên tử trung tâm là nguyên tử của nguyên tố thuộc chu kì 3 trở đi. Sau đó tính lại điện tích hình thức cho mỗi nguyên tử trong công thức vừa viết. + Sau khi thực hiện như trên, nếu nguyên tử trung tâm là nguyên tử của nguyên tố chu kì 2 chưa đạt được octet, ta phải chuyển một hay một số đôi electron riêng thành đôi electron liên kết, sao cho có được octet đối với nguyên tử trung tâm đó.

Tính lại điện tích hình thức và kết luận.

Bài 1: Xác định nguyên tử trung tâm trong các hợp chất hay ion sau:  a. HCO3

b. SiO2

c. SO2

d. [Al(OH)4]-

e. BeBr2

f.

(CH3)4Pb Hướng dẫn: Nguyên tử trung tâm là nguyên tử cần nhiều nhất số electron để tạo octet cho lớp ngoài cùng của nó (hay nguyên tử có số oxi hóa cao nhất). Hay nguyên tử trung tâm là nguyên tử có độ âm điện thấp hơn nguyên tử khác. a. C

b. Si

c. S

d. Al

e. Be

f. Pb

Bài 2: Xác định nguyên tử trung tâm trong các hợp chất hay ion sau: a. H2SO4

b. NH3

 c. NH4

d. BCl3

Đáp án: a. S

b. N

e. CdCl2 c. N

d. B

e. Cd

Bài 3: Xác định điện tích hình thức của mỗi nguyên tử trong công thức sau:

Phạm Thị Ngọc Linh

61

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

a. | Cl  O |

b.

c.

OSO

| |Cl|

d.

     O  C  O |   |   |O|  

2

e.

  |O|   | | O  Cl  O |   |   |O|  

|O| |O| | | | O  Cl  O  Cl  O | | | |O| |O|



Hưỡng dẫn: Điện tích hình thức của nguyên tử = điện tích lõi của nguyên tử - tổng số e riêng của nguyên tử - số liên kết nguyên tử đó tham gia. b. Điện tích hình thức của S = 6 – 2 – 4 = 0; O = 6 – 4 – 2 = 0.

Bài 4: Xác định điện tích hình thức của mỗi nguyên tử trong công thức sau: a. | F  As  F|

b.

c.

OCO

| |F|

d. O  N  O 



e.

  |Cl|   | | Cl  Al  Cl|   |   |Cl|  



Bài 5: Tìm công thức Lewis của các phân tử sau: H2, F2, Cl2, Br2, I2, O2, N2, HCl, HBr Bài 6: Bằng cách tính điện tích hình thức, hãy tìm công thức Lewis của các phân tử sau: NH3, H2O, BCl3, NF3, ClF3, PCl3, CH4, SF4, PF5, SF6.

Giải:

SF4:

F | Công thức sơ bộ: F  S F (a) | F

n1 = 6 + 7.4 = 34e ; có n2 = 8e  n3 = n1 – n2 = 26e.

Số e cần để tạo octet cho 4 nguyên tử F là n4 = 6.4 = 24e. n5 = n4 – n3 = 2. Dùng 2 e này tạo octet cho nguyên tử trung tâm S

Phạm Thị Ngọc Linh

62

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

|F| | | F  S  F | (b) | |F|

Điện tích hình thức cho các nguyên tử trong (b): F: 7 – 6 – 1 = 0

S: 6 – 2 – 4 = 0.

Vậy (b) là công thức Lewis cần tìm cho SF4.

_ NH3: H  N  H | H

_

NF3: | F  N  F | | |F|

CH4:

H | HCH | H

PF5: H2O: H  O  H

ClF3: | F  Cl  F | | |F|

SF6: BCl3: | Cl  B  Cl | | |Cl|

_ | Cl  P  Cl | PCl3: | |Cl|

Bài 7: Tìm công thức Lewis của các phân tử sau: HCN, SO2, SO3, CO2, SOCl2, NOCl, SO2Cl2, COF2 .

Giải: * HCN: Công thức sơ bộ: H – C – N

(a)

n1 = 1 + 4 + 5 = 10e, n2 = 4e  n3 = n1 – n2 = 6e.

Ta thấy: N âm điện hơn C nên phải tạo octet cho N. Hiện nay N mới có 2e; nó cần 6e nữa mới có octet. Ở đây tổng số e tạo được n4 = 6e.

H  C  N | (b)

Điện tích hình thức cho các nguyên tử trong (b): H: 1 – 1 = 0

C: 4 – 0 – 2 = +2

N: 5 – 6 – 1 = - 2.

n5 = n4 – n3 = 0 Từ (b) ta thấy nguyên tử trung tâm C còn thiếu 4 electron mới có được octet. Vậy

Phạm Thị Ngọc Linh

63

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

ta phải chuyển 4 electron riêng của N thành 4 electron (2 đôi e) liên kết: Ta được: Tính lại điện tích hình thức của các nguyên tử trong (c):

H  C  N | (c)

H: 1 – 1 = 0

C: 4 –0 – 4 = 0

N: 5 – 2 – 3 = 0

Kết luận: (c) là công thức Lewis cần tìm cho HCN.

_

SO2: | O  S  O |

CO2: | O  C  O |

NOCl: O  N Cl |

SO3: | O  S  O | || |O|

_ | Cl  S  Cl | SOCl2: || O|

O| || SO2Cl2: | Cl  S  Cl | || O|

COF2 | F  C  F | || O|

Bài 8: Dựa vào lý thuyết Lewis và cách tính điện tích hình thức, hãy viết công thức 2  3 + 2 Lewis cho các ion cho dưới đây: CO3 , HCO3 , NO3 , SO 4 , PO4 , ClO3 , NH4 .

2 Giải: CO3

Công thức giả định: O  C  O (a) | O

n1 = 6.3 + 4+2 = 24e, n2 = 6e  n3 = n1 – n2 = 18 e.

Số e cần để tạo octet cho 3 nguyên tử O là n4 = 18 e n5 = n4 – n3 = 0,

| O  C  O | (b) | |O|

Điện tích hình thức cho các nguyên tử trong (b): O: 6 – 6 – 1 = -1

C: 4 - 3 = 1.

Từ (b) ta thấy nguyên tử C chưa có octet, cần tạo octet cho nguyên tử C:

O  C  O | (c) | |O|

Điện tích hình thức trên mỗi nguyên tử trong (c): O: 6 – 6 – 1 = -1 (có 2 O);

O: 6 – 4 – 2 = 0

C: 4 – 4 = 0.

2 Vậy (c) là công thức Lewis đúng cho CO3 .

Phạm Thị Ngọc Linh

64

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

NO3

SO 24

    O  N  O    |   |O|     |O|   | O  S  O    |   |O|  



HCO3-

2

PO3-4

    H  O  C  O   |   |O|  

 |O|  |  O  P O|  |  |O| 

     



NH+4 :

3

ClO3



  H   | H  N  H    |   H  

    O   O  Cl   |   |O|  



Bài 9: Viết công thức Lewis cho các phân tử và ion sau: H2S, NH3, OH-, F-. _   Đáp án: H  S  H , H  N  H , | O  H  , | F | . | H

Bài 10: Viết công thức Lewis cho các phân tử và ion sau:  a. ClO

b. C2H6O (2 đồng phân)

2 d. SO3

c. HOCl

Bài 11: Viết công thức Lewis cho các phân tử và ion sau: a. H2CO

b. ClF

 c. BF4

3 d. PO4

 e. ClO2

Bài 12: Tìm tổng electron hóa trị và viết công thức Lewis cho các phân tử và ion sau:  a. NH2

 b. ClO4

c. HCN

d. SnCl4

|Cl| | | Cl  Hướng dẫn: d. Tổng e hóa trị = 4 + 7.4 = 32; công thức Lewis: Sn  Cl | | |Cl|

Bài 13: Tìm tổng electron hóa trị và viết công thức Lewis cho các phân tử và ion sau: a. H2Se

Phạm Thị Ngọc Linh

b. PCl3

c. NOCl

65

d. OH-

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

2.2.2. Bài tập xác định dạng hình học phân tử theo thuyết VSEPR Nội dung: Các cặp electron vỏ hóa trị được phân bố cách nhau tới mức xa nhất có thể được để có lực đẩy nhỏ nhất giữa chúng.

Hình dạng một số loại phân tử - Dạng 1: AXn. A là nguyên tử trung tâm; X là phối tử; n là số lượng phối tử.

- Dạng 2: AXnEm. A là nguyên tử trung tâm; X là phối tử; n là số lượng phối tử; E là đôi electron riêng; m là số đôi electron riêng.  AXn với n = 2 → 6. Các trường hợp đó ứng với các hình dạng như sau: n

Sự phân bố các

Dạng hình học và dạng

cặp e.

phân tử

Thẳng

Ví dụ

Thẳng: AX2

2

BeH2

Tam giác

Tam giác phẳng: AX3

3

BF3

Tứ diện

Tứ diện: AX4

4

Phạm Thị Ngọc Linh

CH4

66

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Lưỡng chóp tam giác: Lưỡng chóp

AX5

tam giác 5

PCl5

Bát diện đều

AX6

6

SF6

 AXnEm n

m

Sự phân bố các cặp

Dạng hình học và

electron.

dạng phân tử

Ví dụ

Góc: AX2E (gấp khúc) 2

1

SnCl2

Chóp tam giác: AX3E1 3

1

Phạm Thị Ngọc Linh

NH3

67

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Góc: AX2E2 2

2

H2 O

Cái bập bênh: AX4E1 4

SF4

1

Hình chữ T: AX3E2 3

2

ClF3

Thẳng: AX2E3

2

3

XeF2

Chóp vuông: AX5E1 5

1

4

2

Phạm Thị Ngọc Linh

BrF5

Vuông phẳng: AX4E2

68

XeF4

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Hướng dẫn giải bài tập: Từ công thức phân tử, viết cấu tạo Lewis, ta xác định được giá trị của n, m

 hình dạng của phân tử.

Bài 1: Hãy cho biết cấu trúc hình học của những phân tử sau đây: a. BeH2, BeCl2, HCN, CO2

d. PF5

b. BF3, BCl3, SO3, COF2, CO32

e. SF6

+ c. CH4, CCl4, NH4 , SO2Cl2, PO34 , SO24

Giải: Những phân tử này có công thức dạng AXnE0, n = 2  6 (n là số cặp e liên kết), nguyên tử tâm A chỉ có những cặp e liên kết. Cấu trúc hình học của chúng chủ yếu do số cặp e liên kết, xuất phát từ nguyên tử trung tâm quyết định.

STT

1

2

CT phân tử

CTCT Lewis

BeH2

H – Be – H

phân tử thẳng, góc liên kết

BeCl2

| Cl  Be  Cl |

= 180o

HCN

H–C  N

CO2

|O  C  O|

BF3, BCl3

|X A X| | |X|

SO3

|O  S O| || |O|

COF2

| F C F| || O|

Phạm Thị Ngọc Linh

Dạng AXnEm

Dạng hình học

AX2

phân tử hình tam giác đều, góc liên kết = 120o.

AX3

69

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

3

2

CO32

     O  C  O |   |   |O|  

CH4

H | HC H | H

CCl4

|Cl| | | Cl  C  Cl | | |Cl|

NH+4

SO2Cl2

SO24

Phạm Thị Ngọc Linh

  H   | H  N  H    |   H  

phân tử hình tứ diện đều,



góc liên kết = 109o28’ AX4

O| || | Cl  S  Cl | || O|

 |O|  | O  S  O  |  |O| 

     

2

70

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

PO34

 |O|  | O  P  O |  |  |O| 

     

3

phân tử hình lưỡng chóp tam giác.

4

PF5

AX5

phân tử hình bát diện đều, góc liên kết = 90o.

5

SF6

AX6

Bài 2: Dự đoán dạng hình học theo thuyết VSEPR cho các phân tử sau: a. SnCl2, SO2, NOCl

d. SF4

f. BrF5

b. NH3, NF3, SOCl2

e. ClF3

g. XeF4

c. H2O; OF2

Giải: AXnEm: Nguyên tử trung tâm A vừa có n đôi electron liên kết, vừa có m đôi electron riêng (E):

Phạm Thị Ngọc Linh

71

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

STT

CT phân tử

CTCT Lewis

Dạng AXnEm

Dạng hình học

SnCl2 |Cl – Sn – Cl|

1

SO2

|O S O|

NOCl

_ O  N Cl |

NH3

HNH | H

NF3

|F N F| | |F|

2

SOCl2

H2 O

phân tử dạng góc, gấp khúc AX2E1

dạng chóp tam giác AX3E1

_ | Cl  S  Cl | || O|

phân tử dạng góc

HOH

3

AX2E2 OF2

4

SF4

|F–O–F|

phân tử hình cái bập bênh

|F| | | F S F| | |F|

AX4E1

phân tử hình chữ T 5

ClF3

Phạm Thị Ngọc Linh

| F  Cl  F | | |F|

AX3E2

72

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

hình chóp vuông.

6

BrF5

7

AX5E1

hình vuông phẳng

|F| | | F  Xe  F | | |F|

XeF4

AX4E2

Bài 3: Phân tử nào sau đây có cực? Vì sao? a. CH4

b. CH3Br

c. CH2Br2

d. CHI3

e. CI4

Hướng dẫn: Phân tử không cực khi: + được tạo thành từ 2 nguyên tử giống nhau + có cấu cấu trúc đều (thẳng hàng, tam giác đều, tứ diện đều,...).

Phân tử có cực: b, c, d Bài 4: Phân tử nào sau đây có cực? Vì sao? a. CdI2

b. BCl3

c. AsCl3

d. H2S

e. SF6

Phân tử có cực: a, c, d Bài 5: Phân tử nào sau đây không cực? Vì sao? a. SO3

b. IF

c. Cl2O

d. NF3

e. CHCl3

Phân tử không cực: a, c, d, e Bài 6: Hãy cho biết dạng hình học của phân tử SO2 và CO2. Từ đó so sánh nhiệt độ sôi và độ hòa tan trong nước của chúng.

Giải: + C trong phân tử CO2 ở trạng thái lai hóa sp nên phân tử CO2 có cấu trúc thẳng O = C = O, OCO = 180o. Do đó phân tử CO2 không phân cực.

Phạm Thị Ngọc Linh

73

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

+ S trong SO2 ở trạng thái lai hóa sp2 nên trong phân tử SO2 có cấu trúc OSO =120o. Do đó phân tử SO2 phân cực.

So sánh: Phân tử SO2 phân cực nên có nhiệt độ sôi cao hơn phân tử CO2 không phân cực. Vì nước là dung môi phân cực nên SO2 dễ hòa tan hơn CO2 do đó độ tan của SO2 lớn hơn CO2.

Bài 7: Hãy cho biết cấu trúc hình học của các phân tử sau đây: PH3, PCl3, PF3 và hãy so sánh các góc liên kết giữa nguyên tử P và các nguyên tử khác. Đáp án:

Các phân tử trên đều thuộc loại ẠX3E (lai hóa tứ diện). Tuy nhiên, vì có các cặp điện tử không liên kết nên góc liên kết nhỏ hơn góc tứ diện (109°28). Các góc liên kết cũng không đồng nhất vì các phối tử có độ âm điện khác nhau. Độ âm điện của các phối tử lớn, đám mây liên kết càng bị đẩy về phía các phối tử và do đó góc liên kết càng nhỏ.

Vì  F  Cl   H nên FPF  ClPCl  HPH Bài 8: Hãy cho biết cấu hình hình học của phân tử và ion dưới đây, đồng thời sắp xếp các góc liên kết trong chúng theo chiều giảm dần. Giải thích.   a) NO2 ; NO2 ; NO2

b) NH3; NF3

Giải: a.

(1)

(2)

(3)

(1) và (3): hình gấp khúc ; (2): thẳng Góc liên kết giảm theo thứ tự sau: (2) – (1) – (3) do + ở (2) không có lực đẩy electron hóa trị của N không tham gia liên kết,

Phạm Thị Ngọc Linh

74

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

+ ở (1) có một electron hóa trị của N không liên kết đẩy làm góc ONO hẹp lại đôi chút. + ở (3) góc liên kết giảm nhiều hơn do có 2 electron không liên kết của N đẩy. b.

Góc liên kết HNH > FNF vì độ âm điện của F lớn hơn của H làm điện tích lệch về phía F nhiều hơn  lực đẩy kém hơn.

2.2.3. Bài tập về momen lưỡng cực Xét phân tử 3 nguyên tử ABC. Có hai liên kết A – B và A – C. Hai momen liên kết tương ứng là 1 ,  2 . Góc liên kết là α. Momen lưỡng cực của phân tử là  có liên hệ với 1 ,  2 .

Một cách rất gần đúng, áp dụng phương pháp cộng vectơ để tính momen lưỡng cực phân tử  từ các momen liên kết 1 ,  2 .Ví dụ: Phân tử CO2 là phân tử thẳng, ta có momen  = 0. + Liên hệ giữa momen lưỡng cực  của phân tử với các momen liên kết 1 ,  2 : 2

2

2

  1  2  21  2 cos 

(1)

Ví dụ: Momen lưỡng cực của các dẫn xuất nhiều nhóm thế: Phân tử benzen không có cực  = 0 nhưng những dẫn xuất đơn của benzen đều là những lưỡng cực. (Monoclobenzen: = 1,53D; Nitrobenzen:

= 3,9D; Anilin:

=

1,6D…)

Phạm Thị Ngọc Linh

75

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

+ Trường hợp với phân tử có hai nhóm thế như nhau (1   2 ) , công thức (1 ) có thể viết như sau: 2

2

2

  21 (1  cos )  41 cos 2

 2



  21 cos

 2

(2)

Bài 1: Xác định giá trị momen lưỡng cực  Cl ,  NO , CH trong các dẫn xuất thế 2 lần 2

3

của nhân benzen sau đây. Cho o-đinitrobenzen (  = 6 ,6 D) ; m-điclobenzen (  = 1,5D); p-nitrotoluen (  = 4,4D).

Giải: Áp dụng công thức:   21 cos

 2

(1) cho 2 nhóm thế giống nhau:

Đối với o-đinitrobenzen     600 :

6, 6  2 NO2 .cos

Đối với m-điclobenzen   2   1200 :

1,5  2Cl .cos

3

3

60   NO2  3,8D 2

120  Cl  1,5D 2

Đối với p-nitrotoluen: ta thấy NO2 , CH3 ngược nhau nên phép cộng véc tơ có dạng như sau paranitrotoluen   NO  CH 2

3

Thay số ta có: 4,4  3,8  CH  CH  0,6D 3

3

Dấu (-) chứng tỏ hướng của CH đi từ CH3 về nguyên tử C của vòng benzen.

3

Bài 2: a. Biết rằng monoclobenzen có momen lưỡng cực là 1  1,53D . Tính monen lưỡng cực o , m , p của ortho-, meta-, para-điclobezen. b. Đo momen lưỡng cực của một trong ba đồng phân đó ta được   1,53D . Hỏi đó là dạng nào của điclobenzen.

Phạm Thị Ngọc Linh

76

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Đáp án: a. o  31  m  1 p  0 b.   1,53D  1  đó là dẫn xuất meta-điclobenzen.

Bài 3: Clobenzen có 1  1,53D ( 1 hướng từ nhân ra ngoài), anilin có  2  1,6D (  2 hướng từ ngoài vào nhân bezen). Hãy tính o , m , p của ortho-, meta-, para-cloanilin. Đáp án: o  1,56D

m  2, 71D

p  3,13D

Bài 4: Phân tử H2O có cấu trúc dạng góc. Hãy tính giá trị momen lưỡng cực (D) của phân tử này. Cho góc HOH = 105o ; μ O-H = 1,52D. Đáp án: H O  1,85 D 2

Bài 5: Bằng thực nghiệm người ta đã xác định được giá trị momen lưỡng cực của phân tử H2S là 1,09D. Hãy xác định góc liên kết HSH biết rằng độ dài liên kết S-H là 0,163 0

A . Cho l D = 3,33.10-30 C.m. Giả sử  của cặp electron không phân chia của S là

không đáng kể. Đáp án:

  92°

Bài 6: Biết phân tử F2O có cấu trúc không gian với góc liên kết bằng 103o2, hãy xác định giá trị momem lưỡng cực của liên kết F-O biết rằng momem lưỡng cực µ của phân tử F2O là 0,67D. Giả thiết ảnh hưởng của momem lưỡng cực của cặp electron không phân chia là không đáng kể. Đáp án:  FO  0,54 D 2.2.4. Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết theo thuyết liên kết cộng hóa trị (Thuyết VB) Các bước giải thích sự hình thành kiên kết theo thuyết liên kết cộng hóa trị (Thuyết VB) - Bước 1: Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử trong phân tử dạng chữ và dạng ô lượng tử.

Phạm Thị Ngọc Linh

77

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

- Bước 2: Dựa vào dữ kiện thực nghiệm đã biết như cấu trúc phân tử, góc liên kết, dạng hình học

 trạng thái lai hóa của nguyên tử trung tâm (nếu có).

- Bước 3: Mô tả sự xen phủ giữa các AO hình thành liên kết.

- Bước 4: Vẽ hình.

Bảng các dạng xen phủ thường gặp: Sự xen phủ

Hình học

s–s

Xen phủ trục ( liên kết

s–p

) pz – pz

px – px Xen phủ bên (liên kết

) py - py

Phạm Thị Ngọc Linh

78

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Bảng các dạng lai hóa thường gặp: Các dạng lai hóa

Chất Hình học

Góc liên kết

minh họa BeH2,

Đường thẳng 180o

sp

CO2, ankin, …

Tam giác đều BF3, sp2

120o

anken, …

Tứ diện

CH4, H2O, NH3, 109o28’

sp3

NH 4 , ankan …

Bài 1: Trên cơ sở thuyết VB, hãy mô tả sự hình thành các liên kết trong phân tử H2, Cl2, O2, N2, HCl, HF. Bài 2: Trên cơ sở của thuyết VB hãy giải thích tại sao góc liên kết trong phân tử H2S luôn luôn cố định và bằng 92o, góc liên kết trong phân tử PH3 bằng 91o.

Phạm Thị Ngọc Linh

79

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Giải:

H2S:

Ở đây, ta coi các AO liên kết của S là những AO không lai hóa. Nguyên tử S có 2 e độc thân trên 2 AO-p (ví dụ px, py). Ta biết rằng trục của 2 AO này vuông góc với nhau.

2 AO-p của nguyên tử S chứa e độc thân xen phủ với 2 AO-1s chứa e độc thân của 2 nguyên tử H để tạo thành 2 liên kết s  p .

Theo nguyên lý xen phủ cực đại, 2 nguyên tử H phải nằm trên 2 trục của 2 AO trên để sự xen phủ là cực đại. Vì vậy góc liên kết ở đây là cố định và đáng lẽ bằng 900, tuy nhiên ở đây có sự sai lệch chút ít do hai vùng có mật độ e cao ở

Phân tử H2S

cạnh nhau sẽ đẩy nhau. Sự đẩy này làm cho góc HSH mở rộng ra 20 và kết quả là góc HSH = 920 * PH3: tương tự H2S Bài 3: a. Áp dụng thuyết lai hóa giải thích kết quả thực nghiệm BeH2 và CO2 đều là phân tử thẳng. b. Mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử BF3 theo VB biết góc liên kết trong phân tử là 120o. c. Mô tả sự hình thành liên kết trong phân tử CH4 theo VB. Cho biết CH4 có cấu trúc tứ diện và có góc liên kết là 109,5o.

Giải:

Phạm Thị Ngọc Linh

80

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

a. Phân tử thẳng có 3 nguyên tử được giải thích về hình dạng nguyên tử trung tâm ở trạng thái lai hóa sp (lai hóa thẳng)  BeH2

Nguyên tử Be ở trạng thái lai hóa sp: 2 AO lai hóa sp có mức năng lượng tương đương được tạo thành từ sự tổ hợp tuyến tính của 1AO-2s và 1AO-2p . Mỗi AO lai hóa có 1e độc thân. 2AO lai hóa sp cùng trục z sẽ xen phủ với 2 AO-ls chứa 1 e của 2 nguyên từ H tạo 2 liên kết  .

 CO2 Phân tử CO2 có cấu tạo thẳng: O = C = O.

Phạm Thị Ngọc Linh

81

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

b. BF3: Theo bài cho phân tử BF3 có góc liên kết là 120o nên nguyên tử B ở trạng thái lai hóa sp2. Để hình thành 3 liên kết B-F thì B phải chuyển từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích.

3 AO 2s, 2px, 2py tổ hợp tuyến tính tạo ra 3AO lai hóa sp2 có mức năng lượng tương đương, mỗi AO có 1 electron. Sự xen phủ 3 AO lai hóa này với 3 AO-2pz chứa 1 e của 3 nguyên tử F dẫn tới sự hình thành 3 liên kết

 (B-F). Trục của 3 liên kết này

hướng về 3 đỉnh của một tam giác đều.

Do đó, phân tử BF3 hình tam giác đều, góc liên kết là 120o .

Phạm Thị Ngọc Linh

82

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

c. CH4: Theo bài cho phân tử CH4 có cấu trúc tứ diện, góc liên kết là 109°28’ nên nguyên tử C ở trạng thái lai hóa sp3.

4 AO 2s, 2px, 2py, 2pz tổ hợp tuyến tính tạo ra 4 AO lai hóa sp3 có mức năng lượng tương đương, mỗi AO có 1 electron. Sự xen phủ 4 AO lai hóa này với 4 AO-ls chứa 1 e của 4 nguyên tử H dẫn tới sự hình thành 4 liên kết

 (C-H). Trục của 4 liên

kết này hướng tâm đến 4 đỉnh của một tứ diện đều.

Do đó, phân tử CH4 CÓ cấu trúc tứ diện, góc liên kết là 109°28 .

Bài 4: Trên cơ sở thuyết VB, giải thích tại sao nguyên tử O trong H2O và nguyên tử N trong NH3 đều ở trạng thái lai hóa sp3 mà các góc liên kết HOH (104,5o) HNH (107o) lại nhỏ hơn góc tứ diện ?

Giải: Phân tử H2O có 4 orbital lai hóa sp3 với 2 cặp điện tử tự do.

Phân tử NH3 có 4 orbital lai hóa sp3 với 1 cặp điện tự tự do.

Phạm Thị Ngọc Linh

83

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Trong phân tử H2O và NH3 đều còn cặp e không liên kết.

Phân tử NH3 hình chóp tam giác với góc liên kết HNH là 107° còn phân tử H2O lại dạng chữ V góc liên kết HOH là 104°29’. Sự sai lệch một ít giữa các góc tứ diện được giải thích như sau: Một cặp e không liên kết chỉ bị hạt nhân của nguyên tử trung tâm hút. Nó chiếm vùng không gian lớn hơn cặp e liên kết. Do vậy tương tác đây giữa 2 cặp e không liên kết là lớn hơn cả. Rồi đến tương tác đẩy giữa 1 cặp e liên kết và 1 cặp e không liên kết.

Nhỏ nhất là tương tác đẩy giữa 2 cặp e không liên kết.

Sự có mặt của cặp e không liên kết gây ra sự giảm góc giữa các trục AO của cặp e liên kết, nghĩa là giảm góc liên kết. Ở phân tử H2O có 2 cặp e không liên kết nên góc liên kết nhỏ hơn phân tử NH3 có 1 cặp e không liên kết và cả 2 đều nhỏ hơn góc tứ diện.

Bài 5: Trên cơ sở thuyết VB, hãy mô tả các liên kết trong các phân tử CH3 – CH3, CH2 = CH2, CH  CH bằng sự xen phủ các AO. Ghi trên sơ đồ, liên kết nào là liên kết

,

liên kết nào là liên kết  .

Giải: * CH3 – CH3 Nguyên tử C trong etan ở trạng thái lai hóa sp3.

Phạm Thị Ngọc Linh

84

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Trong phân tử CH3 – CH3 có 7 liên kết

.

+ 2 AO lai hóa sp3 của 2 nguyên tử C xen phủ với nhau tạo thành 1 liên kết + 6 liên kết

C

– H

C

– C

được tạo thành do sự xen phủ của 6 AO lai hóa sp3 còn lại của

2 nguyên tử C với 6 AO-1s của 6 nguyên tử H. Góc liên kết là 109°28’.

 Trong phân từ CH2 = CH2, có 1 liên kết đôi trong đó có một liên kết liên kết  . Một orbital trong C dành chỗ cho liên kết

 và một

 . Lai hóa ở đây là lai

hóa sp2, góc liên kết là 120°.

 Trong phân tử CH  CH, có một liên kết

 và hai liên kết

 do hai orbital p

(thuần túy) tham gia tạo thành. Lai hóa ở đây là lai hóa sp. Bốn nguyên tử H-CC-H thẳng hàng.

Phạm Thị Ngọc Linh

85

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Bài 6: Trong các phân tử sau, hãy sắp xếp theo chiều tăng dần góc liên kết.

NH3, CO2, H2 S, H2 O, SO2, SO3, CH4. Đáp án: H2 S < H2 O < NH3 < CH4 < SO2 < SO3 < CO2 .

Phân tử

H2 S

H2 O

NH3

CH4

SO2

SO3

CO2

Góc liên kết

92o

104,5o

107o

109,5o

119o

120o

180o

Bài 7: Có bao nhiêu liên kết  , bao nhiêu liên kết  trong các phân tử sau: a. CH3  CH  CH  CH3

b.

c. CH 3  C  O  CH 3

d. CH 2  CH  C  CH

b.

|| O

Đáp án: a. 11 liên kết  , 1 liên kết 

b. 6 liên kết  , 2 liên kết 

c. 10 liên kết  , 1 liên kết 

d. 7 liên kết  , 3 liên kết 

Bài 8: Có bao nhiêu liên kết  , bao nhiêu liên kết  trong các phân tử sau: a. CH3  C  CH  CH 2

b. CH 3  CH 2  C  H || O

|| O

d. CH2  CH  CH 2  O  CH 2  CH3

c.

Bài 9: Cho biết dạng lai hóa của nguyên tử C trong mỗi phân tử sau: a. H 2 C  O

b. HC  N

c. CH3  CH2  CH3

d.

H2 C  C  O

Đáp án: a. sp2

b. sp

c. sp3

d. sp2

Bài 10: Dự đoán dạng lai hóa của nguyên tử C trong các phân tử sau: a. axeton

H H | | HC C  C H | || | H O H

Phạm Thị Ngọc Linh

b. Glyxin

86

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

d. 2 – clo – 1,3 – butađien

c. nitro benzen

HC  C  C  C H | | | | H H Cl H

e. 4 – penten – 1 – in

H | HC  C  C C  CH | | | H H H

Bài 11: Dự đoán dạng lai hóa của các nguyên tử ①, ②,… trong các phân tử sau. Dự đoán loại liên kết và góc liên kết.

H H H H | | | | a. H  C  C  O  C  C  H | | | | H H H H

b. Cafein

c. aspirin

d. nicotin

e. epherin

2.2.5. Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết theo thuyết orbital phân tử (Thuyết MO) Các bước thực hiện:

Phạm Thị Ngọc Linh

87

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

- Bước 1: Viết cấu hình electron của các nguyên tử - Bước 2: Sự tạo thành các MO và giản đồ phân tử MO - Bước 3: Điền các electron vào AO và MO - Bước 4: Viết cấu hình e của phân tử và tính số liên kết.

Số liên kết trong thuyết MO được xác định bởi biểu thức: Sè liªn kÕt N lk 

Sè electron liªn kÕt - Sè electron ph¶n liªn kÕt 2

N lk  0 : liên kết không hình thành, hệ không tồn tại.

N lk  0 : liên kết hình thành, hệ tồn tại.

N lk  1  có thể coi là có liên kết đơn.

N lk  2  có thể coi là có liên kết đôi.

N lk  3  có thể coi là có liên kết ba.

 Thuyết MO về bài toán phân tử A2 Các phân tử A2 có nguyên tử A thuộc chu kì 1. + Gồm các phân tử H2 (xét giống H2+), H2+. + Gồm các phân tử He2+ (giống H2+), He2 (có Nlk = 0 nên không tồn tại phân tử He2).

Các phân tử A2 có nguyên tử A thuộc chu kì 2 (A là các nguyên tố từ Li → Ne). * Sự tạo thành các MO. + Xét một cách đầy đủ, ở mỗi nguyên tử A có các AO 1s, 2s, 2pz, 2px, 2py. Nếu chỉ xét AO hóa trị thì AO – 1s được ghép vào lõi nguyên tử cùng với hạt nhân. + Các MO của A2: *  2 AO - 1s tổ hợp tuyến tính tạo ra 2 MO, 1s và 1s , *  2 AO - 2s tổ hợp tuyến tính tạo ra 2 MO, 2s và 2s , *  2 AO - 2pz tổ hợp tuyến tính tạo ra 2 MO , z và z ,

Phạm Thị Ngọc Linh

88

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

*  2 AO - 2px, 2 AO - 2py tổ hợp tuyến tính tạo ra 4 MO - π: πx, πy và x ,

*y . * * Chú ý: 2 MO - πx, πy cùng mức năng lượng và 2 MO x , *y tương tự nên gọi là

các MO - π suy biến 2 lần (bậc 2). * Giản đồ năng lượng các MO.

(I)

(II)

(I): Áp dụng cho các nguyên tố từ O → Ne:  2s *2s  z  x  y *x *y *z (II): Áp dụng cho các nguyên tố từ Li → N: 2s *2s x  y z *x *y *z * Một số phân tử A2 thuộc chu kì khác: Nhìn chung, các giản đồ (I), (II) trên cũng có thể được sử dụng để xét cấu hình electron của các phân tử A2 thuộc các chu kì khác.  Thuyết MO về các phân tử 2 nguyên tử dị hạch AB + Về nguyên tắc cách xây dựng giống như phân tử dạng A2. + Trong phân tử AB, các AO có tính đối xứng khác nhau nên phần xen phủ tạo thành MO là khác nhau. Chỉ có các AO có cùng tính đối xứng mới tham gia tạo liên kết.

Phạm Thị Ngọc Linh

89

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

+ Trong 2 nguyên tử A và B thì nguyên tử nào có độ âm điện lớn hơn sẽ có mức năng lượng bền hơn và được biểu diễn thấp hơn. Ví dụ: Các phân tử BO, CN, CO+, NO+, …   Bài 1: Cho các phân tử và ion sau: H2 , H2 , H2 , He2 . Vẽ giản đồ MO cho H2 rồi suy

ra: a. Cấu hình electron cho các phân tử và ion trên. b. Số liên kết. c. So sánh độ bền của chúng. d. Giải thích tại sao không tồn tại phân tử He2.

Bài 2: Sử dụng giản đồ năng lượng MO, viết cấu hình electron cho các phân tử và ion sau.

Tính số liên kết trong mỗi phân tử. a. Be2 , Be2  , Be2 

b. B 2 , B 2  , B 2 

Bài 3: Sử dụng giản đồ năng lượng MO, viết cấu hình electron cho các phân tử và ion sau.

Tính số liên kết trong mỗi phân tử.

Phân tử nào không tồn tại? Vì sao? a. Li2 

b. Ne2

c. C2 2

Bài 4: a. Hãy vẽ giản đồ MO cho các phân tử O2, F2, Ne2, b. Viết cấu hình điện tử, tính số liên kết đối với mỗi phân tử và cho biết trong các phân tử đó, phân tử nào không tồn tại, vì sao ? c. Hãy cho biết từ tính của oxi và flo.

Giải: a . O2

O: 2s22p4.

Giản đồ năng lượng MO của phân tử O2 (mức x , y cao hơn mức z ) là:

Phạm Thị Ngọc Linh

90

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

2 2 2 *1 *1 b. Cấu hình e: O2: 22s *2 2s  z  x  y  x  y ; F2:

Ne2:

2 2 2 *2 *2 *2 22s *2 2s  z  x  y  x  y  z

2 2 2 *2 *2  22s *2 2s  z  x  y  x  y

;

;

Số liên kết: NO  8  4  2 , NF  8  6  1 , N Ne  8  8  0 2

2

2

2

2

2

Số liên kết của Ne2 = 0, phân tử Ne2 không tồn tại. c. O2 có 2 e độc thân: thuận từ ; F2 không có e độc thân: nghịch từ.

Bài 5: Hãy vẽ giản đồ MO cho phân tử N2. a. Viết cấu hình điện tử, tính số liên kết. b. Hãy cho biết từ tính của nitơ.

Giải: N: 2s22p3.

Giản đồ năng lượng MO của phân tử N2 (mức x , y thấp hơn mức z ) là:

Phạm Thị Ngọc Linh

91

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

2 2 2 82 Cấu hình e N2: 22s *2 3 2s  x  y  z ; N 

2

N2 không có e độc thân, S = 0, nghịch từ.

Bài 6: Hãy lập giản đồ MO cho phân tử Cl2. Khi phân tử này mất 1 electron thì khoảng cách giữa 2 nguyên tử trong phân tử sẽ biến đổi ra sao? Cho C1 (Z =17).

2 2 2 *2 *2 86 Hướng dẫn: Cấu hình e Cl2: s2 *2 1 s z x  y x  y ; N 

2

2 2 2 *2 *1 Khi Cl2 mất le thì lúc đó cấu hình sẽ là: Cl2 : s2 *2 s z x  y x  y ;

N

85  1,5 2

Kết quả này chỉ rõ khi Clo mất bớt le thì khoảng cách giữa 2 C1 ngắn lại.  Bài 7: Ion F2 được tạo thành từ nguyên tử F và ion F-. Hãy lập giản đồ MO cho ion

F2 và viết cấu hình e của ion đó. Biết F có Z = 9.  2 2 2 *2 *2 *1 Đáp án: Cấu hình e của ion F2 : s2 *2 s z x  y x  y z

Phạm Thị Ngọc Linh

92

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Bài 8: Xuất phát từ cấu hình electron của C, N và O, hãy lập giản đồ MO cho phân tử CO và NO. Từ giản đồ MO lập ở câu a hãy viết cấu hình electron của các phân tử trên, chỉ rõ từ tính của từng phân tử và so sánh năng lượng liên kết trong những hợp chất trên. Đáp án:

Giản đồ MO phân tử CO:

Giản đồ phân tử NO:

AO – N

MO – NO

2 *2 2 2 2 82  3 ; không có e độc thân Cấu hình CO: 2s 2s x  y z ; N 

2

 nghịch từ.

2 2 2 *1 83 NO:  22s *2  2,5 ; có 1e độc thân 2s  x  y  z  x ; N 

2

AO – O

 thuận từ.

CO có số liên kết lớn hơn nên có năng lượng liên kết lớn hơn, phân tử bền vững hơn.

Bài 9: Cho cặp phân tử sau: (CN, CN-); (NO, NO+) a. Áp dụng phương pháp MO, hãy lập giản đồ MO cho từng cặp và viết cấu hình electron của chúng. b. So sánh độ bền liên kết trong từng cặp phân tử nêu trên thông qua các giá trị số liên kết đã tính được. Cho C(Z=6) ; N(Z = 7); O(Z = 8 ).

Phạm Thị Ngọc Linh

93

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Đáp án: 2 2 1 72 Cặp (CN, CN-) CN: 22s *2  2,5 2s  x  y  z ; N 

2

2 2 2 82 CN-: 22s *2  3 , bền hơn CN. 2s  x  y  z ; N 

2

2 2 2 *1 83 Cặp (NO, NO+) NO:  22s *2  2,5 2s  x  y  z  x ; N 

2

2 2 2 82 NO+: 22s *2  3 , bền hơn NO. 2s  x  y  z ; N 

2

2.2.6. Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết trong phức chất Dạng 1: Gọi tên phức Tên gọi phức chất bao gồm tên của cation và tên của anion.

Tên gọi của ion phức gồm có: số phối tử và tên của phối tử là anion + số phối tử và tên của phối tử là phân tử trung hòa + tên của nguyên tử trung tâm * Số phối tử Phối tử 1 càng dùng tiếp đầu ngữ: đi, tri, tetra, penta, …tương ứng với 2, 3, 4, 5, Phối tử nhiều càng dùng tiếp đầu ngữ: bis, tris, tetrakis, pentakis,hexakis…tương ứng với 2, 3, 4, 5, 6… * Tên phối tử + Nếu phối tử là anion: tên anion +”o” Bảng tên gọi các phối tử Floro

S 2 O32

Tiosunfato

Cloro

C 2 O4 2 

Oxalato

BrI-

Bromo

CO32

Cacbonato

Iotđo

Hiđroxo

NO2

Nitro

HOCN-

ONO-

Nitrito

SCN-

Tioxianato

FCl-

Xiano

+ Nếu phối tử là phân tử trung hoà: tên của phân tử đó:

Phạm Thị Ngọc Linh

94

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Một số phân tử trung hoà có tên riêng: C2H4

C5H5N

CH3NH2

H2 O

NH3

CO

NO

etylen

pyriđin

metylamin

aqua (aquơ)

amin

cacbonyl

nitrozyl

* Nguyên tử trung tâm và số oxi hóa Nếu nguyên tử trung tâm ở trong cation phức, người ta lấy tên của nguyên tử đó kèm theo số La Mã, viết trong dấu ngoặc đơn để chỉ số oxi hóa khi cần. Ví dụ coban (III), coban (II).... Ngoài ra người ta còn sử dụng các đuôi để chỉ số oxi hóa: a tương ứng hóa trị I, o - II, i - III, e - IV… Nếu nguyên tử trung tâm ở trong anion phức, người ta lấy tên của nguyên tử đó thêm đuôi at và kèm theo số La Mã viết trong dấu ngoặc đơn để chỉ số oxi hóa, nếu phức chất là axit thì thay đuôi at bằng ic.

Bài 1: Gọi tên các phức sau: a. [Cu(NH3)4](OH)2, [Cr(H2O)6]Cl3, [Co(NH3)5Cl]SO4, [Fe(H2O)6]Cl3, [Fe(H2O)6]Cl2, [Cu(NH3)4](SCN)2. b. [Fe(CO)5]0, [Co(H2O)4Cl2]0, [Pt(NH3)2Cl3(OH)]0, [Co(NH3)3(NO3)3]0, [Ni(CO)4]0. c. K2[Ni(CN)4], K2[Ni(C2O4)2], K2[CuCl4], K4[Mo(CN)8], K4[Fe(CN)6], K3[Fe(CN)6].

Phạm Thị Ngọc Linh

95

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Giải: a. [Cu(NH3)4](OH)2

tetraamin đồng (II) hiđroxit

[Cr(H2O)6]Cl3

hexaaquơ crom(III) clorua

[Co(NH3)5Cl]SO4

pentaamin cloro coban (II) sunfat

[Fe(H2O)6]Cl3

hexaaquơ sắt (III) clorua

[Fe(H2O)6]Cl2

hexaaquơ sắt (II) clorua

[Cu(NH3)4](SCN)2

tetraamin đồng(II) thioxianat

b. [Fe(CO)5]0 [Co(H2O)4Cl2]0

pentacacbonyl sắt tetraaquơ đicloro coban(II)

[Pt(NH3)2Cl3(OH)]0 điamin tricloro hiđroxo plantin (IV) [Co(NH3)3(NO3)3]0

triamin trinitrato coban(III)

[Ni(CO)4]0

tetracacbonyl niken

c. K2[Ni(CN)4]

kali tetraxiano nikenat

K2[Ni(C2O4)2]

kali đioxalato nikenat

K2[CuCl4]

kali tetracloro cuprat (II)

K4[Mo(CN)8]

kali octaxiano molipđat (IV)

K4[Fe(CN)6]

kali hexaxiano ferat (II)

K3[Fe(CN)6]

kali hexaxiano ferat (III)

Bài 2: Viết công thức của các phức có tên sau: a. Điaquơ tetraamin coban (III) clorua, Hexaaquơ cromi bromua, Hexaaquơ sắt (II) clorua, Tetraaquơ điamin cobanti clorua, Điaquơ tetraamin cobanto sunfat, Đicloro tetraaquơ cobanti clorua, Trietylen điamin đồng (II) sunfat. b. Điamin tricloro hiđroxo plantin(IV), Hexapyri đin platin (IV) hexacloro platinat (II), Tetraamin đibromo coban(II), Triamin trinitrito mangan(III), Hexacacbonyl mangan, Tetraaquơ đioxalato plantin(IV).

Phạm Thị Ngọc Linh

96

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

c. Natri tetrahiđroxo aluminat, Kali hexaxiano ferat (II), Kali hexaxiano ferat(III), Kali hexaxiano zincat, Kali hexaxiano cuprat (II), Natri hexathioxinato stanat(IV) .

Giải: a. [Cr(H2O)2(NH3)4]Cl3, [Cr(H2O)6]Br3, [Fe(H2O)6]Cl2, [Co(H2O)4(NH3)2]Cl3, [Co(H2O)2(NH3)4]SO4, [CoCl2(H2O)4]Cl, [CuEn3]SO4. b. [Pt(NH3)2Cl3(OH)]0, [PtPy6][PtCl6]2, [Co(NH3)4Br2]0, [Mn(NH3)3(NO2)3]0, [Mn(CO)6]0, [Pt(NH3)4(C2O4)2]0. c. Na[Al(OH)4], K4[Fe(CN)6], K3[Fe(CN)6], K4[Zn(CN)6], K4[Cu(CN)6], Na2[Sn(SCN)6], .

Dạng 2: Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết trong phức chất theo thuyết Pauling - Bước 1: Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử trung tâm: dạng chữ và dạng ô lượng tử.

- Bước 2: Dựa vào bản chất phối tử, số phối trí, hình học phân tử để kết luận về dạng lai hóa. + Phối tử tương tác mạnh với ion trung tâm có sự dồn e ở AO-d  Viết lại cấu hình AO-d. + Phối tử tương tác yếu với ion trung tâm  không có sự dồn e ở phân lớp d. + Từ số phối trí  Số AO lai hóa và cấu hình AO-d

 dạng lai hóa.

- Bước 3: Mô tả sự hình thành liên kết giữa ion trung tâm và các phối tử.

- Bước 4: Vẽ hình.

- Bước 5: Kết luận + Phức thuận từ hay nghịch từ. + Phức spin cao hay spin thấp. + Lai hóa trong hay lai hóa ngoài.

Bài 1: Căn cứ vào lý thuyết VB (quan niệm lai hóa của Pauling) hãy: a. Giải thích sự hình thành liên kết trong phức [Ag(NH3)2]+ . Cho Ag (Z = 47)

Phạm Thị Ngọc Linh

97

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

b. Giải thích sự hình thành liên kết trong phức [HgI3]-. Cho Hg (Z = 80) c. Xét sự hình thành liên kết phối tử đối với phức anion [BeF4]2- có cấu trúc tứ diện. Cho: Be(Z = 4); F(Z = 9) Giải: a. Ag (Z = 47): [Kr]4d105s1

Số phối trí = 2  2 AO lai hóa sp trống có mức năng lượng tương đương được hình thành bằng sự tổ hợp tuyến tính của 1AO-5s và 1 AO-5p.

Mỗi phân tử NH3 còn 1 đôi e riêng thực hiện liên kết cho nhận với 1 AO-sp đó.

Phức [Ag(NH3)2]+ có cấu tạo thẳng, lai hóa ngoài, nghịch từ. b. [HgI3]-: lai hóa sp2.

Phức có hình tam giác đều phẳng , lai hóa ngoài, nghịch từ. c. [BeF4]2-: lai hóa sp3.

Phức có cấu trúc tứ diện, thuận từ do có 1 e độc thân, lai hóa ngoài.

Bài 2: Dựa trên cơ sở của lý thuyết lai hóa áp dụng cho phức chất, hãy giải thích sự hình thành liên kết trong phức [NiCl4]2- và cho biết từ tính. Biết rằng Cl- là phối tử trường yếu. Cho Ni (Z = 28).

Giải:

Phạm Thị Ngọc Linh

98

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Số phối trí = 4  4 AO lai hóa sp3 trống có mức năng lượng tương đương được hình thành bằng sự tổ hợp tuyến tính của 1AO-4s và 3 AO-4p.

4 AO lai hóa sp3 trống của Ni2+ thực hiện liên kết với cặp e chưa liên kết của CNbằng liên kết cho nhận.

4 AO-sp3 hướng về 4 đỉnh một tứ diện đều.

Phức [NiCl4]2- có 2 electron độc thân nên thuận từ, spin cao, phức lai hóa ngoài.

Bài 3: Dựa trên cơ sở của lý thuyết lai hóa áp dụng cho phức chất, hãy giải thích sự hình thành liên kết trong phức [CoF6]3-. Biết rằng sự tương tác giữa Co3+ và F- yếu. Đáp án: phức [CoF6]3-: phối tử Cl- là phối tử trường yếu, không có sự dồn e, phức bát diện, còn 5 e độc thân, phức thuận từ, lai hóa ngoài sp3d2.

Bài 4: Dựa trên cơ sở của lý thuyết lai hóa áp dụng cho phức chất, hãy giải thích sự hình thành liên kết trong phức [Ni(CN)4]2- và cho biết từ tính. Biết rằng CN- là phối tử trường mạnh. Cho Ni (Z = 28).

Giải: Ni (Z = 28): [Ar] 3d84s2

Phối tử CN- là phối tử trường mạnh vì CN- tương tác mạnh với Ni2+ nên có sự dồn e.

Số phối trí = 4  4 AO lai hóa dsp2 trống có mức năng lượng tương đương được hình thành bằng sự tổ hợp tuyến tính của 1 AO-3d, 1AO-4s và 2 AO-4p.

Phạm Thị Ngọc Linh

99

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

4 AO lai hóa dsp2 trống của Ni2+ thực hiện liên kết với cặp e chưa liên kết của CN- bằng liên kết cho nhận.

4 AO-dsp2 nằm trên một mặt phẳng, hướng về 4 đỉnh một hình vuông, phức vuông phẳng.

Phức [Ni(CN)4]2- không có electron độc thân nên nghịch từ, spin thấp, phức lai hóa trong.

Bài 5: Dựa trên cơ sở của lý thuyết lai hóa áp dụng cho phức chất, hãy giải thích sự hình thành liên kết trong phức [Co(CN)6]3-. Biết rằng sự tương tác giữa Co3+ và CNmạnh. Đáp án: Phối tử CN- là phối tử trường mạnh, cấu hình e của Co3+: [Ar]3d5 bị dồn e, phức [Co(CN)6]3- lai hóa d2sp3 có hình bát diện, có 1 electron độc thân nên thuận từ, spin cao, phức lai hóa trong.

Bài 6: Căn cứ vào thuyết VB theo quan điểm lai hóa, hãy lý giải quá trình hình thành liên kết phối trí cho các phức [FeF6]3- , [Fe(CN)6]3- . Biết rằng tương tác giữa Fe3+ và CN- mạnh hơn giữa Fe3+ và Cl-. Cho Fe (Z = 26) Đáp án:  [FeF6]3-: Phối tử Cl- là phối tử trường yếu nên không có sự dồn e.

Phức [FeF6]3- hình bát diện, lai hóa sp3d2, có 5 electron độc thân nên thuận từ, spin cao, phức lai hóa ngoài.  [Fe(CN)6]3-: Phối tử CN- là phối tử trường mạnh vì CN- tương tác mạnh với Ni2+ nên có sự dồn e.

Phức [Fe(CN)6]3- hình bát diện, lai hóa d2sp3, có 1 electron độc thân nên thuận từ, spin cao, phức lai hóa trong.

Phạm Thị Ngọc Linh

100

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Bài 7: Kết quả thực nghiệm cho thấy Cr2+ tạo ra 2 loại phức cùng có dạng bát diện nhưng khác nhau về tính chất từ. Các phức như [Cr(CN)6]4- có tính chất từ với sự có mặt của 2e độc thân. Các phức như [Cr(H2O)6]2+ với sự có mặt của 4e độc thân. Thuyết VB giải thích kết quả đó như thế nào ? Trong 2 kiểu phức trên phức nào bền hơn?

Giải: Cr (Z = 24) [Ar] 3d44s2

 [Cr(CN)6]4Phối tử CN- là phối tử trường mạnh nên có sự dồn e.

Electron trong AO dzx không dồn được sang AO d yz vì năng lượng năng lượng của chúng tương đương nhau.

6AO lai hóa d2sp3 trống có mức năng lượng tương đương được hình thành từ sự tổ hợp tuyến tính của 2AO-3d, 1 AO-4s và 3 AO-4p Phức [Cr(CN)6]4- có 2 e độc thân, thuận từ. Phức lai hóa trong.  [Cr(H2O)6]2+ Phối tử H2O là phối tử trường yếu nên không có sự dồn e.

6AO lai hóa sp 3d2 trống có mức năng lượng tương đương được hình thành từ sự tổ hợp tuyến tính của 1 AO-4s, 3 AO-4p và 2AO-4d.

Phức [Cr(H2O)6]2+ có 4 e độc thân, thuận từ. Phức lai hóa ngoài.  Phức [Cr(CN)6]4- lai hóa trong bền hơn vì:

Phạm Thị Ngọc Linh

101

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

- Phức lai hoá ngoài sử dụng orbital 4d có mức năng lượng cao hơn do đó kém bền hơn - Phức lai hoá ngoài còn 1 orbital trống phía trong nên các phối tử dễ tạo liên kết trong các phản ứng thay thế.

Dạng 3: Bài tập giải thích sự hình thành kiên kết trong phức chất theo thuyết trường tinh thể Các bước thực hiện: - Bước 1: Viết cấu hình electron của các ion trung tâm, - Bước 2: So sánh ∆o và P  cấu hình e của ion trung tâm trong trường bát diện: + ∆o< P: cấu hình có nhiều nhất (có thể được) số e độc thân. + ∆o > P: cấu hình có nhiều nhất (có thể được) số e ghép đôi.

- Bước 3: Vẽ giản đồ tách mức năng lượng và điền electron vào các mức năng lượng.

- Bước 4: Kết luận: phức thuận từ, phức nghịch từ, spin cao, spin thấp.

Bài 1: Dựa vào thuyết trường tinh thể vẽ sơ đồ sắp xếp các electron d của ion Ti3+, Cr3+ trong các phức bát diện sau: [(Ti(H2O)6]3+ và [(Cr(H2O)6]3+ .

Cho Ti (Z = 22 ), Cr(Z = 24) Bài 2: Biết năng lượng tách mức  0 cho phức [Fe(CN)6]4- và [Fe(H2O)6]2+ lần lượt bằng 39,42.104 J/mol và 124,146kJ/mol. Năng lượng cần thiết để ghép electron là 210,254 kJ/mol.

Sử dụng lý thuyết trường tinh thể, hãy vẽ giản đồ tách mức năng lượng và cho biết sự phân bố electron trên các mức năng lượng của 2 phức nói trên, cũng như từ tính của chúng.

Hai phức Fe đều có cấu trúc kiểu bát diện.

Giải: Fe2+: [Ar]3d6

Phạm Thị Ngọc Linh

102

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

[Fe(CN)6]4-

[Fe(H2O)6] 2+

0 = 394,2 > P = 210,2 ⇒ 6e d được 0 = 124,1 < P = 210,2 ⇒ 6e d phân bố ghép đôi và phân bố ở mức t2g của đều trên 5 AO-d. phức bát diện.

Phức [Fe(CN)6]4- có cấu hình t 6 e0g , là Phức [Fe(H2O)6] 2+ có cấu hình t 4 eg2 , 2g

2g

phức nghịch từ, spin thấp.

là phức thuận từ, spin cao.

Bài 3: Cho năng lượng tách  0 = 155,1kJ/mol đối với phức [CoF6]3- và  0 = 275,l kJ/mol cho [Co(NH3)6]3+. Đối với 2 phức này năng lượng ghép đôi các electron có giá trị P = 250,8kJ/mol.

Dựa vào thuyết trường tinh thể hãy: a. Lập giản đồ năng lượng cho biết sự phân bố electron đối với cả 2 phức chất nói trên. b. Giải thích sự hình thành phức spin thấp và phức spin cao cho từng trường hợp, biết rằng cả hai phức kể trên đều có cấu trúc bát diện.

Cho Co (Z = 27). Đáp án: Co3+: [Ar]3d6 Phức [CoF6]3- cấu hình electron d: t 4 eg2 , phức thuận từ, spin cao.

2g

Phức [Co(NH3)6]3+ cấu hình electron d: t 6 e0g , phức nghịch từ, spin thấp.

2g

Bài 4: Dựa vào thuyết trường tinh thể vẽ sơ đồ sắp xếp các electron d của ion Co3+, Fe3+ trong các phức bát diện sau: [Co(H2O)6]3+, [Fe(CN)6]3-. Biết H2O là phối tử trường yếu và CN- là phối tử trường mạnh.

Giải:

Phạm Thị Ngọc Linh

103

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

[Co(H2O)6]3+:

[Fe(CN)6]3Fe3+: [Ar]3d5 ,

Co3+: [Ar]3d6 ; H2O là phối tử trường yếu không có sự

CN- là phối tử trường mạnh có sự dồn e.

dồn e.

Phức [Fe(CN)6]3- có cấu hình

t 52g e0g

, là

Phức[Co(H2O)6]3+ có cấu hình t 4 eg2 , là phức thuận từ, spin cao.

2g

phức thuận từ, spin cao.

Bài 5: Khi bị kích thích, electron được chuyến từ mức năng lượng thấp lên mức cao 0

hơn và xảy ra sự hấp thụ ánh sáng ứng với bước sóng  . Hãy tính bước sóng này ( A ), biết rằng năng lượng tách mức của phức [Co(CN)6)]3- là 99,528 kcal/mol.

Cho h = 6,62.10-34 Js; c = 3.108 m/s.

Giải: Khi electron bị kích thích sẽ chuyển từ Et lên Ec và xảy ra sự hấp thụ ánh sáng.

Theo thuyết lượng tử Plack ta có: E   0  h  h

0 c hc 6, 62.1034.3.108 -10     2874.10 m = 2874 A   0 99,528.4,18.103 6, 02.1023

Phạm Thị Ngọc Linh

104

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

0

Bài 6: Từ thực nghiệm người ta ghi được bước sóng hấp thụ  = 5495 A thuộc miền trông thấy đối với phức[Co(H2O)6]3+. Hãy xác định hiệu năng lượng giữa 2 mức mà electron bị kích thích. Cho h = 6,62.10-34 Js; c = 3.108 m/s. Đáp án: E  217,57 kJ / mol Bài 7: Người ta biết năng lượng tách mức của phức [Fe(CN)6]4- có giá trị là 394,2 0 kJ/mol. Hãy xác định bước sóng   A  khi electron bị kích thích chuyển từ mức năng  

lượng thấp lên cao. Cho h = 6,62.10-34 Js; c = 3.108 m/s.

0

Đáp án:  = 3033 A

Phạm Thị Ngọc Linh

105

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

KẾT LUẬN Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu, đề tài đã được hoàn thành và đạt được những kết quả sau: - Về lý thuyết: + Hệ thống hóa cơ sở lí luận: tổng quan về vấn đề tự học, tổng quan về bài tập hóa học. + Tìm hiểu lý thuyết Chương 2: Nguyên tử - Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học và Chương 3: Cấu tạo phân tử - Liên kết hóa học, học phần Hóa Đại cương 1.

- Về bài tập: đã xây dựng được hệ thống bài tập chương 2, 3: Phân loại và tìm phương pháp, đề xuất hướng làm. Ngoài xây dựng được hệ thống các bài tập có lời giải còn xây dựng được hệ thống các bài tập tương tự phục vụ khả năng tự học của sinh viên theo học chuyên ngành hóa học tại trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2. Cụ thể: + Có tóm tắt lý thuyết, hướng dẫn cách giải cho từng dạng. + Trong mỗi dạng: giải chi tiết ít nhất 1 bài, các bài còn lại có đáp số. + Đã xây dựng được 182 bài tập, trong đó: Chương 2: 119 bài, 15 dạng bài.

Chương 3: 63 bài, 6 dạng bài.

Phạm Thị Ngọc Linh

106

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS. Nguyễn Đình Chi (2007), “Hóa học đại cương”, NXB Giáo Dục.

[2] Trần Thành Huế (2004), “Hoá học đại cương 1 – Cấu tạo chất”, NXB Đại học Sư phạm.

[3] Nguyễn Đình Huề, Nguyễn Đức Chuy (2003), “Thuyết lượng tử về nguyên tử và phân tử”, Tập 1, 2, NXB Giáo Dục.

[4] Lê Chí Kiên (2006), “Phức chất”, NXB Đại học quốc gia Hà Nội.

[5] Lâm Ngọc Thiềm (2004), “Cấu tạo chất đại cương”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.

[6] Lâm Ngọc Thiềm (2008), “Cơ sở lí thuyết Hóa học”, NXB Giáo Dục.

[7] Đào Đình Thức (2006), “Cấu tạo nguyên tử và liên kết hoá học”, Tập 1, 2, NXB Giáo Dục.

[8] Đào Đình Thức (2004), “Hoá học đại cương”, Tập 1, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.

[9] Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải (2004), “Bài tập Hoá học đại cương”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.

[10] Nguyễn Văn Duệ, Trần Hiệp Hải, Lâm Ngọc Thiềm, Nguyễn Thị Thu (2004), “Bài tập Hóa lý”, NXB Giáo dục [11] Đào Đình Thức (2008), “Bài tập Hoá học đại cương”, NXB Giáo Dục.

[12] Lê Mậu Quyền (2008), “Bài tập hóa học đại cương”, NXB Giáo Dục Việt Nam [13] Nguyễn Cảnh Toàn (2001), “Tuyển tập tác phẩm tự giáo dục, tự học, tự nghiên cứu” tập 2, NXB Đại học sư phạm Hà Nội, Trung tâm văn hóa ngôn ngữ Đông Tây.

[14] Nguyễn Cảnh Toàn, Vũ Văn Tảo, Bùi Tường (1998), “Quá trình dạy tự học”, NXB Giáo Dục.

[15] Nguyễn Cương (2007), “Phương pháp dạy học hóa học ở trường phổ thông và đại học. Một số vấn đề cơ bản”, NXB Giáo dục.

Phạm Thị Ngọc Linh

107

K40C - Sư phạm Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

[16] Thái Duy Tuyên (2003), “Dạy tự học cho sinh viên trong các nhà trường Cao đẳng Đại học chuyên nghiệp”, Chuyên đề Phương pháp dạy học cho học viên Cao học, ĐH Huế.

[17] Trần Thị Trà Hương (2009), “Xây dựng hệ thống bài tập hóa vô cơ lớp 10 trung học phổ thông nhằm củng cố kiến thức và phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh”, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, TP. HCM. [18] Trương Thị Lâm Thảo (2010), “Xây dựng hệ thống bài tập hóa học nhằm nâng cao hiệu quả dạy học phần Hidrocacbon lớp 11 trung học phổ thông”, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, TP. HCM. [19] Nguyễn Xuân Trường (2012), “Sử dụng bài tập trong dạy học Hóa học ở trường phổ thông”, NXB ĐHSP, Hà Nội, tr. 7, 8, 35.

[20]. Chương trình giáo dục phổ thông môn Hóa học (2018), Hà Nội, tr. 4.

[21] Các đề thi Cao học môn Cơ sở lí thuyết Hóa học từ năm 2000 đến năm 2017 của các Trường Đại học Sư phạm Hà Nội và Trường Đại học Khoa học tự nhiên.

[22] Hồ Viết Quý (1995) “Phức chất, phương pháp nghiên cứu và ứng dụng trong hoá học hiện đại”, NXB Đại học quốc gia Hà Nội.

[23] Hồ Viết Quý (2000), “Phức chất trong hoá học”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.

Phạm Thị Ngọc Linh

108

K40C - Sư phạm Hóa học