THỰC TRẠNG VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY – HỌC PHẦN THỰC HÀNH PHÂN TÍCH HÓA LÝ

3.2 Điều tra thực trạng học thực hành Phân tích hóa lý của sinh viên khoa Hóa trường ĐH Sư phạm TP.HCM .... Vì thế, các giờ thực hành Hóa phân tích ở trường Đại học phải thực sự đạt hiệu

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA HÓA H ỌC

KHÓA LU ẬN TỐT NGHIỆP

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Lê Ngọc Tứ Sinh viên th ực hiện: Phạm Thị Mỹ Trinh

L ớp: Hóa 4C

Thành ph ố Hồ Chí Minh – tháng 5 năm 2013

L ỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, con xin kính gửi đến ba, mẹ lòng biết ơn sâu sắc Công ơn dưỡng dục và những lời động viên của ba, mẹ chính là động lực giúp con

vững bước hơn trong cuộc sống

Em xin kính gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy, cô trong khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm TP.HCM đã hết lòng dạy dỗ, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt

bốn năm học qua

Đặc biệt, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Th.S Lê Ngọc Tứ, cảm ơn thầy

đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt cho em những kinh nghiệm quý báu để em hoàn thành tốt công việc nghiên cứu của mình

Em cũng không quên gửi lời cảm ơn đến cô Phạm Thị Thảo Uyên và các thầy,

cô phụ trách ở phòng thực hành Hóa Phân tích đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em trong suốt thời gian nghiên cứu

Cảm ơn các bạn sinh viên khóa 35 và 36 đã cho tôi những ý kiến bổ ích, làm tăng thêm tính khoa học và thực tiễn của bài khóa luận

Cảm ơn các bạn lớp Cử nhân hóa K.35 đã luôn động viên, ủng hộ tôi trong

những năm học Đại học

TP HCM, tháng 5 năm 2013 Sinh viên thực hiện

Phạm Thị Mỹ Trinh

DANH M ỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

E Thế điện cực

PTHL Phân tích hóa lý

RSD Độ lệch chuẩn tương đối

S Sai số ngẫu nhiên

VIS Khả kiến

DANH M ỤC HÌNH ẢNH TRONG KHÓA LUẬN

Hình 2.1 Đồ thị sự phụ thuộc thế của điện cực chỉ thị với thể tích chất chuẩn Hình 2.2 Đồ thị sự thay đổi của thế trên thể tích từng phần của chất chuẩn Hình 2.3 Sơ đồ điện phân dung dịch CuSO4 trong phòng thí nghiệm

Hình 2.4 Đường chuẩn trong hệ tọa độ A - C

Hình 3.1 Đường cong chuẩn độ của axit H3PO4

Hình 3.2 Đồ thị chuẩn độ điện thế của axit H3PO4

Hình 3.3 Đường chuẩn của dung dịch Ni2+

M ỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

PHẦN TỔNG QUAN……….3

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 4

1.1 Khái niệm về thực hành thí nghiệm 4

1.2 Mục đích của việc thực hành thí nghiệm 5

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÓA LÝ 7

2.1 Một số phương pháp phân tích điện hóa 7

2.1.1 Phương pháp chuẩn độ điện thế 8

2.1.2 Phương pháp điện phân 10

2.2 Phương pháp phân tích sắc ký trao đổi ion 12

2.2.1 Định nghĩa 12

2.2.2 Sắc ký trao đổi ion 12

2.3 Phương pháp phân tích trắc quang 14

2.3.1 Định nghĩa 14

2.3.2Phân tích định lượng bằng phương pháp trắc quang 15

PHẦN THỰC NGHIỆM……… 19

CHƯƠNG 3 THỰC TRẠNG DAY - HỌC PHẦN THỰC HÀNH PHÂN TÍCH HÓA LÝ 20

3.1 Thực trạng chương trình học thực hành Phân tích hóa lý ở các trường Đại học 20

3.1.1 Thực hành Phân tích hóa lý ở khoa Hóa học, ĐH Sư phạm TP.HCM 20

3.1.2 Nội dung chương trình thực hành ở một số trường Đại học khác 20

3.2 Điều tra thực trạng học thực hành Phân tích hóa lý của sinh viên khoa Hóa trường

ĐH Sư phạm TP.HCM 24

3.2.1 Mục đích điều tra 24

3.2.2 Đối tượng điều tra 24

3.2.3 Mô tả phiếu điều tra 24

3.2.4 Kết quả điều tra 25

3.3 Khảo sát các bài thực hành Phân tích hóa lý hiện tại 36

3.3.1 Bài 1 – Chuẩn độ điện thế Xác định nồng độ H3PO4 36

3.3.2 Bài 2 – Điện phân dung dịch CuSO4 39

3.3.3 Bài 3 – Xác định pH bằng phương pháp trắc quang 41

3.3.4 Bài 4 – Xác định Ni2+ bằng Dimetylglyoxim khi có mặt chất oxy hóa bằng phương pháp đường chuẩn 43

3.3.5 Bài 5 – Sắc ký trao đổi ion 45

CHƯƠNG 4 MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY – HỌC PHẦN THỰC HÀNH PHÂN TÍCH HÓA LÝ 48

4.1 Điều chỉnh, sửa đổi một số nội dung trong bài thực hành 48

4.1.1 Dung dịch rửa giải 48

4.1.2 Thời gian rửa giải Cu2+ 49

4.2 Thay mới, bổ sung một số bài thực hành 49

4.2.1 Phương pháp điện phân có kiểm tra thế catot xác định Pb trong oxit kẽm 50

4.2.2 Xác định đồng thời MnO4- và Cr2O72- trong hỗn hợp 51

4.2.3 Phương pháp trao đổi ion trên nhựa cationit tách niken và coban 53

4.3 Xây dựng các phim hướng dẫn thực hành cho sinh viên 54

PHẦN KẾT LUẬN 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

1

M Ở ĐẦU

Để bắt kịp và hòa nhập với nền giáo dục thế giới, nhiều năm nay cả nước ta đang

tiến hành công cuộc đổi mới nền giáo dục trên tất cả các lĩnh vực: mục tiêu, chương trình, nội dung, phương pháp… Trong đó thực hành là một trong những phương pháp

học tập giúp củng cố nền tảng lý thuyết đã được học Riêng đối với những ngành khoa

học thực nghiệm như hóa học thì thực hành thí nghiệm có vai trò vô cùng thiết thực Vì

thế, việc dạy – học thực hành các bộ môn hóa học ở trường đại học là rất quan trọng

Đã từ lâu nay, thực hành hóa học ở các trường đại học đóng vai trò cực kỳ quan

trọng đối với công tác dạy – học của giảng viên và sinh viên Thực hành thí nghiệm hỗ

trợ đắc lực cho các giảng viên trong quá trình giảng dạy, truyền đạt kiến thức và minh

họa lý thuyết một cách tốt hơn Thực hành còn giúp sinh viên nhanh chóng nắm vững

kiến thức, kỹ năng kỹ xảo, hình thành những phẩm chất cần thiết cho công việc nghiên

cứu khoa học

Riêng đối với bộ môn Hóa phân tích, đó là một môn học đòi hỏi người học phải

có tính tư duy tốt, các thao tác thực hành phải thật chính xác và đòi hỏi kỹ thuật cao Vì

thế, các giờ thực hành Hóa phân tích ở trường Đại học phải thực sự đạt hiệu quả cao, giúp sinh viên hiểu rõ hơn phần lý thuyết và vận dụng tính ứng dụng cao của Hóa phân tích vào nghiên cứu và thực tiễn

Trong khi nền khoa học của nước nhà và thế giới đang trên đà phát triển vượt

bậc thì đòi hỏi chúng ta cũng phải không ngừng học hỏi, rèn luyện các kỹ năng thật tốt

và phát triển tư duy để chất lượng giáo dục của trường Đại học nói chung, của khoa Hóa học nói riêng ngày càng được nâng cao Chương trình thực hành Phân tích hóa lý

tại trường ĐHSP TP.HCM đã đuợc xây dựng nhiều năm nay, phục vụ cho việc đào tạo

cử nhân Hóa học, nay cần được hoàn thiện hơn So với các trường đại học khác thì hiện

nội dung phần thực hành Phân tích hóa lý của trường ta còn rất ít, chưa có nhiều bài

2

thực hành với mẫu thực tế, chưa ứng dụng được nhiều phương pháp phân tích của lý thuyết hoặc những hiệu quả của những bài thực hành chưa cao …

Trong khi những đề tài nghiên cứu trước đây lại không tìm hiểu nhiều về vấn đề này dù đây là một đề tài có ý nghĩa quan trọng đối với các giờ học thực hành PTHL

của sinh viên, quyết định chất lượng và hiệu quả trong công tác giảng dạy của giảng viên tại trường

Vì vậy, đề tài “Thực trạng và một số giải pháp nâng cao hiệu quả dạy – học

ph ần thực hành Phân tích Hóa lý” được nghiên cứu với mong muốn cải thiện và

nâng cao hơn nữa chất lượng, hiệu quả của các giờ thực hành Phân tích hóa lý

3

4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Khái niệm về thực hành thí nghiệm

Thí nghiệm: Theo từ điển Tiếng Việt NXB khoa học xã hội 1992 thì thí nghiệm

có hai nghĩa Nghĩa thứ nhất: “Gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh” Nghĩa

thứ hai: “làm thử để rút kinh nghiệm” Theo đại từ điển Tiếng Việt NXB Văn hóa thông tin 1999 thì thí nghiệm là: “làm thử theo những điều kiện, nguyên tắc đã được xác định để nghiên cứu, chứng minh” Trong đề tài nghiên cứu này khái niệm thí nghiệm được giới hạn trong một phạm vi hẹp hơn là “thực hiện các phản ứng, quá trình hóa học” [1]

Thí nghiệm hóa học là một phần quan trọng không thể thiếu được trong giáo dục hóa học bởi vì hóa học là một bộ môn khoa học thực nghiệm và mỗi nhà hóa học cần

phải nắm vững những kỹ năng thực hành cơ bản

Giáo dục hóa học có nhiều mục tiêu khác nhau, song nhiều mục tiêu không thể đạt được nếu không có thí nghiệm thực hành thích hợp

Thí nghiệm được xem như một mô hình đại diện cho hiện thực khách quan, là cơ

sở điểm xuất phát cho quá trình học tập, nhận thức của học sinh, sinh viên [2]

Thí nghiệm hóa học được sử dụng với tư cách là nguồn gốc, xuất xứ của kiến

thức để dẫn đến lý thuyết, hoặc với tư cách kiểm tra giả thuyết

Theo xu thế phát triển giáo dục khoa học của thế giới hiện nay thì mục đích của thí nghiệm hóa học không chỉ đơn giản là để minh họa nội dung lý thuyết đã học mà còn để phát triển khả năng suy luận, tư duy sáng tạo cho sinh viên Theo các nhà giáo

dục học phương Tây thì đây mới chính là giá trị đích thực của thí nghiệm hóa học

5

chính nó hơn là chỉ để minh họa nội dung lý thuyết của khoa học (David A.Humphreys, 1993, tr-32)

Hầu hết các thí nghiệm trong hóa học đòi hỏi tư duy chặt chẽ, rõ ràng Các nguyên tử, orbital, cấu trúc lập thể của phân tử, các trạng thái tập hợp của các chất, các

lực nội phân tử,… không thể cảm nhận được một cách trực tiếp Chúng đều là những khái niệm trừu tượng mà sinh viên chỉ có thể hiểu được khi xem xét nó qua những sự

vật hay hiện tượng cụ thể trong thực nghiệm Vì vậy thí nghiệm hóa học tự bản thân

nó, cũng đóng vai trò quan trọng trong việc gặt hái một số mục tiêu giáo dục hóa học ở đại học như phát triển kỹ năng lý luận khoa học và tư duy sáng tạo cho sinh viên, điều này chỉ có thể có được nếu trong thí nghiệm hóa học, chính sinh viên là những người

khảo sát các quá trình hóa học, làm việc chủ động trong phòng thí nghiệm chứ không đơn thuần là người thực hiện lại những điều đã vạch sẵn

1.2 Mục đích của việc thực hành thí nghiệm

Trong quá trình học tập, thực hành thí nghiệm giữ một vai trò rất quan trọng vì hóa học là một môn khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm, nó có cơ sở lý luận khoa

học nhưng những cơ sở đó đều được đúc kết và phát triển qua những công trình thực nghiệm tích lũy lại Ăngghen đã viết : “Trong nghiên cứu khoa học tự nhiên cũng như

lịch sử, phải xuất phát từ những sự thật đã có, phải xuất phát từ những hình thái hiện

thực khác nhau của vật chất, cho nên trong khoa học lý luận về tự nhiên, chúng ta không thể cấu tạo ra mối liên hệ để ghép chúng vào sự thật, mà phải từ các sự thật đó, phát hiện ra mối liên hệ ấy, rồi phải hết sức chứng minh những mối liên hệ đó bằng

thực nghiệm”

Như vậy, chúng ta thấy rằng thí nghiệm, thực nghiệm khoa học giữ vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình nhận thức khoa hoc và thực tiễn Mỗi môn học, mỗi công việc đều có mục đích Không nằm ngoài quy luật đó, thực hành thí nghiệm cũng

có những mục đích riêng của nó

6

Đối với bộ môn hóa học, thực hành thí nghiệm sẽ giúp cho sinh viên làm sáng tỏ

những vấn đề lý thuyết đã đưa ra “Học đi đôi với hành” – với ý nghĩa đó thực hành thí nghiệm giúp sinh viên ôn tập và kiểm tra lại các vấn đề lý thuyết đã học, trên cơ sở đó

hiểu sâu sắc và nắm vững những nội dung cơ bản trong giáo trình lý thuyết Vì thế, có quan điểm cho rằng: “Thí nghiệm hóa học là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn”

Thực hành thí nghiệm giúp sinh viên làm sáng tỏ lý thuyết, phát triển tư duy

nhận thức: dự đoán, suy diễn…, bồi dưỡng cho sinh viên phương pháp lý luận khoa

học Ngoài mục đích kiến thức, thực hành thí nghiệm còn rèn luyện cho sinh viên kỹ năng, kỹ xảo khi tiến hành thí nghiệm với từng thiết bị dụng cụ hay từng hóa chất Bên

cạnh đó, thí nghiệm hóa học còn có tác dụng giáo dục thế giới quan duy vật biện chứng

và củng cố niềm tin khoa học cho sinh viên, giúp hình thành ở sinh viên những đức tính, phẩm chất tốt đẹp của người lao động mới: thận trọng, ngăn nắp, trật tự, gọn gàng, kiên nhẫn, trung thực …

7

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MỘT SỐ

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HÓA LÝ

Tất cả các phương pháp phân tích định lượng hóa học được chia thành hai nhóm: các phương pháp hóa học và các phương pháp hóa lý

Các phương pháp hóa học bao gồm các phương pháp phân tích trọng lượng, thể tích Các phương pháp hóa lý dựa trên việc đo các tính chất vật lý trong hệ nghiên cứu Các phản ứng hóa học được sử dụng trong các phương pháp phân tích hóa lý bao giờ cũng kèm theo sự thay đổi một số tính chất vật lý của hệ, ví dụ như các phản ứng tạo

phức làm thay đổi tính chất hấp phụ ánh sáng của dung dịch, các phản ứng điện hóa làm thay đổi thế điện cực, hay các phản ứng có kèm theo sự thay đổi độ dẫn điện của dung dịch …

Các phương pháp hóa lý có độ nhạy và độ chọn lọc cao hơn nhiều so với các phương pháp hóa học Các phương pháp hóa lý có thể chia thành nhiều nhóm khác nhau: Các phương pháp điện hóa, các phương pháp quang học, các phương pháp phóng

xạ, các phương pháp tách sắc ký

2.1 M ột số phương pháp phân tích điện hóa [3]

Các phương pháp điện hóa đều dựa trên các quá trình xảy ra trên hai điện cực

hoặc giữa hai điện cực Tất cả các quá trình đó đều kèm theo sự biến đổi của một tham

số của dòng điện như thế điện cực, cường độ dòng điện, điện trở … bởi vì các đại lượng này thường là hàm số của nồng độ của một số cấu tử trong hệ nghiên cứu Theo

một số tác giả, các phương pháp điện hóa có thể chia làm hai nhóm:

• Các phương pháp dựa trên cơ sở của phản ứng điện hóa xảy ra trên hai điện

cực (phương pháp điện thế, điện phân, cực phổ)

• Các phương pháp không liên quan đến phản ứng điện hóa xảy ra ở điện cực (phương pháp đo độ dẫn điện, đo điện môi)

8

Trong bài khóa luận này, chúng ta chỉ tìm hiểu hai phương pháp phân tích điện hóa là phương pháp chuẩn độ điện thế và phương pháp điện phân

2.1.1 Phương pháp chuẩn độ điện thế

Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của phương pháp điện thế là chuẩn

độ điện thế Chuẩn độ điện thế là phép chuẩn độ trong đó sự thay đổi của sức điện động

của một pin nguyên tố Gavanic là hàm số của lượng chất thuốc thử thêm vào Bởi vậy trong phép chuẩn độ điện thế người ta tiến hành chuẩn độ và theo dõi sự thay đổi thế

của dung dịch cần chuẩn độ và từ đó xác định điểm tương đương

Mục đích chính của phương pháp này là xác định được điểm tương đương với

độ chính xác và độ lặp lại cao Mặt khác đường cong chuẩn độ có thể cho ta biết những thông tin nhiệt động học khác (như các hằng số phân li của các axit yếu, các hằng số

tạo thành của các ion phức…)

So với các phương pháp xác định điểm tương đương khác, phương pháp chuẩn

độ điện thế có nhiều ưu điểm vì nó có thể áp dụng cho các hệ có màu sắc hay những hệ không có chỉ thị màu (mà phương pháp chuẩn độ thể tích không sử dụng được) Mặt khác, trong phương pháp chuẩn độ điện thế ta có thể tránh được những sai sót do chủ quang gây ra khi xác định điểm cuối chuẩn độ theo sự thay đổi màu của chỉ thị và cả

những phép chuẩn độ bắt buộc phải có đối chứng

2.1.1.1 Các điều kiện cơ bản của chuẩn độ điện thế

• Phải có phản ứng hóa học xảy ra giữa thuốc thử và dung dịch chuẩn độ theo đúng yêu cầu đòi hỏi của các phản ứng dùng trong phân tích thể tích, tức là: phản ứng

xảy ra nhanh, hoàn toàn và đúng tỷ lượng

• Phải có phản ứng chỉ thị thích hợp, tức là phản ứng điện hóa xảy ra trên điện

cực chỉ thị Nếu chất tham gia phản ứng chỉ thị là chất xác định hoặc thuốc thử hoặc

sản phẩm thì thế đo được sẽ thay đổi trong suốt quá trình chuẩn độ và điểm tương đương sẽ dựa vào đồ thị E = f(x) Trong đó x là lượng thuốc thử cho vào khi chuẩn độ