Hướng dẫn sử dụng phần mềm Crocodile(phần 1)

Luôn luôn có một thanh công cụ xuất hiện cạnh mỗi đối tượng cho phép thực hiệncác lệnh trên đối tượng đó như: di chuyển đối tượng, xem thông tin chi tiết về phảnứng, hiển thị nguyên tử c

HOÁ TIN

Vấn đề 1: Làm quen với phần mềm Crocodile Chemistry (Getting started with

Crocodile Chemistry software)

1 Sử dụng những bộ bài học (Using lesson kits)

Hiện tại, các bộ bài học đã được kiểm tra toàn bộ với sự hướng dẫn và cáchsắp xếp rõ ràng hơn Giờ đây chúng được thiết kế để sử dụng trên toàn bộ màn hìnhmáy tính với nền màu trắng

Mười bộ bài học đã được thêm vào mục “làm quen” trong phần nội dunggiúp chúng ta dễ dàng học những điều cơ bản của phần mềm này

_ Trong mỗi bộ bài học bạn đều có thể:

+ nhấp vào nút “m” ở góc trái phía trên màn hình để phóng to hoặc thu nhỏ.

+ nhấp vào các dấu mũi tên để đọc các chỉ dẫn và làm theo từng bước

Các bộ bài học luôn luôn có 2 nút pause và reload nằm ở góc dưới bên phải màn

hình

Ta có thể kéo chiếc cốc ra màn hình hay kéo vào lại

2 Thao tác trên các đối tượng (Using parts)

Phần này hướng dẫn bạn các thao tác cơ bản như cách chọn, quay, sao chép,dán đối tượng và sử dụng phần “help”

_ Cách chọn một đối tượng: nhấp vào bất cứ chỗ nào trên đối tượng, bạn sẽ thấy

một đường viền nét đứt hình chữ nhật, màu xám xung quanh đối tượng đó cho biết

_ Quay đối tượng: vòng tròn nhỏ màu xám ở trên chiếc cốc (nằm ngoài đường viền

chữ nhật) là nút quay (rotation handle), kéo nút này theo cung tròn quanh chiếc cốc

để quay nó theo hướng bạn muốn

Luôn luôn có một thanh công cụ xuất hiện cạnh mỗi đối tượng cho phép thực hiệncác lệnh trên đối tượng đó như: di chuyển đối tượng, xem thông tin chi tiết về phảnứng, hiển thị nguyên tử của các chất chứa trong dụng cụ, …

+ Biểu tượng trên cùng của thanh công cụ cho phép di chuyển đối tượng theo ýngười sử dụng bằng cách giữ và rê chuột

+ Các nút khác nhau trên thanh công cụ cho phép xem một số thông tin về chấtđựng trong cốc hay phản ứng xảy ra trong cốc như: những chi tiết về phản ứng,nguyên tử của các chất trong cốc như thế nào, dán nhãn cho cốc, …

Khi muốn xem thông tin chi tiết về phản ứng, ta có thể xem phương trình phản ứng

ở dạng ion hay phương trình với tên chất cụ thể hay phương trình hoá học (viết dướidạng kí hiệu hoá học của các nguyên tố) bằng cách nhấp chọn tương ứng như trênhình minh hoạ dưới đây

Có thể xem thông tin chi tiết về phản ứng dưới dạng phương trình ion hay phươngtrình với tên chất cụ thể hay phương trình hoá học bằng cách nhấp chọn tương ứngnhư sau:

+ Nút dưới cùng của thanh công cụ là menu (hoặc có thể gọi bằng cách nhấp chuộtphải), khi nhấp vào nút này một cửa sổ hiện ra cho phép ta thực hiện các lệnh tương

+ Bạn có thể bấm chọn “help” trong menu để tìm thêm các giúp đỡ cho phần này

_ Sao chép và dán đối tượng: để con trỏ trên đối tượng, bấm chuột phải, chọn lệnh

“copy” rồi để con trỏ ở vị trí trống trên màn hình mà bạn muốn dán đối tượng vừađược sao chép, nhấp chuột phải, chọn “paste” ta được một đối tượng mới giống đốitượng đang làm việc

3 Sử dụng các công cụ trình diễn (Using presentations parts)

Bấm chọn “using presentations parts” trong phần “getting started” màn hình sẽ hiện

ra như sau

Kéo biểu tượng có hình mục tiêu nhắm bắn đến lọ magie Nhấp chọn “property” vàchọn “Mass”, ta sẽ thấy khối lượng bột magie được hiển thị

Ta có thể tăng hay giảm khối lượng bột magie bằng cách bấm vào mũi tên Hoặc ta

có thể thực hiện thao tác thay đổi giá trị khối lượng Mg đơn giản hơn bằng cáchnhấp chuột lên con số chỉ giá trị khối lượng Mg trên lọ và sửa trực tiếp giá trị này(gõ giá trị mới)

Tương tự như vậy, ta có thể thiết lập phần thông số để hiển thị nhiệt độ của cốc

Ta chú ý rằng ô number nào được chọn rồi thì các dấu mũi tên sẽ biến mất vì nó làmột thuộc tính chỉ đọc mà có thể chỉ được đo và không sửa đổi

Kéo lọ bột Mg vào cốc (thao tác này được hiểu là bỏ một ít bột Mg vào cốc)

Tiếp theo ta bật đèn Bunsen lên bằng cách kéo nút trượt theo hướng lên trên Chú ýxem nhiệt độ của cốc sẽ thay đổi như thế nào khi ta kéo nút trượt này

Ta có thể theo dõi các tính chất của Mg trong cốc lúc này bằng cách chọn property

Các edit box có thể được sử dụng để thay đổi các thuộc tính dạng chuỗi hay dạngvăn bản Tương tự bạn có thể nhấp vào drop-down list, check box, … để tìm hiểuthêm.

_ Kéo biểu tượng lọ NaOH đến phía trên chiếc cốc và khi con trỏ chuyển thành biểutượng cái cốc đang rót ra (màu đen) thì thả tay ra (thao tác này được hiểu là rót một

ít dung dịch NaOH vào cốc)

_ Cho axit HCl vào burette (tương tự ta cũng kéo biểu tượng lọ đựng HCl về phíaburette, khi con trỏ chuyển thành biểu tượng cái cốc đang rót ra thì thả tay ra)

_ Sau đó nhấp chuột vào biểu tượng “graph” rồi kéo rê đặt đồ thị bên phải bộ dụng

cụ như minh hoạ bên dưới

_ Chúng ta sẽ vẽ đồ thị trong đó:

+ trục y: giá trị pH

+ trục x: giá trị thể tích dung dịch HCl

_ Ta phải chọn giá trị biểu diễn trên trục x và truc y như sau:

+ Kéo biểu tượng mục tiêu trên trục y đến cốc đựng dung dịch NaOH rồi thảtay ra

Nhấp chuột vào từ “property” trên trục y của đồ thị, chọn “pH” trong bảnghiện ra Sau khi chọn bạn để ý đồ thị bắt đầu xuất hiện đường màu đỏ chỉ giá trị pHcủa dung dịch NaOH, do lúc này trong cốc chỉ có dung dịch NaOH là bazơ mạnhnên giá trị pH mà ta thấy trên đồ thị là 14

+ Chọn giá trị biểu diễn trên trục x: nhấp chuột vào nút có hình mũi tên màuđen hướng xuống, chọn “specific part property”, sau đó kéo biểu tượng hình mụctiêu lên burette cho máy hiểu ta chọn giá trị biểu diễn ở trục x là của dung dịch HCl.Nhấp chuột vào property, chọn volume (thể tích) nghĩa là ta chọn giá trị biểu diễntrên trục x là thể tích dung dịch HCl

_ Kéo nút vuông cạnh burette lên trên (xuất hiện hình bàn tay) tức là thao tác mởkhoá burette cho HCl trên burette bắt đầu chảy xuống cốc, phản ứng giữa NaOH vàHCl bắt đầu xảy ra (ta có thể kéo nút từ từ để dễ quan sát lượng HCl chảy vào cốc

và sự thay đổi giá trị pH trên đồ thị) Giá trị pH của dung dịch trong cốc bắt đầugiảm dần thể hiện trên đồ thị Ứng với thể tích dung dịch HCl chảy vào cốc ta cóthể đối chiếu trên dồ thị để biết giá trị pH của dung dịch ở những thời điểm khácnhau

Khi lượng HCl cho vào phản ứng vừa đủ với lượng NaOH trong cốc thì dung dịchthu được co pH = 7 (NaOH + HCl → NaCl + H2O) Sau đó nếu tiếp tục cho HClvào thì HCl dư nên pH giảm (môi trường axit)

Bạn có thể bấm vào nút fit to X-axis để xem toàn bộ đồ thị được vẽ một cách rõ

ràng hơn

Khi muốn vẽ một đồ thị mới thỉ bạn nhấn vào nút restart graph trên thanh công cụ.

5 Tạo một thí nghiệm (Setting up an experiment)

Thông qua phần này chúng ta sẽ hình dung được cách tạo một thí nghiệm ảovới bộ dụng cụ đã được thiết kế sẵn

Trong phần này bộ bài học chọn sẵn cho chúng ta một thí nghiệm đơn giản

để hướng dẫn thực hiện là đun cho nước bay hơi rồi làm ngưng tụ lại hơi nước

Ta thực hiện các bước như sau:

_ Nhấp, giữ và rê chuột kéo biểu tượng hình chiếc bình tam giác ra và đặt giữa mànhình

_ Rót nước vào bình tam giác bằng cách nhấp, giữ và rê chuột kéo biểu tượng hìnhchiếc bình nước lên phía trên bình tam giác rồi thả tay ra (khi con trỏ chuột chuyểnthành biểu tượng cái cốc đang rót, màu đen nghĩa là mới rót nước vào bình được)

_ Đậy nút bình tam giác bằng cách: nhấp, giữ và rê chuột kéo biểu tượng hình cáinút chai lên phía trên cổ bình tam giác Bạn nên để ý rằng khi con trỏ chuyển thànhdấu chữ thập màu đen thì bạn mới thả tay giữ chuột ra được tức là khi đó nút mớiđậy vào bình được

_ Lắp thiết bị ngưng tụ hơi nước: nhấp, giữ và rê chuột kéo biểu tượng bình ngưng

và đặt nó bên tay phải bình tam giác

_ Nối ống dẫn giữa bình tam giác và ống ngưng tụ: nhấp chuột vào hình dấu hìnhvuông nhỏ, màu đen ở đầu ống thuỷ tinh gắn ở nút chai kéo đến đầu ống ngưng tụ

_ Đặt một chiếc cốc ở đầu dưới của ống ngưng tụ và đặt đèn Bunsen ở dưới bìnhtam giác.

_ Đun sôi nước bằng đèn Bunsen: kéo nút trượt hình vuông cạnh đèn Bunsen (tương

tự ở phần trên) nhưng chỉ kéo nút trượt khoảng 1/5 khoảng cách trên thanh trượt.Chú ý rằng nếu bạn đặt mức lửa của đèn Bunsen quá cao (kéo nút trượt lên quá cao)thì áp suất trong bình có thể quá lớn và đẩy bật nút đậy bình tam giác Nếu điều nàyxảy ra bạn hãy kéo nút đậy vào bình lại và vặn nhỏ bớt ngọn lửa của đèn Bunsen.Như vậy là bạn đã thực hiện thí nghiệm về sự chưng cất

_ Quan sát nước bay hơi trong bình tam giác rồi sau đó ngưng tụ và được thu lạitrong cốc Bạn có thể tăng tốc độ của phản ứng để xem kết quả nhanh hơn bằngcách kéo nút trượt chỉ thời gian nằm ở trên thanh công cụ ứng dụng

6 Điện hoá học (Electrochemistry)

Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu cách thiết lập một thí nghiệm đơn giản

về sự điện phân, trong đó một thanh than chì sẽ được mạ bằng bạc Ta thực hiện cácbước sau:

_ Nhấp chuột vào biểu tượng chậu thuỷ tinh, giữ, rê chuột, kéo ra màn hình

_ Nhấp chuột vào số 50 cm 3 trên lọ và đổi thành 200 cm 3

_ Đổ dung dịch AgNO3 vào chậu (tương tự thao tác đổ các chất lỏng như ở trên)

_ Tương tự ta đặt điện cực than chì ở bên tay phải của chậu

_ Đặt nguồn điện (bộ pin, …) lên phía trên chậu, ở chình giữa hai điện cực

_ Lần lượt nối hai đầu điện cực với nguồn điện: nhấp chuột vào dấu vuông ở đoạncuối bên phải của nguồn điện và di chuyển chuột về phía điện cực bạc, ta sẽ thấymột dây nối xuất hiện theo đường rê con trỏ rồi nhấp chuột vào dấu vuông trên điệncực bạc Như vậy ta đã nối điện cực bạc với nguồn điện Tương tự ta nối điện cựcthan chì với nguồn điện

_ Bạn có thể tăng tốc độ của phản ứng để xem kết quả nhanh hơn tương tự đã

1 Chuyển động của nguyên tử (Atomic animations)

Trong phần này chúng ta sẽ tìm hiểu xem các nguyên tử và phân tử thay đổinhư thế nào trong các phản ứng đơn giản

Sau khi bấm chọn Atomic animations trong Classifying Materials, màn hình

sẽ hiện ra như sau:

Chúng ta sẽ chọn một phản ứng để xem thử Ở đây tôi chọn phản ứng giữabạc nitrat (AgNO3) và natri clorua (NaCl)

Chúng ta thực hiện phản ứng như sau:

_ Đổ dung dịch NaCl vào cốc

_ Cho tiếp dung dịch AgNO3 vào cốc, phản ứng xảy ra Ta quan sát sự chuyển độngcủa các ion sau phản ứng Xem phần hiển thị nguyên tử và so sánh với phương trìnhphản ứng

_ Lần lượt cho các mẩu chất vào từng cốc rồi quan sát các nguyên tử.

+ Đồng xu làm bằng đồng

+ Muối NaCl

+ Chì (Pb)

+ LiCl

Từ đó ta phân biệt được nguyên tố và hợp chất (Ví dụ: muối là hợp chất, đồng xubằng đồng được tạo nên bởi các nguyên tử đồng, …)

3 Sự dẫn điện của hợp chất ion, hợp chất cộng hoá trị và kim loại

Ionic, covalent and matallic (conductivity)

Trong phần này ta lần lượt khảo sát tính dẫn điện của hợp chất ion, hợp chấtcộng hoá trị và kim loại Ta làm các bước như sau:

_ Chọn nhóm chất muốn khảo sát

_ Cho lần lượt các chất vào chậu (đã gắn sẵn 2 điện cực nối với bóng đèn thông quadây dẫn)

_ Đổ nước vào

_ Quan sát bóng đèn (nếu đèn sáng chứng tỏ dung dịch chất đó dẫn điện)

Ví dụ: + chọn KNO3 (potassium nitrate) và sắt

4 Điểm nóng chảy của hợp chất ion, hợp chất cộng hoá trị và kim loại

Ionic, covalent and matallic (melting points)

Trong phần này chúng ta tìm hiểu sự khác nhau về điểm nóng chảy (nhiệt độnóng chảy), điểm sôi giữa hợp chất ion, cộng hóa trị và kim loại bằng cách lần lượtnung nóng các chất sau:

+ Hợp chất cộng hóa trị gồm iốt và clo

+ Hợp chất ion gồm kali nitrat và natri clorua

+ Kim loại gồm bạc, chì và thủy ngân

Ta lần lượt cho từng chất vào bình tam giác rồi đun nóng (nâng nhiệt độ từ từ đểxem khi nào chất bắt đầu thay đổi trạng thái), quan sát hiện tượng.

_ Thí nghiệm với iốt

Hiện tượng: iốt không nóng chảy mà từ từ chuyển thành trạng thái hơi (sự thăng hoaiốt)

_ Thí nghiệm với KNO3

_ Thí nghiệm với chì

Những hợp chất cộng hóa trị đơn giản có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảyrất thấp Clo là chất khí ở nhiệt độ thường (nhiệt độ phòng) nghĩa là nhiệt độ sôi của

nó phải dưới 25oC

Hợp chất cộng hóa trị có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy thấp Kim loại có nhiệt

độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao hơn Hợp chất ion có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt

độ sôi rất cao Cả hai hợp chất ion cho ví dụ ở đây là KNO3 và NaCl đều khôngnóng chảy dưới 500oC

Kim loại thường có nhiệt độ nóng chảy cao, nhưng không cao như nhiệt độ nóng chảy củahợp chất ion Ở điều kiện thường (nhiệt độ phòng) thuỷ ngân tồn tại ở trạng thái lỏng

5 Độ tan của hợp chất ion, hợp chất cộng hoá trị và kim loại

Ionic, covalent and metallic (solubility)

Trong phần này chúng ta sẽ xét xem các hợp chất ion, hợp chất cộnghoá trị và kim loại (ở trạng thái rắn) có thể hoà tan được trong nước không

Tiến hành thí nghiệm hòa tan các chất sau vào nước:

+ Hợp chất cộng hóa trị gồm iốt và cacbon

+ Hợp chất ion gồm kali nitrat và natri clorua

• Thí nghiệm với KNO3

• Thí nghiệm với NaCl

• Thí nghiệm với sắt

• Thí nghiệm với bạc

Melting ice and boiling water

Trong phần này chúng ta tìm hiểu sự thay đổi cấu trúc của các phân tử nướckhi nó thay đổi trạng thái từ rắn (nước đá) sang lỏng và hơi

_ Đầu tiên nước được giữ lạnh ở -20oC Hãy quan sát cấu trúc phân tử nước ở trạngthái rắn

Ở trạng thái rắn, các phân tử nước ở gần nhau (khoảng cách giữa chúng nhỏ), tậphợp các phân tử có hình dạng xác định

_ Đặt cốc nước sang bếp thứ hai để ở 50oC Chú ý rằng nước đá tan ngay lập tức.Hãy quan sát cấu trúc phân tử khi nước đổi từ trạng thái rắn sang lỏng

7 Chất rắn, chất lỏng và chất khí (Solids, liquids and gases)

Trong phần này chúng ta khám phá sự khác nhau giữa chất rắn, chất lỏng vàchất khí dựa vào cấu trúc nguyên tử, phân tử của chúng

• Mẩu muối

• Chiếc nhẫn vàng

• Etanol

• Thuỷ ngân

• Nước

• Khí clo

8 Các ví dụ khác (Other examples)

8.1 Sự đun sôi (boiling)

Khi một chất lỏng được đun nóng thì các phân tử nhận năng lượng và bắtđầu chuyển động nhanh hơn Khi đạt tới một nhiệt độ nhất định, các phân tử cónăng lượng quá lớn đến nỗi chúng tách khỏi nhau và chuyển sang trạng thái khí.Nhiệt độ mà tại đó điều này xảy ra gọi là điểm sôi của chất lỏng

Chúng ta bật đèn Bunsen lên để đun nước trong cốc và quan sát điều gì xảy

ra khi nước sôi

bình tam giác bằng cách kéo nút trượt lên _ Quan sát sự tạo thành natri clorua.

8.3 Đun nóng chất lỏng (Heating liquids)

Khi đun nóng một chất lỏng, nhiệt độ của nó tăng đồng loạt cho đến khi đạtđến điểm sôi Tại nhiệt độ này, năng lượng nó nhận được dùng để thắng lực hútgiữa các phân tử chất lỏng thì nhiều hơn năng lượng làm tăng tốc độ chuyển độngcủa các phân tử Do đó nhiệt độ tại điểm sôi là hằng số Sự có mặt tạp chất trongchất lỏng luôn luôn làm tăng nhiệt độ sôi lên vài độ

Thí nghiệm:

_ Tăng nhiệt độ ở mỗi bếp lên đến 150oC (sau đó bấm nút pause trên thanh công cụ,tức là lúc này chất lỏnh ở 3 cốc được đun cùng lúc)

_ Quan sát đồ thị

Ta thấy ethanol bay hơi rất nhanh vì có nhiệt độ sôi thấp (78,3oC), cốc thứ 3 đựng

Khi nước ở cốc thứ 3 đã bay hơi hết, ta thấy trong cốc còn lại phần tạp chất

8.4 Melting (sự nóng chảy)

Trong chất rắn các phân tử dao động nhưng vẫn ở một vị trí nhất định Khichất rắn được nung nóng, các phân tử càng lúc càng thu được nhiều năng lượng; do

đó, chúng dao động mạnh hơn và gây nên sự giãn nở của chất rắn

Tại một nhiệt độ nhất định, các phân tử dao động mạnh đến mức chúng thoát

ra khỏi vị trí và chuyển động tự do Chất rắn chuyển thành chất lỏng Nhiệt độ nàyđược gọi là nhiệt độ nóng chảy của chất rắn

Ví dụ ở đây là bình tam giác đựng một ít nước đá Nhấn nút pause trên thanh

công cụ Quan sát điều gì xảy ra khi nước đá tan chảy

Ta thấy khi nước đá bắt đầu tan (chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng) thìcác phân tử nước chuyển động ngày càng nhanh, khoảng cách giữa các phân tửtrong chất lỏng lớn hơn khoảng cách giữa các phân tử trong chất rắn

8.5 Dung dịch và hệ keo (Solutions and suspensions)

8.5.1 Dung dịch

Một hỗn hợp trong đó một chất tan hoàn toàn trong nước được gọi là dung dịch.Một ví dụ của loại hỗn hợp này là nước đường Đường tan hoàn toàn trong nước tạothành một dung dịch trong suốt Trong thí dụ này, đường là chất tan và nước làdung môi

Chất tan + dung môi → dung dịch

Thí nghiệm: bỏ mẩu đường vào cốc nước và xem điều gì xảy ra.

8.5.2 Hệ keo

Một hỗn hợp trong đó một chất không tan trong nước được gọi là hệ keo.Một ví dụ của loại hệ này là hỗn hợp của đá phấn và nước Đá phấn là chất khôngtan Các phân tử của chất không tan không tách rời ra, do đó ta vẫn có thể quan sát

nó trong hỗn hợp

Thí nghiệm: bỏ một ít đá phấn vào cốc nước