Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module nhằm tăng cường năng lực tự học chương “liên kết và cấu trúc trong các hệ ngưng tụ”, học phần hóa học đại cương 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CHƯƠNG “LIÊN KẾT VÀ CẤU TRÚC TRONG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG

THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE

NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CHƯƠNG

“LIÊN KẾT VÀ CẤU TRÚC TRONG CÁC HỆ NGƯNG TỤ”,

HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG 1

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa học Vô cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG

THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE

NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CHƯƠNG

“LIÊN KẾT VÀ CẤU TRÚC TRONG CÁC HỆ NGƯNG TỤ”,

HỌC PHẦN HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG 1

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa học Vô cơ

Người hướng dẫn:

TS Đăng Thị Thu Huyền

LỜI CẢM ƠN

Đối với sinh viên năm cuối khi được làm khóa luận tốt nghiệp là điều

vô cùng vinh dự, để có thể hoàn thành khoá luận đòi hỏi sự cố gắng rất nhiều

từ bản thân và quan trọng hơn đó là sự chỉ bảo hướng dẫn của các thầy cô

trong trường

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong trường và quý thầy cô trong khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, các thầy cô trong tổ

Vô cơ - Đại cương, đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo em trong suốt thời gian học

tại trường và thời gian làm khóa luận tốt nghiệp

Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo TS Đăng Thị

Thu Huyền – người trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ em hoàn thành khóa

luận của mình

Tuy nhiên, với những kiến thức và kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế Do vậy, khóa luận không tránh khỏi những thiếu sót, em rất

mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô giáo và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 05 năm 2019

Sinh viên

Nguyễn Thị Thúy Hằng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 2

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

5 Phạm vi nghiên cứu 2

6 Giả thiết khoa học 2

7 Phương pháp nghiên cứu 2

8 Đóng góp của đề tài 3

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 4

1.1 Cơ sở lí thuyết của quá trình tự học 4

1.1.1 Khái niệm tự học 4

1.1.2 Các hình thức tự học 4

1.1.3 Quy trình tự học 5

1.1.4 Các năng lực có thể bồi dưỡng cho sinh viên thông qua con đường tự học 6

1.4.5 Tác dụng của tự học 6

1.2 Biên soạn nội dung dạy học bằng module 7

1.2.1 Khái niệm module dạy học 7

1.2.2.Những đặc trưng cơ bản của một module dạy học 7

1.2.3 Cấu trúc của module dạy học 8

1.3 Tài liệu tự học có hướng dẫn theo module 9

1.3.1 Khái niệm tài liệu tự học có hướng dẫn theo module 9

1.3.2 Cấu trúc nội dung tài liệu tự học 9

1.3.3 Nguyên tắc của việc thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo

module 11

1.3.4 Phương pháp tự học có hướng dẫn theo module 11

1.4 Hướng dẫn cách tự học theo module 11

Chương 2: THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE CHƯƠNG “LIÊN KẾT VÀ CẤU TRÚC TRONG CÁC HỆ NGƯNG TỤ” 13

2.1 Cấu trúc học phần Hóa học đại cương 1 13

2.2 Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module chương “Liên kết và cấu trúc trong hệ ngưng tụ” 13

TIỂU MODULE 4.1: ĐẠI CƯƠNG VỀ TINH THỂ 13

TIỂU MODULE 4.2: TINH THỂ KIM LOẠI 30

TIỂU MODULE 4.3: TINH THỂ ION 40

TIỂU MODULE 4.4: TINH THỂ NGUYÊN TỬ - TINH THỂ PHÂN TỬ 52

KẾT LUẬN 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 4 1: Tịnh tiến 1 điểm theo 1 hướng 17

Hình 4 2: Tịnh tiến 1 điểm theo 2 hướng 17

Hình 4 3: Tịnh tiến 1 điểm theo 3 hướng 18

Hình 4 4: Các trục tọa độ, cạnh và góc 19

Hình 4 5: Cách sắp xếp các quả cầu đồng nhất lớp 1 23

Hình 4 6: Cách sắp xếp các quả cầu đồng nhất lớp 2 24

Hình 4 7: Mạng lục phương đặc khít 25

Hình 4 8: Mạng lập phương tâm diện 25

Hình 4 9: Ô mạng cơ sở lập phương đơn giản 26

Hình 4 10: Ô mạng lập phương tâm mặt 27

Hình 4 11: Cấu trúc tinh thể Wolfram (W) 33

Hình 4 12: Cấu trúc tinh thể đồng (Cu) 33

Hình 4 13: Cấu trúc tinh thể Magnesium (Mg) 34

Hình 4 14: Sự hình thành dải năng lượng của các MO không định cư trong kim loại 35

Hình 4 15: Sự dẫn điện của kim loại 37

Hình 4 16: Cấu tạo của ô mạng cơ sở tinh thể CsCl 44

Hình 4 17: Cấu trúc mạng tinh thể NaCl 45

Hình 4 18: Cấu trúc tinh thể kim cương 55

Hình 4 19: Cấu trúc tinh thể than chì 56

Hình 4 20: Sự sắp xếp các phân tử nước trong phân tử nước đá 57

Hình 4 21: Tinh thể iodine 58

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4 1: Một số đặc điểm của 7 hệ tinh thể nguyên tử 19 Bảng 4 2: Ô mạng cơ sở của 14 mạng Bravais 21 Bảng 4 3: Một số mạng tinh thể ion chủ yếu 43 Bảng 4 4: Quan hệ giữa năng lượng mạng lưới và nhiệt độ sôi, nhiệt độ

nóng chảy 50 Bảng 4 5: So sánh một số tính chất giữa kim cương và than chì 58

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, học chế tín chỉ được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các trường Đại học, Cao đẳng Phương thức đào tạo này lấy người học làm trung tâm trong quá trình dạy và học, phát huy được tính chủ động, sáng tạo của người học Trong đó, việc tự học, tự nghiên cứu của sinh viên được coi trọng và được tính vào nội dung và thời lượng của chương trình học tập Người học tự học, tự nghiên cứu và do đó, phát huy được tính chủ động, sáng tạo của người học

Đào tạo theo hệ thống tín chỉ dựa trên sự phân chia chương trình học tập thành các module có thể đo lường, tích lũy và lắp ghép được để tiến tới hệ thống văn bằng theo các tiêu chí và cách thức tổ hợp nhất định; có tính mở, linh hoạt và liên thông; mang lại tiện ích tối đa cho sinh viên; mang tính dân chủ và nhân văn; phát huy vai trò tự học, tự nghiên cứu, sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề, tính tự chủ và tự chịu trách nhiệm của sinh viên

“Tổ chức dạy học theo module là một xu hướng tiên tiến và phù hợp với phương thức đào tạo theo hệ thống tín chỉ Cấu trúc chương trình theo module cho phép sinh viên lựa chọn những cách thức phù hợp nhất với điều kiện, khả năng, kinh nghiệm và nhịp độ học tập của chính bản thân; phát triển tính sáng tạo và kĩ năng giải quyết vấn đề cho sinh viên; phát triển khả năng

tự nghiên cứu, tự học, tự đánh giá kết quả học tập cho sinh viên và tạo khả năng kết hợp liên thông giữa các chương trình đào tạo trình độ đại học trong

hệ thống giáo dục quốc dân”

“Module dạy học là một hướng đi trong thiết kế tài liệu và tổ chức dạy học bằng phương pháp tự học có hướng dẫn, nhờ các module mà sinh viên từng bước đạt được kiến thức Sinh viên có thể tự học và kiểm tra mức độ nắm vững các kiến thức, kĩ năng và thái độ trong từng module Phương pháp này giúp sinh viên học tập ở lớp, ở nhà có hiệu quả và có thể học tập bất cứ lúc nào và ở bất cứ đâu”

Xuất phát từ lý do trên, em lựa chọn đề tài “Thiết kế tài liệu tự học có

hướng dẫn theo module nhằm tăng cường năng lực tự học chương “Liên kết và cấu trúc trong các hệ ngưng tụ”, học phần hóa học đại cương 1”

2 Mục đích nghiên cứu

Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn, bao gồm các vấn đề về lý thuyết

và bài tập, giúp tăng cường năng lực tự học cho sinh viên học chương 4 “Liên kết và cấu trúc trong các hệ ngưng tụ” học phần Hóa học đại cương 1 cũng như năng lực tự học các học phần khác ở trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Mối quan hệ giữa phương pháp tự học có hướng dẫn theo module với chất lượng học phần Hóa học đại cương 1 (Chương 4) và nghiên cứu cách sử dụng tài liệu đó để tăng cường năng lực tự học cho sinh viên

Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học học phần Hóa học đại cương 1 (Chương 4), khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Tìm hiểu những cơ sở lý luận và thực tiễn của việc áp dụng phương pháp tự học có hướng dẫn theo module đối với phần Hóa học đại cương 1 (Chương 4)

Tìm hiểu về cơ sở lý luận về module dạy học nói chung, module dạy học học phần Hóa học đại cương 1 nói riêng

Xây dựng module, tiểu module kiến thức chương 4 “Liên kết và cấu trúc trong các hệ ngưng tụ” của học phần Hóa học đại cương 1

5 Phạm vi nghiên cứu

Quá trình dạy và học chương “Liên kết và cấu trúc trong các hệ ngưng tụ” của học phần Hóa học đại cương 1 ở trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

6 Giả thiết khoa học

Xây dựng một tài liệu tự học có hướng dẫn tốt và sử dụng tài liệu một cách hợp lý và có hiệu quả, sẽ góp phần nâng cao năng lực tự đọc, tự học của sinh viên, nâng cao chất lượng dạy học chương 4 “Liên kết và cấu trúc trong các hệ ngưng tụ” của học phần Hóa học đại cương 1 ở trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

7 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết (phân tích, so sánh, tổng hợp)

Phương pháp chuyên gia: xin ý kiến đóng góp của thầy (cô) giáo để hoàn thiện đề tài nghiên cứu

8 Đóng góp của đề tài

Đóng góp vào hệ thống bộ tài liệu tự học có hướng dẫn học phần Hóa học đại cương 1 và sử dụng hợp lý, có hiệu quả, nhằm nâng cao năng lực tự học, tự nghiên cứu cho sinh viên trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Đưa ra một số biện pháp rèn luyện năng lực tự học cho sinh viên khoa Hóa học thông qua hệ thống câu hỏi và bài tập Hóa học

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Cơ sở lí thuyết của quá trình tự học

1.1.1 Khái niệm tự học

Hồ Chí Minh là một tấm gương sáng về tự học Quan niệm về tự học, Người cho rằng: “Tự học có nghĩa là học một cách hoàn toàn tự giác, chủ động, không đợi ai nhắc nhở, không chờ ai giao nhiệm vụ mà tự mình chủ động vạch ra kế hoạch học tập cho mình rồi tự mình triển khai, thực hiện kế hoạch một cách tự giác, tự mình làm chủ thời gian để học và tự mình kiểm tra đánh giá việc học của mình”

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”[11]

Theo từ điển giáo dục học, Nhà xuất bản Từ điển Bách khoa 2001: “Tự học là quá trình tự mình hoạt động lĩnh hội tri thức khoa học và rèn luyện kĩ năng thực hành”

“Từ những quan điểm về tự học nêu trên có thể thấy rằng: Tự học là tự mình động não suy nghĩ, sử dụng các khả năng trí tuệ (quan sát, so sánh, phân tích, tổng hợp…) và có khi cả cơ bắp (thực hành) cùng các phẩm chất của cá nhân như động cơ, tình cảm, nhân sinh quan, thế giới quan (không ngại khó khăn, có ý chí, kiên nhẫn, nhẫn nại, có lòng say mê khoa học…) để chiếm lĩnh một lĩnh vực hiểu biết nào đó của nhân loại, biến lĩnh vực đó thành sở hữu của riêng mình”

1.1.2 Các hình thức tự học

Có 5 hình thức tự học

“Hình thức 1: Tự học hoàn toàn (không có giáo viên): thông qua tài liệu, tìm hiểu thực tế, thông qua học tập người khác Người học gặp nhiều khó

khăn do có nhiều lỗ hổng về kiến thức Người học khó thu xếp tiến độ và kế hoạch học tập của mình, không tự đánh giá được kết quả tự học và dẫn đến chán nản”

Hình thức 2: Tự học trong một giai đoạn của quá trình học tập: tự học trong thời gian học tập ở nhà Đây là công việc thường xuyên của người học

Hình thức 3: Tự học qua phương tiện truyền thông (học từ xa): sinh viên được nghe giảng viên giảng dạy, minh họa nhưng không được tiếp xúc trực tiếp với giáo viên, không được trao đổi, không được giúp đỡ khi gặp khó khăn Với hình thức tự học này thì sinh viên cũng không thể đánh giá được kết quả tự học của bản thân mình”

Hình thức 4: 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 Nếu dùng tài liệu thì sinh viên cũng gặp khó khăn và không biết hỏi ai

“Hình thức 5: 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 hiệu quả nhất định Song nếu học sinh 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”[3]

Giai đoạn 3: Tự kiểm tra, tự điều chỉnh: sau khi đã qua trao đổi với thầy

cô, bạn bè Sau đó thầy cô kết luận, người học tự kiểm tra, đánh giá sản phẩm của mình, tự sửa sai, tự điều chỉnh thành sản phẩm khoa học

1.1.4 Các năng lực có thể bồi dưỡng cho sinh viên thông qua con đường tự học

- Năng lực nhận biết, tìm tòi và phát hiện vấn đề

- Năng lực giải quyết vấn đề

- Năng lực xác định những kết luận đúng (kiến thức, cách thức, con đường, giải pháp, biện pháp ) từ quá trình giải quyết vấn đề

- Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn (hoặc nhận thức kiến thức mới)

- Năng lực đánh giá và tự đánh giá

1.4.5 Tác dụng của tự học

“Ở bất kỳ bậc học hay cấp học nào hoạt động tự học cũng có ý nghĩa rất quan trọng đối với kết quả học tập, tuy nhiên đối với sinh viên ở các trường đại học nó lại càng thiết thực hơn bởi hoạt động tự học của sinh viên ở các trường đại học có nét đặc thù so với phổ thông, thể hiện hoạt động nhận thức của sinh viên ở mức cao hơn, mang tính chất độc lập, tự lực, tự giác, sáng tạo trong việc tiếp thu tri thức cũng như việc vận dụng tri thức vào các tình huống

cụ thể Phương pháp học tập của sinh viên cũng khác, nó mang tính chất tự học, tự nghiên cứu nhưng điều đó cũng không có nghĩa là thiếu vai trò của người giáo viên Do đó có thể nói hoạt động tự học là một khâu của quá trình giáo dục, là một quá trình gia công, chế biến và tự điều khiển theo đúng mục tiêu giáo dục quy định”[12]

Tự học không chỉ có ý nghĩa với bản thân người học mà còn góp phần

to lớn nâng cao chất lượng dạy học và đào tạo:

- Tự học có ý nghĩa quyết định sự thành đạt trong mỗi con người, ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả học tập

- Tự học là con đường khẳng định của mỗi con người Người có tinh thần tự học luôn chủ động, tự tin trong cuộc sống

- 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

1.2 Biên soạn nội dung dạy học bằng module

1.2.1 Khái niệm module dạy học

“Module dạy học là một đơn vị chương trình dạy học tương đối độc lập được cấu trúc đặc biệt nhằm phục vụ cho người học và chứa đựng mục tiêu, nội dung, phương pháp dạy học cũng như hệ thống các công cụ đánh giá kết quả tạo thành một hệ toàn vẹn Mỗi module gồm các tiểu module, là các thành phần cấu trúc module được xây dựng tương ứng với các nhiệm vụ học tập mà người học phải thực hiện”

1.2.2 Những đặc trưng cơ bản của một module dạy học

Có 5 đặc trưng cơ bản:

“Đặc trưng 1: Tính trọn vẹn Mỗi module dạy học mang một chủ đề

xác định từ đó xác định mục tiêu, nội dung, phương pháp và quy trình thực hiện do vậy nó không phụ thuộc vào nội dung đã có và sẽ có sau nó Tính trọn vẹn là dấu hiệu bản chất của module dạy học thể hiện sự độc đáo khi xây dựng nội dung dạy học”

“Đặc trưng 2: Tính cá biệt (tính cá nhân hóa) Tính cá biệt nghĩa là chú

ý tới trình độ nhận thức và các điều kiện khác nhau của người học Module dạy học có khả năng cung cấp cho người học nhiều cơ hội để có thể học tập theo nhịp độ của cá nhân, việc học tập được cá thể hóa và phân hóa cao độ”

“Đặc trưng 3: Tính tích hợp Tính tích hợp là đặc tính căn bản tạo nên

tính chỉnh thể, tính liên kết và tính phát triển của module dạy học Trước hết mỗi module dạy học đều là sự tích hợp giữa lý thuyết và thực hành cũng như các yếu tố của quá trình dạy học”

“Đặc trưng 4: Tính phát triển Module dạy học được thiết kế theo hướng

"mở" tạo ra cho nó khả năng dung nạp - bổ sung những nội dung mang tính cập nhật Vì thế module dạy học luôn có tính "động" và có tính "phát triển"”

“Đặc trưng 5: Tính tự kiểm tra, đánh giá Quy trình thực hiện một

module dạy học được đánh giá thường xuyên bằng hệ thống câu hỏi dạng kiểm tra diễn ra trong suốt quá trình thực hiện môđun dạy học nhằm tăng thêm động cơ cho người học”[5]

1.2.3 Cấu trúc của module dạy học

Module dạy học bao gồm ba phần hợp thành: Hệ vào, thân và hệ ra của module

a Hệ vào của module

“Hệ vào của module thực hiện chức năng đánh giá về điều kiện tiên quyết của người học trong mối quan hệ với các mục tiêu dạy học của module Tùy theo mức độ của mối quan hệ người học sẽ nhận thức được những hữu ích của nó hoặc là họ sẽ tiếp tục học module hoặc là đi tìm một môđun khác phù hợp hơn”

b Thân của module

“Thân module bao gồm một loạt các tiểu module tương ứng với các mục tiêu đã được xác định ở hệ vào của môđun Cũng có trường hợp thân của module tương ứng với một tiểu môđun duy nhất Các tiểu module liên kết với nhau bởi các câu hỏi kiểm tra trung gian và đều cần đến một thời gian học tập nhất định”

Các tiểu module được cấu trúc bởi các thành phần:

“Mở đầu: Xác định những mục tiêu cụ thể của tiểu module, cung cấp

cho người học những tri thức điểm tựa và huy động kinh nghiệm đã có của người học cung cấp cho người học các con đường để giải quyết vấn đề nhận thức để họ tự lựa chọn”

Nội dung và phương pháp học tập: Qua đó người học sẽ tiếp thu được

một số mục tiêu cụ thể của tiểu module

Kiểm tra trung gian: Đánh giá xem người học đã đạt được đến mức độ

nào đối với các mục tiêu của tiểu module và kết quả của bài kiểm tra có thể được xem như điều kiện tiên quyết để người học thực hiện tiểu module tiếp theo Khi cần thiết thân module còn được bổ sung các module phụ đạo giúp người học bổ sung kiến thức còn thiếu, sửa chữa sai sót và ôn tập

Hệ ra của thân module: Hệ ra của thân module thực hiện nhằm thực

hiện chức năng tổng kết các tri thức, kỹ năng, thái độ của người học được thực hiện trong module và chỉ dẫn cho người học để họ có thể tìm những module tiếp theo hoặc phụ đạo để làm sâu sắc thêm những gì họ quan tâm đối với module

c Hệ ra của module

Hệ ra của module bao gồm: Một bản tổng kết chung, kiểm tra kết thúc,

hệ thống chỉ dẫn để tiếp tục học tập tuỳ theo kết quả học tập module của người học Nếu đạt tất cả các mục tiêu của module người học sẽ chuyển sang học tập module tiếp theo, hệ thống hướng dẫn dành cho người dạy và người học

1.3 Tài liệu tự học có hướng dẫn theo module

1.3.1 Khái niệm tài liệu tự học có hướng dẫn theo module

“Tài liệu tự học có hướng dẫn theo module là tài liệu được biên soạn theo những đặc trưng và cấu trúc của một module Tài liệu có thể được phân thành nhiều loại theo nội dung lý thuyết hoặc theo nội dung bài tập”[5]

1.3.2 Cấu trúc nội dung tài liệu tự học

“Bao gồm:

A Mục tiêu của tiểu module

B Tài liệu tham khảo

C Hướng dẫn người học tự học

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

E Bài tập tự kiểm tra đánh giá sau khi đã nghiên cứu thông tin phản hồi”[6]

a Mục tiêu của tiểu module

“Các mục đích, yêu cầu của một tiểu module là những gì mà sinh viên phải nắm được sau mỗi bài học Giảng viên cũng căn cứ vào mục đích để theo dõi, hướng dẫn, kiểm tra đánh giá sinh viên một cách cụ thể, chính xác Với

hệ thống mục đích, yêu cầu của tiểu module, tài liệu giảng dạy được biên soạn theo tiếp cận module trở nên khác một cách căn bản hơn so với tài liệu biên soạn theo kiểu truyền thống vì nó chứa đựng đồng thời cả nội dung và phương pháp dạy học”

b Nội dung và phương pháp dạy học

Nội dung dạy học cần được trình bày chính xác, phản ánh được bản chất nội dung khoa học cần nghiên cứu và phải phù hợp với đối tượng sinh viên đại học

c Câu hỏi chuẩn bị đánh giá

Trong mỗi tiểu module, em thiết kế 2 loại câu hỏi:

Loại 1: Câu hỏi hướng dẫn sinh viên tự học

Loại 2: Câu hỏi tự kiểm tra để tự đánh giá sau khi đã chuẩn kiến thức mới

1.3.3 Nguyên tắc của việc thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module

Đảm bảo tính chính xác, khoa học, phù hợp về nội dung kiến thức với đối tượng sử dụng tài liệu

Đảm bảo tính logic, tính hệ thống của kiến thức Đảm bảo tăng cường vai trò chủ đạo của lý thuyết

Đảm bảo được tính hệ thống của các dạng bài tập

“Trình bày ngắn gọn, dễ hiểu, cấu trúc rõ ràng, có hướng dẫn học tập cụ thể, thể hiện rõ nội dung kiến thức trọng tâm, gây được hứng thú cho sinh viên”

1.3.4 Phương pháp tự học có hướng dẫn theo module

“Nội dung chính của phương pháp dạy học này là nhờ các module mà sinh viên được dẫn dắt từng bước để đạt tới mục tiêu dạy học Nhờ nội dung dạy học được phân nhỏ ra từng phần, nhờ hệ thống mục tiêu chuyên biệt và hệ thống kiểm tra, sinh viên có thể tự học và tự kiểm tra mức độ nắm vững các kiến thức, kỹ năng và thái độ trong từng tiểu module Bằng cách này họ có thể

tự học theo nhịp độ riêng của mình”

Phương pháp tự học có hướng dẫn theo module đảm bảo tuân theo những nguyên tắc cơ bản của quá trình dạy học sau đây:

Nguyên tắc 1: Nguyên tắc cá thể hoá trong học tập

Nguyên tắc 2: Nguyên tắc đảm bảo hình thành ở sinh viên kỹ năng tự

học từ thấp đến cao

Nguyên tắc 3: Nguyên tắc giáo viên thu thập thông tin về kết quả học

tập của sinh viên sau quá trình tự học, giúp đỡ họ khi cần thiết, điều chỉnh nhịp độ học tập

- Số lượng tiểu module và những tài liệu, module phụ đạo có liên quan

- Với mỗi tiểu module phải thấy rõ mục tiêu của tiểu module cần nghiên cứu sau đó nghiên cứu đến nội dung bằng cách trả lời các câu hỏi và bài tập đã được giảng viên biên soạn, nghiên cứu xong phần nội dung thì tự trả lời câu hỏi ở cuối mỗi tiểu module Nếu trả lời được thì chuyển sang module tiếp theo, nếu chưa trả lời được thì nghiên cứu lại phần nội dung cho đến khi trả lời được

- Nếu đạt yêu cầu thì sinh viên tự học theo nhịp độ riêng của mình, theo từng phần nhỏ của tiểu module, ghi lại thu hoạch và những nội dung cần chú ý

- Nếu đạt yêu cầu thì sinh viên bắt tay vào nghiên cứu nội dung bài mới, nếu không đạt yêu cầu thì sinh viên tiếp tục xem lại tài liệu

- Chia nhóm, giảng viên hướng dẫn thảo luận, mỗi nhóm cử sinh viên phát biểu trình bày thu hoạch của mình, các nhóm còn lại đưa ra câu hỏi đối với nhóm trình bày Giảng viên nhận xét, bổ sung và chính xác hoá những kết luận đưa ra, hướng dẫn sinh viên tự kiểm tra

Chương 2

THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE CHƯƠNG

“LIÊN KẾT VÀ CẤU TRÚC TRONG CÁC HỆ NGƯNG TỤ”

2.1 Cấu trúc học phần Hóa học đại cương 1

Học phần Hóa học đại cương 1 được chia thành các module tương ứng với các chương sau:

Module 1: Các khái niệm và định luật cơ bản của hóa học

Module 2: Cấu tạo nguyên tử và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học Module 3: Cấu tạo phân tử và liên kết hóa học

Module 4: Liên kết và cấu trúc trong hệ ngưng tụ

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, em tập trung nghiên cứu chương 4 của học phần Hóa học đại cương 1 Vì vậy, em thiết kế module 4 (Chương 4)

2.2 Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module chương “Liên kết

và cấu trúc trong hệ ngưng tụ”

Xây dựng module 4: Liên kết và cấu trúc trong hệ ngưng tụ, gồm 4 tiểu module:

Tiểu module 4.1: Đại cương về tinh thể

Tiểu module 4.2: Tinh thể kim loại

Tiểu module 4.3: Tinh thể ion

Tiểu module 4.4: Tinh thể nguyên tử - Tinh thể phân tử

TIỂU MODULE 4.1: ĐẠI CƯƠNG VỀ TINH THỂ

A Mục tiêu

1 Kiến thức

- Sinh viên (SV) trình bày được thế nào là chất rắn tinh thể, thế nào là chất rắn vô định hình

- SV nêu được các tính chất của tinh thể

- SV phân biệt được ô đơn vị và ô cơ sở

- SV kể ra được 7 hệ tinh thể nguyên thủy và 14 mạng lưới Bravais

- SV mô tả được sự sắp xếp 4 phương và sắp xếp 6 phương

- SV phát biểu được chỉ số Miller là gì, cách xác định chỉ số Miller

2 Kỹ năng

- SV xác định được số quả cầu/nguyên tử trong 1 ô mạng cơ sở

- SV xác định được chỉ số Miller khi biết mặt phẳng cắt các trục tọa độ tại các điểm

- SV xác định được độ đặc khít của 3 dạng mạng tinh thể

- SV xác định khối lượng riêng của một số mạng tinh thể kim loại

- SV xác định được bán kính của quả cầu khi biết độ dài cạnh ô mạng

- Năng lực tư duy hóa học

- Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học

- Năng lực tính toán hóa học

- Rèn luyện và nâng cao năng lực tự học: năng lực nhận biết, tìm tòi, phát hiện và giải quyết vấn đề, tự nghiên cứu tài liệu, năng lực đánh giá và tự đánh giá

- Phát triển năng lực hợp tác, ứng dụng công nghệ thông tin để thu nhập

và xử lý dữ liệu

B Tài liệu tham khảo

1 Đào Đình Thức (2004), “Hóa học đại cương tập 1 – Từ lý thuyết đến

ứng dụng”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, từ trang 244 đến trang

255

2 Trần Thành Huế (2007), “Hóa học đại cương 1 - Cấu tạo chất”, Nhà

xuất bản Giáo dục, từ trang 424 đến trang 438

3 Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải (2007), “Bài tập hóa học đại cương”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, từ trang 281 đến trang 284

4 Lâm Ngọc Thiềm, Lê Kim Long (2007), “Cấu tạo chất đại cương”,

Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, từ trang 221 đến trang 237

4 Chỉ số Miller là gì? Ý nghĩa và cách xác định chỉ số Miller?

5 Trình bày nguyên lý và cách sắp xếp các quả cầu đặc khít nhất? Thế nào là hốc tứ diện (T) và hốc bát diện (O)? Vẽ ô mạng cơ sở của 3 mạng: lập phương tâm khối, lập phương tâm diện và lục phương

6 Nếu công thức tính độ đặc khít, khối lượng riêng của tinh thể? Xác định độ đặc khít của 3 loại mạng trên?

D Nội dung lý thuyết cần nghiên cứu

1 Khái niệm, tính chất của tinh thể

Vật chất tồn tại dưới ba trạng thái cơ bản là rắn, lỏng, khí Người ta cũng gọi đây là 3 trạng thái ngưng tụ của các hạt vật chất Hạt vật chất ở đây

có thể là những nguyên tử, phân tử hoặc ion

Chất rắn được chia làm 2 loại là chất rắn tinh thể và chất rắn vô định hình

Về mặt cấu trúc có thể xếp chất rắn vô định hình vào trạng thái lỏng: Khi một hệ lỏng bị đông đặc hết sức đột ngột, tính linh động của các hạt bị giảm mạnh, độ nhớt tăng vọt nhanh, các mầm kết tinh chưa phát sinh và cấu trúc tinh thể lỏng như bị “đông cứng lại” Thể lỏng đã chuyển sang thể vô định hình Trong chất vô định hình, các hạt không được sắp xếp theo một trật

tự xác định, chất vô định hình không có tính định hướng và không có nhiệt độ nóng chảy xác định

Thủy tinh là một ví dụ về chất rắn vô định hình: Sau khi nấu liên tục trong khoảng hơn 10 tiếng đồng hồ với nhiệt độ trên dưới 2000oC, thủy tinh sẽ được thợ thổi thủy tinh lấy ra một chiếc ống sắt dài rồi hạ nhiệt dần bằng cách nhúng vào nước

Tinh thể là trạng thái tồn tại của vật chất mà ở đó có sự phân bố tuần hoàn các hạt (nguyên tử, ion, phân tử) theo những quy luật nhất định tạo thành mạng lưới không gian đều đặn giữa các đơn vị cấu trúc

Tinh thể có các tính chất chủ yếu sau:

+ Trong tinh thể các hạt đơn vị cấu trúc được phân bố một cách tuần hoàn theo những quy luật nhất định tạo thành mạng lưới không gian đều đặn

+ Tinh thể là một môi trường đồng nhất Theo một phương xác định, các tính chất của tinh thể không thay đổi

+ Theo các phương khác nhau, tinh thể có những tính chất khác nhau,

b

a Mạng tinh thể

Sự phân bố các nguyên tử, ion hay phân tử trong tinh thể được tuân theo những quy luật nhất định đặc trưng cho cấu trúc nội tại tinh thể

Giả sử ta khảo sát mạng lưới tinh thể:

+ Tịnh tiến 1 điểm theo một chiều với các đoạn ao như nhau ta có một dãy điểm ⃗o là vector tịnh tiến ao =  ⃗o  được gọi là chu kì tịnh tiến

Hình 4 1: Tịnh tiến 1 điểm theo 1 hướng

+ Cũng từ một điểm đầu này ta tịnh tiến theo một phương khác (phương y) bằng đoạn bo tạo ra một mạng lưới điểm hay một mặt lưới hay một mạng điểm hai chiều

Hình 4 2: Tịnh tiến 1 điểm theo 2 hướng

+ Vẫn từ một điểm đó, ta tịnh tiến theo chiều thứ 3 (phương z) trong không gian hình thành nên mạng lưới không gian (mạng điểm 3 chiều)

Hình 4 3: Tịnh tiến 1 điểm theo 3 hướng

Như vậy có một mạng lưới không gian có thể xem như những hình hộp tạo thành bởi các hướng tịnh tiến Lúc đó, các mặt lưới tạo ra các mặt của mạng không gian Trong mạng lưới không gian, các hạt chiếm giữ các điểm mạng gọi là nút lưới (nút mạng) Ta có thể nói, tinh thể là mạng không gian có mặt là mặt lưới

b Ô mạng đơn vị và ô mạng cơ sở

“Tinh thể là mạng lưới không gian tuần hoàn tịnh tiến, do đó toàn bộ mạng tinh thể có thể thu được bằng cách tịnh tiến một đơn vị cấu trúc tinh thể Đơn vị cấu trúc đó được gọi là ô đơn vị Ô đơn vị có thể tích nhỏ nhất được gọi là ô cơ sở, ô đơn vị tối giản”

Có nhiều cách chọn ô mạng cơ sở, trong đó phổ biến nhất là lấy luôn hình hộp không gian do 3 vector cơ sở trên 3 hướng x, y, z thích hợp làm ô cơ sở

c Hệ tinh thể và mạng Bravais

Tính đối xứng cao là một đặc điểm quan trọng của tinh thể Có nhiều cách biểu diễn khác nhau để phân loại hệ tinh thể Dựa vào tương quan giữa cạnh của tế bào cơ sở và các góc hợp thành là một trong những cách đó

Thông thường người ta chọn một hệ trục tọa độ có điểm gốc đi qua 1 điểm mạng và 3 trục trùng với phương của 3 cạnh tế bào cơ sở Quy ước các góc được tạo ra bởi sự cắt nhau (tại gốc tọa độ O) của các cặp cạnh như sau:

+ Cạnh b cắt cạnh c tạo ra góc  (ký hiệu  = b x c)

a1 = a2 ≠ a3 ;

α = β = γ = 90o

Lập phương Khối lập phương a1 = a2 = a3 ;

α = β = γ = 90o

Ba phương

(mặt thoi)

Các mặt đều là hình thoi

)

a1 = a2 ≠ a3 ;

α = β = 90o, γ = 120o

“Ngoài 7 hệ tinh thể trên còn có các hệ tinh thể:

+ Ở nội tâm của ô mạng cơ sở có thêm một đơn vị cấu trúc Ta có ô mạng cơ sở nội tâm được kí hiệu bằng chữ I

+ Ở mỗi mặt hình hộp có thêm một đơn vị cấu trúc Ta có một ô mạng

cơ sở tâm mặt được kí hiệu bằng chữ F

+ Ở mỗi đáy của hình hộp có thêm một đơn vị cấu trúc Ta có ô mạng

cơ sở tâm đáy”

Tổng cộng lại người ta thấy có 14 ô mạng cơ sở ứng với 14 mạng lưới Bravais Không có một loại ô mạng cơ sở nào khác với 14 loại mạng cơ sở

đó Hình dạng, tên gọi của 14 loại ô mạng cơ sở Bravais được tổng kết trong bảng 4.2

Bảng 4 2: Ô mạng cơ sở của 14 mạng Bravais

Hệ Nguyên thủy (P) Tâm đáy

(C)

Tâm khối (T) Tâm mặt (F)

độ giao điểm của mặt phẳng này với 3 trục tọa độ cho trước Ví dụ, mặt phẳng chứa 3 điểm (1, 0, 0), (0, 2, 0) và (0, 0, 3) sẽ được biểu diễn bằng 3 số: 1, 2, 3

Tuy nhiên, trong tinh thể học người ta thường dùng chỉ số Miller để kí hiệu tọa độ của 1 mặt lưới ô mạng cơ sở Mặt lưới của ô mạng cơ sở là một mặt phẳng bất kì có trong ô mạng đó

Chỉ số Miller được xác định gồm 3 bước:

Bước 1: Chọn hệ tọa độ x, y, z Tìm các điểm mà mặt phẳng đang xét

cắt trục tọa độ x, y, z Sau đó viết ra tọa độ các điểm cắt này theo đơn vị hằng

số mạng

Bước 2: Viết các số nghịch đảo của các số này

Bước 3: Quy đồng mẫu số với mẫu số chung nhỏ nhất Bộ 3 giá trị của

3 tử số chính là chỉ số Miller (hkl) của mặt phẳng đang xét

Ví dụ 1: Xác định chỉ số Miller của mặt phẳng đi qua các nút 400, 030,

Nếu có 1 trị số âm thì ta đặt gạch ngang (−) trên kí hiệu hay con chữ hay con số ứng với giá trị âm đó

Nếu điểm cắt tại một trục nào đó nằm ở vô cùng, nghĩa là mặt phẳng song song với trục trên, khi đó chỉ số tương ứng sẽ là 0

4 Cấu trúc tinh thể, sự sắp xếp các quả cầu đặc khít Một số đại lượng đặc trưng về cấu trúc tinh thể

a Cấu trúc tinh thể, sự sắp xếp các quả cầu đặc khít

Một cách gần đúng có thể coi một đơn vị cấu trúc – nguyên tử, ion hay phân tử - là một quả cầu cứng nhắc và đồng nhất có kích thước xác định Trong mạng tinh thể, xu hướng chung là có sự xếp các quả cầu đồng nhất đặc khít nhất Đó là nội dung của nguyên lý xếp các quả cầu đặc khít

Có thể có 2 cách xếp đặc khít các quả cầu này, đó là cách xếp 4 phương

và 6 phương:

a) Sắp xếp 4 phương b) Sắp xếp 6 phương

Hình 4 5: Cách sắp xếp các quả cầu đồng nhất lớp 1

Ở cách sắp xếp 4 phương, lớp thứ nhất (kí hiệu là lớp A), ta nhận thấy một quả cầu tiếp xúc với 4 quả cầu xung quanh, và cứ 4 quả cầu tiếp xúc với nhau tạo ra 1 lỗ trống Theo nguyên lý xếp đặc khít các quả cầu đồng nhất, ở lớp thứ hai (kí hiệu là lớp B), các quả cầu được xếp vào các vị trí lõm ở lớp thứ nhất Ở lớp thứ ba, các quả cầu lại tiếp tục được xếp và các vị trí lõm ở lớp thứ 2 Khi đó, cấu trúc tinh thể sẽ là ABAB… và ta được mạng lập phương tâm khối

Bằng trực giác, ta có thể nhận thấy cách sắp xếp 6 phương đặc khít hơn cách sắp xếp 4 phương Cách sắp xếp 6 phương này còn được gọi là sự sắp xếp 6 phương khít nhất

Ở cách xếp này, lớp thứ nhất (kí hiệu là lớp A), ta nhận thấy một quả cầu tiếp xúc với 6 quả cầu xung quanh, và cứ 3 quả cầu tiếp xúc với nhau tạo

ra 1 lỗ trống Theo nguyên lý xếp đặc khít các quả cầu đồng nhất, ở lớp thứ hai (kí hiệu là lớp B), các quả cầu được xếp vào các vị trí lõm ở lớp thứ nhất, tuy nhiên, cứ 2 vị trí lõm ở lớp thứ nhất thì chỉ có 1 vị trí bị lấp bởi các quả cầu lớp thứ hai

+ Loại hốc thứ hai được goi là hốc bát diện O: chỗ lõm giữa 3 quả cầu

A chưa bị lấp bởi các quả cầu lớp B

Hốc T Hốc O

Theo nguyên lý xếp đặc khít các quả cầu đồng nhất, việc xếp các quả cầu ở lớp thứ ba sẽ liên quan mật thiết đến 2 loại hốc này, nghĩa là sẽ có 2 trường hợp:

Trường hợp 1: Các quả cầu ở lớp thứ 3 lấp đầy các hốc T, nghĩa là các quả cầu ở lớp thứ ba này chồng khít lên các quả cầu ở lớp thứ nhất Khi đó, cấu trúc của tinh thể sẽ là AB AB… Sự sắp xếp này được gọi là cách sắp xếp theo sáu phương đặc khít, ta được mạng lục phương đặc khít

Hình 4 7: Mạng lục phương đặc khít

Trường hợp 2: Các quả cầu ở lớp thứ 3 lấp đầy các hốc O, nghĩa là tạo

ra một lớp thứ 3 mới, kí hiệu là lớp C Khi đó, cấu trúc của tinh thể sẽ là ABC ABC… Sự sắp xếp này được gọi là cách sắp xếp lập phương đặc khít, ta được mạng lập phương tâm diện

Hình 4 8: Mạng lập phương tâm diện

b Một số đại lượng đặc trưng về cấu trúc tinh thể

- Mật độ đặc khít P:

Đối với các hệ tinh thể khác nhau, số quả cầu có trong một thể tích của tinh thể là khác nhau Độ đặc khít của tinh thể được xác định bằng công thức sau:

C TB

V

V

Trong đó: P: Độ đặc khít của ô cơ sở;

N: số quả cầu có trong 1 ô cơ sở;

Vc: thể tích của 1 quả cầu;

VTb: thể tích của 1 ô tế bào

Ví dụ: Xác định độ đặc khít trong mạng lập phương đơn giản

Hình 4 9: Ô mạng cơ sở lập phương đơn giản

Các quả cầu với bán kính r được phân bố trong mạng lập phương đơn giản có độ dài cạnh bằng a

Ta nhận thấy mỗi đỉnh của tế bào đang xét là tâm của 1 quả cầu, dễ nhận thấy, mỗi đỉnh chứa 1/8 quả cầu

Số quả cầu có trong 1 ô cơ sở: N = 8 = 1

- Khối lượng riêng của tinh thể:

Được xác định bằng công thức:

A

MN

M: Khối lượng mol tinh thể;

N: Số quả cầu chứa trong 1 ô cơ sở;

NA: Hằng số Avogadro

Ví dụ: Tính khối lượng riêng của tinh thể Ni, biết Ni kết tinh theo mạng

lập phương tâm mặt và ô cơ sở có độ dài bằng 3,51Ao Cho Ni = 58,7

Hình 4 10: Ô mạng lập phương tâm mặt

Ni kết tinh theo mạng lập phương tâm mặt Ta nhận thấy mỗi đỉnh của

tế bào đang xét là tâm của 1 quả cầu, dễ nhận thấy, mỗi đỉnh chứa quả cầu Mỗi mặt chứa quả cầu

Số quả cầu trong 1 đơn vị cơ sở: N = 8 + 6 = 4

Áp dụng công thức tính khối lượng riêng ta có:

E Câu hỏi và bài tập tự kiểm tra đánh giá

Câu 1: Chất rắn tinh thể, chất rắn vô định hình là gì?

Câu 2: Trong các đặc điểm dưới đây, đâu không phải là đặc điểm của

C “Theo các phương khác nhau, tinh thể có những tính chất giống nhau”

D “Tinh thể có hình dạng của đa diện, giới hạn bởi những mặt phẳng là những mặt lưới của tinh thể”

Câu 3: Hãy nêu tên, nói rõ đặc điểm về hình dạng, tương quan giữa các

thông số mạng của 7 hệ tinh thể nguyên thủy?

Câu 4: Chỉ số Miller được xác đinh như thế nào? Nêu ý nghĩa của việc

a Hãy vẽ hình và tính số nguyên tử đồng có trong một ô mạng cơ sở

b Tính cạnh lập phương a của mạng tinh thể Biết rằng nguyên tử Cu

có khối lượng riêng là 8,96 g/cm3 và nguyên tử khối của Cu là 63,54 g/mol

NA = 6,023.1023

c Tính bán kính của nguyên tử đồng

Câu 9: Sắt dạng α (Fe α) kết tinh trong mạng tinh thể lập phương tâm khối, nguyên tử có bán kính R = 1,24 Ao Hãy tính:

a Cạnh a của tế bào sơ đẳng

b Tỉ khối của Fe theo g/cm3

c Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 tâm của 2 nguyên tử Fe trong mạng tinh thể

Cho Fe = 56 và 1u = 1,6605.10-24 g

Câu 10: Thực nghiệm cho biết ở pha rắn, vàng Au có mạng lập phương

tâm diện Cạnh của ô mạng cơ sở có độ dài là 4,07.10-10 m

a Vẽ một ô mạng cơ sở của Au, tính số nguyên tử Au có trong một ô mạng cơ sở

b Tính bán kính nguyên tử Au

c Tính % không gian trống trong mạng lưới tinh thể của Au

Câu 11: Mạng tinh thể lập phương tâm mặt đã được xác lập cho đống

Câu 12: Máu trong cơ thể người có màu đỏ vì chứa hemoglobin (chất

vận chuyển oxi chứa sắt) Tuy nhiên máu của một số động vật nhuyễn thể có màu khác mà không có màu đỏ vì chứa kim loại khác (X) Tế bào đơn vị (ô mạng cơ sở) lập phương tâm diện của tinh thể X có cạnh bằng 6,62.10-8

cm Khối lượng riêng của nguyên tố này là 8920 kg/m3

- SV kể tên được một số kim loại, nhận xét được số lượng các nguyên

tố kim loại trong bảng tuần hoàn

- SV xác định được số electron hóa trị, khả năng nhường nhận electron

để tạo thành ion của kim loại

- SV mô tả được sự tương tác giữa các nguyên tử kim loại, liên kết kim loại

- SV liệt kê được một số dạng cấu trúc chủ yếu của kim loại

- SV trình bày được mô hình khí electron

- SV phát biểu được nội dung của lý thuyết miền năng lượng

- SV nêu được mối liên hệ giữa miền dẫn và miền hóa trị

- SV vận dụng giải thích được một số tính chất của kim loại: chất dẫn điện, chất cách điện, chất bán dẫn

2 Kỹ năng

- Kỹ năng mô phỏng các cấu trúc tinh thể kim loại bằng hình vẽ

- Xác định số nguyên tử kim loại trong 1 ô mạng cơ sở của các nguyên

tố

- Xác định độ đặc khít, khối lƣợng riêng của tinh thể kim loại

- Xác định bán kính của nguyên tử kim loại

- Năng lực tƣ duy hóa học

- Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học

- Năng lực tính toán hóa học

- Rèn luyện và nâng cao năng lực tự học: năng lực nhận biết, tìm tòi, phát hiện và giải quyết vấn đề, tự nghiên cứu tài liệu, năng lực đánh giá và tự đánh giá

- Phát triển năng lực hợp tác, ứng dụng công nghệ thông tin để thu nhập

và xử lý dữ liệu

B Tài liệu tham khảo

1 Đào Đình Thức (2004), “Hóa học đại cương tập 1- Từ lý thuyết đến ứng dụng”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, từ trang 268 đến trang 274

2 Trần Thành Huế (2007), “Hóa học đại cương 1 - Cấu tạo chất”, Nhà

xuất bản Giáo dục, từ trang 448 đến trang 452

3 Lâm Ngọc Thiềm, Trần Hiệp Hải (2007), “Bài tập hóa học đại cương”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, từ trang 281 đến trang 284

4 Lâm Ngọc Thiềm, Lê Kim Long (2007), “Cấu tạo chất đại cương”,

Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, từ trang 256 đến trang 262

5 Nguyễn Đức Vận (2000), “Hóa học vô cơ tập 2 – Các kim loại điển hình”, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, từ trang 21 đến trang 29

2 Tinh thể kim loại chủ yếu có các dạng cấu trúc nào? Vẽ hình và nêu

ví dụ về một số dạng cấu trúc chủ yếu của kim loại?

6 Tinh thể kim loại có những tính chất gì?

D Nội dung lý thuyết cần nghiên cứu

Trong bảng tuần hoàn, các nguyên tố kim loại chiếm khoảng 76% Đa

số các nguyên tố kim loại có ít electron hóa trị (từ 1 đến 3), trong nguyên tử kim loại còn có những orbital nguyên tử tự do không có điện tử Giả thiết nếu

có sự hình thành các phân tử kim loại kiểu như Be2, Mg2,… thì trong các phân

tử đó có đồng thời các MO bị chiếm và MO chưa bị chiếm gần với MO bị chiếm Do vậy, giữa các phân tử đó có xu hướng xảy ra tương tác giữa các nguyên tử kim loại thông qua electron hóa trị làm cho liên kết trong các phân

tử này kém bền, dễ bị đứt dẫn tới sự hình thành mạng lưới không gian của các nguyên tử Như vậy, tinh thể kim loại được hình thành nhờ liên kết kim loại,

là liên kết xuất hiện do tương tác giữa các nguyên tử thông qua electron hóa trị của chúng

Tinh thể kim loại có đơn vị cấu trúc hay nút mạng là các nguyên tử đồng nhất Vì các đơn vị cấu trúc này là các quả cầu đồng nhất nên lực liên

kết giữa chúng là lực không định hướng Do đó các tinh thể kim loại có ô mạng cơ sở với số phối trí lớn tới 8 hay 12

Có khoảng 90% nguyên tố kim loại có cấu trúc tinh thể thuộc 3 dạng: lập phương tâm khối, lập phương tâm diện hoặc sáu phương đặc khít

1 Một số dạng cấu trúc tinh thể kim loại

a Cấu trúc lập phương tâm khối

Các kim loại kiềm (từ Li đến Cs), Ba, V, Cr, Fe, W, … có tinh thể với cấu trúc lập phương tâm khối Trong số các kim loại nói trên, người ta thường

đề cập đến W Do đó cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối của kim loại thường được gọi là cấu trúc tinh thể wolfram (W)

Hình 4 11: Cấu trúc tinh thể Wolfram (W)

b Cấu trúc lập phương tâm mặt

Các kim loại Ni, Cu, Ag, Au, Al, … có cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt Tương tự như trên, khi đề cập đến cấu trúc này, người ta gọi là cấu trúc tinh thể đồng (Cu)

Hình 4 12: Cấu trúc tinh thể đồng (Cu)