Xây dựng hệ thống bài tập kim loại chuyển tiếp dùng bồi dưỡng học sinh giỏi hoá học trung học phổ thông

Đặc biệt trong bồi d-ỡng học sinh giỏi, cần có một hệ thống bài tập phù hợp để các em có thể tiếp thu và phát triển năng lực sáng tạo của mình.. Đặc điểm của quá trình t- duy hóa học là

mở đầu

1 Lý do chọn đề tài

Việt Nam là một đất n-ớc có truyền thống hiếu học từ ngàn năm lịch

sử, truyền thống đó ngày nay vẫn đ-ợc các thế hệ gìn giữ và phát huy Trong

sự nghiệp xây dựng và phát triển đất n-ớc với sự phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ thế giới, Đảng ta chủ tr-ơng khuyến khích mọi ng-ời dân tích cực học tập Học để xây dựng đất n-ớc, học để làm chủ tri thức tiên tiến của nhân loại, trở thành ng-ời có ích cho xã hội Để đạt đ-ợc mục tiêu đó, rõ ràng là ngoài các điều kiện cơ sở vật chất của nhà tr-ờng phải đ-ợc đảm bảo thì ch-ơng trình đào tạo là yếu tố quyết định Với môn hoá học ch-ơng trình

đào tạo đó không thể không kể đến hệ thống lý thuyết và hệ thống bài tập ở các khối THCS, THPT Để phù hợp với sự phát triển và nhu cầu của xã hội, ngành giáo dục có sự thay đổi nội dung trong ch-ơng trình sách giáo khoa, một số kiến thức mới đã đ-ợc đ-a vào ch-ơng trình hoá học phổ thông Phần kim loại chuyển tiếp đ-ợc đ-a vào nhiều hơn ở lớp 12 Đây là một phần khó của hoá học phổ thông vì các kim loại chuyển tiếp có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống nh-ng tính chất của nó thì vừa đa dạng, vừa đặc thù Với sự phong phú về hợp chất và các tính chất riêng của mỗi nguyên tố sẽ làm cho học sinh gặp khó khăn trong quá trình tìm hiểu, vận dụng Trong các kì thi HSG ở các tỉnh cũng nh- các kì thi chọn HSG quốc gia, kì thi Olympic hoá học th-ờng có các bài tập liên quan đến kim loại chuyển tiếp Nhiều học sinh không xác định

đ-ợc cách giải do ch-a nắm vững kiến thức cũng nh- ph-ơng pháp giải bài tập phần này Đặc biệt trong bồi d-ỡng học sinh giỏi, cần có một hệ thống bài tập phù hợp để các em có thể tiếp thu và phát triển năng lực sáng tạo của mình Đã có một số tác giả quan tâm nghiên cứu sử dụng bài tập hoá học để bồi d-ỡng năng lực học sinh giỏi, song hệ thống lý thuyết, hệ thống bài tập phần kim loại chuyển tiếp lớp 12 dùng cho bồi d-ỡng HSG sau khi thay sách

giáo khoa còn ch-a đ-ợc đề cập đúng mức Nhiều giáo viên ở các tr-ờng THPT hiện nay còn lúng túng khi chọn nội dung, bài tập phần này để bồi d-ỡng HSG

Xuất phát từ thực thế đó, cùng với kinh nghiệm bản thân đã tham gia

bồi d-ỡng học sinh giỏi nhiều năm chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng hệ thống bài tập kim loại chuyển tiếp dùng bồi d-ỡng học sinh giỏi hoá học THPT” Hy vọng đề tài luận văn sẽ là một tài liệu tham khảo có ích

cho bản thân và đồng nghiệp trong việc thực hiện nhiệm vụ bồi d-ỡng HSG,

đ-ợc thuận lợi hơn và giúp các em HSG đạt đ-ợc -ớc mơ của mình

2 Mục đích của đề tài

Phát triển, xây dựng, lựa chọn và sử dụng các dạng bài tập phần kim loại chuyển tiếp trong việc bồi d-ỡng HSG hoá học THPT

3 Nhiệm vụ của đề tài

* Nghiên cứu cơ sở lý luận có liên quan đến đề tài

* Nghiên cứu ch-ơng trình hoá học phổ thông: ch-ơng trình nâng cao, ch-ơng trình chuyên hoá Phân tích các đề thi HSG cấp tỉnh, cấp quốc gia và

đi sâu vào nội dung phần kim loại chuyển tiếp Căn cứ vào đó xác định:

- Hệ thống kiến thức trọng tâm, kiến thức cần phát triển

- Các dạng bài tập cần chú trọng xây dựng

* Lựa chọn, xây dựng hệ thống bài tập hoá học phần kim loại chuyển tiếp nhằm bồi d-ỡng HSG

* Đề xuất ph-ơng pháp sử dụng hệ thống bài tập trong việc bồi d-ỡng HSG

* Thực nghiệm s- phạm nhằm đánh giá hiệu quả hệ thống bài tập và các ph-ơng pháp đề xuất

4 Giả thuyết khoa học

Nếu giáo viên xác định đ-ợc đúng hệ thống kiến thức trọng tâm cần mở rộng và phát triển, đồng thời lựa chọn, xây dựng đ-ợc hệ thống bài tập đa dạng, phong phú kết hợp với ph-ơng pháp sử dụng chúng một cách thích hợp thì sẽ nâng cao đ-ợc hiệu quả quá trình bồi d-ỡng HSG

5 Khách thể và đối t-ợng nghiên cứu

5.1 Khách thể nghiên cứu: quá trình dạy hoá học ở khối THPT ban

nâng cao

5.2 Đối t-ợng nghiên cứu: hệ thống lý thuyết, xây dựng hệ thống bài

tập cho HS khá - giỏi phần kim loại chuyển tiếp ở tr-ờng THPT

6 Ph-ơng pháp nghiên cứu

6.1 Ph-ơng pháp nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu cơ sở lý luận có liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu cấu trúc, nội dung ch-ơng trình sách giáo khoa hoá học nâng cao 10,11,12, ch-ơng trình chuyên hoá học phần đại c-ơng, vô cơ và

đồng thời căn cứ vào tài liệu h-ớng dẫn nội dung thi chọn HSG của tỉnh Nghệ

An, chọn HSG quốc gia của Bộ GD-ĐT

6.2 Ph-ơng pháp nghiên cứu thực tiễn

- Tìm hiểu quá trình dạy và bồi d-ỡng HSG hoá học ở khối THPT, từ

đó đề xuất vấn đề cần nghiên cứu

- Trao đổi, tổng kết kinh nghiệm về vấn đề bồi d-ỡng HSG với các giáo viên có kinh nghiệm trong trong lĩnh vực này ở khối phổ thông

6.3 Thực nghiệm s- phạm

- Mục đích: nhằm xác định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, tính hiệu quả của các nội dung đã đề xuất

- Ph-ơng pháp xử lý thông tin: dùng ph-ơng pháp thống kê toán học trong khoa học giáo dục

7 Cái mới của đề tài

* Đã xây dựng, lựa chọn đ-ợc hệ thống bài tập phần kim loại chuyển tiếp dùng cho bồi d-ỡng HSG ở THPT

* B-ớc đầu nghiên cứu ph-ơng pháp sử dụng có hiệu quả hệ thống bài tập đã đề xuất

Ch-ơng 1 cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

1.1 Hoạt động nhận thức của học sinh trong quá trình dạy và học hoá học [4], [7], [17], [18], [25]

1.1.1 Khái niệm nhận thức [4], [7], [17], [18]

Nhận thức là một trong ba mặt của đời sống tâm lý con ng-ời (nhận thức, tình cảm, ý chí), là tiền đề của hai mặt kia đồng thời có quan hệ chặt chẽ với chúng và với các hiện t-ợng tâm lý khác Hoạt động nhận thức bao gồm nhiều giai đoạn khác nhau, có thể chia hoạt động này gồm hai giai đoạn lớn: nhận thức cảm tính (gồm cảm giác, tri giác) và nhận thức lý tính (gồm t- duy, t-ởng t-ợng)

Hoạt động nhận thức của HS trong quá trình dạy và học hoá học cũng nằm trong quy luật chung ấy

a) Nhận thức cảm tính

Nhận thức cảm tính là sự phản ánh những thuộc tính bên ngoài của sự

vật và hiện t-ợng thông qua sự tri giác của các giác quan

Cảm giác là hình thức khởi đầu trong hoạt động nhận thức, nó chỉ phản

ánh từng thuộc tính riêng lẻ của sự vật, hiện t-ợng

Tri giác đ-ợc hình thành và phát triển trên cơ sở những cảm giác, nh-ng

tri giác không phải là những phép cộng đơn giản của cảm giác, tri giác phản

ánh sự vật, hiện t-ợng một cách trọn vẹn và theo một cấu trúc nhất định

Sự nhận thức cảm tính đ-ợc thực hiện thông qua hình thức tri giác cao,

có tính chủ động tích cực, có mục đích là sự quan sát

b) Nhận thức lý tính

- T-ởng t-ợng là một quá trình tâm lý phản ánh những điều ch-a từng

có trong kinh nghiệm của cá nhân bằng cách xây dựng những hình ảnh mới

trên cơ sở những biểu t-ợng đã có

- T- duy

L.N Tônxtôi (Nga) đã viết: "Kiến thức chỉ thực sự là kiến thức khi nào

nó là thành quả những cố gắng của t- duy chứ không phải của trí nhớ" Nh-

vậy, HS chỉ thực sự lĩnh hội đ-ợc tri thức chỉ khi họ thực sự t- duy

Theo M.N Sacđacôp (Nga): "T- duy là sự nhận thức khái quát gián tiếp các sự vật và hiện t-ợng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính chung và bản chất của chúng T- duy cũng là sự nhận thức sáng tạo những sự vật, hiện t-ợng mới, riêng rẽ của hiện thực trên cơ sở những kiến thức khái quát hóa đã thu nhận đ-ợc

Hay T- duy là một quá trình tâm lý phản ánh những thuộc tính bản

chất, những mối liên hệ bên trong có tính quy luật của sự vật, hiện t-ợng trong hiện thực khách quan mà tr-ớc đó ta ch-a biết

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của tư duy là tính “có vấn

đề” Tư duy chỉ xuất hiện khi con người gặp và nhận thức được tình huống “có vấn đề”, tức là tình huống chứa đựng một mục đích, một vấn đề mới mà những hiểu biết cũ, hành động cũ tuy còn cần thiết nh-ng không đủ sức giải quyết và muốn giải quyết vấn đề mới đó, con ng-ời phải t- duy

- T- duy hóa học

Với t- duy hóa học thì A + B không phải là phép cộng thuần túy của toán học, mà là xảy ra sự biến đổi nội tại của các chất để tạo thành chất mới, theo những nguyên lý, quy luật, những mối quan hệ định tính và định l-ợng của hóa học

Cơ sở của t- duy hóa học là sự liên hệ quá trình phản ứng sự t-ơng tác giữa các tiểu phân vô cùng nhỏ bé của thế giới vi mô (nguyên tử, phân tử, ion, electron, )

Đặc điểm của quá trình t- duy hóa học là sự phối hợp chặt chẽ, thống nhất giữa những hiện t-ợng cụ thể quan sát đ-ợc với những hiện t-ợng cụ thể không quan sát đ-ợc, ngay cả khi dùng kính hiển vi điện tử, mà chỉ dùng kí

hiệu, công thức để biểu diễn mối liên hệ bản chất của các hiện t-ợng nghiên cứu

Từ cách hiểu trên, dựa vào đặc thù môn học có thể hiểu: “Tư duy hoá học là quá trình tâm lí phản ánh các thuộc tính bản chất những mối quan hệ và liên hệ mang tính quy luật của các chất và các hiện t-ợng hoá học xảy ra trong

tự nhiên, phản ánh thông qua các khái niệm hoá học, các quá trình hoá học và

định luật hoá học”[7,tr.25]

Vậy bồi d-ỡng ph-ơng pháp và năng lực t- duy hóa học là bồi d-ỡng cho học sinh biết vận dụng thành thạo các thao tác t- duy và ph-ơng pháp lôgic, dựa vào những dấu hiệu quan sát đ-ợc mà phán đoán về tính chất và sự biến đổi nội tại của chất, của quá trình

Nh- vậy cũng giống nh- t- duy khoa học, t- duy hóa học cũng sử dụng các thao tác t- duy vào quá trình nhận thức thực tiễn và tuân theo quy luật chung của quá trình nhận thức

Từ trực quan sinh động  T- duy trừu t-ợng  Thực tiễn Hóa học là bộ môn khoa học lý thuyết và thực nghiệm có lập luận, trên cơ sở những kỹ năng quan sát các hiện t-ợng hóa học, phân tích các yếu tố cấu thành và ảnh h-ởng, thiết lập những sự phụ thuộc xác định để tìm ra những mối liên hệ giữa các mặt định tính và định l-ợng, quan hệ nhân quả của các hiện t-ợng và quá trình hóa học, xây dựng nên các nguyên lý, quy luật,

định luật, rồi trở lại vận dụng để nghiên cứu những vấn đề của thực tiễn

1.1.2 Những phẩm chất của t- duy [4], [14], [15], [18], [25]

a) Những phẩm chất cơ bản của t- duy

- Tính định h-ớng: thể hiện ở ý thức nhanh chóng và chính xác đối

t-ợng cần lĩnh hội, mục đích phải đạt và những con đ-ờng tối -u để đạt đ-ợc mục đích ấy

- Bề rộng: thể hiện ở chỗ có khả năng vận dụng nghiên cứu các đối

t-ợng khác

- Độ sâu: thể hiện ở khả năng nắm vững ngày càng sâu sắc hơn bản chất

của sự vật, hiện t-ợng

- Tính linh hoạt: thể hiện ở sự nhạy bén trong việc vận dụng những tri

thức và cách thức hoạt động vào các tình huống khác nhau một cách sáng tạo

- Tính mềm dẻo: thể hiện ở hoạt động t- duy đ-ợc tiến hành theo h-ớng

xuôi và ng-ợc chiều

- Tính độc lập: thể hiện ở chỗ tự mình phát hiện đ-ợc vấn đề, đề xuất

đ-ợc cách giải quyết và tự giải quyết vấn đề

- Tính khái quát: thể hiện ở chỗ khi giải quyết mỗi loại nhiệm vụ sẽ đ-a

ra mô hình khái quát Từ mô hình khái quát này có thể vận dụng để giải quyết các nhiệm vụ cùng loại

b) Vấn đề phát triển năng lực t- duy

- Việc phát triển t- duy cho học sinh tr-ớc hết là giúp HS thông hiểu kiến thức một cách sâu sắc, không máy móc, biết cách vận dụng kiến thức vào bài tập và thực hành, từ đó mà kiến thức HS thu nhận đ-ợc trở nên vững chắc

và sinh động Chỉ thực sự lĩnh hội đ-ợc tri thức khi t- duy tích cực của bản thân học sinh đ-ợc phát triển và nhờ sự h-ớng dẫn của giáo viên các em biết phân tích, khái quát tài liệu có nội dung sự kiện cụ thể và rút ra những kết luận cần thiết

- T- duy càng phát triển thì càng có nhiều khả năng lĩnh hội tri thức nhanh và sâu sắc, khả năng vận dụng tri thức linh hoạt và có hiệu quả hơn Nh- vậy, sự phát triển t- duy diễn ra trong quá trình tiếp thu kiến thức và vận dụng tri thức, khi t- duy phát triển sẽ tạo ra một kĩ năng và thói quen làm việc

có suy nghĩ, có ph-ơng pháp, chuẩn bị tiềm lực lâu dài cho HS trong hoạt

động sáng tạo sau này

- Muốn phát triển năng lực t- duy, phải xây dựng nội dung dạy học sao cho nó không phải “thích nghi” với trình độ phát triển có sẵn của HS mà đòi hỏi phải có trình độ phát triển cao hơn, có ph-ơng thức hoạt động trí tuệ phức tạp hơn Nếu HS thực sự nắm đ-ợc nội dung đó, thì đây là chỉ tiêu rõ nhất về trình độ phát triển năng lực t- duy của HS

c) Rèn luyện các thao tác t- duy

Có năng lực quan sát tốt, ghi nhận đ-ợc chính xác sự biến đổi của sự vật, hiện t-ợng nh-ng không biết xâu chuỗi các hiện t-ợng đó lại với nhau và

đ-a ra những kết luận cần thiết cũng nh- thể hiện quan điểm cá nhân thì ch-a

đủ mà cần phải có t- duy Vì không có t- duy thì không có sự tiếp thu, không

có sự vận dụng tri thức, HS không học tập đ-ợc Do đó, phát triển t- duy đồng nghĩa với việc rèn luyện các thao tác t- duy là điều vô cùng quan trọng và cần thiết Dạy và học hoá học có nhiều cơ hội để thực hiện nhiệm vụ đó

* So sánh: là quá trình dùng trí óc để xác định sự giống nhau hay khác

nhau, sự đồng nhất hay không đồng nhất, sự bằng nhau hay không bằng nhau giữa các đối t-ợng nhận thức

* Trừu t-ợng hoá và khái quát hoá

- Trừu t-ợng hoá là quá trình dùng trí óc để gạt bỏ những mặt, những

thuộc tính, những mối liên hệ, quan hệ thứ yếu, không cần thiết về ph-ơng diện nào đó và chỉ giữ lại những yếu tố cần thiết để t- duy

- Khái quát hoá là quá trình dùng trí óc để bao quát nhiều đối t-ợng khác

nhau thành một nhóm, một loại theo những thuộc tính, những mối quan hệ nhất

định Những thuộc tính chung này bao gồm hai loại: những thuộc tính giống nhau và những thuộc tính bản chất

1.2 Quan điểm về học sinh giỏi

1.2.1 Quan điểm về học sinh giỏi ở một số n-ớc phát triển [17], [30], [31], [33]

Nhỡn chung cỏc nước đều dựng hai thuật ngữ chớnh là gift (giỏi, cú năng khiếu) và talent (tài năng)

Luật bang Georgia (Mỹ) định nghĩa về HSG như sau: “HSG đó là những

HS chứng minh đ-ợc trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng sáng tạo, thể hiện ở

động cơ học tập mãnh liệt và đạt kết quả xuất sắc trong lĩnh vực lý thuyết,

khoa học; ng-ời cần có một sự giáo dục đặc biệt để đạt đ-ợc trình độ giáo dục tương ứng với năng lực của con người đó”

Nhiều nước quan niệm: HSG là những học sinh cú năng lực trong cỏc

lĩnh vực trớ tuệ, sỏng tạo, nghệ thuật và năng lực lónh đạo hoặc lĩnh vực lớ thuyết Những học sinh này cần cú sự phục vụ và những hoạt động khụng theo những điều kiện thụng thường của nhà trường nhằm phỏt triển đầy đủ cỏc năng lực vừa nờu trờn

- Quan điểm về giỏo dục HSG

Trờn thế giới việc phỏt hiện và bồi dưỡng HSG đó cú từ rất lõu Ở Trung Quốc, từ đời nhà Đường, những trẻ em cú tài đặc biệt được mời đến sõn Rồng để học tập và được giỏo dục bằng những hỡnh thức đặc biệt

Trong tỏc phẩm phương Tõy, Plato cũng đó nờu lờn cỏc hỡnh thức giỏo dục (GD) đặc biệt cho HSG Ở chõu Âu trong suốt thời Phục Hưng, những người cú tài năng về nghệ thuật, kiến trỳc, văn học đều được nhà nước và cỏc tổ chức cỏ nhõn bảo trợ, giỳp đỡ

Nước Mỹ mói đến thế kỉ 19 mới chỳ ý tới vấn đề GD học sinh giỏi và tài năng Đầu tiờn là hỡnh thức GD linh hoạt tại trường St Public Schools Louis 1868 cho phộp những HSG học chương trỡnh 6 năm trong vũng 4 năm; sau đú lần lượt là cỏc trường Woburn; Elizabeth; Cambridge… .

Nước Anh thành lập cả một Viện hàn lõm quốc gia dành cho học sinh giỏi và tài năng trẻ và Hiệp hội quốc gia dành cho học sinh giỏi, bờn cạnh Website hướng dẫn giỏo viờn dạy cho học sinh giỏi và học sinh tài năng (http://www.nc.uk.net/gt/)

Cú thể núi, hầu như tất cả cỏc nước đều coi trọng vấn đề đào tạo và bồi dưỡng học sinh giỏi trong chiến lược phỏt triển chương trỡnh GD phổ thụng Nhiều nước ghi riờng thành một mục dành cho HSG, một số nước coi đú là một dạng của giỏo dục đặc biệt hoặc chương trỡnh đặc biệt

Nhiều tài liệu khẳng định: HSG cú thể học bằng nhiều cỏch khỏc nhau

và tốc độ nhanh hơn so với cỏc bạn cựng lớp vỡ thế cần cú một chương trỡnh HSG để phỏt triển và đỏp ứng được tài năng của họ

Chớnh vỡ thế vấn đề bồi dưỡng HSG đó trở thành vấn đề thời sự gõy nhiều tranh luận Tuy nhiờn nhiều dấu hiệu chứng tỏ rằng giỏo viờn cỏc lớp bỡnh thường khụng được đào tạo và giỳp đỡ tương xứng với chương trỡnh dạy cho HSG Trong khi quỹ dành cho GD chung là cú hạn nờn sẽ ảnh hưởng nhiều tới hiệu quả đào tạo tài năng và HS giỏi

- Mục tiờu dạy học sinh giỏi

Mục tiờu chớnh của chương trỡnh dành cho HSG và HS tài năng nhỡn

chung cỏc nước đều khỏ giống nhau Cú thể nờu lờn một số điểm chớnh sau đõy:

- Phỏt triển phương phỏp suy nghĩ ở trỡnh độ cao phự hợp với khả năng trớ tuệ của trẻ

- Bồi dưỡng sự lao động, làm việc sỏng tạo

- Phỏt triển cỏc kĩ năng, phương phỏp và thỏi độ tự học suốt đời

- Nõng cao ý thức và khỏt vọng của trẻ về sự tự chịu trỏch nhiệm

- Khuyến khớch sự phỏt triển về lương tõm và ý thức trỏch nhiệm trong đúng gúp xó hội

- Phỏt triển phẩm chất lónh đạo

1.2.2 Thế nào là một học sinh giỏi hoá? [10], [17], [26]

- Theo pgs.ts Trần Thành Huế (ĐHSP Hà Nội): căn cứ vào kết quả

bài thi để đánh giá thì một học sinh giỏi hóa cần hội tụ đủ các yếu tố sau:

+ Có kiến thức cơ bản tốt, thể hiện nắm vững các khái niệm, định nghĩa,

định luật, quy tắc đã đ-ợc quy định trong ch-ơng trình, không thể hiện thiếu sót công thức, ph-ơng trình hoá học

+ Vận dụng sắc bén, có sáng tạo, đúng kiến thức cơ bản

+ Tiếp thu và dùng đ-ợc ngay một số ít vấn đề mới do đầu bài đ-a ra Những vấn đề mới này là những vấn đề ch-a đ-ợc cập nhật hoặc đã đề cập

đến mức độ nào đó trong ch-ơng trình hoá học phổ thông nh-ng nhất thiết vấn

đề đó phải liên hệ mật thiết với các nội dung của ch-ơng trình

+ Bài làm cần đ-ợc trình bày rõ ràng, khoa học

- Theo Tiến sĩ Cao Cự Giác (ĐH Vinh)

Một học sinh giỏi hoá học phải hội đủ “ba có”:

+ Có kiến thức cơ bản tốt, thể hiện nắm vững kiến thức cơ bản một cách sâu sắc có hệ thống

+ Có khả năng t- duy tốt và tính sáng tạo cao: trình bày và giải quyết vấn đề một cách linh hoạt, rõ ràng, khoa học

+ Có khả năng thực hành thí nghiệm tốt: Hoá học là khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm, không thể tách rời lý thuyết với thực nghiệm Phải biết vận dụng lý thuyết để điều khiển thực nghiệm và từ thực nghiệm kiểm tra các vấn đề của lý thuyết, hoàn thiện lý thuyết

- Theo các tài liệu về tâm lí học, ph-ơng pháp dạy học hoá học, những bài viết về vấn đề học sinh giỏi hoá học thì HSG hoá đ-ợc thể hiện qua các năng lực sau:

+ Có năng lực tiếp thu kiến thức và có kiến thức cơ bản tốt

chúng tôi quan niệm một HSG hoá phải là : Có kiến thức cơ bản tốt, biết vận

dụng những kiến thức đó một cách sáng tạo để giải quyết các vấn đề trong lí thuyết cũng nh- thực nghiệm đạt kết quả nhanh nhất

1.2.3 Một số biện pháp phát hiện và bồi d-ỡng học sinh giỏi hoá học

ở bậc THPT [3], [4], [17], [30], [31]

1.2.3.1 Một số biện pháp phát hiện học sinh giỏi hoá học ở bậc THPT

Căn cứ vào các tiêu chí về HSG hoá học nh- đã nêu trên, giáo viên bồi

d-ỡng HSG cần phải xác định đ-ợc:

1 Mức độ nắm vững kiến thức, kỹ năng một cách đầy đủ, chính xác của

HS so với yêu cầu của ch-ơng trình hoá học phổ thông

2 Mức độ t- duy của từng HS và đặc biệt là đánh giá đ-ợc khả năng vận dụng kiến thức của HS một cách linh hoạt, sáng tạo

Muốn vậy, giáo viên phải kiểm tra kiến thức của HS ở nhiều phần của ch-ơng trình, kiểm tra toàn diện các kiến thức về lý thuyết, bài tập và thực hành Thông qua bài kiểm tra, giáo viên có thể phát hiện HSG hoá học theo các tiêu chí:

+ Mức độ đầy đủ, rõ ràng về mặt kiến thức

+ Tính logic trong bài làm của HS đối với từng yêu cầu cụ thể

+ Tính khoa học, chi tiết, độc đáo đ-ợc thể hiện trong bài làm của HS + Tính mới, tính sáng tạo (những đề xuất mới, những giải pháp có tính mới về mặt bản chất, cách giải bài tập hay, ngắn gọn )

+ Mức độ làm rõ nội dung chủ yếu phải đạt đ-ợc của toàn bài kiểm tra + Thời gian hoàn thành bài kiểm tra

1.2.3.2 Một số biện pháp bồi d-ỡng học sinh giỏi hoá học ở bậc THPT

1 Kích thích động cơ học tập của học sinh

Bất kỳ ai làm bất kỳ một việc gì dù nhỏ mà không mang lại lợi ích cho bản thân, cho ng-ời thân, cho bạn bè hoặc cho cộng đồng thì ng-ời ta sẽ không có động cơ để làm việc đó Đối với HS tham gia vào đội tuyển HSG cũng vậy, để việc bồi d-ỡng HSG có hiệu quả cao thì không thể không chú ý tới việc kích thích động cơ học tập của HS Giáo viên dạy đội tuyển HSG có thể tham khảo các đề xuất sau:

a) Hoàn thiện những yêu cầu cơ bản

- Tạo môi tr-ờng dạy – học phù hợp

- Th-ờng xuyên quan tâm tới đội tuyển

- Giao các nhiệm vụ vừa sức cho HS và làm cho các nhiệm vụ đó trở nên thực sự có ý nghĩa với bản thân họ

b) Xây dựng niềm tin và những kỳ vọng tích cực trong mỗi học sinh

- Bắt đầu công việc học tập, công việc nghiên cứu vừa sức đối với HS

- Làm cho HS thấy mục tiêu học tập rõ ràng, cụ thể và có thể đạt tới đ-ợc

- Thông báo cho HS rằng năng lực học tập của các em có thể đ-ợc nâng cao hoặc đã đ-ợc nâng cao Đề nghị các em cần cố gắng hơn nữa

c) Làm cho học sinh tự nhận thức đ-ợc lợi ích, giá trị của việc đ-ợc chọn vào đội tuyển học sinh giỏi

- Việc học trong đội tuyển trở thành niềm vui, niềm vinh dự

- Tác dụng của ph-ơng pháp học tập, khối l-ợng kiến thức thu đ-ợc khi tham gia đội tuyển có tác dụng nh- thế nào đối với môn hoá học ở trên lớp, với các môn học khác và với cuộc sống hàng ngày

- Giải thích mối liên quan giữa việc học hoá học hiện tại và việc học hoá học mai sau

- Sự -u ái của gia đình, nhà tr-ờng, thầy cô và phần th-ởng giành cho các HS đoạt giải

2 Soạn thảo nội dung dạy học và có ph-ơng pháp dạy học hợp lý

Nội dung dạy học gồm hệ thống lý thuyết và hệ thống bài tập t-ơng ứng Trong đó, hệ thống lý thuyết phải đ-ợc biên soạn đầy đủ, ngắn gọn, dễ hiểu, bám sát yêu cầu của ch-ơng trình; soạn thảo, lựa chọn hệ thống bài tập phong phú, đa dạng giúp HS nắm vững kiến thức, đào sâu kiến thức, rèn luyện

kỹ năng và đồng thời phát triển đ-ợc t- duy cho HS

Sử dụng ph-ơng pháp dạy học hợp lý sao cho HS không cảm thấy căng thẳng, mệt mỏi và quá tải đồng thời phát huy đ-ợc tối đa tính tích cực, tính sáng tạo và nội lực tự học tiềm ẩn trong mỗi HS

3 Kiểm tra, đánh giá

Trong quá trình dạy đội tuyển, giáo viên có thể đánh giá khả năng, kết quả học tập của HS thông qua việc quan sát hành động của từng em trong quá trình dạy học, kiểm tra, hoặc phỏng vấn, trao đổi Hiện nay, th-ờng đánh giá kết quả học tập của HS trong đội tuyển bằng các bài kiểm tra, bài thi (bài tự luận hoặc bài thi hỗn hợp) Tuy nhiên cần chú ý là các câu hỏi trong bài thi nên đ-ợc biên soạn sao cho có nội dung khuyến khích t- duy độc lập, sáng tạo của học sinh

1.3 Bài tập hóa học [4], [14], [15], [18],[25]

1.3.1 Khái niệm về bài tập hóa học

Trong sách giáo khoa và tài liệu tham khảo ở phổ thông hiện nay, thuật ngữ “bài tập” chủ yếu được sử dụng theo quan niệm: Bài tập bao gồm cả những câu hỏi và bài toán, mà khi hoàn thành chúng học sinh vừa nắm đ-ợc vừa hoàn thiện một tri thức hay một kỹ năng nào đó, bằng cách trả lời miệng, trả lời viết hoặc kèm theo thực nghiệm

Về mặt lý luận dạy học, để phát huy tối đa tác dụng của bài tập hóa học trong quá trình dạy học, ng-ời giáo viên phải sử dụng và hiểu nó theo quan

điểm hệ thống và lý thuyết hoạt động Bài tập chỉ có thể thực sự là “bài tập” khi nó trở thành đối t-ợng hoạt động của chủ thể, khi có một ng-ời nào đó chọn nó làm đối tượng, mong muốn giải nó, tức là khi có một “người giải” Vì vậy, bài tập và ng-ời học có mối liên hệ mật thiết tạo thành một hệ thống toàn vẹn, thống nhất và liên hệ chặt chẽ với nhau

1.3.2 Tác dụng của bài tập hóa học

- Bài tập hoá học là một trong những ph-ơng tiện hiệu nghiệm, cơ bản nhất để dạy học sinh vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và tập nghiên cứu khoa học, biến những kiến thức đã thu đ-ợc qua bài giảng thành kiến thức của chính mình “Kiến thức sẽ được nắm vững thực sự, nếu học sinh có thể vận dụng thành thạo chúng vào việc hoàn thành những bài tập lý thuyết và thực hành” [4]

- Bài tập hoá học giúp cho học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập học sinh mới nắm vững kiến thức một cách sâu sắc

- Bài tập hóa học là ph-ơng tiện để ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách tốt nhất

- Thông qua bài tập hoá học, học sinh đ-ợc rèn luyện các kỹ năng nh-:

- Bài tập hóa học giúp phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh và góp phần hình thành ph-ơng pháp học tập hợp lý

- Bài tập hóa học còn là ph-ơng tiện để kiểm tra kiến thức, kỹ năng của học sinh một cách chính xác

- Bài tập hóa học có tác dụng giáo dục đạo đức, tác phong, rèn luyện tính kiên nhẫn, trung thực chính xác khoa học và sáng tạo, phong cách làm việc khoa học, nâng cao hứng thú học tập bộ môn

Nh- vậy việc xây dựng một hệ thống bài tập cho học sinh giỏi là rất cần thiết nhằm phát triển t- duy, năng lực cho các em trong qúa trình học tập 1.3.3 Quan hệ giữa việc giải bài tập hoá học và việc phát triển t- duy hóa học của học sinh

Trí thông minh là tổng hợp các năng lực trí tuệ của con ng-ời (quan sát, ghi nhớ, tưởng tượng, tư duy…) mà đặc tr-ng cơ bản nhất là t- duy độc lập và sáng tạo nhằm ứng phó với tình huống mới

Để giúp cho học sinh phát triển năng lực t- duy mà đỉnh cao là t- t- duy sáng tạo thì cần tập luyện cho học sinh hoạt động t- duy sáng tạo, mà đặc

tr-ng cơ bản nhất là tạo ra đ-ợc sản phẩm t- duy mới mẻ Trong hoạt động học tập hóa học, một trong những hoạt động chủ yếu để phát triển t- duy của học sinh là hoạt động giải bài tập Vì vậy, giáo viên cần phải tạo điều kiện để thông qua hoạt động này các năng lực trí tuệ của học sinh đ-ợc phát triển, học sinh sẽ có đ-ợc những sản phẩm t- duy mới, thể hiện ở:

- Năng lực phát hiện vấn đề mới

- Tìm ra h-ớng đi mới

- Tạo ra kết quả mới

1.4 Cơ sở thực tiễn của đề tài

1.4.1 Thực tế bồi d-ỡng học sinh giỏi hiện nay ở các tr-ờng THPT

Để đảm bảo tính khả thi của đề tài nghiên cứu, và có những đề xuất về

hệ thống bài tập hợp lí cho bồi d-ỡng học sinh giỏi với điều kiện thực tế các tr-ờng THPT hiện nay thì vấn đề cần thiết đầu tiên là phải điều tra, khảo sát

và đánh giá thực trạng về vấn đề này Qua tìm hiểu trao đổi với các giáo viên hoá học dạy tr-ờng chuyên trên cả n-ớc ở lớp bồi d-ỡng GV tại Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2006 và2009, và qua khảo sát một số tr-ờng THPT ở các tỉnh: Nghệ An, Hà Tĩnh, Thanh Hoá chúng tôi đi đến những kết luận sau:

1.4.1.1 Thuận lợi

a) Ch-ơng trình sách giáo khoa hoá học đã đ-ợc đổi mới

- Ch-ơng trình mới đã đ-ợc bổ sung, cập nhật khá nhiều kiến thức, đặc biệt là các kiến thức lý thuyết chủ đạo đã tạo điều kiện cho HS nghiên cứu hoá học sâu hơn, rộng hơn

- Ch-ơng trình hoá học mới đ-ợc cập nhật nhiều kiến thức thực tế, gần gũi với cuộc sống thông qua các bài tập, bài đọc thêm hay các giờ học bắt buộc

- Tăng thời gian thực hành và ở lớp 12 có một ch-ơng nói về phân tích hoá học

Nh- vậy, đổi mới ch-ơng trình, sách giáo khoa không những tạo điều kiện tốt cho HS có cơ hội nghiên cứu sâu hơn về hoá học mà còn có tác dụng kích thích động cơ học tập và phát huy khả năng tự học của HS

b) Chính sách -u tiên đầu t- cho giáo dục, bồi d-ỡng nhân tài của Nhà n-ớc

- Với việc coi giáo dục là quốc sách hàng đầu, cơ sở vật chất trong tr-ờng học từng b-ớc đ-ợc nâng lên Thêm vào đó, internet xuất hiện trong tr-ờng học đã phục vụ đắc lực cho việc dạy, việc học của giáo viên và HS nói chung và công tác bồi d-ỡng HSG nói riêng

- Bộ giáo dục và đào tạo đã thành lập “chương trình quốc gia bồi dưỡng nhân tài” giai đoạn 2008 – 2020 với những b-ớc đi và mục tiêu cụ thể do Phó Thủ t-ớng, Bộ tr-ởng Nguyễn Thiện Nhân làm tr-ởng ban Đây sẽ là động lực mạnh mẽ thúc đẩy việc bồi d-ỡng, đào tạo nhân tài cho đất n-ớc

1.4.1.2 Khó khăn

Mặc dù có khá nhiều thuận lợi nh-ng công tác bồi d-ỡng HSG hiện nay

ở bậc THPT còn gặp rất nhiều khó khăn và khó khăn xuất phát từ nhiều phía

- Từ phía gia đình: đa số phụ huynh HS đều muốn con em mình tập

trung thi đậu Đại học nên không khuyến khích hoặc không muốn cho con em mình tham gia đội tuyển HSG

- Từ phía bản thân HS: tham gia học đội tuyển HSG th-ờng rất vất vả,

các em phải dốc toàn tâm, toàn lực để học môn chuyên Hơn thế nữa, đoạt giải HSG cấp tỉnh, lọt vào đội tuyển HSG cấp quốc gia, đi thi và đoạt giải cấp quốc gia là điều không dễ dàng

- ở nông thôn học sinh chủ yếu con gia đình nông dân, kinh tế, quỹ thời gian, điều kiện học tập của các em còn nhiều khó khăn

- Cơ sở vật chất phục vụ dạy học hóa học của các tr-ờng còn thiếu nhiều Nhiều tr-ờng ch-a có phòng học thực hành đúng quy định; ph-ơng tiện dạy học vừa thiếu vừa không đồng bộ

- Quỹ thời gian dành cho việc bồi d-ỡng học sinh giỏi ở các tr-ờng còn

eo hẹp (th-ờng là 10 đến 12 buổi t-ơng đ-ơng với 30 đến 36 tiết) Khối l-ợng công việc của giáo viên nhiều nên thời gian dành cho việc nghiên cứu, tự bồi d-ỡng còn hạn chế

- Qua điều tra chúng tôi thấy: Điểm mạnh về đội ngũ giáo viên hóa ở

các tr-ờng THPT là đủ về số l-ợng, 100% có trình độ chuẩn và trên chuẩn, nhiệt tình trong giảng dạy Bên cạnh đó có mặt hạn chế là tỷ lệ giáo viên giỏi, giáo viên có trình độ trên chuẩn còn thấp

- Giáo viên không xác định đ-ợc giới hạn kiến thức cần bồi d-ỡng cho học sinh Việc tổ chức các chuyên đề về bồi d-ỡng học sinh giỏi trong phạm

vi toàn tỉnh ch-a đ-ợc triển khai

1.4.2 Kết quả học sinh giỏi của tr-ờng THPT Hoàng Mai một số năm gần đây

Qua thực tiễn tham gia bồi d-ỡng HSG hoá tại tr-ờng THPT Hoàng Mai

- Quỳnh L-u - Nghệ An, nơi bản thân tôi đang công tác Tr-ờng đã nhiều năm liền có HS đậu HSG tỉnh đạt tỉ lệ cao, một số em đạt giải cao nh-:

C«ng t¸c båi d-ìng häc sinh giái lµ nhiÖm vô tÊt yÕu cña mçi nhµ tr-êng, mçi gi¸o viªn ViÖc ph¸t hiÖn vµ båi d-ìng häc sinh giái hãa n»m trong nhiÖm vô ph¸t hiÖn, båi d-ìng nh©n tµi chung cña gi¸o dôc phæ th«ng

vµ lµ nhiÖm vô quan träng, th-êng xuyªn cña mçi gi¸o viªn hãa häc

Ch-ơng 2 Xây dựng hệ thống bài tập kim loại chuyển tiếp dùng bồi d-ỡng học sinh giỏi hoá học THPT

2.1 Kiến thức trọng tâm

Kim loại chuyển tiếp bao gồm các nguyên tố khối d và khối f Tr-ớc hết

ta xem xét các nguyên tố khối d

2.1.1 Cấu hình electron các nguyên tố khối d

Khối d gồm các nguyên tố nằm giữa bảng tuần hoàn có cấu hình eletron lớp sát ngoài cùng từ (n-1)d1 đến (n-1)d10

Cấu hình eletron chung là: (n-1) dxn sy trong đó x = 110, y = 1,2

Có ba dãy nguyên tố chuyển tiếp (NTCT) là dãy 3d, 4d, 5d mỗi dãy có

10 nguyên tố, trong đó dãy 3d là quan trọng nhất về mặt ứng dụng trong thực tiễn Bảng sau đây trình bày cấu hình electron của nguyên tử và các ion th-ờng gặp của các nguyên tố dãy 3d (từ Sc Zn)

Nguyên

Cấu hình eletron của nguyên tử Ion th-ờng gặp

Cấu hình electron của ion

Qua bảng trên ta thấy cấu hình của Cr, Cu có sự “bất thường” sở dĩ như vậy vì cấu hình [Ar]3d54s1 có các phân lớp 3d, 4s nửa bão hoà bền hơn do có mức năng l-ợng thấp hơn cấu hình [Ar]3d44s2 Còn cấu hình [Ar]3d104s1 có phân lớp 3d bão hoà, phân lớp 4s nửa bão hoà nên bền hơn cấu hình [Ar]3d94s2 Theo thứ tự sắp xếp mức năng l-ợng của các phân lớp electron trong nguyên tử thì phân lớp 3d cao hơn phân lớp 4s nên các electron đ-ợc

điền vào phân lớp 4s rồi mới đến phân lớp 3d Tuy nhiên một khi electron đã chiếm phân lớp 3d thì chúng đẩy các electron 4s lên mức năng l-ợng cao hơn phân mức 3d Vì vậy khi các NTCT tạo thành ion thì các electron 4s bị tách ra tr-ớc các electron 3d

Các nguyên tố chuyển tiếp có tính chất giống nhau chủ yếu là do tác

động của các electron 4s ở lớp ngoài cùng

2.1.2 Sự biến đổi trong chu kì

Tính chất giống nhau theo hàng ngang của các nguyên tố chuyển tiếp khác xa với sự biến đổi tính chất của các nguyên tố khối p

Đối với mỗi dãy nguyên tố chuyển tiếp, chẳng hạn từ ScZn khi điện tích hạt nhân tăng, các electron lần l-ợt đ-ợc điền vào phân lớp (n -1)d bên trong Do điện tích hạt nhân tăng, các electron d lại có hiệu ứng chắn kém nên bán kính nguyên tử giảm chậm Cũng t-ơng tự nh- vậy, độ âm điện và năng l-ợng ion hoá tăng dần nh-ng chậm hơn nhiều so với các nguyên tố thuộc chu kì 3

Nói chung, tính chất của các kim loại nhóm B biến đổi không đều đặn nh- tính chất của các kim loại nhóm A

Ví dụ, sự biến đổi bán kính nguyên tử:

2.1.3 Những tính chất chung của các nguyên tố chuyển tiếp

Hầu hết các nguyên tố chuyển tiếp có cấu trúc tinh thể đặc khít với số phối trí 12 Hơn nữa các NTCT có bán kính nguyên tử t-ơng đối nhỏ do các electron “cuối cùng” được điền vào phân lớp (n - 1)d bên trong gần hạt nhân hơn là các electron ns ngoài cùng Do hiệu ứng kép đó (cấu trúc đặc khít và bán kính nhỏ) mà liên kết giữa các nguyên tử trong tinh thể là liên kết mạnh Vì vậy:

1 Các NTCT có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, nhiệt hoá hơi, khối

l-ợng riêng cao hơn hầu hết các kim loại khác

2 Liên kết kim loại mạnh giữa các nguyên tử còn thể hiện ở chỗ các

NTCT có tính cơ học rất tốt

3 Các NTCT có tính d-ơng điện kém các kim loại khối s Tuy nhiên

thế điện cực của chúng cho thấy là hầu hết các NTCT (trừ Au, Ag, Cu, Hg)

đều phản ứng với dung dịch loãng của các axit mạnh Trên thực tế, đa số các

NTCT chỉ phản ứng chậm với axit loãng Đó là do kim loại đ-ợc bảo vệ bởi một lớp oxit mỏng, không thấm và không hoạt động Nh- crom có thế điện

Hình 2.1: Sự biến đổi bán kính nguyên tử của các kim loại

chuyển tiếp

cực rất âm Eo Cr2+/Cr = - 0,91 V nh-ng nó vẫn đ-ợc dùng làm chất bảo vệ chống ăn mòn do có một lớp oxit Cr2O3 bền

4 Ion của các NTCT có kích th-ớc nhỏ hơn ion của các kim loại khối s

- Muối của các NTCT kém ion hơn và kém bền nhiệt hơn

- Các ion của chúng dễ bị khử hơn

5 Có sự thay đổi t-ơng đối chậm bán kính ion từ ScCu nên các hợp

chất của các ion +2 và +3 hyđrat hoá có cấu trúc tinh thể rất giống nhau, sự hyđrat hoá và độ tan rất gần nhau Nh- tất cả ion M3+ đều tạo phèn kiểu

K2SO4 M2(SO4)3 24.H2O, tất cả các ion M2+ đều tạo thành muối sunphat kép

đồng hình có công thức (NH4)2SO4 MSO4.6H2O

6 Sự biến đổi bán kính nguyên tử trong chu kì và trong nhóm diễn ra

không đều đặn nh- đối với các nguyên tố khối s và khối p

2.1.4 Những tính chất đặc tr-ng của các nguyên tố chuyển tiếp và hợp chất của chúng

Có 5 tính chất đặc tr-ng:

1 Thể hiện nhiều trạng thái oxi hoá

Các nguyên tố chuyển tiếp thể hiện nhiều trạng thái oxi hoá Từ Ti đến

Cu mỗi nguyên tố có ít nhất hai trạng thái oxi hoá trong các hợp chất Đó là

do các phân mức năng l-ợng (n-1)d và ns rất gần nhau nên các electron d và s

đều dễ tham gia vào việc tạo thành liên kết trong các phản ứng hoá học

Riêng Sc, Zn chỉ có một oxit, một muối clorua và một trạng thái oxi hoá trong các hợp chất

- Ti, V, Cr và Mn không tạo thành ion đơn ở trạng thái số oxi hoá cao nhất do sự phân cực hoá ion Vì vậy hợp chất của những nguyên tố này ở trạng thái oxi hoá cao nhất là hợp chất cộng hoá trị hoặc chứa ion phức

- Quy tắc gọi tên phức chất nh- sau:

Gọi tên phức chất theo trật tự:

* Trong hợp chất ion, cation đ-ợc gọi tên tr-ớc anion

* Gọi tên ion phức:

- Cation phức: Ion + số phối tử anion + tên phối tử anion + số phối tử

trung hoà + tên phối tử trung hoà + tên ion trung tâm + (số oxi hoá) (*)

- Anion phức: gọi tên nh- (*), sau tên của ion trung tâm + at

- Để chỉ số l-ợng phối tử phải dùng các tiếp đầu ngữ: đi (2), tri (3), tetra

(4), penta (5),…đối với phối tử một càng và bis (2), tris (3), tetrakis (4), pentakis (5)…đối với phối tử nhiều càng

- Trạng thái số oxi hoá của ion trung tâm đ-ợc ghi bằng chữ số la mã

Ví dụ: [Co(H2O)5Cl]Cl2: cloropentaaquacoban(III)clorua

K2[Zn(OH)4]: Kali tetrahiđroxozincat

Các NTCT có phân lớp d ch-a đầy đủ, dễ nhận các cặp electron không liên kết của các phối tử để tạo thành liên kết phối trí trong các phức chất Các NTCT dãy 3d tạo thành nhiều phức chất bền và phổ biến là phức aquơ và phức amin

- Một số phức chất th-ờng gặp của các NTCT thông dụng:

[Ag(NH3)2]+ Ion diaminbạc I, [Ag(CN)2]- Ion dixianoagentat I

[Ag( S2O3)2]- Ion dithiosunfatoagentat I, [Cu(H2O)6]2+ Ion hexaaquơ đồng II [Cu(NH3)4 ]2+ Ion tetraamin đồng II, [Cu(Cl)4 ]2- Ion tetraclorocuprat II

[Co(H2O)6 ]2+ Ion hexaaquơ coban II, [Co(NH3)6 ]3+ Ion hexaamin coban III [Co(F)6 ]3- Ion hexafloro cobantat III

[CoCl2(NH3)4]+ Ion diclorotetraaminCoban III

[Cr(H2O)6 ]3+ Ion hexaaquơ crom III, [Cr(NH3)6 ]3+ Ion hexaamin crom III [Cr(F)6 ]3- Ion hexafloro cromat III

[Cr(H2O)4 Cl 2 ]+ Ion diclorotetraaquơ crom III

[Fe(SCN)]2+ Ion thioxianato sắt III, [Fe(F)6 ]3- Ion hexafloroferat III

[Fe(CN)6 ]3- Ion hexaxianoferat III, [Fe(CN)6 ]4- Ion hexaxianoferat II Ni(CO)4 Tetracacbonyl niken, [Pt(NH3)2]Cl2 điclorođiamin platin II [Co(NH3)3 ]Cl3 Triclorotriamin coban III

[Co(NH3)3](NO2)3 Tri nitrotriamin coban III

3 Mầu của hợp chất các NTCT

Hầu hết các hợp chất của các NTCT đều có màu Mầu của các hợp chất

đó th-ờng liên quan tới phân mức d ch-a đầy đủ của các ion các NTCT

Ví dụ: Tại sao phức Ti(H2O)63+ có mầu tím ?

Theo thuyết tr-ờng tinh thể: trong tr-ờng tinh thể tám mặt, năm obitan 3d bị tách thành hai phân mức năng l-ợng: ba obitan dxy, dxz, dyz ở phân mức thấp kí hiệu t2g và hai obitan dz2, dx2-y2 ở phân mức cao hơn kí hiệu eg ở trạng thái cơ bản, electron d1 chiếm obitan t2g Vì sự chênh lệch mức năng l-ợng giữa các obitan t2gvà eg là không lớn nên khi hấp thụ các photon trong vùng

ánh sáng nhìn thấy electron nhảy từ obitan t2g lên obitan eg Các photon bị hấp thụ đó ứng với b-ớc sóng của ánh sáng màu lục Vì vậy khi để dung dịch TiCl3(aq) ra ánh sáng mặt trời nó sẽ hấp thụ các photon của ánh sáng mầu lục

và để cho các photon của ánh sáng đỏ và xanh đi qua Mầu đỏ trộn với mầu xanh tạo ra mầu tím Do đó dung dịch TiCl3(aq) có màu tím

4 Hoạt tính xúc tác

Hoạt tính xúc tác của các NTCT phụ thuộc chủ yếu vào khả năng tồn tại nhiều trạng thái oxi hoá và khả năng tạo phức chất

Các NTCT và hợp chất của chúng có thể xúc tác phản ứng vì chúng có khả năng tạo ra một cơ chế mới Cơ chế phản ứng mới làm cho năng l-ợng hoạt hoá thấp hơn là phản ứng không có xúc tác Vì năng l-ợng hoạt hoá của phản ứng đ-ợc xúc tác thấp hơn mà tốc độ phản ứng lớn hơn

5 Từ tính của các NTCT

Các chất chứa các electron không ghép đôi bị từ tr-ờng hút đ-ợc gọi là

chất thuận từ Ng-ợc lại các chất chứa tất cả các electron đã ghép đôi bị từ tr-ờng đẩy đ-ợc gọi là chất nghịch từ Chỉ có kim loại sắt, coban, niken có

tính sắt từ ở dạng đơn chất Các chất sắt từ có tính thuận từ mạnh gấp hàng nghìn lần so với các chất thuận từ khác Khác với tính thuận từ và nghịch từ, tính sắt từ là tính chất của mạng l-ói tinh thể chứ không phải là tính chất của nguyên tử hay phân tử vì vậy chỉ có các chất rắn mới có tính sắt từ

2.1.5 Tính chất axit - bazơ của hợp chất các nguyên tố chuyển tiếp

1 Dung dịch của hợp chất các NTCT th-ờng có tính axit

Trong các dung dịch n-ớc, ion của các NTCT th-ờng tồn tại d-ới dạng phức hiđrat Do ion trung tâm th-ờng có mật độ điện tích lớn nên các phức hiđrat này bị phân li theo sơ đồ sau:

Ví dụ: [Fe(H2O)6 ]3+(aq) [Fe(H2O)5OH]2+ + H+(aq)

Vì vậy dung dịch n-ớc của hầu hết hợp chất các NTCT đều có tính axit

2 Sự biến đổi tính chất axit- bazơ của các oxit và hidroxit

Vì có nhiều trạng thái oxi hoá nên tính chất axit - bazơ của các oxit và hiđroxit các NTCT cũng thay đổi theo một khoảng rất rộng

- ở trạng thái oxi hoá thấp chúng th-ờng thể hiện tính bazơ

- ở trạng thái oxi hoá trung gian chúng th-ờng thể hiện tính l-ỡng tính

- ở trạng thái oxi hoá cao chúng th-ờng thể hiện tính axit

Sở dĩ nh- vậy chủ yếu do tác dụng của sự phân cực hoá ion Khi số oxi hoá của các NTCT trong các oxit và hiđroxit càng tăng, sự phân cực hoá của các cation có điện tích lớn, bán kính nhỏ càng mạnh, làm giảm tính chất ion của liên kết M-O (M là kim loại) làm tăng tính chất cộng hóa trị của liên kết

đó Vì vậy sự phân li theo kiểu bazơ ngày càng khó khăn và sự phân li theo kiểu axit ngày càng thuận lợi

2.1.6 Tính chất oxi hoá - khử

- Khả năng oxi hoá hay khử của một NTCT tuỳ thuộc vào độ bền t-ơng

đối của các trạng thái oxi hoá t-ơng ứng

- Khả năng oxi hóa- khử của chúng còn phụ thuộc dạng tồn tại

- Khả năng oxi hoá hay khử của các NTCT và hợp chất còn phụ thuộc môi tr-ờng phản ứng

2.1.7 Sơ l-ợc về các nguyên tố khối f

Các nguyên tố khối f bao gồm hai dãy, mỗi dãy 14 nguyên tố

Dãy thứ nhất có số hiệu nguyên tử từ 5871 Vì 14 nguyên tố này

đứng sau Lantan có Z = 57 nên đ-ợc gọi là các lantanit

Dãy thứ hai có số hiệu nguyên tử từ 90 -103 Vì 14 nguyên tố này đứng sau Actini Z = 89 và có tính chất gần giống actini nên gọi là các actini

Tất cả các nguyên tố khối f đều là kim loại trong đó electron “cuối cùng” chiếm phân mức (n-2)f Vì tính chất các nguyên tố chủ yếu phụ thuộc vào electron ở các lớp ngoài cùng nên các nguyên tố khối f có tính chất giống nhau Hầu hết các nguyên tố khối f đều tạo thành ion M3+ do mất 2 electron lớp ngoài cùng và một electron d ở lớp sát ngoài cùng hoặc một electron f ở lớp thứ 3 kể từ ngoài vào

Các nguyên tố khối f có ít khả năng tạo phức chất hơn các nguyên tố khối d Các actinit đều là chất phóng xạ

2.2 Hệ thống bài tập kim loại chuyển tiếp dùng bồi d-ỡng học sinh giỏi Hoá học THPT

Hiện nay l-ợng sách tham khảo trên thị tr-ờng t-ơng đối nhiều nh-ng thời gian học tập của các em lại có hạn nên các việc lựa chọn bài tập để bồi d-ỡng cho các em đạt kết quả cao trong thời gian ngắn là vấn đề cần thiết và rất quan trọng, đòi hỏi ng-ời giáo viên phải đầu t- thời gian công sức và phải

có năng lực trình độ nhất định Để đạt đựơc mục đích, kết quả nh- mong muốn, ngoài hệ thống bài tập đ-a ra cần có ph-ơng pháp sử dụng hợp lí và cần phát huy tính tự giác tích cực ở mỗi học sinh Ph-ơng pháp rèn luyện kĩ năng và phát triển t- duy cho học sinh tốt nhất khi bồi d-ỡng học sinh giỏi hiện nay theo chúng tôi là:

- Giáo viên cung cấp thông tin đầy đủ về vấn đề nghiên cứu (các kiến thức cơ bản, nâng cao, đ-a ra một số bài tập mẫu)

- Giao nhiệm vụ cho học sinh nghiên cứu ph-ơng pháp giải hệ thống bài tập cơ bản để học sinh vận dụng và sáng tạo

- Làm bài kiểm tra sau khi đã học và làm các bài tập đã giao Đánh giá khả năng của từng em có nhận định chung, từ đó bổ sung hoàn thiện thêm cho mỗi học sinh

Trên cơ sở đó và dựa vào tác dụng của mỗi loại bài tập chúng tôi đã lựa chọn các bài tập theo các dạng sau

2.2.1 Cấu tạo nguyên tử

2.2.1.1 Kiến thức cơ bản cần bồi d-ỡng học sinh giỏi

1 Thành phần và cấu tạo nguyên tử các nguyên tố

- Thành phần nguyên tử: gồm có proton, nơtron, electron Mỗi

electron có bộ 4 số l-ợng tử: n, l, ml, ms đặc tr-ng cho trạng thái của nó trong nguyên tử

- Số l-ợng tử chính n: Xác định năng l-ợng En, lớp electron, chu kì, kích th-ớc AO, tổng số AO

Đối với nguyên tử và ion có một electron: En =

2 2

13, 6

Z eV n



Tổng số obitan là ASO = 2n2 (n nhận giá trị nguyên d-ơng 1)

- Số l-ợng tử phụ l: Xác định phân mức năng l-ợng, phân lớp electron

trong nguyên tử, chỉ trạng thái chuyển động của electron l nhận các giá trị nguyên d-ơng từ 0 đến (n- 1)

- Số l-ợng tử từ m l: Xác định sự định h-ớng của các AO trong không gian, qui định số AO trong cùng một phân lớp Mỗi trị số ml xác định một hàm orbital ml nhận các giá trị từ –l đến + l, với một giá trị l có 2l + 1 giá trị

- Số l-ợng tử spin m s: Xác định trạng thái chuyển động spin của electron trong nguyên tử, ms nhận 2 giá trị +1/2 và -1/2

Cơ sở để viết cấu hình electron:

1 Nguyên lí vững bền: Trong nguyên tử các electron ở trạng thái cơ bản

đ-ợc sắp xếp tuần tự vào các obitan ứng với phân mức năng l-ợng từ thấp đến cao 1s <2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d< 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s

2 Quy tắc Klechkowski:

Trong nguyên tử nhiều electron, năng l-ợng các AO tăng dần đ-ợc xếp theo thứ tự sao cho:

- Tổng giá trị (n + l) tăng dần

- Nếu có cùng giá trị (n + l) thì viết theo thứ tự tăng giá trị n

3 Nguyên lí loại trừ Pauli

Trong một nguyên tử không thể tồn tại 2 electron có cùng giá trị bốn số l-ợng tử n, l, ml, ms

Chú ý: - Đối với một số nguyên tố (chủ yếu ở IB và VIB) th-ờng xảy ra

hiện tượng “bão hoà gấp” hoặc “nửa bão hoà gấp” đó là hiện tượng một số electron ở phân lớp s của lớp ngoài cùng chuyển vào phân lớp d của lớp phía trong gần kề để đạt đ-ợc cấu trúc bão hoà bền hơn

- Đối với nguyên tử nhiều electron năng l-ợng mỗi AO đ-ợc tính gần

(với Z, điện tích hiệu dụng, n*số l-ợng tử chính hiệu dụng)

Điện tích hiệu dụng: Z, = Z –  với hằng số chắn

 =

1 1

a i i

- Đỉnh khối lập ph-ơng là các nguyên tử kim loại

hay ion d-ơng kim loại

- Số phối trí = 6

2.2 Mạng lập ph-ơng tâm khối:

- Đỉnh và tâm khối hộp lập ph-ơng là nguyên tử hay

ion d-ơng kim loại

- Khối lăng trụ lục giác gồm 3 ô mạng cơ sở Mỗi ô

mạng cơ sở là một khối hộp hình thoi Các đỉnh và tâm khối

hộp hình thoi là nguyên tử hay ion kim loại

- Số phối trí = 12

3 Độ đặc khít của mạng tinh thể

a) Mạng tinh thể lập ph-ơng tâm khối

2 3 a a a

a 6 3

2a 6 3

a = 2.r

Ô cơ sở

b=

a

4 Khối l-ợng riêng của kim loại

- Công thức tính khối l-ợng riêng của kim loại

2.2.1.2 Hệ thống bài tập

Sau khi giáo viên cung cấp, bổ sung các kiến thức lý thuyết về cấu tạo nguyên tử các em vận dụng kiến thức vào giải các bài tập mà chúng tôi đã lựa

chọn và xây dựng sau:

Bài 1 Các nguyên tố Cu, Ag, Au có khả năng hình thành phân tử dạng

Cu2, Ag2, Au2 không? So sánh khả năng này với kim loại kiềm

Phân tích:

Do cấu trúc các lớp electron ngoài cùng của ba nguyên tố Cu, Ag, Au là:

(n-1)d10ns1 Cấu trúc có một electron ns1 ở lớp ngoài cùng nên có khả năng hình thành phân tử hai nguyên tử nh- kim loại kiềm, tuy nhiên năng l-ợng phân li t-ơng đối lớn so với kim loại kiềm cùng chu kì Phân tử M2 của các kim loại này bền hơn của kim koại kiềm do có tạo ra hai liên kết  bổ sung đ-ợc hình thành do cơ chế cho nhận giữa các cặp electron d tự do và các obitan còn trống

Tác dụng của bài tập:

- HS biết vận dụng đặc điểm cấu tạo lớp vỏ elcetron ngoài cùng của nguyên tử trong việc hình thành liên kết Biết sự khác nhau giữa cấu trúc lớp

vỏ eletron của kim loại kiềm và kim loại chuyển tiếp

- Bổ sung nâng cao kiến thức về cấu tạo, liên kết của các kim loại chuyển tiếp IB

- Phát triển t- duy phân tích, so sánh

Bài 2 Nêu các mức oxi hoá có thể có của các nguyên tố Cu, Ag, Au;

các mức oxi hoá đặc tr-ng của từng nguyên tố

Phân tích:

- Với Cu và Au mặc dù phân lớp d đ-ợc điền đầy đủ nhờ một electron

s ở lớp ngoài cùng chuyển vào nh-ng cấu trúc ch-a phải đã bền hoàn toàn, nguyên tử có thể bị kích thích chuyển thành trạng thái (n-1)d9ns1np1 kết quả tạo ra 3 electron độc thân nh- vậy có một hoặc hai electron d tham gia vào quá trình hình thành liên kết hoá học Do đó các nguyên tố này có các mức oxi hoá +1, +2, +3

- Với Au thì trạng thái oxi hoá +3 là đặc tr-ng ở đây cả 2 electron d

đều tham gia vào quá trình hình thành liên kết Vì cấu hình 5d10 ch-a bền do

năng l-ợng 5d và 6s gần nhau Hiện t-ợng bão hoà đã xuất hiện ở Pt xếp tr-ớc

Au, cấu hình Pt [Xe]4f145d96s1, Au đ-ợc đền thêm 1 e vào phân mức 5d Cả 1 elelctrron ở 6s và 2 electron trên 5d đều liên kết với hạt nhân yếu nên dễ tham gia liên kết hoá học

- Với Cu mức oxi hoá đặc tr-ng là +2 vì 1 electron 4s chuyển sang 3d liên kết với hạt nhân yếu dễ nh-ờng khi cung cấp năng l-ợng nhỏ, còn với Ag

là +1 Tính bền của trạng thái +1 ở Ag là do cấu hình 4d10 có tính bền t-ơng

đối lớn, vì cấu hình đó đã đ-ợc hình thành từ nguyên tố đứng tr-ớc Ag là paladi (Pd): 4d105s0 Điều này phù hợp với năng l-ợng ion hoá thứ nhất, thứ 2, thứ 3 của các nguyên tố này

Tác dụng của bài tập:

- HS biết vận dụng đặc điểm cấu hình electron của Cu, Ag, Au trong việc hình thành số oxi hoá bền của từng nguyên tử, nguyên nhân có những số oxi hoá đó

Cấu hình electron của X: 1s22s22p6 3s23p63d34s2

Cấu hình electron ion X3+: 1s22s22p6 3s23p63d2

X có 4 lớp electron nên ở chu kỳ 4, X có 5 electron hoá trị và có electron cuối cùng điền vào phân lớp 3d nên X thuộc nhóm VB

Ta có số l-ợng tử chính n = số lớp electron, số l-ợng tử phụ l của phân lớp

d là 2 Hai electron ở 3 d ứng với số l-ợng tử chính n = 3 và số l-ợng tử phụ l = 2

Tác dụng của bài tập:

- HS biết viết cấu hình electron cho nguyên tử, ion từ đặc điểm electron ngoài cùng

- HS biết cách xác định số l-ợng tử của electron qua cấu hình electron nguyên tử

- Biết vận dụng nguyên lí vững bền và thứ tự mức năng l-ợng

Bài 4 Biết electron có năng l-ợng cao nhất của nguyên tử X nhận giá trị

4 số l-ợng tử sau: n = 4, l = 2, ml = +2, ms = -1/2

a) Xác định cấu hình electron của nguyên tử X

b) Xác định vị trí của X trong bảng tuần hoàn

Phân tích:

a) Theo quy tắc số l-ợng tử chính n = số lớp electron, số l-ợng tử phụ l của phân lớp d = 2, ml nhận các giá trị theo thứ tự từ d-ơng l đến âm l; ms âm tức electron này đã cặp đôi

Từ giá trị n = 4, l =2 ta suy ra electron có năng l-ợng cao nhất thuộc phân lớp 4d

Từ giá trị ml = +2 và ms = -1/2 sự phân bố các electron trong phân lớp 4d nh- sau:

d6 +2 +1 0 -1 -2 Vì có cấu hình là 4d6 nên phân lớp 5s đã đ-ợc điền đầy Theo nguyên lý vững bền và thứ tự mức năng l-ợng ta có cấu hình electron của nguyên tử X là:

1s22s2 2p63s23p63d104s24p64d65s2

    

b) Dùa vµo cÊu h×nh electron ta suy ra X thuéc chu k× 5, ph©n nhãm VIIIB

T¸c dông cña bµi tËp:

- Bæ sung , n©ng cao kiÕn thøc vÒ nguyªn tö

- HS biÕt vËn dông tõ c¸c th«ng sè vÒ bé l-îng tö electron suy ra cÊu h×nh electron, tõ cÊu h×nh electron biÕt vÞ trÝ nguyªn tè trong b¶ng tuÇn hoµn

- Ph¸t triÓn t- duy so s¸nh, kh¶ n¨ng ph©n tÝch suy luËn

Bµi 5 XÐt nguyªn tö Mn (Z = 25) víi 2 cÊu h×nh electron:

- Víi cÊu h×nh (1): [Ar] 3d7 4s0

 = -13,6

2

5, 6 3

  = - 47,39 eV Năng l-ợng AO tổng cộng của các electron 3d và 4s là:

E2 = 2 4s + 5 3d = -262,7 eV

So sánh ta thấy E1 > E2 nên cấu hình (2) là phù hợp với quy tắc Klechkowski

Tác dụng của bài tập:

- HS biết cách tính năng l-ợng cho từng orbital từ đó tính năng l-ợng cho nguyên tử Vận dụng quy tắc Klechkowski, hiểu đ-ợc nguyên nhân sắp xếp thứ tự mức năng l-ợng các phân lớp

- Bổ sung nâng cao kiến thức, phát triển t- duy khoa học

Bài 6 So sánh năng l-ợng orbital (AO) của ion sắt (II) trong 2 cấu hình:

  = -59,03 eV Năng l-ợng của các electron 3d và 4s là E1 = 6 3d + 0 = -354,2 eV

  = -72,99eV

Năng l-ợng của các electron 3d và 4s là: E2 = 2 4s + 4 3d= -351,0eV

So sánh ta thấy E1 < E2

Nhận xét: Khi ion hoá những nguyên tố chuyển tiếp, các electron dễ bứt ra

nhất là electron ns chứ không phải là (n-1)d

Tác dụng của bài tập:

- HS biết cách tính năng l-ợng cho từng obitan từ đó tính năng l-ợng cho ion, giải thích đ-ợc nguyên nhân tại sao electron ngoài cùng ở phân lớp s

dễ mất hơn electron d đứng liền kề

- Rèn luyện kĩ năng tính toán về năng l-ợng

- Bổ sung kiến thức mới, hoàn thiện nâng cao kiến thức về nguyên tử

Bài 7 Tổng số proton, electron, nơtron, trong nguyên tử của hai

nguyên tố M, X lần l-ợt bằng 82 và 52 Chúng tạo thành hợp chất MXa.Trong phân tử MXa có tổng số proton bằng 77

Tìm M, X và viết 5 loại ph-ơng trình phản ứng khác nhau để điều chế

- T-ơng tự ta có với nguyên tố M có số prton là Z*

Z* < 82/3 = 27,33 nên áp dụng cho nguyên tố có Z  82 thì:

T¸c dông cña bµi tËp:

- HS biÕt biÖn luËn t×m nguyªn tè khi biÕt tæng ba lo¹i h¹t VËn dông kiÕn thøc: 1  N/Z 1,22; 1  N/Z  1,52

- VËn dông kiÕn thøc vÒ s¾t, hîp chÊt cña s¾t

- Ph¸t triÓn t- duy ph©n tÝch, suy luËn