SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên I/ LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vấn đề nâng cao chất lượng giáo dục, và phát triển năng lực của học sinh là vấn đề luôn được các nhà giáo dục quan tâm hàng đầu. Câu hỏi luôn được đặt ra là làm thế nào để học sinh học tốt môn hóa học, làm thế nào để học sinh yêu thích hóa học. Lịch sử hóa học cũng là phần không thể thiếu trong con đường chiếm lĩnh tri thức của học sinh. Nếu đưa các kiến thức lịch sử hóa học vào bài giảng sẽ tăng thêm tính logic, học sinh sẽ càng hiểu rõ hơn về môn học của mình, học sinh sẽ yêu thích môn học hơn, và sẽ tạo điều kiện tốt cho việc trình bày vấn đề theo phương pháp nghiên cứu. Đây chính là yếu tố định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Hơn thế nữa, hiện nay giáo dục đang trong những giai đoạn đổi mới: đổi mới phương pháp giảng dạy, đổi mới cách thức kiểm tra và đánh giá, và chương trình sách giáo khoa cũng có nhiều vấn đề mới lạ. Chính vì vậy mà tôi chọn đề tài tìm hiểu về những kim loại nhóm IIA(kim loại kiềm thổ), hi vọng sẽ có nhiều thông tin, cũng như những ứng dụng trong thực tiễn của từng nguyên tố và hợp chất của chúng giúp ích cho các Thầy Cô trong quá trình giảng dạy thêm nhiều thú vị, sinh động nhằm giúp cho học sinh khơi lại tiềm năng ,trau dồi thêm kiến thức để ứng dụng vào cuộc sống tốt đẹp hơn và để hóa học không còn mang tính đặc thù khó hiểu như một ‘thuật ngữ khoa học” II/ CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2.1. Các kiến thức về lịch sử hóa học là nội dung cần thiết trong việc dạy và học hóa học 2. 1. 1. Thế nào là kiến thức lịch sử hóa học Kiến thức lịch sử hóa học là các kiến thức của hóa học đã trãi qua quá trình tích lũy và nghiên cứu trong lịch sử. Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 1- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên 2. 1. 2. Sự cần thiết của việc đưa kiến thức lịch sử hóa học vào dạy học “Nếu không hiểu được quá khứ, chúng ta sẽ không hiểu được hiện tại và chỉ khi đã hiểu tường tận quá khứ và hiện tại, chúng ta mới có thể dự đoán được tương lai”, đó chính là câu nói của viện sĩ P.I.VanĐen. Chính câu nói này đã phần nào nói lên sự cần thiết của việc đưa kiến thức lịch sử hóa học vào dạy học. 2. 2. Tác dụng của việc đưa kiến thức lịch sử hóa học vào dạy học 2. 2. 1. Với học sinh Việc đưa kiến thức lịch sử hóa học vào trong giảng dạy là một trong những phương pháp giúp việc học của học sinh có hiệu quả hơn. Với lứa tuổi đang rất thích khám phá thì việc biết thêm những kiến thức này rất dễ nảy sinh lòng yêu thích khoa học, yêu thích việc tìm ra cái mới như tìm ra bí mật như người xưa đã làm. Không chỉ có như vậy lịch sử hóa học còn chứng minh cho ta thấy rằng hóa học cũng có quá trình phát triển lâu dài và để được hình thành như ngày hôm nay các nhà bác học đã cống hiến công sức của mình như thế nào cho khoa học. Có nhiều thí nghiệm rất độc hại mà các nhà bác học vẫn dùng mũi để ngửi, dùng lưỡi để liếm … kết quả là bệnh tật. Thế nhưng các nhà bác học ấy vẫn hy sinh để rồi những thành công xuất hiện, để lại cho chúng ta cả một kho tàng kiến thức quý giá. Các em càng hiểu rằng để học được các kiến thức trong một tiết học các nhà bác học đã phải bỏ biết bao thời gian và công sức. Nhận biết được điều này các em càng trân trọng hơn những gì mà các nhà bác học đã để lại. Ngoài ra chính việc học lịch sử hóa học giúp các em nhận ra một điều là không phải tất cả những gì mà người đi trước để lại đều đúng, ta đều phải chấp nhận mà phải có bộ óc hoài nghi khoa học, biết cách phê phán, phát hiện một cách đầy đủ và sắc bén nhất những mâu thuẫn giữa khối tư liệu khổng lồ hiện có với những quan điểm lỗi thời của lí thuyết cũ, đồng thời có tư tưởng phóng khoáng, không bị những thành kiến và tập quán cũ gò bó, táo bạo đề xuất những quan điểm và tư tưởng mới và dũng cảm Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 2- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên kiên trì đấu tranh bảo vệ cái mới chống lại những truyền thống bảo thủ trong khoa học. 2. 2. 2. Với giáo viên Hóa học theo từng thời kì đều có sự thay đổi nhất định, có khi những kiến thức mới không bổ sung cho những kiến thức cũ mà trái ngược hoàn toàn. Ví dụ như khi học về tính axit – bazơ theo Arinius va Brontest. Việc giáo viên cho học sinh biết lịch sử hình thành và phát triển của từng nguyên tồ nhóm IIA sẽ giúp các em hiểu rõ bài giảng hơn, học sinh không phải lúng túng khi phải bỏ kiến thức cũ để tiếp thu kiến thức mới. Chính việc đưa các kiến thức lịch sử hóa học vào trong giảng dạy giúp giáo viên dễ dàng dạy các bài học truyền thụ kiến thức mới hơn, khi đó tính logic sẽ cao hơn, học sinh nắm chắc được bài hơn. Với tính hiếu động của mình, bài giảng không có những kiến thức mới khác sách giáo khoa sẽ làm cho học sinh không có hứng thú để học. Từ nguồn kiến thức có sẵn,để giảng dạy thành công, người giáo viên cần phải nghiên cứu ,chọn lọc những nội dung cần đưa vào bài giảng sao cho phù hợpvới mục đích, với thời gian với điều kiện thực tế. Để truyền thụ kiến thức cho học sinh một cách chính xác ,dễ hiểu đòi hỏi người giáo viên cần phải có một kiến thức sâu rộng vừa khái quát vừa cụ thể.Trong giảng dạy hóa học, việc đưa kiến thức lịch sử,câu chuyện hóa học ,các ứng dụng trong thực tiển cùng với những sản phẩm tạo nên từ các nguyên tố nhóm IIA là việc làm rất cần thiết nhằm khơi dậy hứng thú học tập tạo cho học sinh tiếp thu kiến thức với một thái độ tích cực, chủ động góp phần nâng cao chất lượng của quá trình dạy học. 2. 2. 3. Với ngành hóa học Việc đưa kiến thức lịch sử hóa học vào trong giảng dạy hóa học rất có lợi cho ngành hóa học .Có rất nhiều học sinh có năng khiếu về hóa học nhưng chưa được phát hiện, hay có những học sinh đã yêu thích hóa học nhưng chưa có động Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 3- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên cơ để phát huy thì việc đưa kiến thức lịch sử hóa học và các ứng dụng thực tiễn vào trong giảng dạy có tác dụng như cầu nối của các học sinh đến với nhà hóa học. Các em nhận thức rõ hơn về khó khăn vất vả phải trải qua trong quá trình nghiên cứu. Chính điều này tạo nên sự sàng lọc nhất định giữa những em không thật sự đam mê hóa học và những em thật sự lấy hóa học làm đích đến của mình trong tương lai. Đây chính là yếu tố định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Nghiên cứu kiến thức lịch sử hóa học ta thấy được rằng ngành hóa học không tồn tại độc lập riêng lẻ mà sự tồn tại của nó luôn luôn có mối liên hệ với các ngành khoa học khác, hóa học chỉ có thể phát triển nếu có sự liên hệ với các ngành khoa học khác như: vật lý học, toán học, triết học, sinh học,y học… • THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Mặc dù bộ môn hoá học ở THPT đóng một vai trò rất quan trọng nhưng ở cấp THPT các em thực sự không chú ý và xem đó như một môn phụ, đã có rất nhiều em không thích học môn này (sau đây là số liệu điều tra đầu năm học 2013-2014 tại 5lớp 12 khi chưa áp dụng đề tài này vào giảng dạy). Số em không yêu thích môn học Số em xem đó như một môn phụ Số em yêu thích môn học Số lượng 89 75 40 Tỷ lệ 43,6% 36,8% 19,6% Từ những thực trạng trên nên tôi thấy việc viết sáng kiến kinh nghiệm trên là rất cần thiết cho giáo viên hóa học bậc THPT. • NGUYÊN NHÂN CỦA THỰC TRẠNG Nguyên nhân dẫn đến thực tiễn đó có một số nguyên nhân cơ bản là: Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 4- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên - Các em thấy khó, chán nản và có ý thức ỉ lại ,hơn nữa đây là bộ môn thi dưới hình thức trắc nghiệm. - Các em chưa thấy được tầm quan trọng của bộ môn như thế nào? Sở dĩ dẫn tới thực tế trên một phần chủ yếu là do giáo viên chưa tạo được những tiết học sinh động , thật sự hấp dẫn để lôi cuốn học sinh nên dẫn đến chất lượng thấp. III/ TỔ CHỨC THỰC HIỆN VÀ BIỆN PHÁP A.KHÁI QUÁT VỀ CÁC KIM LOẠI KIỀM THỔ (NHÓM IIA) 1.1. Vị trí và cấu tạo a) Vị trí Các nguyên tố thuộc nhóm IIA trong bảng tuần hoàn gồm: beri (Beryllium), magie (magnesium), canxi (Calcium), stronti (Strontium), bari (barium), radi (radium). Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 5- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên Hình 1: Bảng Hệ Thống Tuần Hoàn các nguyên tố hóa học Hình 2:Hình ảnh về các nguyên tố nhómIIA - Cấu hình electron lớp ngoài cùng của các nguyên tử kiềm thổ: ns 2 - Chúng có khuynh hướng dễ nhường đi 2 electron ở lớp ngoài cùng để đạt cấu hình bền của khí hiếm kế cận, tạo ion M 2+ Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 6- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên M → M 2+ + 2e - Trong các hợp chất, nguyên tố kim loại kiềm thổ có số oxi hóa là +2. - Các cặp oxi hóa – khử M 2+ / M của kim loại kiềm thổ đều có thế điện cực rất âm. - Các kim loại kiềm thổ là những kim loại hoạt động mạnh. 1.2. Nguồn gốc tên gọi Sự phân loại của một số chất bề ngoài trơ như là “đất” có lịch sử hàng thiên niên kỷ. Sự nhận thức về “đất” không phải là một nguyên tố mà là hợp chất được đề cập bởi nhà hóa học Antoine Lavoisier. Trong tác phẩm Traité Élémentaire de Chimie (Các nguyên tố hóa học) năm 1789 ông gọi chúng là Substances simples salifiables terreuses, tức các nguyên tố đất tạo thành muối. Sau đó, ông thấy rằng các đất kiềm có thể là các ôxit kim loại, nhưng ông thừa nhận rằng đó chỉ là phỏng đoán. Năm 1808, dựa trên tư tưởng của Lavoisier, Humphry Davy trở thành người đầu tiên thu được các mẫu kim loại bằng cách điện phân các loại “đất kiềm” nóng chảy. Các nguyên tố nhóm IIA còn được gọi là kim loại kiềm thổ. Sở dĩ được gọi như vậy là do chúng có các thuộc tính tự nhiên trung gian giữa các chất kiềm (oxit của các kim loại kiềm) và các loại đất hiếm (oxit của các kim loại đất hiếm). Các kim loại kiềm thổ được đặt tên theo các oxit của chúng, là các đất kiềm, có tên gọi cũ là berilia, magiesia, vôi sống, strontia và baryta. 1.3. Tính chất vật lí • Các kim loại kiềm thổ là những nguyên tố hoạt động mạnh nên ít khi tìm thấy ở dạng đơn chất trong tự nhiên. Trong lớp vỏ trái đất, kim loại kiềm thổ chiếm tỉ lệ 4,16 % (trong đấy 67 % là Canxi, 31 % là Magie, 1,4 % là Bari, 0,6 % là Stronti và 1 lượng rất ít là Beri và Radi). Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 7- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên • Các kim loại kiềm thổ là các kim loại có màu trắng bạc, mềm; có phản ứng tức thời với các nguyên tố thuộc nhóm halogen để tạo thành các muối điện li; tác dụng với nước để tạo thành các hiđroxit kiềm thổ mạnh. • Do cấu trúc kiểu mạng tinh thể không đồng nhất : _Be và Mg :lục phương. _Ca và Sr :lập phương tâm diện. _Ba :lập phương tâm khối. nên điểm bốc hơi và điểm nóng chảy không theo một quy luật nhất định. Một số hằng số vật lí của kim loại nhóm IIA. Nguyên tố Điểm nóng chảy (K) Điểm bốc hơi (K) Khối lượng riêng (kg/m³) Độ cứng Độ dẫn điện (S/m) Bán kính nguyên tử (nm) Beri 1551,15 ~2750 1848 5,5 31,3 .10 6 0,113 Magie 923 1380 1738 2,5 22,6 . 10 6 0,160 Canxi 1115 1757 1550 1,75 29,8 . 10 6 0,197 Stronti 1050 1655 2630 1,5 7,62 . 10 6 0,215 Bari 1000 1913 3620 1,25 3 .10 6 0,217 Radi 973 2010 5500 ? ? ? Nhận xét chung: • Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tương đối thấp nhưng cao hơn so với kim lọai kiềm tương ứng. • Nhìn chung kim loại kiềm thổ có độ cứng thấp nhưng cao hơn so với kim Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 8- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên loại kiềm tương ứng. • Khối lượng riêng tương đối nhỏ, chúng là những kim loại nhẹ hơn nhôm (trừ Ba). 1.4. Tính chất hóa học Các kim loại kiềm thổ đều có tính khử mạnh (nhưng yếu hơn kim loại kiềm tương ứng). a) Tác dụng với phi kim  Với oxi tạo oxit: 2M + O 2 → 2MO  Với hiđro tạo hiđrua : M + H 2 → MH 2  Với halogen tạo muối halogenua: M + Cl 2 → MCl 2 b) Tác dụng với hợp chất • Tan trong nước tạo bazơ ở nhiệt độ thường gồm :Ca , Sr , Ba tạo dung dịch bazơ và khí hiđrô : • M + 2H 2 O → M(OH) 2 + H 2 • Với dung dịch axit: M + 2HCl → MCl 2 + H 2 • Với dung dịch axit: M + 2HCl → MCl 2 + H 2 B. :Kim loại của kỷ nguyên vũ trụ Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 9- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên Hình 3:Biểu tượng của nguyên tố Beri 1.1. Lịch sử tìm ra Beri và các câu chuyện hóa học có liên quan .Năm 1978, nhà hóa học Pháp Nicolaia Vôcơlen (1763 – 1839) khi nghiên cứu các khoáng vật Beryn và Sơmarac đã tìm thấy trong các chất đó một oxít mà ông chưa từng biết. Oxit mới này được gọi là chất “đất beryn” do tên của khoáng sản mà nó được tách ra đầu tiên. Về tính chất hóa học “đất mới” này chiếm vị trí ở giữa các hợp chất tương ứng của canxi và nhôm. Muối sunfat của beri có vị ngọt bởi vậy mà trong một thời gian dài chúng ta đã gọi là đất beryn là đất ngọt và glixin. Về sau, Claprot đề nghị gọi nguyên tố mới này là berili. Không phải nguyên tố này ngọt mà các hợp chất tan được của nó có vị ngọt. Hình 4:Hình ảnh và cấu trúc của Beri đơn chất Năm 1829, Vôle đã điều chế được nó ở trạng thái tự do bằng cách cho kim loại kali tác dụng với clorua beri: BeCl 2 + 2K → 2KCl + Be Năm 1898, Lebơ đã thu được beri hoàn toàn nguyên chất bằng cách điện phân berilo –florua natri. Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 10- [...]... là một kim loại màu xám bạc, hơi cứng, được điều chế bằng phương pháp điện phân từ canxi fluorua  Nó cháy với ngọn lửa màu vàng - đỏ và tạo Tên, Ký hiệu, Số hiệu nguyên canxi, Ca, tử 20 Phân loại Nhóm, Chu kỳ, Khối nguyên tử kim loại kiềm thổ II, 4, s thành một lớp nitrua che phủ có màu trắng khi để Khối lượng riêng, Độ cứng ngoài không khí  Nó có phản ứng với nước tạo ra Ca(OH)2 và H2 Đề tài sáng... là do sự tạo thành một lớp mỏng ôxít) 1.4.Ứng dụng Trong tác phẩm Kể chuyện về kim loại, tác giả X.I.Venetxi đã có lời mở đầu khá ấn tượng dành cho nguyên tố Beri: “Be - Kim loại của kỷ nguyên vũ trụ.”  Beri được sử dụng như là chất tạo hợp kim trong sản xuất berili đồng (Be có khả năng hấp thụ một lượng nhiệt lớn) Các hợp kim berili-đồng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng do độ dẫn điệnhttp://vi.wikipedia.org/wiki/... mô tả rất đầy đủ những tính chất của nó Hình 23:Hình ảnh về đơn chất và cấu trúc của Canxi Năm 1808, Đêvi đã điều chế được canxi tự do bằng cách điện phân những hợp chất nóng chảy, phương pháp này cũng giống phương pháp ông đã áp dụng để điều chế magie Vào thời gian này, hai nhà bác học Becdeliuyt và Pôngtinơ cũng đã điều chế được kim loại canxi tinh khiết bằng phương pháp tương tự Đề tài sáng kiến kinh... Phân loại kim loại kiềm thổ Nhóm, Chu kỳ, Khối nguyên tố được giải phóng khi nó bị bắn phá bằng các hạt alpha từ các nguồn phóng xạ như radi hay poloni (khoảng 30 nơtron/triệu IIA, 2, s Khối lượng riêng, Độ cứng Nó cho tia X đi qua và các nơtron hạt alpha) Ở điều kiện nhiệt độ và áp 1.850 kg/m³, suất tiêu chuẩn beri kháng lại sự oxi hóa 5,5 khi bị phơi ra trước không khí (mặc dù trắng-xám kim loại. .. đã có thể điều chế được magie tinh khiết với quy mô lớn bằng cách dùng kim loại kali để khử muối clorua của magie ở trạng thái nóng chảy: MgCl2 + 2K → 2KCl + Mg Ngày nay, để có kim loại tinh khiết (chứa 0,01% tạp chất) người ta điện phân magie clorua nóng chảy Vỏ Trái đất giàu magie, nhưng biển và đại dương là nguồn magie vô tận Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 19- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên :... ngày; những người lao động thể lực nặng nhọc, vận động viên thể thao thì cần nhiều hơn từ 1,5 - 2 lần; trẻ em cần ít hơn (6 tháng tuổi: 30mg; 1 - 3 tuổi: 80mg; 9-13 tuổi: 240mg ) Việc ăn uống nhiều loại thức ăn khác nhau, đặc biệt là các loại quả hạch (lạc, hạt điều ), đậu nành, một số ngũ cốc, hải sản, các loại rau có màu xanh sẫm, chuối, thịt và sữa sẽ cung cấp tương đối đầy đủ magiê cho cơ thể Đề tài. .. nhiều sự kiện, huyền thoại về việc chó dựa theo mùi để tìm kiếm một vật hoặc một người nào đó Nhưng còn năng lực địa chất của chúng thì như thế nào? Các “nhà địa chất bốn chân” ấy có thể tìm được những khoáng vật gì? Tiến sĩ sinh học G A Vaxiliep - người khởi xướng một phương hướng mới trong việc thăm dò các kho tàng thiên nhiên nằm sâu dưới đất, kể rằng: “Sau khi ngửi kim loại này, chó Jinđa đã chọn... 30 ngày, hay 2 μg/m³ đối với không khí trong phòng làm việc trong thời gian 8 giờ làm việc Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 17- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên :Kim loại dễ phát khùng 2.1 Lịch sử tìm ra Magiê và các câu chuyện hóa học có liên quan Cuối thế kỷ XVII, N Gơrin đã tìm thấy sunfat magie (muối chat) trong nước các khoáng tuyền vùng Épxôm (Anh) Ngay khi đó... –THPT Trấn Biên 2.3 Một số tính chất đặc trưng Tổng quát Tên, Ký hiệu, Số hiệu nguyên Chất đồng vị ổn định nhất Magiê, tử Mg, 12 Xem chi tiết: Đồng vị magiê Phân loại kim loại iso TN t½ DM DE MeV DP kiềm thổ 24 Mg 78,99% Ổn định có 12 neutron Nhóm, Chu kỳ, Khối nguyên 25 IIA, 3, Ổn định có 13 neutron s Mg 10% tử 26 Khối lượng riêng, ĐộMg 11,01% Ổn định có 14 neutron cứng 1.738 Đơn vị SI kg/m³, 2,5 và... dụng tính chất này của magie vào một việc rất Đề tài sáng kiến kinh nghiệm - 22- SỞ GIÁO DỤC TỈNH ĐỒNG NAI Giáo viên : Nguyễn Thu Hiệp –THPT Trấn Biên độc đáo: họ đề nghị chế tạo thử vỏ đồ hộp có gắn một mảnh magie mỏng để làm chất đốt nóng: chỉ cần mở hộp ra là mảnh magie tự bốc cháy và vài phút sau, có thể dọn ngay món ăn nóng lên bàn Magie là một kim loại hoạt động mạnh Nó lấy oxi và clo ở đa số . vấn đề mới lạ. Chính vì vậy mà tôi chọn đề tài tìm hiểu về những kim loại nhóm IIA (kim loại kiềm thổ), hi vọng sẽ có nhiều thông tin, cũng như những ứng dụng trong thực tiễn của từng nguyên tố. oxi hóa – khử M 2+ / M của kim loại kiềm thổ đều có thế điện cực rất âm. - Các kim loại kiềm thổ là những kim loại hoạt động mạnh. 1.2. Nguồn gốc tên gọi Sự phân loại của một số chất bề ngoài. Biên loại kiềm tương ứng. • Khối lượng riêng tương đối nhỏ, chúng là những kim loại nhẹ hơn nhôm (trừ Ba). 1.4. Tính chất hóa học Các kim loại kiềm thổ đều có tính khử mạnh (nhưng yếu hơn kim loại