Giáo án Hóa học - Chương 1: Nguyên tử

CHƯƠNG 1:NGUYÊN TỬ
MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG:
Về kiến thức
Bậc 1: Học sinh cần biết được:
Điện tích hạt nhân, số khối, nguyên tố hóa học, đồng vị
Obitan nguyên tử, lớp electron, phân lớp electron, cấu hình electron nguyên tử của các nguyên tố hóa học
Bậc 2: Học sinh cần hiểu được:
Thành phần, cấu tạo,
Kích thước, khối lượng nguyên tử.
Sự biến đổi tuần hoàn cấu trúc lớp vỏ electron nguyên tử của các nguyên tố hóa học
Đặc điểm lớp electron ngoài cùng của nguyên tử các nguyên tố hóa học
Về kĩ năng
Rèn luyện kĩ năng viết cấu hình electron trong nguyên tử
Kĩ năng giải các dạng bài tập liên quan đến kiến thức về cấu tạo nguyên tử
Về tư tưởng thái độ
Xây dựng lòng tin vào khả năng con người có thể đi sâu tìm hiểu bản chất của thế giới vi mô
Rèn luyện tác phong cẩn thận, nghiêm túc trong học tập và nghiên cứu khoa học
CẤU TRÚC CỦA CHƯƠNG
KÍCH THƯỚC, KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ
ĐỒNG VỊ
SỐ KHỐI
CẤU HÌNH ELECTRON
SỰ PHÂN BỐ ELECTRON
PHÂN LỚP ELECTRON
LỚP ELECTRON
OBITAN NGUYÊN TỬ
NGUYÊN TỬ KHỐI TB
ĐIỆN TÍCH HẠT NHÂN
NGUYÊN TỐ HÓA HỌC
CẤU TRÚC VỎ
NGUYÊN TỬ
ELECTRON
VỎ NGUYÊN TỬ
NOTRONNN
PROTON
HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
NGUYÊN 
TỬ
IV. MỘT SỐ NỘI DUNG CƠ BẢN VÀ KHÓ CẦN LƯU Ý 
1.Thành phần nguyên tử
- Nội dung khó đối với học sinh là trước đây người ta cho rằng nguyên tử là phần tử nhỏ nhất của vật chất không bị phân chia trong phản ứng hóa học thông thường. Nhưng thực tế, bằng các thí nghiệm hiện đại đầu thế kỉ 20 các nhà khoa học đã tìm ra các thành phần nhỏ hơn cấu tạo nên nguyên tử: electron, proton, notron, hạt nhân nguyên tử.
- Nội dung cơ bản học sinh cần biết là khối lượng, kích thước, điện tích của nguyên tử và các vi hạt này. Về kích thước của các vi hạt đo bằng Ao (1Ao = 10-10 m), khối lượng được đo bằng đơn vị khối lượng nguyên tử u, u được gọi là đvC. 1u = 1,66005.10-27 kg = 1/12 khối lượng của 1 nguyên tử đồng vị cacbon 12.
2. Nguyên tố - Đồng vị
Nội dung cơ bản học sinh cần lưu ý là:
- Cần lưu ý phần lớn các nguyên tố hóa học đều là hỗn hợp của một số đồng vị. 
- Chú ý phân tích vì sao dấu hiệu của nguyên tố là điện tích hạt nhân (số p) mà không phải là khối lượng nguyên tử (số p + n)
- Chú ý phân biệt khái niệm nguyên tử và nguyên tố hóa học:
+ Khái niệm nguyên tử là nói đến một loại hạt vi mô có hạt nhân và lớp vỏ electron.
+ Khái niệm nguyên tố hóa học là nói đến một tập hợp các nguyên tử (1 loại nguyên tử) có điện tích hạt nhân như nhau.
Chú ý phân biệt 2 khái niệm “nguyên tử khối” và “số khối”:
	+ Số khối là khối lượng đặc trưng của một đồng vị cụ thể và bằng tổng số n + p.
+ Nguyên tử khối của một nguyên tố là giá trị trung bình giữa lượng % của tất cả các dạng đồng vị của nguyên tố đã cho. Đây chỉ là khối lượng tương đối để chúng ta có thể biết được các nguyên tố nặng nhẹ so với nhau, biểu thị bằng đơn vị cacbon (đvC) vì gán cho khối lượng nguyên tử cacbon bằng 12.
3. Sự chuyển động của electron trong nguyên tử - Obitan nguyên tử
Các nội dung cơ bản cần học sinh chú ý:
- Trong nguyên tử, electron chuyển động xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định.
- Mật độ xác suất tìm thấy e trong không gian nguyên tử không đồng đều.
- Khu vực xung quanh hạt nhân mà tại đó xác suất tìm thấy e lớn nhất (90%) được gọi là obitan nguyên tử.
- Các obitan nguyên tử có những hình dạng nhất định, khác nhau:
+ Obitan s có đối xứng cầu, tâm khối cầu trùng với gốc tọa độ và là tâm hạt nhân nguyên tử.
+ Obitan p có dạng hình số 8 nổi hoặc có thể hình dạng nó là 2 quả cầu tiếp giáp nhau và có sự định hướng trong không gian, mỗi obitan px, py, pz nhận trục tọa độ x, y, z làm trục đối xứng của mình.
+ Obitan d, f có dạng phức tạp hơn. 
+ Cần lưu ý obitan nguyên tử là một hàm toán học phụ thuộc vào biến số lựa chọn mà có hình dạng khác nhau.
- Khi hệ thống kiến thức cần chú ý cho học sinh biết:
+ Với các nguyên tử có nhiều e thì khi chuyển động trong nguyên tử, các e có thể chiếm các mức năng lượng khác nhau đặc trưng cho trạng thái chuyển động của nó.
+ Những e chuyển động gần nhân là những e có năng lượng thấp nhất, ở trạng thái bền nhất. Electron có trạng thái bền nhất là obitan 1s.
+ Những e chuyển động xa nhân có năng lượng cao hơn, ở trạng thái kém bền hơn và có những vị trí ưu tiện khác, obitan có hình dạng khác như obitan p, d, f.
Có 2 điểm mới và khó về nội dung:
+ Làm thế nào để học sinh chấp nhận và hiểu được các e không chuyển động theo quỹ đạo xác định như mô hinh hành tinh nguyên tử của Rodopho và Bo?
+ Thế nào là xác suất và mật độ xác suất?
4. Lớp và phân lớp electron
a. Lớp electron
- Nội dung cơ bản mà học sinh cần lưu ý là giải thích nguyên nhân vì sao mỗi e có khu vực ưu tiên riêng, có thể gần nhân hoặc xa nhân?
Trả lời: Trong nguyên tử mỗi e có một trạng thái năng lượng nhất định. Hạt nhân nguyên tử hút các e bằng lực hút tĩnh điện, các e gần nhân bị hút mạnh hơn, liên kết với nhân chặt chẽ hơn và có năng lượng thấp hơn. Ngược lại, các e xa nhân liên kết với hạt nhân yếu hơn và có năng lượng cao hơn. Như vậy các e có năng lượng thấp thường xuyên có mặt ở khu vực gần nhân và các e có năng lượng cao hơn thì có mặt ở khu vực xa nhân hình thành nên các lớp e. 
b. Phân lớp electron
- Nội dung cơ bản mà cần học sinh lưu ý là hiểu vì sao các phân lớp khác nhau lại có số obitan khác nhau?
Trả lời: 
+ Obitan s dạng khối cầu, không có phương ưu tiên nên obitan s chỉ có 1 cách định hướng trong không gian, phân lớp s có 1 obitan.
+ Obitan p dạng hình số 8 nổi, nằm dọc các trục tọa độ, nhận các trục tọa độ x, y, z 
làm trục đối xứng. Obitan p có 3 cách định hướng trong không gian. Phân lớp p có 3 obitan px, py, pz có năng lượng như nhau nhưng định hướng khác nhau trong không gian.
+ Hình dạng các obitan càng phức tạp, càng có nhiều cách định hướng trong không gian và mỗi cách định hướng thì có 1 obitan.
5. Năng lượng của các electron trong nguyên tử - Cấu hình electrong nguyên tử
a. Năng lượng của các electrong trong nguyên tử
Các nội dung cơ bản cần học sinh chú ý:
- Trật tự các mức năng lượng obitan nguyên tử. Các e sẽ lần lượt chiếm các obiatan theo thứ tự các mức năng lượng này.
- Sự chèn các mức năng lượng từ lớp n > 3. Obitan 4s có năng lượng thấp hơn obitan 3d, obitan 5s có năng lượng thấp hơn 4d
- Nguyên lí Pauli:
+ Ô lượng tử là gì? Biểu diễn ô lượng tử.
+ Nội dung nguyên lí 
+ Cách kí hiệu e trong ô lượng tử và tính số e trong một lớp và phân lớp.
 Nguyên lí vững bền, quy tăc Hund:
 + Nội dung
 + Vận dụng nội dung của nguyên lí và quy tắc trên để phân bố e vào các obitan của một số nguyên tử.
b. Cấu hình electron trong nguyên tử
Các nội dung cơ bản cần học sinh lưu ý:
- Khái niệm cấu hình electron.
- Cách viết cấu hình electron
- Sự điền e khi chuyển sang mức năng lượng mới chú ý đến số e tối đa trong 1 phân lớp.
- Các e độc thân, e ghép đôi (quy tắc Hund).
- Quy tắc cấu hình bền của phân lớp d, f (bão hòa hoặc bán bão hòa: d5 hoặc d10, f7 hoặc f4).
c. Đặc điểm của lớp electron ngoài cùng
Các nội dung cơ bản cần học sinh lưu ý:
- Electron lớp ngoài cùng liên kết với hạt nhân nguyên tử là yếu nhất, chúng dễ tham gia vào sự hình thành các liên kết hóa học.
- Electron ngoài cùng của nguyên tử quyết định tính chất hóa học của nguyên tố ( quy định nguyên tử của một nguyên tố là kim loại, phi kim hay khí hiếm).
PHƯƠNG PHÁP DẠY CHƯƠNG NGUYÊN TỬ.
	Đây là chương lý thuyết khó nhất, có nhiều khái niệm trừu tượng không thể tiến hành trực tiếp các thí nghiệm hay dùng các phép tính để đi tới kết luận nên giáo viên cần chú ý các phương pháp dạy học phù hợp để học sinh tiếp cận được với kiến thức lý thuyết.
 Phương pháp tiên để và phương pháp thuyết trình:
Phương pháp tiên đề.
Áp dụng phương pháp này khi trình bày các khái niệm: tổ chức trình bày hoặc cho học sinh đọc SGK để công nhận các quan điểm của thuyết electron.
Học sinh công nhận thành phần cấu tạo của nguyên tử , kích thước, khối lượng của các loại hạt để tính được khối lương, bán kính nguyên tử, bán kính hạt nhân
Học sinh nắm rõ khái niệm đồng vị từ đó áp dụng tính được khối lượng trung bình của nguyên tố hóa học.
Học sinh công nhận sự phân bố electron trong nguyên tử để viết được cấu hình của electron của nguyên tử bất kỳ từ đó suy ra vị trí, tính chất của nguyên tố đó.
Phương pháp thuyết trình.
Dùng phương pháp thuyết trình kết hợp với các câu hỏi đàm thoại khi trình bày sự chuyển động của electron trong nguyên tử :
 Dựa vào tính lịch sử, tính logic của khái niệm mà giáo viên đưa ra những mâu thuẫn , chưa hoàn chỉnh của mô hình nguyên tử Bo, Roooodopho, Bo và Zommophen. Để đưa ra mô hình nguyên tử hiện đại.
Đưa ra các khái niệm đám mây electron, obitan nguyên tử, lớp và phân lớp electron.
Phương tiện trực quan:
Cần sử dụng phương pháp trực quan vì nội dung của chương này nghiên cứu hạt vi mô là nguyên tử, electron, proton, notron nên học sinh khó tưởng tượng ra vì vậy sử dụng phương pháp này giúp học sinh học sinh hình dung, hiểu bản chất của cấu tạo thành phần nguyên tử, tư duy lý thuyết thông qua sự phân tích các mô hình, tranh vẽ.. và vận dụng vào giải bài tập lý thuyết. Cần áp dụng phương pháp này với phương pháp thuyết trình, đàm thoại.
Phương tiện trực quan cần sử dụng phương pháp nghiên cứu để học sinh quan sát và tự rút ra các kết luận, nhận xét, hình dung cấu tạo nguyên tử, obitan nguyên tử
Phương pháp thuyết trình thì cần sử dụng cách diễn đạt chính xác, đơn giản để có thể kết hợp với phương pháp trực quan một cách dễ dàng.
Sử dụng các kiến thức lịch sử:
Các kiến thức lịch sử có liên quan tới sự hình thành và phát triển của thuyết cấu tạo nguyên tử . Đi từ cái cụ thể, riêng rẽ có liên quan để học sinh hiểu rõ lịch sử hình thành khái niệm cấu tạo nguyên tử, mặt khác học sinh cũng hiểu rõ bản chất, tính chất của các hạt.
Ví dụ: khi giảng về cấu tạo nguyên tử giáo viên đưa ra các thí nghiệm của các nhà khoa học khác nhau. Ví dụ Tomson phát hiện ra các hạt electron( năm 1897), Rodopho phát hiện hạt nhân nguyên tử ( năm 1911) và hạt proton ( năm 1916). Từ đó, các nhà khoa học tìm ra được bản chất nội dung của thuyết cấu tạo nguyên tử.
Cần kết hợp chặt chẽ các nhiệm vụ hình thành thế giới quan khoa học:
 	Giúp học sinh thông qua kiến thức của chương hiểu được khái niệm vật chất, sự chuyển động thống nhất và bảo toàn của vật chất, phân biệt được thế giới vi mô và thế giới vĩ mô