10.3. Liên kết hoá học
QUY TẮC OCTET - LIÊN KẾT ION
Mục tiêu bài học:
Trình bày và vận dụng được quy tắc octet trong quá trình hình thành liên kết hoá học cho các nguyên tố nhóm A;
Trình bày được khái niệm và sự hình thành liên kết ion đơn nguyên tử và đa nguyên tử;
Xác định được số hạt cơ bản trong ion đơn/đa nguyên tử;
Giải thích được công thức hoá học của các hợp chất ion (nguồn gốc của hoá trị);
Nêu được cấu tạo tinh thể NaCl. Giải thích được vì sao các hợp chất ion thường ở trạng thái rắn trong điều kiện thường (dạng tinh thể ion);
Lắp được mô hình tinh thể NaCl
Hoạt động 1: Mở đầu
PPDH: Đàm thoại gợi mở
Thời gian: 5 phút
Nội dung hoạt động
GV chiếu hình ảnh phân tử nước, chuỗi DNA... và dẫn dắt: Trong thực tế, đa số các nguyên tử liên kết với nhau để cấu tạo nên vật chất.
GV đặt câu hỏi lớn: Các nguyên tử đã liên kết với nhau bằng cách nào? => dẫn vào chương Liên kết hoá học
Hoạt động 2: Quy tắc octet
PPDH: Đàm thoại gợi mở
Thời gian: 15 phút
Nội dung hoạt động
GV đặt câu hỏi: Có phải tất cả nguyên tử đều phải liên kết với nguyên tử khác không?
GV chiếu mô phỏng về khí neon, argon, oxygen (Link mô phỏng), yêu cầu HS nhận xét sự khác biệt về dạng tồn tại của khí Ne, Ar, với oxygen => thấy rằng không phải tất cả nguyên tử đều liên kết, tại sao?
GV yêu cầu HS viết cấu hình electron nguyên tử Ne, Ar, O, nhận xét sự khác biệt về cấu hình electron Ne, Ar so với O. GV dẫn dắt: "Các nhà khoa học nhận ra rằng các nguyên tử có 8 electron lớp ngoài cùng thường không liên kết với nguyên tử khác, gọi đó là cấu hình bền; các nguyên tử chưa đạt 8 electron lớp ngoài cùng sẽ có xu hướng tạo liên kết để đạt 8 electron."
GV kết luận quy tắc octet, mở rộng vấn đề với nguyên tử H và các nguyên tử khác (hình dưới). GV đặt câu hỏi dẫn sang phần tiếp theo: Để đạt quy tắc octet, các nguyên tử sẽ có những cách liên kết nào?
Hoạt động 3: Khái niệm liên kết ion
PPDH: Đàm thoại gợi mở
Thời gian: 25 phút khái niệm + 45 phút mở rộng
Nội dung hoạt động
GV đặt câu hỏi: Hợp chất NaCl được tạo thành như thế nào? (HS có thể trả lời phản ứng Na + Cl2, muối ăn...).
Phương án 1: GV chiếu video (ở dưới), yêu cầu HS quan sát và lần lượt trả lời câu hỏi dẫn dắt GV đưa ra:
Hiện tượng xảy ra khi cho viên Na vào bình khí Cl2? Chất bột màu trắng bám lên bình là gì?
GV mô tả cấu trúc hoá học của viên Na (gồm nhiều nguyên tử Na sắp xếp sát nhau) và khí Cl2 (các nguyên tử Cl tồn tại theo cặp).
Nhắc lại: Na, Cl là phi kim/kim loại, cần nhường/nhận bao nhiêu electron để đạt octet?
GV mô tả sự nhường-nhận electron trên video, yêu cầu HS nêu số hạt proton và electron của từng nguyên tử sau khi nhường-nhận electron, từ đó giải thích khái niệm ion, điện tích của ion, sự hút nhau của các ion trái dấu hình thành liên kết ion.
Phương án 2: GV chiếu mô phỏng (link mô phỏng), yêu cầu HS quan sát và lần lượt trả lời câu hỏi dẫn dắt GV đưa ra.
GV viết mô tả hình thành liên kết ion của hợp chất NaCl, kết luận các khái niệm quan trọng: nhường/nhận electron, phương trình tạo thành ion, ion dương (cation), ion âm (anion), cấu hình electron của ion, lực hút tĩnh điện, liên kết ion.
GV mở rộng vấn đề:
Thực chất các ion Na+ và Cl- không tồn tại theo cặp, mà rất nhiều ion hút nhau tạo thành tinh thể ion (phần tiếp theo của video và mô phỏng). Từ đó GV trình bày tính chất của tinh thể ion.
Ví dụ khác (KF, K2O, MgCl2, Al2O3), từ đó giải thích nguồn gốc của hoá trị và hệ số trong công thức hoá học.
Phân tích hợp chất NaNO3: là hợp chất ion, tạo bởi ion Na+ và ion NO3-. GV giải thích số hạt proton, electron trong ion đa nguyên tử.
LIÊN KẾT CỘNG HOÁ TRỊ
Mục tiêu bài học:
Trình bày được khái niệm và lấy được ví dụ về liên kết cộng hoá trị (liên kết đơn, đôi, ba) khi áp dụng quy tắc octet. Giải thích được nguồn gốc “hoá trị” của một số nguyên tố.
Viết được công thức Lewis của một số chất đơn giản.
Trình bày được khái niệm về liên kết cho-nhận.
Lắp được mô hình phân tử.
Giải thích được sự hình thành liên kết σ và liên kết π qua sự xen phủ AO.
Trình bày được khái niệm năng lượng liên kết (cộng hoá trị).
Phân biệt được các loại liên kết (liên kết cộng hoá trị không phân cực, phân cực, liên kết ion) dựa theo độ âm điện. Xác định được loại liên kết trong một số hợp chất nhiều nguyên tố (ví dụ: CaCO3).
Hoạt động 1: Mở đầu
PPDH: Trò chơi
Thời gian: 15 phút
Nội dung hoạt động
GV yêu cầu HS trình bày sự hình thành hợp chất KF, sau đó đặt câu hỏi: Thực tế phân tử F2 có tồn tại, và rất hiếm khi nguyên tử F tồn tại riêng lẻ, vậy trong F2 thì nguyên tử nào sẽ nhường, nguyên tử nào sẽ nhận electron? => 2 nguyên tử này liên kết theo cách khác, không phải liên kết ion.
GV chia HS thành các nhóm, chiếu (hoặc vẽ lên bảng) hình dưới đây, yêu cầu HS sắp xếp lại các hình vuông và hình tròn sao cho xung quanh mỗi hình vuông phải có 5 hình tròn.
HS lên bảng vẽ kết quả, GV dẫn dắt về loại liên kết mới tương tự.
Hoạt động 2: Khái niệm
PPDH: Đàm thoại gợi mở
Thời gian: 45 phút
Nội dung hoạt động
GV giới thiệu cách biểu diễn electron lớp ngoài cùng qua công thức Lewis (hình dưới). GV gợi nhắc về quy tắc octet, yêu cầu HS sắp xếp các electron của 2 nguyên tử F sao cho mỗi nguyên tử đều đạt quy tắc octet, dựa vào kết quả của HĐ1.
Các nhóm HS trình bày kết quả trên bảng. GV dẫn dắt việc dùng chung electron giúp 2 nguyên tử gắn với nhau.
GV kết luận các khái niệm: cặp electron liên kết, electron không liên kết, liên kết cộng hoá trị. GV hướng dẫn viết công thức electron, Lewis, cấu tạo.
GV mở rộng:
Giải thích sự hình thành liên kết trong H2, N2, HCl, H2S, CS2, PH3...
Kết luận khái niệm liên kết đơn, đôi, ba.
Giải thích nguồn gốc hoá trị.
Hoạt động 3: Lắp ráp mô hình phân tử
PPDH: Dạy học trực quan
Thời gian: 30 phút
Nội dung hoạt động
GV yêu cầu HS nhận xét các ví dụ mở rông ở HĐ2, suy luận cách viết nhanh công thức Lewis của một số phân tử. GV hướng dẫn cách viết nhanh (hình dưới, chỉ áp dụng một số phân tử thông thường). GV yêu cầu HS viết nhanh công thức Lewis của H2O, CO2, NH3, N2, H2.
GV chia HS thành các nhóm, mỗi nhóm được phát một bộ dụng cụ lắp ráp phân tử. GV giới thiệu từng nguyên tử và thanh nối, gợi nhắc lại về số electron cần để đạt octet (tương ứng số lỗ trên bóng) và ý nghĩa của thanh nối (đại diện 1 cặp electron liên kết). GV yêu cầu HS lắp ráp các phân tử trên.
Nhóm HS lên trình bày về phân tử đã lắp ráp được: chỉ rõ nguyên tử gì, cần bao nhiêu thanh nối, giải thích vì sao.
GV kết luận các nội dung quan trọng của liên kết cộng hoá trị.
Hoạt động 4: Liên kết cho-nhận
PPDH: Đàm thoại gợi mở
Thời gian: 45 phút
Nội dung hoạt động
GV yêu cầu HS trình bày sự hình thành liên kết trong CO2, nhắc lại các khái niệm về liên kết cộng hoá trị. GV chiếu hình (hoặc vẽ lên bảng với 2 màu khác nhau) công thức Lewis của C và O, yêu cầu HS sắp xếp electron để tạo thành phân tử CO.
HS xung phong đề xuất công thức, thảo luận. GV kết luận công thức phù hợp, dẫn dắt khái niệm liên kết cho-nhận.
GV kết luận khái niệm, cách biểu diễn Lewis liên kết cho-nhận (nhấn mạnh rằng đây cũng là liên kết cộng hoá trị, không phải loại liên kết thứ 3).
GV mở rộng, yêu cầu HS đề xuất công thức electron cho SO2, O3, NH4+, H3O+.
Hoạt động 5: Xen phủ AO
PPDH: Đàm thoại gợi mở
Thời gian: 15 phút
Nội dung hoạt động
GV yêu cầu HS nhắc lại khái niệm orbital nguyên tử, đặt câu hỏi: Các cặp electron dùng chung xuất hiện ở vùng không gian nào?
GV chiếu video mô phỏng và dẫn dắt giải thích các khái niệm:
Cặp electron liên kết xuất hiện chủ yếu ở khu vực giữa 2 hạt nhân, vùng không gian đó là vùng giao của 2 AO (vùng xen phủ).
GV yêu cầu HS viết cấu hình electron theo ô orbital của nguyên tử Cl, O, H, từ đó dẫn dắt các AO chứa electron độc thân mới tham gia xen phủ. Yêu cầu HS dự đoán AO mà Cl sử dụng để xen phủ.
GV mô tả các loại xen phủ: s-s, s-p, p-p; xen phủ trục, xen phủ bên. GV giới thiệu tên liên kết π, sigma.
GV kết luận về khái niệm xen phủ AO, trục/bên, sigma/π, bền/kém bền, số sigma/π trong liên kết đơn/đôi/ba.
Hoạt động 6: Năng lượng liên kết cộng hoá trị
PPDH: Đàm thoại gợi mở
Thời gian: 15 phút
Nội dung hoạt động
GV đưa ra vấn đề: Vì sao ở điều kiện thường H2 phản ứng dễ dàng với O2, còn N2 thì rất khó phản ứng với O2?
GV dẫn dắt HS trả lời:
GV yêu cầu HS vẽ công thức Lewis của H2 và N2.
Muốn phản ứng xảy ra, liên kết H-H và N≡N phải bị cắt đứt => cần năng lượng để cắt đứt liên kết: năng lượng liên kết
GV chiếu giá trị năng lượng liên kết, yêu cầu HS dựa vào giá trị đó để trả lời câu hỏi đầu HĐ.
GV kết luận về khái niệm và ý nghĩa năng lượng liên kết. GV mở rộng vấn đề: Tổng năng lượng liên kết của C2H6 (tổng năng lượng để cắt đứt tất cả liên kết) tính như thế nào?
Hoạt động 7: Hiệu độ âm điện
PPDH: Đàm thoại gợi mở
Thời gian: 15 phút
Nội dung hoạt động
GV chiếu hình ảnh kéo co, HS dự đoán vị trí cờ khi biết "sức mạnh" của 2 thí sinh.
GV yêu cầu HS nhắc lại khái niệm độ âm điện, dẫn dắt độ âm điện tương tự như "sức mạnh" của thí sinh kéo co, từ đó yêu cầu HS dự đoán vị trí của cặp electron dùng chung trong các trường hợp.
GV kết luận nguyên tắc dự đoán loại liên kết từ giá trị hiệu độ âm điện.
