xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ huấn luyện học...

Luận văn Thạc sỹ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

------------

LÊ THỊ THỊNH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHỮNG BÀI

THỰC NGHIỆM PHẦN HÓA HỮU CƠ

HUẤN LUYỆN HỌC SINH GIỎI CẤP

QUỐC GIA, QUỐC TẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI − 2012

Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ BDHSG cấp QG- QTế

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

------------

LÊ THỊ THỊNH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHỮNG BÀI THỰC NGHIỆM

PHẦN HÓA HỮU CƠ HUẤN LUYỆN HỌC SINH GIỎI

CẤP QUỐC GIA, QUỐC TẾ

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý

Mã số: 60 44 31

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS. Lê Kim Long

Hà Nội - 2012


MỤC LỤC

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................... 1

1.1. Vấn đề bồi dƣỡng HSG ở trƣờng THPT ...................................................... 1

1.1.1. Vị trí, vai trò của công tác bồi dƣỡng HSG ở trƣờng THPT ........................... 1

1.1.2. Những phẩm chất và năng lực cần có của HSG hóa học ................................. 3

1.1.3. Kĩ năng cần có của giáo viên bồi dƣỡng HSG ................................................ 5

1.1.4. Công tác bồi dƣỡng HSG ở các trƣờng THPT ................................................ 6

1.2. Vai trò, tác dụng của thực nghiệm trong dạy học và nghiên cứu hóa học..7

1.3. Phần thực nghiệm hóa học hữu cơ trong chƣơng trình phổ thông ............ 10

1.4. Một số nội dung thực nghiệm hữu cơ đƣợc đề cập trong kì thi Olympiad

Hóa học Quốc tế................................................................................................... 14

1.5. Yêu cầu về phần thực nghiệm trong kì thi Olympiad Hóa học Quốc tế..... 17

CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP THỰC NGHIỆM

2.1. Qui trình xây dựng bài tập thực nghiệm ..................................................... 21

2.2. Cơ sở lý thuyết ............................................................................................. 21

2.2.1. Động hóa học phản ứng ........................................................................... 21

2.2.2. Sơ lƣợc về phƣơng pháp chuẩn độ ........................................................... 28

2.2.3. Sơ lƣợc về phƣơng pháp sắc kí ................................................................ 33

2.2.4. Lý thuyết về phản ứng este hóa ................................................................ 38

2.2.5. Lý thuyết về phản ứng thủy phân este ...................................................... 42

2.2.6. Lý thuyết về chất béo và các chỉ số của chất béo ..................................... 44

2.3. Nội dung một số bài thực nghiệm bồi dƣỡng HSG...................................... 46

2.3.1. Phản ứng este hóa .................................................................................... 46


2.3.1.1. Tổng hợp và tinh chế n-butyl axetat ...................................................... 46

2.3.1.2. Tổng hợp axit axetyl salixylic (Aspirin) ................................................ 49

2.3.1.3. Tổng hợp α-D-Glucopyrannozơ pentaaxetat ....................................... 53

2.3.2. Thủy phân etyl axetat bằng xúc tác axit, động học phản ứng.................... 57

2.3.3. Xác định một số chỉ số của chất béo ........................................................ 61

2.3.3.1 Xác định chỉ số axit của chất béo ........................................................... 61

2.3.3.2. Xác định chỉ số xà phòng hóa của chất béo ........................................... 64

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 68

3.1. Kết quả khảo sát do giáo viên tiến hành ..................................................... 68

3.1.1. Nhận xét và thảo luận kết quả ...................................................................... 74

3.1.2. Đánh giá và đề xuất thang điểm đánh giá ..................................................... 74

3.2. Kết quả học sinh thực hiện .......................................................................... 84

3.2.1. Nhận xét và thảo luận kết quả ...................................................................... 85

3.2.2. Đánh giá lại và thang điểm điều chỉnh ......................................................... 86

KẾT LUẬN ........................................................................................................... 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Phụ lục 1. An toàn phòng thí nghiệm

Phụ lục 2. Dụng cụ và sơ đồ lắp ráp bộ dụng cụ thí nghiệm của các bài thực

hành

Phụ lục 3. Phiếu báo cáo kết quả thực hành

Phụ lục 4. Đồ thị lgC theo thời gian phản ứng thủy phân etylaxetat của học

sinh


DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1. Các bài thí nghiệm hóa học hữu cơ chương trình THPT

cơ bản và nâng cao 10

Bảng 2.1. Phương trình động học của các phản ứng đơn giản một chiều 22

Bảng 3.1. Kết quả thực nghiệm do giáo viên tiến hành 68

Bảng 3.2. Xử lý kết quả thực nghiệm bài 4 70

Bảng 3.3. Thang điểm đánh giá kết quả bài thực nghiệm 75

Bảng 3.4. Bảng tổng hợp các giá trị chiết suất etylaxetat của học sinh 80

Bảng 3.5. Bảng tổng hợp các giá trị thể tích butyl axetat thu được của 80

học sinh

Bảng 3.6. Bảng tổng hợp các giá trị Cc (N) của học sinh 81

Bảng 3.7. Bảng tổng hợp các giá trị Ct (N) của học sinh 82

Bảng 3.8. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng của Ct (N) 82

Bảng 3.9. Bảng tổng hợp các giá trị hằng số tốc độ phản ứng của học sinh 83

Bảng 3.10. Bảng tổng hợp các giá trị log c

c t

C

C Ctheo thời gian của học sinh 83


DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1. Đồ thị sự biến đổi của lnC theo thời gian của phản ứng bậc 1 24

Hình 2.2. Đồ thị sự biến đổi của ln(CA/CB) theo thời gian của phản ứng

bậc 2 24

Hình 2.3. Đồ thị sự biến đổi của lnC theo thời gian (s) của phản ứng

thủy phân etyl axetat trong môi trường kiềm 26

Hình 2.4. Cách lấy dung dịch bằng pipet 29

Hình 2.5. Các thao tác với buret trước khi chuẩn độ 30

Hình 2.6.Các thao tác lấy dung dịch vào bình nón bằng pipet 30

Hình 2.7. Các thao tác trong quá trình chuẩn độ 31

Hình 2.8. Bản TLC 34

Hình 2.9. Các vệt trên bản TLC trước khi chạy. 38

Hình 2.10. Bản TLC đặt trong bình sắc kí 38

Hình 3.1. Đồ thị lgC theo thời gian của phản ứng thủy phân etyl axetat

trong môi trường axit 72


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Bộ GD & ĐT Bộ giáo dục và đào tạo

HSG Học sinh giỏi

IChO International Chemistry Olympiad – Olympic hóa học quốc tế

PTN Phòng thí nghiệm

THCS Trung học cơ sở

THPT Trung học phổ thông

TLC Thin layer chromatography – Sắc kí lớp mỏng

TNSP Thực nghiệm sƣ phạm


MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Cách đây 528 năm (1484-2012), trên tấm bia tiến sỹ đầu tiên dựng tại Văn

Miếu Quốc Tử Giám ghi lại lịch sử khoa thi năm 1442 có khắc ghi những dòng chữ:

“...Hiền tài là nguyên khí của quốc gia, nguyên khí thịnh thì thế nƣớc mạnh mà

hƣng thịnh, nguyên khí suy thì thế nƣớc yếu mà thấp hèn. Vì thế các bậc đế vƣơng

thánh minh không đời nào không coi việc giáo dục nhân tài, kén chọn kẻ sĩ, vun

trồng nguyên khí quốc gia làm công việc cần thiết... ”. Câu nói ấy của vị Tiến sỹ

Triều Lê Thân Nhân Trung không chỉ dừng lại trong lịch sử Việt Nam trƣớc đây,

mà ngày nay, trong thời đại tri thức nó vẫn còn nguyên giá trị đối với sự phát triển

đất nƣớc.

Điều này cũng đƣợc thể hiện trong nghị quyết của Đảng ta: “Hoàn thiện hệ

thống cơ chế, chính sách phát hiện, đào tạo, bồi dƣỡng, sử dụng nhân tài đáp ứng

yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa” và “...tạo bƣớc chuyển căn bản trong việc

phát hiện, đào tạo, bồi dƣỡng, sử dụng nhân tài và đội ngũ cán bộ khoa học, chuyên

gia giỏi; xây dựng Chiến lƣợc quốc gia về nhân tài, coi đó là giải pháp rất quan

trọng trong việc thực hiện chiến lƣợc cán bộ” [35,36]. Yêu cầu đó đã đặt ra cho

ngành giáo dục ngoài nhiệm vụ đào tạo toàn diện còn có chức năng phát hiện và bồi

dƣỡng học sinh giỏi, học sinh năng khiếu, đào tạo đội ngũ học sinh có kiến thức, có

năng lực tự học, tự nghiên cứu, đạt nhiều thành tích cao góp phần quan trọng nâng

cao chất lƣợng và hiệu quả giáo dục phổ thông; đào tạo họ thành những nhà khoa

học, những chuyên gia giỏi cho từng lĩnh vực, tạo nguồn nhân lực chất lƣợng cao

cho đất nƣớc.

Hóa học là ngành khoa học cơ bản, có vai trò trung tâm và gắn liền với sự

phát triển của các ngành khoa học và các lĩnh vực khác của xã hội nhƣ năng lƣợng,

lƣơng thực thực phẩm, y tế, may mặc,... Nhu cầu về đội ngũ cán bộ khoa học, công

nghệ hóa học có trình độ cao là không thể thiếu. Để có đƣợc đội ngũ này cần có sự

phát hiện, bồi dƣỡng, đào tạo và sử dụng các nhân tài và năng khiếu hóa học từ


sớm.

Mặt khác, hóa học là khoa học thực nghiệm. Thí nghiệm hóa học giữ vai trò

đặc biệt quan trọng trong quá trình dạy học hóa học ở phổ thông. Thí nghiệm hóa

học là cơ sở để học tập hóa học và rèn luyện kĩ năng thực hành; thông qua thí

nghiệm hóa học giúp học sinh củng cố kiến thức, góp phần phát triển tƣ duy, khả

năng sáng tạo, vận dụng kiến thức, liên hệ kiến thức với thực tiễn, kĩ năng lập kế

hoạch và tác phong làm việc khoa học,...làm tăng niềm hứng thú say mê học tập bộ

môn.

Tuy nhiên, ở nƣớc ta hiện nay việc sử dụng thí nghiệm hóa học trong dạy học

hóa học phổ thông còn chƣa phổ biến hoặc chƣa phát huy đƣợc hết vai trò của nó, vì

vậy cần có sự đổi mới để khắc phục hiện tƣợng dùng thí nghiệm hóa học chủ yếu để

minh họa kiến thức chứ chƣa khai thác theo hƣớng tích cực. Đặc biệt, trong các kì

thi HSG ở nƣớc ta, kể cả kì thi HSG quốc gia, cho tới nay phần thực nghiệm vẫn

chƣa nhiều. Trong khi đó, kì thi HSG hóa học quốc tế (IChO – International

Chemistry Olympiads) luôn gồm hai phần, phần lí thuyết (chiếm 60%) và phần

thực hành (chiếm 40% tổng số điểm). Nhận thức đƣợc tính cấp thiết đó, từ năm học

2011- 2012 lãnh đạo Bộ GD & ĐT Việt Nam đã triển khai thí điểm đƣa thêm phần

thực nghiệm hóa học vào kì thi HSG quốc gia nhằm phát triển và đánh giá toàn diện

hơn khả năng học tập hóa học của học sinh, đồng thời bắt kịp với xu hƣớng của các

đề thi quốc tế, chuẩn bị tốt cho kì thi HSG hóa học quốc tế năm 2014 (IChO 46) sẽ

đƣợc tổ chức tại Việt Nam.

Là một giáo viên đang giảng dạy ở trƣờng THPT, qua thực tiễn công tác và

từ những lý do trên, tôi chọn đề tài “Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm

phần hóa hữu cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế” với mong muốn

góp phần xây dựng một tƣ liệu dạy học, bồi dƣỡng HSG phần hóa học hữu cơ; đồng

thời tạo một tài liệu học tập cho các em học sinh khi tham gia các kì thi HSG, góp

phần nâng cao chất lƣợng dạy học.


2. Đối tƣợng nghiên cứu

Nội dung bài tập thực hành hóa hữu cơ trong chƣơng trình hóa phổ thông và

trong kì thi Olympiad hóa học quốc tế (IChO)

3. Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng một số bài thí nghiệm thực hành hóa học hữu cơ phù

hợp nhằm bồi dƣỡng và rèn luyện kĩ năng thực hành hóa học cho học sinh giỏi cấp

quốc gia, quốc tế.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan các vấn đề lí luận và thực tiễn về bồi dƣỡng HSG ở

nƣớc ta hiện nay.

- Nghiên cứu nội dung chƣơng trình, kiến thức hóa học chuyên; các đề thi

HSG cấp tỉnh, cấp khu vực, cấp quốc gia và quốc tế phần hóa hữu cơ. Đi sâu nghiên

cứu các bài thực hành hóa hữu cơ trong các bài chuẩn bị và các đề thi học sinh giỏi

quốc tế qua các năm.

- Xây dựng một số bài thực nghiệm hóa hữu cơ và hệ thống câu hỏi phù hợp

với từng mức độ của các kì thi HSG quốc gia và quốc tế.

- Làm thực nghiệm, kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của đề tài; xử lý kết

quả thu đƣợc.

5. Phƣơng pháp nghiên cứu

- Tổng hợp các vấn đề lí luận có liên quan đến đề tài.

- Tổng hợp và nghiên cứu các kiến thức hóa học hữu cơ, hóa học phân tích,

hóa lý,...cần thiết để xây dựng một số bài thực hành.

- Nghiên cứu các đề thi HSG hóa học quốc gia, đề thi Olympiad hóa học

quốc tế.

- Làm thí nghiệm, thực nghiệm sƣ phạm; trao đổi kinh nghiệm với các giáo

viên giảng dạy hóa học ở trƣờng chuyên.


- Xử lý kết quả thí nghiệm và thực nghiệm sƣ phạm dựa vào phƣơng pháp

thống kê toán học.

6. Đóng góp của đề tài

- Xây dựng đƣợc một số bài tập thực nghiệm phần hóa hữu cơ góp phần bồi

dƣỡng học sinh giỏi trong các kì thi học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế.

- Cung cấp cho giáo viên ôn học sinh giỏi và các em học sinh yêu thích môn

hóa học một tài liệu tham khảo về bồi dƣỡng HSG về thực nghiệm.


1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Vấn đề bồi dƣỡng HSG ở trƣờng THPT

1.1.1. Vị trí, vai trò của công tác bồi dưỡng HSG ở trường THPT

Có thể nói, hầu nhƣ tất cả các quốc gia trên thế giới đều coi trọng vấn đề đào

tạo và bồi dƣỡng HSG trong chiến lƣợc phát triển giáo dục phổ thông. Nhiều nƣớc

ghi riêng thành một mục dành cho HSG hoặc coi đó là một dạng của giáo dục đặc

biệt.

Ở Trung Quốc, từ đời nhà Đƣờng những trẻ em có tài đặc biệt đƣợc mời đến

sân Rồng để học tập và đƣợc giáo dục bằng những hình thức đặc biệt. Từ năm 1985,

Trung Quốc thừa nhận phải có một chƣơng trình giáo dục đặc biệt dành cho hai loại

đối tƣợng học sinh yếu kém và học sinh giỏi, trong đó cho phép các học sinh giỏi có

thể học vƣợt lớp. Trong tác phẩm phƣơng Tây, Plato cũng đã nêu lên các hình thức

giáo dục đặc biệt cho học sinh giỏi. Ở châu Âu trong suốt thời Phục hƣng, những

ngƣời có tài năng về nghệ thuật, kiến trúc, văn học... đều đƣợc nhà nƣớc và các tổ

chức cá nhân bảo trợ, giúp đỡ. Nƣớc Mỹ mãi đến thế kỉ 19 mới chú ý tới vấn đề

giáo dục học sinh giỏi và tài năng. Đầu tiên là hình thức giáo dục linh hoạt tại

trƣờng St. Public Schools Louis 1868 cho phép những học sinh giỏi học chƣơng

trình 6 năm trong vòng 4 năm; sau đó lần lƣợt là các trƣờng Woburn; Elizabeth;

Cambridge. Và trong suốt thế kỉ XX, học sinh giỏi đã trở thành một vấn đề của

nƣớc Mỹ với hàng loạt các tổ chức và các trung tâm nghiên cứu, bồi dƣỡng học sinh

giỏi ra đời. Năm 2002 có 38 bang của Hoa Kỳ có đạo luật về giáo dục học sinh giỏi

(Gifted & Talented Student Education Act) trong đó 28 bang có thể đáp ứng đầy đủ

cho việc giáo dục học sinh giỏi. Nƣớc Anh thành lập cả một Viện hàn lâm quốc gia

dành cho học sinh giỏi và tài năng trẻ và Hiệp hội quốc gia dành cho học sinh giỏi,

bên cạnh website hƣớng dẫn giáo viên dạy cho học sinh giỏi và học sinh tài năng.

Từ năm 2001 chính quyền New Zealand đã phê chuẩn kế hoạch phát triển chiến

lƣợc học sinh giỏi. Cộng hòa Liên bang Đức có Hiệp hội dành cho học sinh giỏi và


2

học sinh tài năng Đức. Giáo dục Phổ thông Hàn Quốc có một chƣơng trình đặc biệt

dành cho học sinh giỏi nhằm giúp chính quyền phát hiện học sinh tài năng từ rất

sớm. Năm 1994 có khoảng 57/174 cơ sở giáo dục ở Hàn Quốc tổ chức chƣơng trình

đặc biệt dành cho học sinh giỏi. Một trong 15 mục tiêu ƣu tiên của Viện quốc gia

nghiên cứu giáo dục và đào tạo Ấn Độ là phát hiện và bồi dƣỡng học sinh tài năng.

Mỗi nƣớc đều có một cách tiếp cận khác nhau trong việc bồi dƣỡng HSG [22, 30].

Ở Việt Nam, tỉ lệ học sinh giỏi chủ yếu tập trung ở hệ thống các trƣờng

chuyên. Đầu thập kỉ 60 của thế kỉ XX, thực hiện chỉ thị của Thủ tƣớng Phạm Văn

Đồng, để khuyến khích các HSG toán, trƣờng Đại học Tổng hợp Hà Nội đã phối

hợp với công ty Giáo dục Hà Nội đã tổ chức một lớp bồi dƣỡng toán cho HSG toán

của Hà Nội. “Lớp toán đặc biệt” đầu tiên của cả nƣớc ra đời vào tháng 9 năm 1965.

Tiếp nối các “lớp toán đặc biệt” (sau này gọi là lớp chuyên toán), trong

những năm của thập kỉ 80 và 90, các lớp chuyên ngữ văn, ngoại ngữ, vật lí, hóa

học, sinh học, tin học, lịch sử, địa lí đƣợc mở đồng thời với việc thành lập các trƣờng,

khối lớp THPT chuyên tại hầu hết các tỉnh, thành phố và một số trƣờng đại học tạo

nên hệ thống các trƣờng THPT chuyên. Tính đến năm 2012, cả nƣớc có 76

trƣờng và khối THPT chuyên, trong đó có 68 trƣờng THPT chuyên và 9 khối THPT

chuyên trong các Đại học và trong trƣờng THPT không chuyên. Tổng số học sinh

THPT chuyên toàn quốc là gần 50 nghìn, chiếm 1,74% số học sinh THPT tỉ lệ bình

quân toàn quốc, học sinh đoạt giải trong các kì thi HSG quốc gia là 53% [31].

Mục đích ban đầu của hệ thống trƣờng chuyên nhƣ các nhà khoa học khởi

xƣớng Lê Văn Thiêm, Hoàng Tụy, Tạ Quang Bửu, Ngụy Nhƣ Kontum, … mong đợi

là nơi phát triển các tài năng đặc biệt xuất sắc trong các lĩnh vực khoa học cơ bản.

Trong thời kì đầu của hệ thống trƣờng chuyên, khi chỉ mới hình thành một vài lớp

phổ thông chuyên tại các đại học, mục tiêu này đã đƣợc theo sát và đạt đƣợc thành

tựu khi mà phần lớn các học sinh chuyên Toán khi đó tiếp tục theo đuổi các lĩnh

vực Toán học, Vật lý, Hóa học, Tin học, … Đây là giai đoạn mà hệ thống trƣờng

chuyên làm đúng nhất trách nhiệm của nó. Những học sinh chuyên trong thời kì này

hiện đang nắm giữ các vị trí lãnh đạo chủ chốt tại các trƣờng đại học lớn, các viện


3

nghiên cứu của Việt Nam cũng nhƣ là những cá nhân tiêu biểu nhất của nên khoa học

nƣớc nhà. Tuy nhiên, cùng với sự mở rộng của hệ thống trƣờng chuyên cũng nhƣ

việc Việt Nam tham dự các kì thi Olympic khoa học quốc tế nhiều hơn, mục tiêu

ban đầu của hệ thống này ngày càng phai nhạt. Thành tích của các trƣờng chuyên

trong kì thi HSG các cấp, kì thi tốt nghiệp THPT và kì thi tuyển sinh vào đại học và

cao đẳng vẫn thƣờng rất cao. Nhiều ngƣời cho rằng lí do chính cho những thành tích

này không phải là chất lƣợng giáo dục mà là phƣơng pháp luyện thi. Tỉ lệ học

sinh các trƣờng chuyên tiếp tục theo đuổi khoa học hay các lĩnh vực liên quan ngày

càng thấp và khiến cho giới khoa học Việt Nam không khỏi quan ngại. Tuy nhiên, tồn

tại và phát triển hệ thống trƣờng THPT chuyên là điều cần thiết. Hơn lúc nào hết, sự

nghiệp bồi dƣỡng, phát triển nhân tài cho đất nƣớc phải đƣợc đặt lên một tầm cao

mới với “yêu cầu mới, nguồn lực mới và cách làm mới” nhằm đáp ứng sự nghiệp

công nghiệp hóa và hiện đại hóa của đất nƣớc. Điều này đƣợc khẳng định trong đề án

Phát triển hệ thống trƣờng THPT chuyên, giai đoạn 2010-2020 với tổng kinh phí

đầu tƣ 2.300 tỷ đồng của Chính phủ. Theo đề án, sẽ đảm bảo tối thiểu mỗi tỉnh,

thành trực thuộc Trung ƣơng sẽ có ít nhất một trƣờng chuyên có tổng số học sinh

chuyên chiếm 2% tổng số học sinh toàn tỉnh. Hƣớng phát triển sẽ dần nâng cấp

thành trƣờng chuyên đạt chuẩn quốc gia, có chất lƣợng đào tạo cao về chuyên môn

và số lƣợng. Đề án chỉ rõ, các trƣờng THPT chuyên phải đƣợc xây dựng trở thành

trƣờng hình mẫu của các trƣờng THPT, đi đầu về đội ngũ giáo viên, học sinh, tổ

chức hoạt động giáo dục, cơ sở vật chất. Đến năm 2015, dự kiến toàn quốc sẽ có

100% các trƣờng THPT chuyên đạt chuẩn quốc gia. Trong đó có 15 trƣờng điểm,

đạt chất lƣợng ngang tầm các trƣờng tiên tiến trong khu vực và quốc tế, 17 trƣờng

chuyên thuộc vùng khó khăn sẽ đƣợc ƣu tiên các hạng mục dự án [23].

1.1.2. Những phẩm chất và năng lực cần có của HSG hóa học [4, 29]

Nhìn chung các nƣớc đều dùng hai thuật ngữ chính là gift (giỏi, có năng

khiếu) và talent (tài năng). Cơ quan giáo dục Hoa Kỳ miêu tả khái niệm HSG nhƣ

sau: Đó là những học sinh có khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực nổi trội


4

trong các lĩnh vực trí tuệ, sự sáng tạo, khả năng lãnh đạo, hoặc các lĩnh vực lí thuyết

chuyên biệt. Những học sinh này thể hiện tài năng đặc biệt của mình từ tất cả các

bình diện xã hội, văn hóa và kinh tế. Nhiều nƣớc quan niệm, HSG là những đứa trẻ

có năng lực trong các lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật và năng lực lãnh đạo

hoặc lĩnh vực lí thuyết. Những học sinh này cần có sự phục vụ và những hoạt động

không theo những điều kiện thông thƣờng của nhà trƣờng nhằm phát triển đầy đủ

các năng lực vừa nêu trên.

Hiện nay chƣa có tài liệu cụ thể định nghĩa nhƣ thế nào là một HSG hóa học.

Nhƣng theo ý kiến của nhiều thầy giáo đã có lâu năm kinh nghiệm trong việc giảng

dạy, bồi dƣỡng HSG hóa học và theo tài liệu của Hội hóa học Việt Nam có thể đúc

kết đƣợc những phẩm chất và năng lực cần có của HSG hóa học là

- Có lòng say mê học tập hóa học cao độ.

- Có năng lực tƣ duy tốt và sáng tạo. Biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái

quát cao, có khả năng sử dụng các phƣơng pháp mới nhƣ qui nạp, diễn dịch, loại

suy,…

- Có kiến thức hóa học sâu sắc, vững vàng, hệ thống. Nắm vững bản chất hóa

học của các hiện tƣợng hóa học. Biết vận dụng các kiến thức hóa học đó một cách

linh hoạt, sáng tạo vào những tình huống mới.

- Có kĩ năng thực nghiệm tốt, có năng lực về phƣơng pháp nghiên cứu khoa

học hóa học. Biết nêu ra những lí luận cho những hiện tƣợng hóa học xảy ra trong

thực tế, biết cách dùng thực nghiệm để kiểm chứng lại những lí luận trên và biết

cách dùng lí thuyết để giải thích các hiện tƣợng thí nghiệm đƣợc kiểm chứng.

Đối với các em HSG, học sinh năng khiếu sau khi tham gia quá trình học tập

và đào tạo phải đạt đến mục tiêu cuối cùng đó là:

- Có kiến thức khoa học cơ bản, hiện đại, tiến tiến.

- Có tính tự lập và khả năng nhận thức ở mức độ cao.

- Bồi dƣỡng sự lao động, làm việc sáng tạo.

- Phát triển các kĩ năng, phƣơng pháp và thái độ tự học suốt đời.

- Nâng cao ý thức và khát vọng của các em về sự tự chịu trách nhiệm.


5

- Khuyến khích sự phát triển về lƣơng tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng

góp xã hội.

- Phát triển phẩm chất lãnh đạo.

1.1.3. Kĩ năng cần có của giáo viên bồi dưỡng HSG [25, 31]

Trong việc đào tạo, bồi dƣỡng HSG ở trƣờng THPT đội ngũ giáo viên đóng

vai trò hết sức quan trọng. Kiến thức để bồi dƣỡng HSG có tính chuyên sâu, độ khó

cao, tính bao quát rộng, nên giáo viên dạy HSG phải có là ngƣời năng lực, sự đam

mê, tâm huyết, có niềm tin và là chỗ dựa tinh thần vững chắc cho học sinh.

Giáo viên bồi dƣỡng HSG cần thƣờng xuyên tham khảo nhiều tài liệu, tự

nâng cao trình độ để cập nhật, bổ sung và phát triển chuyên đề mà mình phụ trách;

phải chủ động đi trƣớc học sinh một bƣớc, hƣớng dẫn và cùng tham gia giải bài tập

với học sinh. Mặt khác hiểu biết của học sinh ngày càng rộng, ngƣời giáo viên cần

có trình độ hiểu biết sâu và rộng mới có sức thuyết phục với đối tƣợng HSG.

Trong công tác giảng dạy và bồi dƣỡng HSG, nhiệm vụ tối quan trọng của

ngƣời Thầy là phải dạy cho các em tiếp cận kiến thức một cách tự nhiên, chủ động

và sáng tạo, cụ thể là dạy cho các em cách tìm đến kiến thức và nghiên cứu nó, cách

làm bài tập, cách đọc sách và tìm tài liệu, cách mở rộng và khai thác kiến thức, cách

chế tác và tổng quát hóa một bài tập, cách ôn tập cho một kỳ thi,… Ngƣời Thầy

phải biết khơi nguồn sáng tạo cho học sinh, luôn thắp sáng ngọn lửa mê say môn

học mà học sinh đang theo đuổi, phải dạy cho các em biến ƣớc mơ thành hiện thực,

biết chấp nhận khó khăn để cố gắng vƣợt qua, biết rút kinh nghiệm sau những thất

bại hay thành công trong từng giai đoạn mà mình phấn đấu. Học sinh khi tham gia

vào các đội tuyển phải chịu khá nhiều áp lực, do đó giáo viên khi giảng dạy cần

nắm đƣợc những điểm mạnh, điểm yếu của từng học sinh để kịp thời uốn nắn bổ

sung, luôn quan tâm, động viên kịp thời và chỉ bảo ân cần cho học sinh. Có thể cho

thêm bài riêng để luyện khắc phục các điểm yếu của học sinh, tuyệt đối không nên

nhồi nhét kiến thức cho các em một cách thụ động, không giao những nhiệm vụ bất

khả thi đối với học sinh.


6

Để làm tốt đƣợc công việc trên giáo viên cần có những kĩ năng cơ bản sau:

Kĩ năng nhận thức:

- Đọc và nghiên cứu tài liệu, tổng hợp và tóm tắt tài liệu.

- Xây dựng đề cƣơng, soạn giáo án, lập kế hoạch bồi dƣỡng.

Kĩ năng truyền đạt:

- Kĩ năng giao tiếp, ngôn ngữ.

- Kĩ năng nêu vấn đề và đặt câu hỏi: câu hỏi đƣợc diễn đạt rõ ràng, ngắn

gọn, xúc tích, dễ hiểu, sử dụng ngôn ngữ phù hợp, không quá phức tạp. Câu

hỏi có thứ tự logic, hình thức thay đổi và không mang tính ép buộc.

- Kĩ năng trình bày và chuyển tải kiến thức: các vấn đề và nội dung kiến

thức đƣa ra cần chính xác khoa học, đơn giản, dễ hiểu, không phức tạp hóa

và cần đƣợc chuẩn bị chu đáo. Nói rõ ràng và đủ âm lƣợng, cần bao quát tốt

và chú ý thái độ phản hồi từ học sinh.

Kĩ năng tổ chức, quản lý

- Giám sát, theo dõi, động viên, khuyến khích.

- Tiếp nhận, điều chỉnh thông tin phản hồi.

Kĩ năng sử dụng các phƣơng tiện dạy học

- Sử dụng thí nghiệm, kĩ năng thực hành (thao tác, quan sát, giải thích, kết

luận)

- Sử dụng các thiết bị hỗ trợ (tranh, ảnh, phƣơng tiện nghe nhìn,...)

Nhóm kĩ năng kiểm tra, đánh giá

- Xây dựng ngân hàng câu hỏi, đề kiểm tra.

- Phân loại đề kiểm tra theo đối tƣợng, mục tiêu, thời lƣợng, chƣơng trình.

1.1.4. Công tác bồi dưỡng HSG ở các trường THPT [17, 29]

Đào tạo học sinh HSG ở bậc THPT là một quá trình mang tính khoa học

nghiêm túc, không thể chỉ một một thời gian ngắn mà phải có tính chiến lƣợc dài

hơi trong suốt cả ba năm học. Thậm chí những năng khiếu hóa học cần đƣợc phát

hiện sớm, ngay từ khi các em còn học ở THCS. Chỉ có quá trình này mới trang bị


7

đƣợc tƣơng đối đầy đủ các kiến thức cơ bản cho học sinh và phát hiện chính xác

khả năng học tập của các em, từ đó mới có thể thành lập các đội tuyển tham dự kỳ

thi HSG các cấp, các hội thi nghiên cứu khoa học và sáng tạo kĩ thuật đạt kết quả

cao. Công việc này phụ thuộc rất nhiều vào đội ngũ giáo viên hóa học ở cơ sở (các

trƣờng THCS, THPT).

Hiện nay công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi ở các trƣờng THPT còn gặp

không ít khó khăn. Về nội dung chƣơng trình hóa học THPT thì đã đề cập những

kiến thức cơ bản, nhƣng còn thiếu nhiều so với các lý thuyết chủ đạo. Nhiều vấn đề

không đi vào bản chất mà mang tính chấp nhận. Nhiều câu hỏi và bài tập mang tính

chất giả định, thiếu thực tế. Tài liệu tham khảo chính thống để bồi dƣỡng học sinh

giỏi còn ít. Trong khi đó lại chƣa có đƣợc giới hạn kiến thức cần đạt đƣợc ứng với

mỗi cấp độ (HSG tỉnh, HSG khu vực, HSG quốc gia). Nếu căn cứ vào các tài liệu về

đề thi Olympiad quốc tế hàng năm thì có nhiều bài tập đề cập đến nhƣng kiến thức

ngoài chƣơng trình quá xa. Vì vậy việc ôn luyện thiếu tính định hƣớng vì phạm vi

kiến thức quá rộng. Việc tuyển chọn HSG cấp tỉnh rồi HSG cấp Quốc gia khó có thể

chính xác đƣợc, đồng thời để đƣợc tuyển chọn đƣợc đội tuyển học sinh đi thi

Olympiad hóa học Quốc tế phải mất một thời gian rèn luyện điều chỉnh quan điểm

tƣ duy dẫn đến tình trạng mất nhiều thời gian học mà hiệu quả không cao.

Mặt khác, thời gian thực hiện bồi dƣỡng HSG của các trƣờng còn nhiều

hạn chế. Kinh phí dành cho bồi dƣỡng theo quy định của nhà nƣớc còn quá thấp. Chế

độ chính sách ƣu tiên cho học sinh đạt giải chƣa ổn định. Vì vậy nhiều học sinh có

năng khiếu lại không mặn mà với việc ôn luyện học sinh giỏi mà thƣờng chọn giải

pháp an toàn hơn là ôn thi vào các trƣờng đại học danh tiếng trong nƣớc hoặc đầu tƣ đi

du học nƣớc ngoài.

Về vấn đề thực hành hóa học chƣa đƣợc quan tâm đúng mức. Trang thiết bị,

các loại máy móc, dụng cụ, hóa chất còn thiếu và chƣa đồng bộ. Vì vậy đa số học sinh

còn rất yếu về kĩ năng thực hành.

1.2. Vai trò, tác dụng của thực nghiệm trong dạy học và nghiên cứu hóa học


8

Hóa học nói chung và hóa học hữu cơ nói riêng là một ngành khoa học thực

nghiệm. Thí nghiệm có vai trò vô cùng quan trọng trong nghiên cứu và dạy học hóa

học.

“…Không thể hình dung đƣợc việc giảng dạy hóa học trong nhà trƣờng mà

lại không có quan sát, không có thí nghiệm học tập” [4]. Quan sát và thí nghiệm là

các phƣơng pháp nghiên cứu cơ bản của khoa học tự nhiên, của các môn khoa học

thực nghiệm, trong đó có môn hóa học. Hóa học là một khoa học đã và sẽ không thể

phát triển đƣợc nếu không có quan sát, thí nghiệm.

Quan sát và thí nghiệm đã tạo khả năng cho các nhà khoa học phát hiện và

khai thác các sự kiện, hiện tƣợng mới, xác định những quy luật mới, rút ra những

kết luận khoa học và tìm cách vận dụng vào thực tiễn. Nhƣ chúng ta đã biết, hầu hết

các nguyên tố hóa học, các chất hóa học mới, vật liệu mới,… đều đƣợc tìm ra từ

phòng thí nghiệm của các nhà hóa học. Tất cả các qui trình công nghệ trƣớc khi đƣa

vào các nhà máy sản xuất với qui mô công nghiệp đều phải đƣợc nghiên cứu và

thực hiện thành công ở phòng thí nghiệm.

Trong quá trình dạy học hóa học, thí nghiệm hóa học là phƣơng tiện trực

quan, đƣợc dùng phổ biến và giữ vai trò đặc biệt quan trọng. Có thể nói thí nghiệm

hóa học là cơ sở để học tập hóa học và rèn luyện kĩ năng thực hành. Nó giúp học sinh

chuyển từ tƣ duy cụ thể sang tƣ duy trừu tƣợng và ngƣợc lại. Thông qua quan sát, thí

nghiệm, bằng các thao tác tƣ duy phân tích, tổng hợp, trừu tƣợng hóa và khái quát

hóa giúp các em xây dựng các khái niệm. Bằng cách đó các em nắm kiến thức một

cách vững chắc và giúp cho tƣ duy phát triển. Khi làm thí nghiệm học sinh sẽ làm

quen đƣợc với các chất hóa học và trực tiếp nắm bắt các tính chất lý, hóa của chúng.

Khi quan sát các chất học sinh nắm bắt đƣợc tính chất vật lí và có khái niệm về chất

đang học, thông qua thí nghiệm học sinh sẽ khắc sâu đƣợc tính chất hóa học của chất.

Thí nghiệm là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn. Thí nghiệm hóa học giúp

học sinh làm sáng tỏ mối quan hệ phát sinh giữa các sự vật hiện tƣợng, giải thích

đƣợc bản chất của các quá trình xảy ra trong tự nhiên, trong sản xuất và đời sống.

Nhƣ từ thí nghiệm nitơ tác dụng với oxi khi có sự phóng điện tạo thành nitơ oxit


9

và nitơ đioxit, học sinh liên hệ giải thích câu … trong dân gian: “Lúa chiêm lấp

ló đầu bờ, bỗng nghe tiếng sấm phất cờ mà lên”; từ thí nghiệm khí CO2 không

duy trì sự cháy, học sinh liên hệ đến cấu tạo và hoạt động của dụng cụ chữa

cháy; từ thí nghiệm điều chế và thử tính chất của khí axetilen học sinh liên hệ

đến nguyên tắc hoạt động của đèn xì axetilen-oxi,... Chính vì vậy, thí nghiệm

giúp học sinh vận dụng các điều đã học vào thực tế cuộc sống. Học là để phục vụ

cuộc sống, ứng dụng kiến thức đã học vào cuộc sống, do đó quá trình dạy học phải

gắn liền với thực tế cuộc sống. Khi quan sát thí nghiệm học sinh ghi nhớ các thí

nghiệm, nếu học sinh gặp lại hiện tƣợng trong tự nhiên, học sinh sẽ hình dung lại kiến

thức và giải thích đƣợc hiện tƣợng một cách dễ dàng. Từ đó học sinh phát huy đƣợc

tính tích cực, sáng tạo và ứng dụng kiến thức nhạy bén trong những trƣờng hợp cụ

thể.

Làm thí nghiệm hóa học giúp học sinh rèn luyện kĩ năng thực hành. Khi

thực hành thí nghiệm, học sinh phải nắm vững lí thuyết của bài thực hành, phải đƣợc

trang bị đầy đủ kiến thức về an toàn thí nghiệm, phải làm chính xác các thao tác thí

nghiệm, sử dụng lƣợng hóa chất thích hợp để đảm bảo thí nghiệm thành công. Qua

thực hành thí nghiệm học sinh rèn luyện kĩ năng thao tác, sự khéo léo, kĩ năng lập kế

hoạch thí nghiệm, phát triển kĩ năng giải quyết vấn đề. Từ đó học sinh sẽ hình thành

những đức tính cần thiết của ngƣời lao động mới: tác phong làm việc nghiêm túc,

cẩn thận, ngăn nắp, kiên trì, trung thực, chính xác, khoa học,…

Thí nghiệm hóa học giúp học sinh phát triển tƣ duy, hình thành thế giới quan

duy vật biện chứng. Khi học sinh tự tay tiến hành các thí nghiệm sẽ giúp các em rèn

luyện kĩ năng quan sát, so sánh, phán đoán, nhận xét các hiện tƣợng xảy ra, khái quát

hóa và rút ra những kết luận khoa học. Khi làm thí nghiệm hoặc đƣợc tận mắt nhìn

thấy những hiện tƣợng hóa học xảy ra, học sinh sẽ tăng thêm niềm tin vào kiến thức

đã học và tăng niềm tin đối với bản thân.

Thông qua thí nghiệm hóa học học sinh nắm kiến thức một cách hứng thú,

vững chắc và sâu sắc hơn. Thí nghiệm hóa học giúp giờ học thêm sinh động, góp


10

phần nâng cao chất lƣợng dạy học. Học sinh sẽ khó yêu thích bộ môn và không thể

say mê khoa học với những bài giảng lý thuyết khô khan. Khi quan sát thí nghiệm,

học sinh sẽ muốn tự khám phá những thí nghiệm và tính chất hóa học của các chất để

giải thích đƣợc các câu hỏi: Tại sao các chất phản ứng với nhau lại tạo ra đƣợc hiện

tƣợng nhƣ vậy? Có thể sử dụng chất khác mà vẫn tạo ra đƣợc hiện tƣợng nhƣ trên

không?,… từ đó học sinh sẽ tự mình đi tìm hiểu vấn đề và tham gia vào quá trình

học tập một cách tự nhiên, tích cực.

Những phân tích trên đây không chỉ cho chúng ta thấy rõ tầm quan trọng của

thí nghiệm thực hành hóa học mà còn nhấn mạnh đến phƣơng pháp sử dụng các thí

nghiệm thực hành hóa học đó nhƣ thế nào để có thể đạt đƣợc hiệu quả cao, đáp ứng

mục tiêu dạy học hiện nay của sự nghiệp giáo dục.

1.3. Phần thực nghiệm hóa học hữu cơ trong chƣơng trình phổ thông [7-10, 26]

Từ năm học 2006-2007, thực hiện chủ trƣơng của Bộ GD & ĐT, các trƣờng

THPT thực hiện giảng dạy và học tập theo chƣơng trình, sách giáo khoa và phƣơng

pháp dạy học mới. Điểm nổi bật của chƣơng trình mới là đã tăng thời lƣợng dành

cho các hoạt động thực hành, hoạt động học tập tích cực của học sinh. Trong phân

phối chƣơng trình, phần hóa học hữu cơ bắt đầu từ học kì II lớp 11 và kéo dài đến

hết học kì I lớp 12. Ngoài các thí nghiệm do giáo viên hoặc học sinh tự thực hiện

trong quá trình học bài mới thì trong chƣơng trình có 6 hoặc 7 bài thí nghiệm thực

hành phần hữu cơ (tùy theo chƣơng trình chuẩn hay chƣơng trình nâng cao), mỗi

bài đƣợc thực hiện trong một tiết học với thời lƣợng 45 phút.

Bảng 1.1. Các bài thí nghiệm hóa học hữu cơ chương trình THPT cơ bản và nâng cao

Bài Chƣơng trình chuẩn Chƣơng trình nâng cao

Lớp 11

1

Phân tích định tính nguyên tố. Điều

chế và tính chất của metan

Thí nghiệm 1: Xác định nguyên tố

cacbon và hiđro

Phân tích định tính nguyên tố. Điều

chế và tính chất của metan

Thí nghiệm 1: Xác định sự có mặt của

cacbon và hiđro trong hợp chất hữu cơ


11

Thí nghiệm 2: Điều chế và thử tính

chất của metan

Thí nghiệm 2: Nhận biết halogen

trong hợp chất hữu cơ

Thí nghiệm 3: Điều chế và thử một vài

tính chất của metan

2

Điều chế và tính chất của etilen,

axetilen


chất của etilen


chất của axetilen

Tính chất của hiđrocacbon không no


chất của etilen


chất của axetilen

Thí nghiệm 3: Phản ứng của tecpen

với nƣớc brom

3

Tính chất của một vài hiđrocacbon

thơm

Thí nghiệm 1: Tính chất của benzen

Thí nghiệm 2: Tính chất của toluen

4

Tính chất của etanol, glixerol và

phenol

Thí nghiệm 1: Etanol tác dụng với

natri

Thí nghiệm 2: Glixerol tác dụng với

đồng (II) hiđroxit

Thí nghiệm 3: Phenol tác dụng với

nƣớc brom

Thí nghiệm 4: Phân biệt các dung

dịch etanol, phenol, glixerol

Tính chất của một vài dẫn xuất

halogen, ancol và phenol

Thí nghiệm 1: Thủy phân dẫn xuất

halogen

Thí nghiệm 2: Glixerol tác dụng với

đồng (II) hiđroxit

Thí nghiệm 3: Phenol tác dụng với

nƣớc brom

Thí nghiệm 4: Phân biệt các dung dịch

etanol, phenol, glixerol

5 Tính chất của anđehit và axit

cacboxylic

Tính chất của anđehit và axit

cacboxylic


12

Thí nghiệm 1: Phản ứng tráng bạc

Thí nghiệm 2: Phản ứng của axit

axetic với quì tím, natri cacbonat

Thí nghiệm 1: Phản ứng tráng bạc

Thí nghiệm 2: Phân biệt các dung dịch

axit axetic, anđehit fomic và etanol

Lớp 12

6

Điều chế, tính chất hóa học của este

và gluxit

Thí nghiệm 1: Điều chế etyl axetat

Thí nghiệm 2: Phản ứng xà phòng

hóa

Thí nghiệm 3: Phản ứng của Glucozơ

với Cu(OH)2

Thí nghiệm 4: Phản ứng của tinh bột

với iot

Điều chế este và tính chất một số

cacbohiđat

Thí nghiệm 1: Điều chế etyl axetat

Thí nghiệm 2: Phản ứng của Glucozơ

với Cu(OH)2

Thí nghiệm 3: Tính chất của saccarozơ

Thí nghiệm 4: Phản ứng của tinh bột

với iot

7

Một số tính chất của protein và vật

liệu polime

Thí nghiệm 1: Sự đông tụ của protein

Thí nghiệm 2: Phản ứng màu của

protein (phản ứng màu biure)

Thí nghiệm 3: Tính chất của một số

vật liệu polime khi đun nóng

Thí nghiệm 4: Phản ứng của một vài

vật liệu polime với kiềm

Một số tính chất của amin, amino axit

và protein

Thí nghiệm 1: Phản ứng brom hóa

anilin

Thí nghiệm 2: Phản ứng của glyxin

với chất chỉ thị

Thí nghiệm 3: Phản ứng màu của

protein với Cu(OH)2

Do tính đặc thù của mục tiêu dạy học và đối tƣợng dạy học nên các thí

nghiệm đƣợc chọn thực hiện trong các giờ dạy học ở trƣờng THPT cần đảm bảo các

yêu cầu:

- Đơn giản, dễ thực hiện, dễ thành công và đặc biệt là đảm bảo an toàn cho

học sinh.

- Các thí nghiệm có hiện tƣợng rõ ràng, xảy ra nhanh, đảm bảo về thời gian.


13

- Hóa chất phổ biến, dụng cụ đơn giản.

- Đảm bảo tính mỹ thuật, sƣ phạm và khoa học.

Các bài thực hành nói chung và các bài thực hành phần hữu cơ nói riêng

trong chƣơng trình hóa học THPT là công cụ trực quan sinh động để minh họa và

làm sáng tỏ lí thuyết, góp phần rèn luyện những kĩ năng thực hành cơ bản, làm quen

với các dụng cụ thí nghiệm và hình thành phƣơng pháp nghiên cứu khoa học cho

các em học sinh.

Ví dụ nhƣ, khi làm bài thực hành “Phân tích định tính nguyên tố. Điều chế

và tính chất của metan” học sinh rèn luyện đƣợc các kĩ năng thực hành nhƣ

- Làm thí nghiệm với lƣợng nhỏ hóa chất trong ống nghiệm: sử dụng thìa

thủy tinh để lấy chất rắn, công tơ hút để lấy chất lỏng,...

- Biết cách nung nóng chất rắn trong phòng thí nghiệm.

- Biết lắp ráp hệ thống dụng cụ đơn giản để tiến hành thí nghiệm với chất

rắn và chất khí.

- Biết cách thử tính chất của chất khí: đốt, dẫn khí vào các dung dịch,...

Khi làm bài thực hành “Điều chế, tính chất hóa học của este và gluxit” học

sinh rèn luyện đƣợc các kĩ năng thực hành nhƣ

- Tiếp tục rèn luyện kĩ năng làm việc với lƣợng nhỏ hóa chất trong ống

nghiệm, dùng ống hút nhỏ giọt để lấy hóa chất và ƣớc lƣợng lƣợng hóa chất một

cách định tính,...

- Biết cách đun nóng và đun cách thủy hỗn hợp phản ứng,...

Tuy nhiên, hiện nay số lƣợng và chất lƣợng thí nghiệm thực hành hóa học

trong chƣơng trình THPT chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu của việc dạy học nói chung

và đặc biệt là yêu cầu việc đổi mới dạy học nói riêng. Hơn nữa các thí nghiệm hóa

học trong chƣơng trình THPT chủ yếu chỉ mang tính chất định tính. Hầu hết các bài

thực hành thí nghiệm sinh học ở THPT trong chƣơng trình và sách giáo khoa đƣợc

bố trí ở cuối mỗi chƣơng chỉ mang tính chất củng cố minh họa cho các kiến thức lý

thuyết đã đƣợc trình bày trong các bài học của chƣơng trình. Hơn nữa số tiết thực


14

hành quy định trong chƣơng trình và sách giáo khoa cũng còn rất hạn chế. Số tiết thí

nghiệm thực hành hóa học cần đƣợc tăng lên cho phù hợp với xu thế chung của giáo

dục thế giới và tƣơng xứng với tính chất của các môn khoa học thực nghiệm.

Đối với trƣờng chuyên, lớp chuyên hóa mặc dù số tiết học môn chuyên tăng

1,5 lần so với chƣơng trình hóa học nâng cao để học thêm phần kiến thức chuyên

sâu, nhƣng chủ yếu vẫn mang nặng tính lý thuyết, phần thí nghiệm thực hành vẫn

chƣa đƣợc quan tâm đúng mức. Cho đến nay dụng cụ, hóa chất đa số trƣờng chuyên

cơ bản còn thiếu và yếu, đội ngũ giáo viên có đủ trình độ năng lực để hƣớng dẫn đội

tuyển HSG làm các bài thực hành nâng cao còn ít. Chỉ khi các em học sinh trong

tham gia đội tuyển Olympic quốc tế mới đƣợc làm các bài thực hành chuẩn và đều

phải nhờ các giảng viên các trƣờng đại học, các giáo sƣ - tiến sĩ hƣớng dẫn. Đây

cũng chính là nguyên nhân dẫn đến kết quả chƣa cao trong phần thực hành của học

sinh Việt Nam trong các kì thi Olympiad quốc tế.

Trong các trƣờng THPT nói chung và trƣờng THPT chuyên tình trạng khả

năng hƣớng dẫn thực hành yếu có thể có nhiều nguyên nhân, phần vì kinh phí cho

lĩnh vực này còn hạn hẹp tuy đã có nhiều cố gắng, phần vì trách nhiệm của nhà sản

xuất (dụng cụ, thiết bị còn mà không dùng đƣợc, dùng đƣợc thì cũng chóng hỏng),

phần vì thiếu một sự quản lí chỉ đạo, động viên những ngƣời tốt, việc tốt trong sử

dụng và cải tiến sáng tạo thí nghiệm thực hành hóa học hiện có. Và một trong

những nguyên nhân sâu xa nhất của vấn đề này là do các kì thi ở nƣớc, ta từ kì thi

tuyển sinh Đại học đến các kì thi HSG các cấp, đều nặng tính lý thuyết, ít có nội

dung thực hành vì vậy tâm lý “Thi gì, học nấy” đã làm cho việc sử dụng thí nghiệm

thực hành trong công tác giảng dạy và học tập hóa học ở THPT chƣa đƣợc chú

trọng và quan tâm đúng mức.

Chắc chắn rằng, từ năm học 2012-2013 trong bài thi HSG quốc gia có thêm

bài thực hành và với sự quan tâm đầu tƣ cả về kinh phí và tâm huyết của Bộ GD &

ĐT thì chất lƣợng thí nghiệm thực hành hóa học thì sẽ có sự chuyển biến cả về

lƣợng và chất, tƣơng xứng với vai trò của nó.


15

1.4. Một số nội dung thực nghiệm hữu cơ đƣợc đề cập trong kì thi Olympiad

Hóa học Quốc tế [6]

Các bài thực hành phần hữu cơ ở năm kì thi IChO gần đây:

Kì thi IChO 40, năm 2008 ở Budapest, Hungary bài thực hành phần hữu cơ

là “Tổng hợp α-D-glucopyrannozơ pentaaxetat”

O

OH

OH

OH

OH

OH

O

OAcO

OAc

OAc

OAc

Ac

Ac2O

HClO4

yêu cầu:

a. Tổng hợp, lọc rửa sản phẩm, làm khô, cân và kiểm tra độ tinh khiết của

sản phẩm.

b. Tính lƣợng sản phẩm theo lý thuyết.

c. Tổng hợp α-D-glucopyrannozơ pentaaxetat từ β-D-glucopyrannozơ

pentaaxetat.

O

OAcO

OAc

OAc

OAc

Ac

Ac2O

ZnCl2

OOAc

O

OAc

OAc

OAc

Ac

Nghiên cứu động học phản ứng với sắc kí lớp mỏng (lấy hỗn hợp phản ứng ở

thời gian khác nhau, chạy sắc kí để theo dõi sự chuyển hóa của phản ứng)

Kì thi IChO 41, năm 2009 ở Anh bài thực hành phần hữu cơ là “Phản ứng

ngưng tụ anđol thân thiện với môi trường”

yêu cầu:

a. Tổng hợp, đo pH của hỗn hợp phản ứng.


16

b. Làm khô và cân sản phẩm thô.

c. Chạy sắc kí lớp mỏng theo dõi phản ứng (xác định thời điểm phản ứng

kết thúc), xác định giá trị Rf.

d. Tinh chế và xác định khối lƣợng sản phẩm tinh chế.

e. Xác định cấu trúc sản phẩm dựa vào thông tin đề cho và phổ 13

C – NMR.

f. Tính hiệu suất phản ứng.

Kì thi IChO 42, năm 2010 ở Tokyo, Nhật Bản bài thực hành phần hữu cơ là

“Phản ứng của este Hantzsch với Urehiđropeoxit”

yêu cầu:

a. Tổng hợp dẫn xuất piriđincacboxylat từ đietyl este của axit 1,4-đihiđro-

2,6-đimetylpiriđin-3,5-đicacboxylic (1,4-DHP hay còn gọi là este Hantzsch) bằng

phản ứng oxi hóa với urehiđropeoxit (UHP), một chất oxi hóa thân thiện môi

trƣờng.

b. Chạy sắc kí lớp mỏng xác định thời điểm phản ứng kết thúc, xác định Rf.

c. Tinh chế (kết tinh sản phẩm), tính hiệu suất phản ứng.

d. Xác định cấu trúc các chất trung gian và sản phẩm.

Kì thi IChO 43, năm 2011 ở Ankara, Thổ Nhĩ Kỳ bài thực hành phần hữu cơ

là “Tổng hợp, tinh chế và tách hỗn hợp đồng phân lập thể đia ”

NH

H3C CH3

OO

OOCH2CH3

1,4-DHP

NH3C CH3

OO

OOCH2CH3

CH3CH2CH3CH2

KI

UHP HO

OH

N N

O

H H

HH


17

yêu cầu:

a. Tổng hợp, chạy sắc kí để xác định sự chuyển hóa của phản ứng.

b. Dùng sắc kí cột nhanh tách hai đồng phân lập thể (phân đoạn A và phân

đoạn B).

c. Phân tích sản phẩm (dựa vào sắc kí lớp mỏng, phổ UV-VIS, và độ hấp

phụ quang), tính hiệu suất phản ứng.

Kì thi IChO 44, năm 2012 ở Mỹ bài thực hành phần hữu cơ là “Động học,

hiệu ứng đồng vị và cơ chế phản ứng iot hóa axeton ”. Nghiên cứu cơ chế phản ứng

iot hóa axeton dựa cả vào nghiên cứu động học phản ứng và hiệu ứng đồng vị.

CH3COCH3 + I2 → CH3COCH2I + HI

Yêu cầu

a. Khảo sát tốc độ phản ứng của axeton (CH3COCH3) và axeton-d6

(CD3COCD3) bằng cách thay đổi nồng độ đầu của các chất phản ứng.

b. Tính bậc riêng phần và hằng số tốc độ phản ứng của mỗi phản ứng trên.

c. Xác định cơ chế phản ứng (theo gợi ý) dựa vào kết quả thực nghiệm.

1.5. Yêu cầu về phần thực nghiệm trong kì thi Olympiad Hóa học Quốc tế [3]

Olympiad Hóa học Quốc tế (IChO) là cuộc thi hóa học cho các học sinh

trung học với mục tiêu cƣờng sự giao lƣu quốc tế về hóa học. Nó nhằm khích lệ sự

năng động của học sinh quan tâm đến hóa học theo cách độc lập và giải quyết sáng

tạo các bài tập hóa học. Cuộc thi IChO giúp cho việc tăng cƣờng mối quan hệ hữu

nghị giữa thế hệ trẻ từ các nƣớc khác nhau, khích lệ sự hiểu biết và hợp tác quốc tế.

IChO đƣợc tổ chức hàng năm, thông thƣờng vào đầu tháng bảy tại một nƣớc

tham gia đăng cai. Đoàn dự thi của mỗi nƣớc có thể gồm 4 thí sinh và hai giáo viên


18

chuyên môn, có thể có thêm hai quan sát viên khoa học. Cuộc thi gồm hai phần:

phần 1, thi thực hành; phần 2, thi lý thuyết. Thời gian làm bài cho mỗi phần thi kéo

dài từ 4 đến 5 giờ. Có ít nhất một ngày nghỉ giữa hai buổi thi. Các thành viên của

ban Khoa học của IChO của nƣớc tổ chức chịu trách nhiệm về việc chuẩn bị các bài

thi. Điểm tối đa của phần thi lý thuyết là 60, của phần thi thực hành là 40, thành

tổng số điểm là 100. Phần thi thực hành cần đáp ứng điều kiện sau:

- Phần thực hành cần phải chứa ít nhất hai bài thi độc lập.

- Các thành viên không đƣợc đánh giá một cách chủ quan phần điểm nào.

- Khi làm các bài phân tích định tính, các thí sinh phải đƣợc nhận cùng một

chất

- Khi làm các bài phân tích định lƣợng, các thí sinh phải đƣợc nhận cùng một

chất nhƣng có nồng độ khác nhau.

- Khi đánh giá các bài thi định lƣợng các giá trị xuất sắc không dựa trên các

kết quả trung bình của các thí sinh.

- Trong các bài thi định lƣợng, phải cho phần lớn điểm khi thi sinh báo cáo

giá trị trung bình, trong khi đó cũng có thể cho một số điểm đối với các phƣơng

trình tƣơng ứng, các tính toán, hoặc giải thích liên quan trực tiếp đến bài thi. Không

đƣợc thƣởng điểm cho các phần lặp lại.

Về phạm vi kiến thức trong các kì thi IChO đƣợc chia làm ba phần

- Kiến thức cơ bản có trong chƣơng trình THPT của hầu hết các nƣớc.

- Kiến thức có trong chƣơng trình THPT của một số nƣớc.

- Kiến thức nâng cao không có trong chƣơng trình THPT, thƣờng tƣơng

đƣơng với kiến thức ở trình độ Cao đẳng hoặc Đại học chuyên ngành.

Nƣớc tổ chức có thể đƣa thoải mái các câu hỏi và bài tập vào lí thuyết và

thực hành dựa trên kiến thức trong phần một. Còn nếu trong bài thi có các kiến thức

thuộc các phần hai và phần ba, sẽ đƣợc nêu rõ ràng vào trang đầu của bài tập chuẩn

bị và giới thiệu trƣớc ở tập bài chuẩn bị.

Nội dung các bài thực hành trong các kì thi IChO đều mang tính thực tiễn và

có nhiều ứng dụng, các chất tổng hợp thƣờng là các chất thuộc lĩnh vực sinh hóa


19

nhƣ thuốc, chất dẫn thuốc,… hoặc lĩnh vực vật liệu mới mà là thế mạnh hoặc là

những công trình khoa học, công nghệ mới của nƣớc đăng cai tổ chức.

Các bài thi thực nghiệm hóa hữu cơ thƣờng gồm hai phần. Phần một, tổng

hợp chất; Phần hai, tinh chế và tách chất. Ở phần một, trong quá trình tổng hợp

thƣờng dùng thêm kĩ thuật sắc kí lớp mỏng để theo dõi quá trình phản ứng; hoặc

nghiên cứu cơ chế và động học phản ứng bằng phƣơng pháp chuẩn độ, sắc kí lớp

mỏng, hiệu ứng đồng vị;... Ở phần hai, thƣờng yêu cầu tinh chế rồi tính hiệu suất

phản ứng; kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm (đo chiết suất, xác định điểm nóng

chảy, dựa vào sắc kí lớp mỏng,…); xác định cấu trúc của sản phẩm dựa vào phƣơng

pháp phổ (thƣờng là phổ 1H và

13C NMR) hoặc yêu cầu tách sản phẩm ra khỏi hỗn

hợp (tách hỗn hợp đồng phân lập thể,…).

Chính vì vậy, với học sinh tham gia kì thi IChO để thực hiện đƣợc bài thực

hành phần hữu cơ ngoài các kĩ năng cơ bản nhƣ

- Biết tiến hành phản ứng trong ống nghiệm.

- Biết cách đun nóng trong phòng thí nghiệm, cách đun hồi lƣu, chƣng cất.

- Biết cách chuẩn bị và pha loãng dung dịch, pha dung dịch chuẩn.

- Biết xác định thể tích, chuẩn độ, dùng quả bóp hút pipet.

- Biết cân khối lƣợng và đo thể tích (dùng cân điện tử, ống đong chia độ,

dùng pipet, bình định mức).

- Biết dùng máy khuấy từ.

- Biết đo pH (bằng giấy pH hoặc máy đo pH)

- Biết thử định tính các nhóm chức hợp chất hữu cơ (theo qui trình đã cho)

Và cần phải đƣợc trang bị thêm các kiến thức nâng cao cả về lý thuyết và

thực hành nhƣ

- Giải trình phổ NMR đơn giản (độ chuyển dịch hóa học, độ bội của pic, tích

phân).

- Các kĩ thuật tổng hợp hữu cơ: phƣơng pháp lọc, làm khô chất kết tủa, sắc kí

lớp mỏng.


20

- Tổng hợp ở thiết bị lƣợng nhỏ.

- Phƣơng pháp phân tích định lƣợng, chuẩn độ.

- Lí thuyết và thực hành phƣơng pháp chiết với các dung môi không trộn lẫn

nhau.

- Lí thuyết và thực hành về động học phản ứng,…

Qua tìm hiểu và phân tích trên chúng tôi nhận thấy rằng, chƣơng trình thi của

IChO khá rộng và có một số vấn đề khác biệt so với chƣơng trình dạy học môn Hóa

trong chƣơng trình THPT Cơ bản, Nâng cao. Việc huấn luyện HSG cho các kì thi

HSG hóa học trong nƣớc thƣờng nặng về lí thuyết và ít có các nội dung thực

nghiệm. Do đó, để HS Việt Nam có kết quả thực hành cao trong các kỳ thi quốc tế,

cần thúc đẩy tăng cƣờng các nội dung Hóa học có ứng dụng và rèn luyện kỹ năng

thực hành cho học sinh. Đặc biệt cần có sự định hƣớng theo từng cấp độ để dần

tiệm cận với đƣợc với chƣơng trình chuẩn quốc tế. Đi tắt đón đầu, tránh sự lãng phí

và không hiệu quả trong quá trình giảng dạy, đào tạo và bồi dƣỡng HSG, bồi dƣỡng

nhân tài cho đất nƣớc.


21

CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP THỰC NGHIỆM

2.1. Qui trình xây dựng bài tập thực nghiệm

- Xác định nội dung và phạm vi kiến thức cần kiểm tra.

- Xác định mục tiêu và mức độ yêu cầu về kiến thức và kĩ năng cần đạt đƣợc

trong bài thực hành.

- Nghiên cứu tài liệu, xây dựng qui trình thực hành.

- Xây dựng hệ thống các câu hỏi, các yêu cầu về báo cáo kết quả thực

nghiệm.

- Làm thực nghiệm.

- Xây dựng thang điểm đánh giá.

- Làm thực nghiệm sƣ phạm, đánh giá và điều chỉnh thang điểm.

2.2. Cơ sở lí thuyết

2.2.1. Động hóa học phản ứng đơn giản [12, 21]

Trong các bài thi lý thuyết và thực hành ở các kì thi IChO thƣờng có bài tập

về khảo sát động hóa học của phản ứng hóa học.

Động hóa học nghiên cứu tốc độ của phản ứng trong những điều kiện nhất

định và xác định các yếu tố ảnh hƣởng lên tốc độ phản ứng, nhƣ nồng độ các chất

tham gia phản ứng, nhiệt độ, xúc tác. Từ những dữ kiện nghiên cứu động hóa học ta

có thể thêm thông tin về cơ chế phản ứng cũng nhƣ về hoạt độ hóa học của chất

tham gia phản ứng.

Phƣơng trình động học hay phƣơng trình tốc độ phản ứng (W) đƣợc xác định

bằng biến thiên lƣợng chất phản ứng (hay sản phẩm) trong một đơn vị thời gian

1W .

dC

dt (2.1)

Trong đó: ν - hệ số tỉ lƣợng trong phản ứng

dC - biến thiên nồng độ của chất

dt - biến thiên thời gian


22

dấu ứng với xu hƣớng biến đổi nồng độ chất để đảm bảo tốc

độ phản ứng luôn dƣơng

Xét phản ứng: aA + bB → cC + dD (2.2)

(a, b, c, d – hệ số của phản ứng)

Ta có: 1 1 1 1

W . . . .CA B DdCdC dC dC

a dt b dt c dt d dt (2.3)

Theo định luật tác dụng khối lƣợng của Gunbec – Vagơ (thực nghiệm), phản

ứng chỉ có thể xảy ra nếu có sự va chạm giữa các phân tử có đủ năng lƣợng, hay tốc

độ phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất tác dụng:

W = . . A Bn n

A Bk C C (2.4)

Trong đó: k – hằng số tốc độ phản ứng (chỉ phụ thuộc nhiệt độ)

An - bậc phản ứng riêng phần của A

Bn - bậc phản ứng riêng phần của B

( An , Bn không nhất thiết phải bằng các hệ số a, b của phản ứng)

A Bn n n : bậc phản ứng

Đối với phản ứng một chiều bậc 0, bậc 1 và bậc 2, các phƣơng trình động

học dạng tích phân, dạng vi phân và thời gian bán phản ứng tƣơng ứng tóm tắt ở

bảng sau

Bảng 2.1. Phương trình động học của các phản ứng đơn giản một chiều

Bậc phản

ứng

Phƣơng trình động

học (dạng vi phân)

Phƣơng trình động học

(dạng tích phân)

Thời gian bán

phản ứng t1/2

Thứ nguyên

của k

0 dC

kdt

kt = Co- C

mol.L-1

.s-1

1 .dC

k Cdt

ln oCkt

C

ln 2

k s

-1

2

. .A B

dCk C C

dt

.1.ln

.

oB A

oA oB oA B

C Ckt

C C C C

L.mol

-1.s

-1

2.dC

k Cdt

.

o

o

C Ckt

C C

1

. ok C L.mol

-1.s

-1


23

Trong đó: t1/2 là thời gian bán phản ứng - thời gian cần thiết để nồng độ của

chất phản ứng giảm đi một nửa; Co là nồng độ ban đầu; C là nồng độ tại thời điểm t.

Để xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng hóa học có thể dùng

một số phƣơng pháp sau:

2.2.1.1. Phương pháp thế

Đem nồng độ của một chất nào đó tìm đƣợc bằng thực nghiệm ở những thời

điểm khác nhau vào phƣơng trình động học của phản ứng bậc 1, bậc 2,… xem

phƣơng trình nào cho đƣợc giá trị không đổi của hằng số tốc độ k.

Ví dụ, phản ứng thủy phân etyl axetat:

CH3COOC2H5 + NaOH → CH3COONa + C2H5OH

Sự biến thiên lƣợng etyl axetat và xút theo thời gian đƣợc cho trong bảng

sau:

t (giây) 0 393 669 1010 1265

nNaOH (mol) 0,5638 0,4866 0,4467 0,4113 0,3879

neste (mol) 0,3114 0,2342 0,1943 0,1589 0,1354

Xác định bậc phản ứng và hằng số tốc độ của phản ứng ?

Giải. Gọi a và b là số mol este và NaOH ban đầu, x là số mol este phản ứng sau thời

gian t.

Nếu phản ứng bậc 1 ta có phƣơng trình động học sau: 1

1ln

ak

t a x

Nếu phản ứng bậc 2 ta có phƣơng trình động học sau: 2

( )1ln

( ) ( )

b a xk

t a b a b x

Thay số liệu vào ta có

t (s) 0 393 669 1010 1265

b (mol) 0,5638 0,4866 0,4467 0,4113 0,3879

a (mol) 0,3114 0,2342 0,1943 0,1589 0,1354

x (mol) 0,0772 0,1171 0,1525 0,1760

k1.10-3

(s-1

) 0,7249 0,7050 0,6661 0,6584

k2 (mol-1

.s-1

) 0,138 0,141 0,140 0,143


24

Giá trị k2 gần nhƣ không đổi nên phản ứng là bậc 2 và hằng số tốc độ trung bình

là:

0,138 0,141 0,140 0,143 1 10,140 ( . )

4k mol s

2.2.1.2. Phương pháp đồ thị

Đối với phản ứng bậc 1, sau khi biến đổi phƣơng trình động học ta có

ln ln oC kt C hay ln( ) lna x kt a

Sự phụ thuộc của lnC hay ln(a-x) vào t là tuyến tính, vẽ đồ thị ta xác định

đƣợc hằng số tốc độ k:

O

α

t

lnC

lnCo

tan = kα

Hình 2.1. Đồ thị sự biến đổi của lnC theo thời gian của phản ứng bậc 1

Đối với phản ứng bậc 2, sau khi biến đổi phƣơng trình động học ta có

ln ( ) ln oBAoA oB

B o A

CCC C kt

C C ; hay ln ( ) ln

a x ba b kt

b x a

Sự phụ thuộc của ln A

B

C

C hay ln

a x

b x

vào t là tuyến tính, vẽ đồ thị ta xác định

đƣợc hằng số tốc độ k:


25

O

α

t

lnCA/CB

-ln(b/a)

tan = k(a-b)α

Hình 2.2. Đồ thị sự biến đổi của ln(CA/CB) theo thời gian của phản ứng bậc 2

Phƣơng pháp đồ thị cho kết quả tốt hơn phƣơng pháp thế

Ví dụ, ở 25oC sự thủy phân metyl axetat trong dung dịch HCl dƣ nồng độ

0,05M là phản ứng bậc 1. Thể tích dung dịch NaOH dùng để trung hòa 25cm3

hỗn

hợp phản ứng theo thời gian nhƣ sau:

t (phút) 0 21 75 119

VNaOH (cm3) 24,4 25,8 29,3 31,7 47,2

Bằng phƣơng pháp đồ thị hãy tính hằng số tốc độ phản ứng và thời gian bán

phản ứng?

Giải.

Phản ứng thủy phân: CH3COOCH3 + H2O HCl CH3COOH + CH3OH

Phản ứng trung hòa: HCl + NaOH NaCl + H2O

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O

Phƣơng trình động học của phản ứng: 1

lna

kt a x

Trong đó: a – nồng độ đầu của este, (a-x) – nồng độ của este tại thời điểm t.

Nếu V∞ là thể tích ứng với thời điểm kết thúc phản ứng thủy phân este trong

môi trƣờng axit, Vo là thể tích ứng với thời điểm đầu, Vt là thể tích ở thời điểm t thì

hiệu (V∞ - Vo) tỉ lệ với nồng độ este ban đầu, (V∞ - Vt) tỉ lệ với nồng độ este ở thời

điểm t. Do đó:


26

) )ln( ln(t oV V V Vkt

t (phút) 0 21 75 119

VNaOH (cm3) 24,4 25,8 29,3 31,7 47,2

ln(V∞ - Vt) 3,127 3,063 2,885 2,741

Hình 2.3. Đồ thị sự biến đổi của lnC theo t (s) của phản ứng thủy phân etyl axetat

Từ đồ thị ta có: k = 0,0033 phút-1

, t1/2 = ln2/k = 210,045 phút.

2.2.1.3. Phương pháp chu kì bán hủy

Đối với phản ứng một chiều bậc 1, thời gian nửa phản ứng không phụ thuộc

vào nồng độ đầu:

1/2

ln 2t

k

Đối với các phản ứng bậc 2 và nồng độ đầu của các chất bằng nhau thì

1/2

1

o

tkC

;

Nếu biết t1/2 ở hai giá trị nồng độ đầu khác nhau, t1/2,1 ứng với C01 và t1/2,2 ứng

với C02, ta có:

1

1/2,1 2

1/2,2 1

n

o

o

C

t

t

C

1/2,1

1/2,2

02

01

lg

1

lg

t

tn

C

C


27

2.2.1.4. Phương pháp tốc độ đầu (phương pháp Van’Hoff)

Giả thiết ta cần xác định bậc nA trong phƣơng trình (2.4), ta cần làm ít nhất

hai thí nghiệm ứng với hai nồng độ đầu của A khác nhau, ví dụ ,1

o

AC và ,2

o

AC , còn

nồng độ của B thì giữ nguyên. Ta có:

'

1 ,1W .An

o o

Ak C và '

2 ,2W .An

o o

Ak C ; với ' .Bn

o

Bk k C

Lấy loga rồi biến đổi đại số ta đƣợc:

2

1 2 1

,2 ,2 ,1

,1

Wlg

W lg W lg W

lg lglg

o

o o o

A o o o

A A A

o

A

nC C C

C

Bằng cách tƣơng tự ta có thể xác định đƣợc bậc phản ứng của các cấu tử

khác.

2.2.1.5. Qua các đại lượng vật lý

Để xác định bậc và hằng số tốc độ phản ứng ngƣời ta có thể dựa vào sự biến

thiên theo thời gian của một đại lƣợng vật lý nào đó tỉ lệ tuyến tính với nồng độ,

nhƣ độ dẫn điện, độ quay cực, mật độ quang… nếu phản ứng xảy ra trong dung

dịch, hoặc áp suất nếu phản ứng xảy ra trong pha khí.

Ví dụ, bài tập trong kì thi IChO 43 năm 2011:

Nitơmonoxit NO và nitơđioxit NO2 là những chất gây ô nhiễm trong không

khí thƣờng gặp. Nitơmonoxit có trong khí quyển thƣờng đƣợc tạo thành khi có sấm

chớp và trong các động cơ đốt trong. Ở nhiệt độ cao, NO phản ứng với H2 tạo thành

đinitơmonoxit N2O là một khí nhà kính

2NO(k) + H2(k) → N2O(k) + H2O(k)

Để nghiên cứu động học của phản ứng trên ở 820oC, ngƣời ta đo tốc độ ban đầu của

phản ứng ở những áp suất ban đầu khác nhau của NO và H2.

Thí nghiệm Áp suất đầu, torr Tốc độ đầu của sự tạo thành

N2O, torr.s-1

NOP 2HP

1 120.0 60.0 8,66.10-2


28

2 60.0 60.0 2,17.10-2

3 60.0 180.0 6,62.10-2

Hãy xác định biểu thức tốc độ phản ứng bằng thực nghiệm và xác định hằng

số tốc độ phản ứng ?

Giải.

Biểu thức định luật tốc độ phản ứng có dạng: 2

. .ba

NO HW k P P

22

21

,2

,1

W 2,17.10lg lg

W 8,66.102

60lglg

120

o

o

o

NO

o

NO

aP

P

; 2

2

23

22

,3

,2

W 6,62.10lg lg

W 2,17.101

180lglg

60

o

o

o

H

o

H

bP

P

Vậy biểu thức tốc độ của phản ứng có dạng

2

12. .NO HW k P P

Hằng số tốc độ phản ứng:

27 2 1

2

8,66.101,00.10 orr .

120 .60k t s

2.2.2. Sơ lược phương pháp chuẩn độ [13, 24, 41]

Chuẩn độ là phƣơng pháp phân tích hóa học thể tích. Các phƣơng pháp

chuẩn độ thể tích dựa trên bốn loại phản ứng cơ bản gồm phản ứng axit-bazơ, phản

ứng oxi hóa – khử, phản ứng tạo phức, và phản ứng tạo kết tủa.

Khái niệm chuẩn độ học sinh đƣợc làm quen ở chƣơng cuối của chƣơng trình

hóa học lớp 12. Gồm chuẩn độ axit – bazơ (chuẩn độ HCl bằng dung dịch NaOH

chuẩn) và chuẩn độ oxi hóa – khử (chuẩn độ dung dịch FeSO4 trong môi trƣờng axit

bằng dung dịch chuẩn KMnO4).

Trong các bài thực hành của các kì IChO, kĩ thuật chuẩn độ thƣờng đƣợc sử

dụng. Tuy nhiên trong phạm vi của luận văn tôi chỉ để cập đến phƣơng pháp chuẩn

độ axit – bazơ đƣợc sử dụng trong các bài thực hành của luận văn.

2.2.2.1. Một số kỹ năng và thao tác chuẩn độ cơ bản

Cách sử dụng Pipet: dùng để lấy chính xác thể tích dung dịch. Khi thao tác với

pipet tránh nắm cả tay vào pipet vì nhiệt từ tay sẽ làm thay đổi thể tích của chất lỏng


29

trong pipet. Khi lấy dung dịch bằng pipet, tay cầm đầu trên của pipet bằng ngón cái

và ngón giữa của tay thuận rồi nhúng đầu dƣới của pipet vào dung dịch (gần đáy

bình). Tay kia cầm quả bóp cao su, bóp lại rồi đƣa vào đầu trên của pipet để hút

dung dịch vào pipet đến khi dung dịch trong pipet cao hơn vạch mức 2-3 cm. Dùng

ngón tay trỏ bịt nhanh đầu trên của pipet lại để chất lỏng không chảy khỏi pipet.

Dùng tay không thuận nâng bình đựng dung dịch lên, điều chỉnh nhẹ ngón tay trỏ để

chất lỏng chảy từ từ ra khỏi pipet cho đến khi mặt cong phía dƣới của chất lỏng

trùng với vạch của pipet thì dùng ngón tay trỏ bịt chặt đầu trên của pipet là và

chuyển pipet có chứa một thể tích chính xác chất lỏng sang bình chuẩn độ. Khi lấy

dung dịch và khi cho chất lỏng chảy khỏi pipet cần giữ cho pipet ở vị trí thẳng

đứng. Khi chất lỏng chảy xong cần chạm nhẹ pipet vào phần bình không có dung

dịch (hình 2.4) tuyệt đối không thổi giọt dung dịch còn lại trong pipet (nếu thành

pipet có chú thích là loại TD).

Khi đọc thể tích trên pipet chú ý lấy 02 chữ số có nghĩa sau dấu phảy.

Hình 2.4. Cách lấy dung dịch bằng pipet

Cách sử dụng Buret: Khi làm việc với buret cần kiểm tra cầu khóa buret có đảm

bảo kín và trơn, nếu cần thì bôi khóa với một lớp mỏng vaselin để tăng độ kín và

trơn. Kẹp buret vào giá buret ở vị trí thẳng đứng. Trƣớc mỗi lần chuẩn độ cần tráng

buret bằng chính dung dịch sẽ đựng trong buret và phải đổ dung dịch vào buret tới

vạch “0” phía trên và chú ý làm đầy cả phần cuối và cả khóa buret. Khi đọc thể tích

buret, mắt phải để ở vị trí ngang mặt cong phía dƣới dung dịch trong suốt hoặc phần

trên mặt lồi với dung dịch không màu và lấy 01 chữ số có nghĩa sau dấu phảy. Khi


30

tiến hành chuẩn độ phải để cho dung dịch chảy khỏi buret từ từ để tất cả chất lỏng

chảy ra hết khỏi buret và sau 30 giây kể từ khi khóa dung dịch mới đọc kết qủa.

Cuối quá trình chuẩn độ phải nhỏ từng giọt dung dịch và làm vài lần để lấy giá trị

trung bình. Phép chuẩn độ đƣợc coi là kết thúc khi hiệu thể tích giữa các lần chuẩn

độ song song không quá 0,1 ml.

(a) nạp dung dịch vào

buret

(b) Kiểm tra xem có còn

bọt khí ở khóa van không

(c) rửa đầu buret bằng

nước cất

(d) làm sạch và khô

buret trước khi chuẩn độ

Hình 2.5. Các thao tác với buret trước khi chuẩn độ

Cách lấy dung dịch để chuẩn độ: Chúng ta sử dụng pipet để lấy dung dịch chuẩn

hoặc dung dịch phân tích vào bình nón (hình 12).

(a) tráng pipet bằng

chính dung dịch cần lấy

(b) lau phía ngoài pipet

bằng giấy thấm

(c) Để pipet thẳng đứng

và nghiêng bình nón để

dung dịch chảy vào

(d) Tia nước cất xung quanh

bình nón để đảm bảo tất cả

thể tích dung dịch đã lấy

phản ứng với chất chuẩn

Hình 2.6.Các thao tác lấy dung dịch vào bình nón bằng pipet

Lưu ý: chỉ dùng nƣớc cất để tráng bình nón, không dùng dung dịch cần lấy để tráng.

Để pha dung dịch chuẩn từ chất gốc, ngƣời ta cân một lƣợng xác định phù hợp

chất gốc trên cân phân tích có độ chính xác 0,0001 hoặc 0,00001g, hoà tan định

lƣợng lƣợng cân trong bình định mức có dung tích thích hợp rồi pha loãng bằng

nƣớc cất hoặc dung môi thích hợp tới vạch mức.

Chất gốc phải là những chất có thành phần hóa học đúng theo công thức, có


31

khối lƣợng mol phân tử lớn, có độ tinh khiết phân tích hoặc tinh khiết hóa học (tạp

chất < 0,1%), chất gốc và dung dịch của nó phải bền.

Cách tiến hành chuẩn độ:

- Tay không thuận cầm khóa van (hình 2.7a)

- Tay thuận cầm bình nón (hình 2.7b)

- Chuẩn độ với tốc độ nhanh trƣớc điểm tƣơng đƣơng một vài ml

- Để đầu buret chạm vào bình nón (hình 2.7c)

- Tia nƣớc cất xung quanh để dung dịch của chất chuẩn nếu có bám trên

thành của bình nón sẽ đƣợc đi xuống (hình 2.7d)

- Khi gần đến điểm tƣơng đƣơng chuẩn với tốc độ chậm

- Dấu hiệu kết thúc chuẩn độ là khi dung dịch vừa chuyển từ mầu A sang

màu B

(a) (b) (c) (d)

Hình 2.7. Các thao tác trong quá trình chuẩn độ

2.2.2.2. Chuẩn độ axit – bazơ

Pha chế dung dịch chuẩn axit oxalic (H2C2O4, M = 126,066)

Cân chính xác 0,7879 gam H2C2O4.2H2O trong cốc cân trên cân phân tích,

chuyển axit qua phểu vào bình định mức 250ml. Thêm khoảng 150ml nƣớc cất nữa

lắc kĩ cho tan hết, thêm tiếp nƣớc cất đến vạch định mức, lắc kĩ trộn đều, thu đƣợc

dung dịch H2C2O4 0,025M.

Thiết lập nồng độ dung dịch NaOH theo dung dịch gốc H2C2O4

- Nguyên tắc: dựa vào phản ứng trung hòa

H2C2O4 + 2NaOH → Na2C2O4 + 2H2O


32

Axit oxalic có pK1 = 1,25 và pK2 = 4,27. Do bƣớc nhảy thứ nhất ngắn, phải

chuẩn độ đến muối trung hòa. Tại điểm tƣơng đƣơng thứ hai, dung dịch chỉ có muối

bazơ Na2C2O4, có pH ≈ 9, làm đổi màu chất chỉ thị phenolphtalein, nên phép chuẩn

độ kết thúc khi xuất hiện màu hồng bền trong 30 giây của chất chỉ thị.

- Tiến hành: Dùng pipet lấy chính xác Vml dung dịch axit oxalic chuẩn vào bình

nón cỡ 250ml. Thêm 2-3 giọt dung dịch chất chỉ thị phenolphtalein 0,1% trong cồn,

lắc đều. Từ buret, vừa nhỏ từ từ dung dịch NaOH cần xác định nồng độ vào bình

nón, vừa lắc đều đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng thì ngừng chuẩn độ. Ghi số

ml dung dịch NaOH đã chuẩn độ - Vo ml. Làm 3 lần, lấy kết quả trung bình.

Nồng độ mol của dung dịch NaOH đƣợc tính theo công thức

ox ox2. .alic alicNaOH

NaOH

V CC

V

Xác định nồng độ axit clohiđric HCl

- Nguyên tắc: Dựa vào phản ứng trung hòa

HCl + NaOH → NaCl + H2O

Tại điểm tƣơng đƣơng, dung dịch muối NaCl là muối trung tính có pH = 7,

hơn nữa đƣờng cong chuẩn độ có bƣớc nhảy pH lớn (4-10), nên có thể dùng các

chất chỉ thị nhƣ phenolphtalein, metyl da cam, metyl đỏ,…

- Tiến hành: Lấy chính xác Vml (10ml) dung dịch HCl cần xác định nồng độ vào

bình nón thể tích 250ml, thêm 2-3 giọt chất chỉ thị. Từ buret, nhỏ từ từ dung dịch

NaOH đã biết nồng độ vào, lắc đều cho tới khi dung dịch xuất hiện màu hồng bền

trong khoảng 30 giây thì dừng lại. Ghi số ml dung dịch NaOH đã chuẩn độ - Voml.

Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình và tiến hành thí nghiệm với hai chất chỉ thị, so

sánh kết quả và giải thích (khi dùng chất chỉ thị là metyl da cam thì màu của dung

dịch chuyển từ đỏ sang vàng). Nồng độ mol/l của dung dịch HCl đƣợc tính nhƣ sau:

NaO.o HHCl

HCl

V CC

V

Xác định nồng độ axit axetic CH3COOH

- Nguyên tắc: dựa vào phản ứng trung hòa


33

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

Tƣơng tự nhƣ phép chuẩn độ axit oxalic, tại điểm tƣơng đƣơng chỉ có muối

CH3COONa có pH ≈ 9 nên có thể dùng chất chỉ thị phenolphtalein.

- Tiến hành: Lấy chính xác Vml (10ml) dung dịch axit axetic vào bình nón thể tích

250ml, thêm 2-3 giọt chất chỉ thị phenolphtalein. Từ buret, nhỏ từ từ dung dịch

NaOH đã biết nồng độ vào, lắc đều cho tới khi dung dịch xuất hiện màu hồng bền

trong khoảng 30 giây thì dừng lại. Ghi số ml dung dịch NaOH đã chuẩn độ - Voml.

Làm 3 lần rồi lấy kết quả trung bình. Nồng độ mol/l của axit axetic đƣợc tính nhƣ

sau

NaO.o HHAc

HAc

V CC

V

2.2.3. Sơ lược về phương pháp sắc kí [37, 40 ]

2.2.3.1. Kiến thức cơ sở

Nhờ những ƣu điểm về khả năng có thể tách hỗn hợp phức tạp nhiều cấu tử,

các loại hợp chất vô cơ và hữu cơ khác nhau, độ nhạy cao (có thể phát hiện các chất

siêu vi lƣợng với độ tin cậy lớn), lƣợng mẫu phân tích nhỏ (chỉ cần một vài giọt

dung dịch hoặc một vài miligam mẫu), tốc độ phân tích nhanh (có thể biết kết quả

sau vài phút, có thể phân tích hàng loạt), kĩ thuật tiến hành đơn giản, thiết bị tƣơng

đối rẻ và tính vạn năng, hiện nay sắc kí đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

khoa học và công nghiệp khác nhau, đặc biệt trong hóa hữu cơ, hóa sinh và hóa

dƣợc.

Trong các bài thi của các kì IChO thƣờng hay dùng kĩ thuật sắc kí lớp mỏng.

Đây là một lĩnh vực kiến thức không có trong chƣơng trình THPT, vì vậy trong bản

luận văn này tôi trình bày sơ lƣợc về sắc kí.

Nguyên tắc của phƣơng pháp sắc kí là dựa vào tính chất bị hấp phụ của các

chất hữu cơ trên chất hấp phụ (pha tĩnh) và tính tan của chúng trong dung môi hữu

cơ (pha động) đi qua chất hấp phụ.


34

Dựa vào sắc kí có thể theo dõi quá trình phản ứng, phân tích định tính, phân

tích định lƣợng, phân lập và tinh chế các hợp chất hữu cơ. Tùy theo phƣơng thức

thực hiện mà ngƣời ta chia phƣơng pháp sắc kí thành nhiều loại: sắc kí khí, sắc kí

khí mao quản, sắc kí giấy, sắc kí lớp mỏng, sắc kí lỏng cao áp, sắc kí cột.

Trong phƣơng pháp sắc kí có sự cạnh tranh giữa tính bị hấp phụ của chất

khảo sát trên chất hấp phụ và tính giải hấp của nó bởi dung môi đi qua. Nếu sự giải

hấp thắng hoàn toàn thì chất đƣợc giải phóng và đi cùng với tuyến dung môi. Nếu

sự giải hấp chỉ mạnh hơn sự hấp phụ chút ít thì quá trình hấp phụ và giải hấp xảy ra

liên tục khi dung môi đi qua và kết quả cuối cùng chất khảo sát đi đƣợc một khoảng

nhất định gọi là sự chuyển dịch sắc kí.

Trong sắc kí khí độ chuyển dịch này gọi là thời gian lƣu – thời gian tính từ

lúc bơm mẫu đến lúc phát hiện chất, trong sắc kí lỏng cao áp cũng vậy. Trong sắc kí

giấy và sắc kí lớp mỏng thời gian này đƣợc đặc trƣng bởi giá trị Rf:

f

o

lR

l

Trong đó:

l – khoảng cách từ điểm xuất phát đến trung tâm vệt.

lo – khoảng cách từ điểm xuất phát đến tuyến dung

môi đo trên cùng đƣờng đi của vết.

0 Rf 1

l

lo

Hình 2.8. Bản TLC

Sự hấp phụ phụ thuộc vào cấu tạo phân tử của chất hấp phụ, chất bị hấp phụ

và theo nguyên lí: chất phân cực hấp phụ chất phân cực và ngƣợc lại.

Căn cứ vào độ phân cực ngƣời ta chia chất hấp phụ thành hai loại chính, chất

hấp phụ phân cực (Fe2O3 > Al2O3 > silicagen > cacbohiđrat) và chất hấp phụ không

phân cực (nhựa Vonphatit EW < than hoạt tính).

Nƣớc là chất phân cực nên các chất hấp phụ phân cực thƣờng hấp phụ nƣớc,

vì thế bề mặt của nó không có khả năng hấp phụ đƣợc nữa. Vì vậy phải hoạt hóa

chúng bằng cách làm mất nƣớc trên bề mặt hấp phụ. Tùy theo lƣợng nƣớc trong


35

nhôm oxit mà ngƣời ta chia chúng thành 5 loại: 0% (I); 3% (II); 4,5% (III); 9,5%

(IV) và 13% (V).

Đối với chất bị hấp phụ ngƣời ta cũng sắp xếp theo khả năng phân cực nhƣ

sau: Hiđrocacbon < ankyl halogenua < ete < amin bậc 3, hợp chất nitro < este <

anđehit, axeton < amin bậc 1 < amit của axit < ancol < axit cacboxylic.

Để dịch chuyển đƣợc chất khảo sát trên chất hấp phụ, dung môi phải có ái

lực với nó mạnh hơn chất hấp phụ nó, hay nói cách khác ái lực của chất hấp phụ với

dung môi mạnh hơn ái lực của chất hấp phụ với chất khảo sát nên dung môi thế chỗ

chất khảo sát và đẩy nó đi theo hƣớng dịch chuyển của dung môi, tác dụng này gọi

là tác dụng rửa của dung môi. Trên chất hấp phụ phân cực, tác dụng rửa của dung

môi đƣợc sắp xếp theo thứ tự mạnh dần nhƣ sau: ete, dầu hỏa < xiclohexan < CCl4

< < benzen < CHCl3 < đietyl ete < este của CH3COOH < axeton < butanol < etanol

< metanol < H2O < axit axetic băng < piriđin.

Đối với chất hấp phụ không phân cực thì thứ tự trên ngƣợc lại.

2.2.3.2. Phương pháp sắc kí lớp mỏng

Sắc kí lớp mỏng (thin layer chromatography – TLC) là phƣơng pháp dùng

chất hấp phụ tráng thành lớp trên kính hoặc kim loại để phân tích định tính, phân

tích định lƣợng hoặc tinh chế các chất. Cũng có thể dùng TLC để theo dõi quá trình

phản ứng hay quá trình chạy sắc kí cột.

Chất hấp phụ (pha tĩnh) trong TLC thƣờng là silicagen cỡ hạt 25-40μm có

3% bột bó (CaSO4.1/2H2O) hay nhôm oxit có độ hoạt hóa III. Các bản TLC trƣớc

khi sử dụng phải đƣợc hoạt hóa bằng cách nung ở 110oC trong 30 phút, cho vào

bình hút ẩm bảo quản và ổn định trong 4 giờ mới đƣợc sử dụng. Kích thƣớc bản

TLC có thể bất kì, thông thƣờng có kích thƣớc 5×20cm, 10×20cm, 20×20cm.

Pha động là một hệ dung môi đơn hoặc đa thành phần đƣợc trộn với nhau

theo tỷ lệ tùy theo chất khảo sát. Đối với TLC, việc lựa chọn hệ dung môi cho Rf tốt

là rất quan trọng. Đối với yêu cầu kiểm tra độ tinh khiết và định tính phải có Rf ≥

0,7, vệt chất phải tròn và sắc nét. Đối với yêu cầu khảo sát hỗn hợp phản ứng hay


36

theo dõi tiến trình phản ứng thì chọn dung môi sao cho các vệt tròn, sắc nét, rải đều

trên toàn bản và có giá trị Rf càng xa nhau càng tốt.

Trong quá trình di chuyển qua lớp hấp phụ, các cấu tử trong hỗn hợp mẫu

thử đƣợc di chuyển trên lớp mỏng, theo hƣớng pha động, với những tốc độ khác

nhau. Kết quả, ta thu đƣợc một sắc ký đồ trên lớp mỏng. Cơ chế của sự chia tách có

thể là cơ chế hấp phụ, phân bố, trao đổi ion, rây phân tử hay sự phối hợp đồng thời

của nhiều cơ chế tùy thuộc vào tính chất của chất làm pha tĩnh và dung môi làm pha

động.

Cách tiến hành

Dụng cụ

- Bình triển khai, thƣờng bằng thuỷ tinh trong suốt có kích thƣớc phù hợp

với các phiến kính cần dùng và có nắp đậy kín.

- Ðèn tử ngoại, phát các bức xạ có bƣớc sóng ngắn 254 nm và bƣớc sóng

dài 365 nm.

- Dụng cụ để phun thuốc thử.

- Tủ sấy điều nhiệt để hoạt hóa và sấy bản mỏng và sắc ký đồ, hoặc để sấy

nóng đối với một số phản ứng phát hiện.

- Tủ hút hơi độc.

- Máy sấy dùng để sấy khô sắc ký đồ và cho phép chấm nhanh nhiều lần

những dung dịch pha loãng chất cần phân tích.

- Micropipet nhiều cỡ từ l, 2, 5, 10 đến 20 ml, các ống mao quản hoặc dụng

cụ thích hợp.

- Bản mỏng tráng sẵn chất hấp phụ có chất phát quang thích hợp (bản

TLC).

Chuẩn bị bình khai triển:

Các bình khai triển thƣờng là bình thủy tinh, hình hộp hay hình trụ, có nắp

đậy kín, kích thƣớc thay đổi tùy theo yêu cầu của các bản mỏng sử dụng. Bão hòa

hơi dung môi trong bình bằng cách lót giấy lọc xung quanh thành trong của bình,


37

rồi rót một lƣợng vừa đủ dung môi vào bình, lắc rồi để giấy lọc thấm đều dung môi.

Lƣợng dung môi sử dụng sao cho sau khi thấm đều giấy lọc còn lại một lớp dày

khoảng 5 mm đến 10 mm ở đáy bình. Ðậy kín nắp bình và để yên 1 giờ ở nhiệt độ

20 - 25oC. Muốn thu đƣợc những kết quả lặp lại, ta chỉ nên dùng những dung môi

thật tinh khiết, loại dùng cho sắc ký. Những dung môi dễ bịến đổi về hóa học chỉ

nên pha trƣớc khi dùng. Nếu sử dụng những hệ pha động phức tạp phải chú ý đến

những thành phần dễ bay hơi làm thay đổi thành phần của hệ pha động dẫn đến hiện

tƣợng không lặp lại của trị số Rf.

Đƣa mẫu lên bản TLC:

Lƣợng chất hoặc hỗn hợp chất đƣa lên bản TLC có ý nghĩa quan trọng đối

với hiệu quả tách sắc ký, đặc biệt ảnh hƣởng rất lớn đến trị số Rf. Lƣợng chất quá

lớn làm cho vết sắc ký lớn và kéo dài, khi đó, vết của các chất có trị số Rf gần nhau

sẽ bị chồng lấp. Lƣợng chất nhỏ quá có thể không phát hiện đƣợc do độ nhạy của

thuốc thử không đủ (thông thƣờng độ nhạy của các thuốc thử trên 0,005 mg).

Lƣợng mẫu thông thƣờng cần đƣa lên bản mỏng là 0,1 - 50 mg ở dạng dung dịch

trong ether, cloroform, nƣớc hay dung môi thích hợp khác. Thể tích dung dịch từ

0,001 ml đến 0,005 ml đối với trƣờng hợp đƣa mẫu lên bản mỏng dƣới dạng điểm

và từ 0,l - 0,2 ml khi đƣa mẫu lên bản mỏng dƣới dạng vạch nhƣ trong trƣờng hợp

sắc ký điều chế. Ðối với sắc ký điều chế thì lƣợng chất có thể lên tới 10 - 50 mg.

Ðối với các dung dịch có nồng độ rất loãng thì có thể làm giàu trực tiếp trên bản

mỏng bằng cách chấm nhiều lần ở cùng một vị trí và sấy khô sau mỗi lần chấm.

Ðƣờng xuất phát phải cách mép dƣới của bản mỏng 1,5cm - 2cm và cách bề

mặt dung môi từ 0,8 - 1cm. Các vết chấm phải nhỏ, có đƣờng kính 2-6mm và cách

nhau 15 mm. Các vết ở bìa phải cách bờ bên của bản mỏng ít nhất 1cm để tránh

hiệu ứng bờ. Khi làm sắc ký lớp mỏng bán định lƣợng, độ chính xác của kết quả

phân tích phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của lƣợng chất thử đƣa lên bản

mỏng, tức là thể tích dung dịch chấm lên bản mỏng. Do đó, với những trƣờng hợp


38

phân tích bán định lƣợng phải dùng các mao quản định mức chính xác. Khi không

cần định lƣợng dùng micropipet hoặc ống mảo quản thƣờng.

Triển khai sắc ký:

Ðặt bản TLC gần nhƣ thẳng đứng với bình triển khai, các vết chấm phải ở

trên bề mặt của lớp dung môi khai triển. Cho bản vào bình một cách dứt khoát,

không chữa đi chữa lại làm lở chân bản mỏng gây kết quả tồi. Ðậy kín bình và để

yên ở nhiệt độ không đổi. Trong suốt quá trình chạy không đƣợc xê dịch bình từ

chỗ này sang chỗ khác. Phải để bình hết sức phẳng khi chạy. Theo dõi quá trình

chạy sắc kí, không để dung môi chạy hết bản. Khi tuyến dung môi cách mép trên

của bản 1cm, lấy bản mỏng ra khỏi bình, đánh dấu ngay mức dung môi.

Để cho việc hiện sắc phổ tốt phải cho dung môi bay hơi hết. Tùy theo chất

khảo sát mà ngƣời ta chọn phƣơng pháp hiện thích hợp. Ví dụ phƣơng pháp hóa học

(phun lên bản một hoặc một vài thuốc thử tạo màu với các chất đƣợc tách) hoặc

phƣơng pháp quang học (dùng đèn tử ngoại nếu chất có phát quang, nếu chất không

phát quang thì dùng nền phát quang, lúc đó vệt chất sẽ không phát quang),…

Đánh giá: Sau khi phát hiện xong phải đánh dấu trung tâm của các vệt, tính giá

trị Rf và tiến hành định tính, phát hiện tạp chất hoặc định lƣợng tùy theo yêu cầu của

bài.

Sau đây là ví dụ về bản TLC đƣợc sử dụng để theo dõi quá trình phản ứng:

Hình 2.9. Các vệt trên bản TLC trước khi chạy.

X: chất đầu; Y: hỗn hợp phản ứng

Hình 2.10. Bản TLC đặt trong

bình sắc kí

Trong mỗi bài thi IChO các bản TLC đã đƣợc ban tổ chức chuẩn bị sẵn, đựng


39

trong các túi nilon có rãnh kéo và chất hút ẩm; hệ dung môi cũng đã đƣợc lựa chọn

và cung cấp sẵn cho mỗi bài.

2.2.4. Lí thuyết về phản ứng este hóa [27, 28, 32, 33, 37]

Phản ứng este hóa thực chất là sự axyl (hoặc aryl) hóa nhóm hiđroxi (thế

hiđro của nhóm hiđroxi bằng nhóm axyl

O

R C

hoặc nhóm aryl

Ar

O

C

). Tác

nhân axyl hóa thƣờng là axit cacboxylic RCOOH, anhiđrit axit (RCO)2O, halogenua

axit RCOX.

Quan trọng hơn cả là phản ứng tổng hợp este từ ancol và axit cacboxylic -

phản ứng este hóa theo Fischer:

O

R OH H - O - R'+

O

R OR' + H2O

Axit cacboxylic Ancol Este

H+

Ví dụ:

O

OH CH3CH2OH+

O

O + H2O

Axit benzoic Ancol etylic Etyl benzoat (91%)

H+

CH3

O

OH CH3CH2OH+

O

O + H2O

Axit axetic Ancol etylic Etyl axetat (67%)

H+CH3

Cơ chế phản ứng: Phản ứng este hóa theo Fischer là một quá trình thế axyl

nucleophin (Nucleophilic Acyl Substitution, SN(CO)). Cơ chế của phản ứng nhƣ sau:


40

OH

R

O

OH

H+

R

OH

OH+

RR OH+

OH H

O+

CÊu tróc céng h ëng cña cation

OR

H

R

HO

O

OR'

H

+

H

C

H2O

O

OR'

H

R

C

OH2

+ H3O+

OR'

RC

O

Dựa vào cơ chế ta thấy phản ứng este hóa xảy ra rất chậm ở điều kiện thƣờng

và là phản ứng thuận nghịch. Vì vậy bình thƣờng khi đạt tới trạng thái cân bằng,

hiệu suất phản ứng este hóa không vƣợt quá 66,7%. Hằng số cân bằng của phản

ứng:

2[es ].[H ]

[ax ].[ ]c

te OK

it ancol

Muốn chuyển dịch cân bằng theo chiều thuận, tức làm tăng hiệu suất phản

ứng este hóa có thể bằng các cách sau:

Dùng dƣ một trong các chất tham gia phản ứng, tức là tăng nồng độ của

chất phản ứng, thƣờng dùng dƣ ancol.

Giảm nồng độ chất tạo thành trong phản ứng. Nếu este là chất có nhiệt độ

sôi thấp, ví dụ etyl axetat, ngƣời ta cất lấy este ngay trong quá trình phản ứng. Còn

nếu este có nhiệt độ sôi cao hơn nƣớc thì ngƣời ta đuổi nƣớc ra khỏi môi trƣờng

phản ứng bằng cách chƣng cất đẳng phí (ở nhiệt độ 94oC) khi thêm vào phản ứng

benzen, toluen, xilen hoặc dẫn xuất halogen của dung môi.


41

Ở điều kiện thƣờng phản ứng este hóa diễn ra rất chậm. Vì vậy, để tăng

nhanh tốc độ phản ứng cần đun nóng hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ thích hợp,

thƣờng trong khoảng 100-150oC.

Dùng thêm xúc tác để thúc đẩy phản ứng este hóa nhƣ axit sunfuric hay

khí HCl khô, nhựa trao đổi ion (loại cationit có tính axit yếu) các muối hoặc oxit

kim loại (đất sét, zeolit,…). Khi dùng nhựa trao đổi ion làm xúc tác rắn nhƣ oxit

kim loại, đất sét hay zeolit thì phản ứng este hóa phải tiến hành ở pha hơi (280-

300oC).

Các axit vô cơ nhƣ axit sunfuric có tác dụng xúc tác phản ứng este hóa,

nhƣng nếu nồng độ quá cao thì lại có thể làm giảm khả năng phản ứng, vì khi đó

xảy ra cả quá trình tạo ra ion oxoni của ancol, ion oxoni này không có khả năng kết

hợp với nguyên tử cacbon của nhóm cacbonyl:

R-OH + H+ →

2R O H

Nếu độ phân cực của nhóm cacbonyl trong tác nhân axyl hóa càng lớn thì

phản ứng este hóa xảy ra càng dễ dàng. Vì vậy, nếu tác nhân axyl hóa là anhiđrit

axit và đặc biệt là cloanhiđrit axit xảy ra dễ hơn nhiều so với axit cacboxylic.

O

R OH - O - R'+

O

R OR' + RCOOH

Anhi®rit axit Ancol Este

O

R

O

R XH - O - R'+

O

R OR' + HX

Halogenanhi®rit axit Ancol Este

Yếu tố không gian cũng ảnh hƣởng rất đáng kể đến tốc độ phản ứng este

hóa. Có thể sắp xếp khả năng phản ứng theo thƣ tự sau:

- Với ancol:

Ancol bậc 1 > Ancol bậc 2 > Ancol bậc 3


42

- Với Cα so với nhóm cacbonyl trong tác nhân axyl hóa:

C bậc 1 > C bậc 2 > C bậc 3

Có thể điều chế este bằng một số phƣơng pháp khác nhƣ

- Phản ứng SN2 giữa nucleophin anion cacboxylat và dẫn xuất halogen bậc

một:

R-COONa + R’-X 2NS R-COOR’ + NaX

đây là phƣơng pháp cho hiệu suất este hóa cao nhất.

Ví dụ

O

O Na CH3 - I+

Natri butirat

+ NaI+-

O

O

Metyl butirat (97%)

- Phản ứng giữa cloanhiđrit axit và natri ancolat (hoặc natriphenolat)

R-COCl + R’ONa R-COOR’ + NaCl

phản ứng này chủ yếu dùng điều chế este của phenol.

Ví dụ

CH3COCl + C6H5ONa CH3COOC6H5 + NaCl

- Phản ứng giữa axit và điazometan:

R-COOH + CH2N2 ete

R-COOCH3 + N2

điazometan rất độc nhƣng sản phẩm phụ tách ra ở thể khí nên dễ tinh chế sản

phẩm, phƣơng pháp này chỉ dùng để điều chế các metyl cacboxylat quí.

Ví dụ

-CH2COOH + CH2N2 -CH2COOCH3 + N2

(79%)

- Muối amoni cacboxylat cũng tạo đƣợc este với ancol theo phản ứng:

RCOONH4 + R’OH RCOOR’ + H2O + NH3

phƣơng pháp này đặc biệt dùng cho chất nhạy với axit.

Ví dụ


43

CH3COONH4 + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O + NH3

2.2.5. Lí thuyết về phản ứng thủy phân este [27, 28, 32, 33, 37]

Phản ứng este hóa có thể xảy ra trong môi trƣờng axit hoặc môi trƣờng bazơ.

Phản ứng thủy phân este trong môi trƣờng axit là phản ứng thuận nghịch (là

chiều nghịch của phản ứng este hóa):

O

R OHH - O - H+

O

R OR' +

Axit cacboxylic AncolEste

H+

R'-OH

Ví dụ

O

OHH - O - H+

O

OCH3 +

Axit benzoic MetanolMetyl benzoat

H+CH3-OH

* Cơ chế thủy phân este trong môi trường axit

Phản ứng thủy phân este trong môi trƣờng axit thuộc loại phản ứng thế axyl

nucleophin SN2(CO) tƣơng tự phản ứng este hóa.


44

OH

R

O

OR'

H+

R

OH

OH+

RR OR'+

OR' R'

O+

CÊu tróc céng h ëng cña cation

OH

H

R

Este

R'O

O

OH

H

+

H

C

H-O

O

OH

H

R

C

OH2

+ R'-O-HO

HR

C

O

R'+

Axit cacboxylic Ancol

Phản ứng thủy phân este trong môi trƣờng kiềm là phản ứng bất thuận

nghịch. Vì ở điều kiện này axit cacboxylic đã đƣợc chuyển thành ion cacboxylat là

những chất nucleophin khá mạnh và do đó không thể tiếp nhận sự tấn công

nucleophin của ancol để cho phản ứng nghịch tạo este. Bazơ bị tiêu hao trong quá

trình phản ứng và vì thế ở đây bazơ đóng vai trò chất xúc tiến chứ không phải chất

xúc tác.

R

O

OOH-+

O

O-R' +

Ion cacboxylat AncolEste

R'-OHR

Ví dụ

O

O NaOH+

O

ONa +

Natri propionat EtanolEtyl propionat

C2H5-OHC2H5

C2H5C2H5

* Cơ chế thủy phân este trong môi trường bazơ:


45

Phản ứng thủy phân este trong môi trƣờng bazơ thuộc loại phản ứng thế axyl

nucleophin SN2(CO):

R

O

OR'

OH-R+

HO

O

R'

-

CO

H - OH

R

HO

O

R'CO

H OH-

O

OHR+ R'- O-

H - OH

R'- OH + OH-O

O-R

OH-

2.2.6. Lí thuyết về chất béo và các chỉ số của chất béo [27, 28, 32, 33]

Chất béo hay lipit là hợp chất hữu cơ có trong động thực vật, không tan trong

nƣớc nhƣng tan đƣợc trong các dung môi hữu cơ không phân cực nhƣ clorofom,

ete, benzen, …

Chất béo gồm nhiều loại nhƣ photpholipit, triaxylglyxerol (hay triglixerit),

sáp,…Triglixerit là chất béo dự trữ quan trọng ở động vật (mỡ) và thực vật (dầu),

chúng là những trieste của glixerol và các axit béo có công thức cấu tạo

CH2

CH

CH2

O

O C R

O

O C R"

O

R' C O

Trong đó: RCO, R’CO, R”CO là các gốc axyl của axit béo.

Axit béo là những axit monocacboxylic có số nguyên tử cacbon chẵn, mạch

cacbon không phân nhánh, axit không no chỉ có cấu hình cis.

Với các axit béo không no có hai cách đánh số và gọi tên:

- Đánh số từ nguyên tử C trong nhóm cacboxyl ví dụ


46

CH3 COOH1

2

3

468111417

1816 15 13 12 10 9 7 5

Axit linolenicsè C sè lk ®«i

vÞ trÝ lk ®«i18:3 9,12,15

- Đánh số từ nguyên tử C trong nhóm metyl – kí hiệu là ω, không phụ thuộc

vào độ dài mạch C. Vị trí của liên kết đôi đƣợc tính từ nhóm metyl ω, kí hiệu là ω-

3, ω-6, ω-9,… ví dụ

COOHCH3

8521

3 4 6 7 9

Axit linolenicsè C sè lk ®«i

vÞ trÝ lk ®«i ®Çu tiªn

ω

18:3 -3ω

Một số axit béo không no quan trọng có hoạt tính sinh học

Axit linoleic (18:2∆9,12

hoặc ω-6)

Axit α-linolenic (18:3∆9,12,15

hoặc ω-3)

Axit γ-linolenic (18:3∆6,9,12

hoặc ω-6)

Axit arachidonic (20:4∆5,8,11,14

hoặc ω-6)

Tính chất hóa học cơ bản của triglixerit là phản ứng thủy phân trong môi

trƣờng axit, thủy phân trong môi trƣờng kiềm (phản ứng xà phòng hóa), phản ứng

hiđro hóa gốc axit béo không no (hóa rắn lipit lỏng).

Để đánh giá chất lƣợng của dầu, mỡ ngƣời ta dùng một số chỉ số đặc trƣng

Chỉ số axit

Các chất béo tự nhiên là trung tính, song khi gia công hay bảo quản, chất béo

có thể bị thủy phân cho axit tự do. Lƣợng axit tự do đƣợc đặc trƣng bằng chỉ số axit.

Chỉ số axit là số miligam KOH cần dùng để trung hòa axit tự do trong 1 gam

chất béo.

Phƣơng trình phản ứng chung

RCOOH + KOH → RCOOK + H2O

Chỉ số este


47

Chỉ số este là số miligam KOH cần dùng để xà phòng hóa hết lƣợng

triglyxerit có trong 1 gam chất béo.

Phƣơng trình phản ứng chung

(RCOO)3C3H5 + 3KOH → 3RCOOK + C3H5(OH)3

Chỉ số xà phòng hóa

Chỉ số xà phòng hóa là số miligam KOH cần dùng để xà phòng hóa hết

lƣợng triglyxerit và trung hòa hết lƣợng axit béo tự do có trong 1 gam chất béo.

Vậy chỉ số xà phòng hóa là tổng của chỉ số axit và chỉ số este.

2.3. Một số bài tập thực nghiệm bồi dƣỡng HSG

2.3.1. Phản ứng este hóa

2.3.1.1. Tổng hợp n-butyl axetat

O O

CH3 OH + H2O

axit axetic butan-1-ol butyl axetat

HO H+

CH3 O +

Cơ sở lý thuyết: Lý thuyết về phản ứng este hóa (mục 2.2.4).

Mục đích, yêu cầu:

Kiến thức:

- Nghiên cứu phản ứng este hóa, kiểm chứng lí thuyết: phản ứng este hóa là

phản ứng thuận nghịch, cách làm chuyển dịch cân bằng phản ứng.

- Nắm vững lí thuyết về phản ứng este hóa: cơ chế phản ứng, vai trò của các

cấu tử trong phản ứng,…

- Nắm vững lí thuyết về cân bằng hóa học, các yếu tố làm chuyển dịch cân

bằng.

- Tính toán và xử lí số liệu thực nghiệm.

Kĩ năng: Rèn luyện các kĩ năng

- Lắp và tháo bộ dụng cụ đun nóng hồi lƣu, bộ dụng cụ chƣng cất phân

đoạn.


48

- Đun nóng hồi lƣu và chƣng cất phân đoạn.

- Tách, chiết hệ hai chất lỏng không tan trong nhau.

- Đo thể tích (dùng ống đong chia độ).

- Cho các chất lỏng vào hệ phản ứng, lấy chất lỏng bằng ống hút nhỏ

giọt,…

- Đo chiết suất của sản phẩm.

- Quan sát, vận dụng lí thuyết đã học để giải thích quá trình thực nghiệm.

Xử lý, phân tích kết quả thực nghiệm, viết báo cáo kết quả thí nghiệm.

Thái độ:

- Rèn luyện đức tính kiên trì, tỉ mĩ, cẩn thận và trung thực với kết quả thực

nghiệm.

- Rèn luyện tác phong làm việc khoa học, khả năng kế hoạch hóa thực

nghiệm.

Hóa chất

Hóa chất Lƣợng Cảnh báo nguy

hiểm, R

Cảnh báo an

toàn PTN, S

Axit axetic băng ( 20

4d =1,0446) 18,0ml 10, 35 1/2, 23, 26, 45

Butan-1-ol ( 20

4d =0,8095) 13,8ml 10, 22, 37/38, 41,

67

2, 7/9, 13, 26,

37/39, 46

Axit sunfuric đặc (d = 1,84) 0,5ml 23/24/25,

36/37/38, 35, 49

23, 30, 36/37/39,

45

Dung dịch Na2CO3 10% 7,5ml 36 2, 22, 26

CaCl2 khan

Nƣớc cất

Dụng cụ

Dụng cụ Số lƣợng

Bình cầu dung tích 100ml 1

Sinh hàn hồi lƣu 1


49

Nhiệt kế 1

Sinh hàn thẳng 1

Cột cất 1

Ống nối có nút nhám 1

Bình nón dung tích 250ml 1


Phễu chiếu 1

Bếp điện 1

Đũa thủy tinh, đá bọt 1

Qui trình

(1) Cho 13,8ml butan-1-ol ( 0,15 mol) và 18ml axit axetic băng ( 0,3 mol) vào

bình cầu đáy tròn dung tích 100ml, rồi vừa lắc đều vừa thêm từ từ từng giọt axit

sunfuric (0,5ml) vào hỗn hợp phản ứng (Cẩn thận khi làm việc với axit sunfuric

đặc!).

(2) Lắp bộ phản ứng đun nóng hồi lƣu, thêm vài viên đá bọt vào hỗn hợp phản ứng

và đun hồi lƣu mạnh hỗn hợp phản ứng trong khoảng 1,5-2 giờ.

(3) Để nguội hỗn hợp phản ứng đến nhiệt độ phòng. Tháo bỏ sinh hàn. Rót hỗn hợp

phản ứng vào khoảng 75ml nƣớc trong phểu chiết. Tách lấy lớp sản phẩm thô ở

phía trên, rửa bằng khoảng 30ml nƣớc lạnh, tiếp theo bằng khoảng 7,5ml dung

dịch Na2CO3 và một lần nữa bằng 15ml nƣớc lạnh.

Lƣu ý, có thể làm nguội nhanh bình phản ứng bằng cách nhúng vào nồi nƣớc,

sau đó để nguội ngoài không khí.

(4) Tách lấy lớp chất hữu cơ vào bình nón khô. Làm khô bằng CaCl2 khan. Lọc thu

sản phẩm đã đƣợc làm khô vào bình cầu dung tích 100ml.

(5) Lắp bộ chƣng cất phân đoạn. Tiến hành chƣng cất phân đoạn, thu lấy butyl

axetat tinh khiết ở 123-126oC.


50

Butyl axetat tinh khiết là chất lỏng không màu, có mùi quả, trộn lẫn đƣợc với

etanol và đietyl ete, trong 100 gam nƣớc ở 25oC hòa tan đƣợc 1 gam butyl axetat.

Đnc = -76,8oC; Đs = 124-126

oC; 20

4d = 0,882; 20

Dn = 1,3941.

Một số lƣu ý để thí nghiệm thành công

- Quá trình rửa đƣợc tiến hành trong phiểu chiết và phải lắc mạnh.

- Lắc tròn đều bình nón khi làm khan chất lỏng.

- Đun mạnh hỗn hợp phản ứng để làm tăng hiệu suất phản ứng.

Xử lý kết quả thực nghiệm

a. Đo chiết suất của este thu đƣợc.

b. Đo thể tích sản phẩm và tính hiệu suất phản ứng este hóa.

c. Cho biết vai trò của axit sunfuric trong phản ứng ? Nếu dùng dƣ lƣợng axit

sunfuric có làm ảnh hƣởng đến hiệu suất phản ứng hay không? Giải thích ?

d. Nếu thay axit axetic bằng anhiđit axetic hoặc axit cloruaaxetic thì tốc độ phản

ứng este hóa sẽ thay đổi nhƣ thế nào? Giải thích?

Câu hỏi kiểm tra và mở rộng

a. Nêu cơ chế phản ứng este hóa giữa axit axetic và butanol?

b. Nêu các yếu tố ảnh hƣởng đến cân bằng của phản ứng ? Hãy giải thích cách lựa

chọn điều kiện phản ứng trong bài thực hành ?

c. Vai trò của Na2CO3 ở giai đoạn 3 ? có thể thay thế nó bằng dung dịch NaHCO3

20% hoặc dung dịch NaOH 5% đƣợc không ? Tại sao ?

d. Có thể sử dụng các chất làm khô nào sau đây trong qui trình phản ứng trên:

NaOH rắn, KOH rắn, Na2SO4 khan, P2O5, CaO, MgSO4 khan ? Tại sao ?

e. Nếu không tiến hành rửa hỗn hợp phản ứng bằng nƣớc trƣớc thì điều gì sẽ xảy ra

ở bƣớc rửa bằng dung dịch NaHCO3 ?

f. Tại sao phải lắc este nhiều lần trong nƣớc ?

g. Một bạn học sinh A sau khi cho hết hóa chất vào bình phản ứng thì thấy hỗn hợp

phản ứng chuyển thành màu nâu đen ? Hãy giải thích và cho biết hiện tƣợng trên


51

có liên quan gì đến thao tác thí nghiệm và có làm ảnh hƣởng đến hiệu suất phản

ứng hay không ?

h. Trong quá trình chƣng cất phân đoạn có thể xảy ra hiện tƣợng “sặc cột”, hãy nêu

nguyên nhân và biện pháp xử lý ?

2.3.1.2. Tổng hợp axit axetyl salixylic (Aspirin)

Aspirin là một loại thuốc hạ nhiệt và giảm đau đƣợc sử dụng để trị các bệnh

nhƣ cảm sốt và giảm đau trong các chứng nhức đầu, đau dây thần kinh, đau xƣơng

khớp. Gần đây các nhà khoa học còn phát hiện nhiều công dụng tuyệt vời của

aspirin trong quá trình nghiên cứu hay điều trị, nhƣ khả năng giảm ung thƣ và mất

trí nhớ, kéo dài tuổi thọ của các cơ quan cấy ghép,…

Aspirin đƣợc tổng hợp bằng phản ứng este hóa giữa axit salixylic và anhiđrit

axetic:

(CH3CO)2O +OCOCH3

COOH

OH

COOH

CH3COOH+

Cơ sở lý thuyết:

- Lý thuyết về phản ứng este hóa (mục 2.2.4).

- Lý thuyết về sắc kí lớp mỏng (mục 2.2.3).


Kiến thức:

- Nghiên cứu phản ứng tổng hợp aspirin bằng phản ứng este hóa.



- So sánh với phản ứng este hóa butanol và axit axetic về cơ chế và xúc tác.




52

- Lắp và tháo bộ dụng cụ đun cách thủy hỗn hợp phản ứng.

- Đun cách thủy, làm khô sản phẩm.

- Tinh chế sản phẩm dựa vào phƣơng pháp kết tinh lại.

- Cân khối lƣợng (bằng cân điện tử) và đo thể tích.

- Xác định độ tinh khiết của sản phẩm bằng phƣơng pháp đo nhiệt độ nóng

chảy của chất rắn (hoặc bằng TLC).

- Quan sát và vận dụng kiến thức lý thuyết đã học để giải thích quá trình

thực nghiệm, phân tích kết quả thực nghiệm.

Thái độ:


nghiệm.


nghiệm.

- Thấy đƣợc ứng dụng của hóa học đối với đời sống, làm tăng sự hứng thú

đối với bộ môn và đối với công tác nghiên cứu khoa học.

Hóa chất

Hóa chất Lƣợng Cảnh báo nguy hiểm,

R

Cảnh báo an toàn

PTN, S

Axit salixylic 10,0gam 22, 36, 38, 61 22, 26, 36, 37, 39

Ancol etylic 95% 23,0ml 11, 20/21/22,

36/37/38, 40

2, 7, 16, 24, 25,

36/37, 39, 45

Anhiđrit axetic 14,0ml

(15,2gam) 10, 20/22, 34 26, 36/37/39, 45

Axit photphoric 0,4ml 34 1/2, 26, 45

Benzen 10ml 45, 46, 11, 16, 36/38,

65, 48/23/24/25, 53, 45

Axit axetic/nƣớc (1:1) 10, 35 23, 26, 45

Dung dịch FeCl3 1%


53

Dụng cụ


Cốc thủy tinh 250ml 2

Phểu Bucne 1

Bình Bunzen 1


Nồi cách thủy 1

Bếp điện 1

Bình tia nƣớc cất 1

Nhiệt kế 1

Công-tơ-hút Pastơ chia độ 2

Ống đong chia độ 25ml 1

Đũa thủy tinh 1

Qui trình

(1) Cho vào bình nón 10,0 gam axit salixylic, 14 ml anhiđrit axetic và 0,4 ml axit

photphoric.

(2) Khuấy cẩn thận hỗn hợp (có thể dùng nhiệt kế để khuấy hỗn hợp phản ứng).

Đun cách thủy ở 60oC trong 30 phút. Axit salixylic tan và aspirin tạo thành kết

tinh nhanh.

(3) Để nguội và khuấy thêm 15 phút nữa. Rót hỗn hợp phản ứng vào 35ml nƣớc

lạnh và khuấy đều. Lọc hút lấy axit axetyl salixylic trên phểu Bucne. Rửa kết tủa

bằng benzen khan và lạnh ba lần, mỗi lần 3ml (có thể thay bằng nƣớc cất –

40ml). Thu đƣợc aspirin thô.

(4) Cho sản phẩm thô vào cốc thủy tinh rồi cho thêm 30ml etanol, đun cách thủy ở

60oC và khuấy trộn đến khi aspirin tan hết.

(5) Thêm 50ml nƣớc nóng 60oC khuấy trộn đều hỗn hợp cho tan. Nếu không thì lại

đun cách thủy cho đến tan hoàn toàn.


54

(6) Kết tinh aspirin trong axit axetic loãng (1:1) và ngâm trong nƣớc đá. Lọc sản

phẩm trên phễu Bucne. Rửa sản phẩm bằng nƣớc cất đến khi nƣớc lọc không

cho màu tím với dung dịch FeCl3 1%.

(7) Làm khô trong chân không trong 5 phút. Sấy khô sản phẩm ở 60oC trong 30

phút.

Axit axetylsalixylic là chất rắn, kết tinh không màu, tan tốt trong ete, etanol,

clorofom, ít tan trong nƣớc, Đnc = 133-136,5oC. Cũng có thể kết tinh lại trong

clorofom hoặc trong etanol.


- Khuấy kỹ hỗn hợp phản ứng để các chất tiếp xúc tốt.

- Khi kết tinh nếu thấy lâu xuất hiện thì dùng đũa thủy tinh cọ nhẹ vào cốc

để tạo mầm kết tinh, rồi để yên cốc để axit axetylsalixylic kết tinh hoàn toàn.

- Cần lƣu ý nhiệt độ phản ứng.


a. Cân sản phẩm và ghi kết quả vào phiếu trả lời.

b. Tính lƣợng sản phẩm theo lý thuyết và tính hiệu suất phản ứng.

c. Xác định nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm.

d. Bằng phƣơng pháp đo nhiệt độ nóng chảy, dấu hiệu nào cho biết sản phẩm của

bạn là tinh khiết hay chƣa tinh khiết?

e. Việc rửa sản phẩm thô đến khi dung dịch nƣớc lọc không cho phản ứng với

FeCl3 1% nhằm mục đích gì?


a. Nêu cơ chế phản ứng este hóa giữa anhiđrit axetic và axit salixylic?

b. So sánh với phản ứng este hóa giữa axit axetic và etanol về cơ chế và xúc tác?

c. Có thể thay anhiđrit axetic bằng axit axetic hay axetyl clorit đƣợc không? Vì sao?

Cho biết ƣu, nhƣợc điểm của mỗi tác nhân axetyl hóa?

d. Dùng sắc kí lớp mỏng để kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm? Hãy trình bày các

bƣớc thực hiện, vẽ bản TLC và tính Rf?


55

2.3.1.3. Tổng hợp α-D-Glucopyrannozơ pentaaxetat

Glucoz¬ -D-glucopyrannoz¬ pentaaxetat

O

OH

OH

OH

OH

HO5(CH3CO)2O+

HClO4

CH3COOH 5CH3COOH+

O

OAc

OAcOAc

OAc

AcO

α



- Lý thuyết về sắc ký lớp mỏng (mục 2.2.3).


Kiến thức:

- Nghiên cứu phản ứng este hóa glucozơ bằng anhiđrit axetic.



- So sánh với phản ứng este hóa axit cacboxylic và ancol về cơ chế và xúc

tác.

- Nắm vững lí thuyết về monosaccarit: dạng mạch hở, dạng mạch vòng

(piranozơ và furanozơ), công thức Hawoorth và công thức cấu dạng.



- Làm thí nghiệm .

- Đun cách thủy.

- Tinh chế sản phẩm dựa vào phƣơng pháp kết tinh lại.

- Cân khối lƣợng (bằng cân điện tử).

- Xác định độ tinh khiết của sản phẩm bằng phƣơng pháp đo nhiệt độ nóng

chảy (hoặc bằng TLC).

- Quan sát và vận dụng lí thuyết đã học để giải thích quá trình thực nghiệm.



56

Thái độ:


nghiệm.


nghiệm.

- Thấy đƣợc ứng dụng của hóa học đối với đời sống, làm tăng sự hứng thú

đối với bộ môn và đối với công tác nghiên cứu khoa học.

Hóa chất


hiểm, R

Cảnh báo an

toàn PTN, S

Glucozơ khan 3,00 gam

Anhiđrit axetic 12,0ml 10-20/22-34 26-36/37/39-45

Axit axetic tinh khiết 12,0ml 10-35 23-26-45

HClO4 30% trong CH3COOH 1,0ml 10-35 26-36/37/39-45

Nƣớc cất

Dụng cụ


Bếp điện đặt trong tủ hút (điều chỉnh đến 70oC) 1

Găng tay cao su 1

Thìa xúc hóa chất 1

Đũa thủy tinh 1

Giấy lau, đá bọt


Bình tam giác 200ml 1


Xylanh nhựa 100ml có đĩa lọc làm bằng polypropilen 1

Pipet 10ml, quả bóp 1



57

Công-tơ-hút Paster chia độ 1

Qui trình

Lưu ý: Đeo găng tay khi làm việc với axit axetic và anhiđrit axetic.

(1) Cho 12ml axit axetic tinh khiết vào bình tam giác có chứa 12ml anhiđrit axetic;

cho tiếp 3,00 gam glucozơ rồi lắc đều (trong thí nghiệm này, anhiđrit axetic

đƣợc dùng dƣ).

(2) Dùng công tơ hút (pipet Paster) nhỏ 5 giọt dung dịch HClO4 30% trong axit

axetic (chất xúc tác) vào dung dịch trên.

(3) Đun nóng hỗn hợp phản ứng trong vài phút.

(4) Để yên dung dịch trong 10 phút và thỉnh thoảng lắc tròn đều hỗn hợp này.

(5) Rót hỗn hợp phản ứng vào cốc đựng 100ml nƣớc cất. Dùng đũa thủy tinh cọ

vào thành cốc để tạo mầm kết tinh và để cho nó kết tinh trong 10 phút.

(6) Dùng xylanh (ống tiêm) có lót một đĩa lọc xốp (làm bằng polypropilen) để lọc

và rửa sản phẩm hai lần với 10ml nƣớc theo các bƣớc sau:

1. Rút pitong ra khỏi xylanh. Rót vào từ phía trên của xylanh dung dịch có kết

tủa đến mức nƣớc phải thấp hơn vị trí của lỗ ở trên thân xylanh. Cho pitong

vào lại xylanh.

2. Dùng ngón tay bịt lỗ lại và đẩy pitong xuống quá vị trí lỗ.

3. Thả ngón tay ra (mở lỗ) và kéo ngƣợc từ từ pitong. Không đƣợc kéo không

khí lọt qua màng lọc.

4. Lặp lại một vài lần các bƣớc 2 và 3 để tống nƣớc ra.

5. Lặp lại một vài lần các bƣớc từ 1 đến 4 để chuyển hết chất rắn lên đĩa lọc.

6. Đẩy pitong xuống chất rắn đã kết thành bánh (gọi là bánh lọc) và ép cho

nƣớc chảy ra.

7. Lặp lại hai lần các bƣớc từ 1 đến 4 để rửa sản phẩm với 10ml nƣớc.

8. Đẩy pitong đến sát bánh lọc và ép cho nƣớc chảy ra.


58

9. Bịt lỗ và kéo pitong ra để đẩy bánh lọc lên. Có thể dùng đuôi của thìa thủy

tinh xúc hóa chất để đẩy đĩa lọc lên.


- Chỉ đun nóng hỗn hợp phản ứng trong 5 – 7 phút.

- Sau khi tạo mầm kết tinh thì để yên cốc để quá trình kết tinh đƣợc hoàn

toàn.

- Đọc kĩ và thực hiện các bƣớc lọc rửa sản phẩm theo hƣớng dẫn.


a. Làm khô và cân sản phẩm.

b. Tính lƣợng sản phẩm theo lí thuyết và tính hiệu suất phản ứng.

Cho KLNT: C = 12, O =16, H =1.

c. Đo nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm

d. Bằng phƣơng pháp đo nhiệt độ nóng chảy, dấu hiệu nào cho biết sản phẩm của

bạn là tinh khiết hay chƣa tinh khiết?


a. Nêu cơ chế phản ứng este hóa giữa anhiđrit axetic và glucozơ?

b. So sánh với phản ứng este hóa giữa axit axetic và etanol về cơ chế và xúc tác?

c. Có thể thay anhiđrit axetic bằng axit axetic hay axetyl clorit đƣợc không? Vì sao?

Cho biết ƣu, nhƣợc điểm của mỗi tác nhân axetyl hóa?

d. Dùng sắc kí lớp mỏng để kiểm tra độ tinh khiết của sản phẩm? Hãy trình bày các

bƣớc thực hiện, vẽ bản TLC và tính Rf ?

e. Viết công thức công thức Hawoorth của β-D-Glucopyrannozơ pentaaxetat? Có

thể chuyển hóa β-D-Glucopyrannozơ pentaaxetat thành α-D-Glucopyrannozơ

pentaaxetat đƣợc không ? Nếu điều kiện để chuyển hóa (nếu có)?

f. Viết công thức cấu dạng của α-D-Glucopyrannozơ pentaaxetat?

α-D-Glucopyranozơ pentaaxetate là chất rắn có o

nct = 109-113oC, độ quay cực

trong clorofom (C 1M) là 20 102o

D .


59

2.3.2. Thủy phân etyl axetat bằng xúc tác axit – động học phản ứng

CH3COOC2H5 + H2O H

CH3COOH + C2H5OH


- Lý thuyết về phản ứng thủy phân este (mục 2.2.5).

- Lý thuyết về động học phản ứng (mục 2.2.1).

- Lý thuyết về chuẩn độ axit – bazơ (mục 2.2.2).


Kiến thức:

- Nghiên cứu phản ứng thủy phân etyl axetat và động học của phản ứng

bằng cách theo dõi sự chuyển hóa của các chất theo thời gian.

- Nắm vững lí thuyết về phản ứng thủy phân este: cơ chế phản ứng, vai trò

của các cấu tử trong phản ứng,…

- Nắm vững lý thuyết về động học phản ứng: tốc độ phản ứng, cách tính bậc

phản ứng và hằng số tốc độ phản ứng dựa vào số liệu thực nghiệm.

- Nắm vững về lý thuyết chuẩn độ axit bazơ: phản ứng chuẩn độ, chất chỉ

thị, bƣớc nhảy pH,…



- Lắp và tháo bộ dụng cụ thủy phân este.

- Đun cách thủy bằng bếp điện và dùng khuấy từ.

- Lấy chất lỏng bằng ống hút nhỏ giọt, pipet và quả bóp cao su để cho vào

bình phản ứng.

- Dùng buret chuẩn độ hỗn hợp phản ứng bằng phƣơng pháp axit – bazơ với

chất chỉ thị phenolphtalein.



Thái độ:


60


nghiệm.


nghiệm.

- Làm tăng sự hứng thú đối với bộ môn và đối với công tác nghiên cứu

khoa học.

Hóa chất


hiểm, R

Cảnh báo an

toàn PTN, S

Etyl axetat CH3COOC2H5 5ml 11, 36, 66, 67 16, 26, 33

Dung dịch HCl 0,1M 100,0ml 23, 25, 34, 37 26, 36, 37, 45

Dung dịch NaOH 0,1M 50,0ml 35, 36, 38 26

Dung dịch phenolphtalein 1,0ml 10 7, 16

Nƣớc cất

Dụng cụ


Buret 50ml 1

Bình cầu 3 cổ 1

Nhiệt kế 1

Sinh hàn 1

Kẹp vạn năng 1


Đũa thủy tinh 1


Bình tam giác 200ml 6


Pipet 100ml 1

Pipet 5ml 1

Quả bóp cao su 2


61


Phểu thủy tinh 1

Bếp điện từ 1

Đồng đồ bấm giây 1

Qui trình

Lưu ý: Đeo găng tay khi làm việc.

(1) Lắp bộ dụng cụ nhƣ hình, hóa chất đƣợc cho vào

từ cổ thứ 3.

(2) Dùng pipet lấy 100ml dung dịch HCl 0,1M vào

bình cầu, đậy nút, đun nóng dung dịch đến khoảng

60oC

(3) Cho tiếp 5ml etyl axetat, bật khuấy từ. Đây là thời

gian bắt đầu phản ứng.

(4) Cho vào 6 bình tam giác 100ml nƣớc cất lạnh và nhỏ một vài giọt

phenolphtalein vào mỗi bình. Giữ các bình ở nhiệt độ phòng.

(5) Đổ đầy dung dịch chuẩn NaOH 0,1M vào buret 50ml.

(6) Sau khi hỗn hợp phản ứng đƣợc 10 phút, dừng khuấy, dùng pipet chia độ lấy

khoảng 5ml dung dịch hỗn hợp phản ứng vào bình tam giác đã chuẩn bị sẵn.

Phản ứng sẽ ngừng lại ngay lập tức.

(7) Cứ sau 10 phút lại lặp lại bƣớc 6 cho đến khi phản ứng đƣợc 60 phút (kể từ khi

bắt đầu).

(8) Đun hỗn hợp phản ứng ở 80-90oC thêm khoảng 20 phút nữa, lấy 5ml hỗn hợp

phản ứng cho vào bình tam giác.

(9) Chuẩn độ các mẫu trên bằng dung dịch NaOH 0,1M.



62

- Nên tính (ƣớc lƣợng) lƣợng NaOH cần để thủy phân hoàn toàn etylaxetat

trƣớc khi chuẩn độ.

- Lƣu ý đọc thể tích dung dịch NaOH cho chính xác (đọc sau khi dừng

chuẩn độ 30 giây, lấy 1 số sau dấu phẩy).


a. Tính nồng độ axit axetic trong dung dịch ở mỗi bình theo thời gian, coi là Ct, từ

kết quả chuẩn độ. Khối lƣợng riêng của etyl axetat là 0,897gam/cm3.

b. Vẽ đồ thị log c

c t

C

C C theo t, trong đó Cc là nồng độ để quá trình thủy phân xảy ra

hoàn toàn.

c. Từ đồ thị xác định hằng số tốc độ phản ứng trong điều kiện trên.


a. Nêu cơ chế thủy phân etyl axetat trong môi trƣờng axit ?

b. Viết phƣơng trình phản ứng xảy ra trong quá trình chuẩn độ? Tại sao lại dùng

chất chỉ thị chuẩn độ là phenolphtalein? Có thể thay phenolphtalein bằng chất chỉ

thị sau đƣợc không? Tại sao?

Cho: Chất chỉ thị Khoảng pH chuyển màu Màu của dạng axit – bazơ

Phenol đỏ 6,8 – 8,4 Vàng – đỏ

Metyl da cam 3,1- 4,4 Đỏ - da cam

c. Thiết lập phƣơng trình động học dạng tích phân của phản ứng trên theo thể tích

dung dịch NaOH (Vo, Vt, V∞) ?

2.3.3. Xác định một số chỉ số của chất béo

2.3.3.1. Xác định chỉ số axit của chất béo

Chất béo (dầu thực vật hoặc mỡ động vật) là các trieste của glixerol với các

axit béo. Chất béo sẽ bị giảm chất lƣợng nhanh chóng trong quá trình sử dụng và

bảo quản do tác động của ánh sáng, nhiệt độ, nƣớc, enzym, và các vi sinh vật làm

cho chất béo bị mất mùi và giảm hƣơng vị. Quá trình này làm giảm hoặc phân hủy


63

các axit béo cần thiết và tạo ra glyxerol, các axit béo và các chất độc khác. Để xác

định lƣợng axit tự do trong chất béo ngƣời ta dùng chỉ số axit.

Nguyên tắc của phƣơng pháp là trung hòa lƣợng axit béo tự do có trong chất

béo bằng dung dịch chuẩn KOH với chất chỉ thị phenolphtalein



- Lý thuyết về chỉ số axit của chất béo (mục 2.2.6).



Kiến thức:

- Xác định chỉ số axit của chất béo dựa vào phƣơng pháp chuẩn độ axit –

bazơ với chất chỉ thị phenolphtalein.

- Nắm vững lý thuyết về chất béo, chỉ số axit của chất béo; lý thuyết về

chuẩn độ axit - bazơ: phản ứng chuẩn độ, chất chỉ thị, bƣớc nhảy pH,…



- Lắp và tháo bộ dụng cụ thí nghiệm.

- Đun cách thủy bằng bếp điện.


bình phản ứng.

- Dùng buret chuẩn độ lƣợng axit béo tự do trong chất béo bằng phƣơng

pháp axit – bazơ với chất chỉ thị phenolphtalein.



Thái độ:


nghiệm.


64


nghiệm.

- Làm tăng sự hứng thú đối với bộ môn và với công tác nghiên cứu khoa

học.

Hóa chất


hiểm, R


PTN, S

Chất béo 5,0 gam

Hỗn hợp ete-etanol (1:1) 40ml 12, 19, 20/22 9, 16, 29, 33

Dung dịch KOH/etanol 0,05M 50ml 22, 35 1/2, 26, 36/37/39, 45

Chất chỉ thị phenolphtalein

Nƣớc cất

Dụng cụ


Bình nón 200ml 3

Buret 1



Pipet 10ml 1

Cân điện tử 1


Bếp điện 1

Qui trình

(1) Cân chính xác 5,0 gam chất béo cho vào bình nón sạch, khô dung tích 250ml,

thêm vào 40ml dung dịch ete-etanol (tỉ lệ 1:1) để hòa tan chất béo. Lắc cẩn thận,

nếu chất béo chƣa tan hết thì đun trên nồi cách thủy, lắc đều.


65

(2) Làm nguội và chuẩn độ hỗn hợp bằng dung dịch chuẩn KOH trong rƣợu 0,05M

với chất chỉ thị phenolphtalein đến khi xuất hiện màu hồng. Ghi thể tích dung

dịch KOH tiêu tốn, V ml.

(3) Lặp lại ba lần, lấy kết quả trung bình (có thể tiến hành song song 3 mẫu).


- Cần đảm bảo rằng chất béo đã đƣợc tan hết (không vẩn đục khi hòa tan

trong nƣớc).

- Nên tiến hành song song ba mẫu để giảm sai số thí nghiệm.

- Nếu có thể thì làm thí nghiệm với mẫu trắng tƣơng tự trên để hiệu chỉnh

kết quả.


a. Lập công thức tính chỉ số axit của chất béo?

b. Tính chỉ số axit của chất béo trên?

c. Viết phƣơng trình phản ứng xảy ra trong quá trình chuẩn độ? Tại sao lại dùng

chất chỉ thị chuẩn độ là phenolphtalein? Có thể thay phenolphtalein bằng chất

chỉ thị sau đƣợc không? Tại sao?





a. Tại sao phải dùng dung dịch KOH/etanol ? Có thể dùng dung dịch KOH/H2O

đƣợc không? Vì sao?

b. Axit ω-3 là gì? Lấy một ví dụ minh họa, viết công thức cấu tạo và gọi tên IUPAC

của axit đó?

2.3.3.2. Xác định chỉ số xà phòng hóa của chất béo

Đun sôi chất béo với lƣợng dƣ dung dịch chuẩn KOH thì chất béo bị thủy

phân


66

CH2

CH

CH2

O COR

O COR'

O COR''

+ 3H2O

CH2

CH

CH2

OH

OH

OH

+

R-COOH

R'-COOH

R''-COOH

Các axit béo đƣợc giải phóng ra tác dụng với KOH


Lƣợng kiềm dƣ không tác dụng với axit béo đƣợc chuẩn độ bằng dung dịch

chuẩn HCl


- Lý thuyết về chỉ số axit, chỉ số este hóa và chỉ số xà phòng hóa của chất

béo (mục 2.2.6).




Kiến thức:

- Xác định chỉ số este hóa và chỉ số xà phòng hóa của chất béo dựa vào

phản ứng xà phòng hóa của chất béo và phƣơng pháp chuẩn độ axit – bazơ

với chất chỉ thị phenolphtalein.

- Nắm vững lý thuyết về chất béo, chỉ số este hóa và chỉ số xà phòng hóa

của chất béo; lý thuyết về chuẩn độ axit - bazơ: phản ứng chuẩn độ, chất

chỉ thị, bƣớc nhảy pH,…



- Lắp và tháo bộ dụng cụ thí nghiệm xà phòng hóa chất béo.

- Đun cách thủy bằng bếp điện.


bình phản ứng.

- Dùng buret chuẩn độ lƣợng kiềm dƣ bằng phƣơng pháp axit – bazơ với

chất chỉ thị phenolphtalein.


67



Thái độ:


nghiệm.


nghiệm.

- Làm tăng sự hứng thú đối với bộ môn và đối với công tác nghiên cứu khoa

học.

Hóa chất


hiểm, R


PTN, S

Chất béo 2,0 gam

Dung dịch HCl 0,5N 50ml 23, 35 1/2, 9, 26, 36/37/39, 45

Dung dịch KOH 0,5N/etanol 50ml 22, 35 1/2, 26, 36/37/39,45

Chất chỉ thị phenolphtalein

Nƣớc cất

Dụng cụ


Bình cầu đáy tròn 250ml 3

Buret 1



Pipet 10ml 1

Cân điện tử 1


Bếp điện 1


68

Qui trình

(1) Cân chính xác 2,0 gam chất béo cho vào bình cầu dung tích 250ml. Thêm tiếp

25ml dung dịch KOH 0,5N vào bình cầu. Đậy bằng nút có lắp sinh hàn không

khí và đun cách thủy trong khoảng một giờ.

(2) Sau khi xà phòng hóa xong, làm nguội hỗn hợp, thêm chất chỉ thị phenolphtalein

rồi chuẩn độ lƣợng KOH dƣ bằng dung dịch chuẩn HCl 0,5N, hết V1 ml.

(3) Làm tƣơng tự với lƣợng mẫu trắng (nƣớc cất) tƣơng tự hết V2 ml.


- Lƣu ý đọc thể tích dung dịch HCl chính xác (đọc sau khi dừng chuẩn độ 30

giây, lấy 1 số sau dấu phẩy).

- Nên chuẩn bị mẫu trắng và chuẩn độ song song với mẫu chất béo.

- Phải đun cách thủy cho đến khi chất béo thủy phân hoàn toàn (không vẩn

đục khi pha loãng với nƣớc). Đối với những chất béo khó xà phòng hóa thêm 5-

10ml xilen và đun lâu hơn.


a. Lập công thức tính chỉ số xà phòng hóa của chất béo?

b. Tính chỉ số xà phòng hóa của chất béo trên?

c. Tính chỉ số este của mẫu chất béo trên, biết chỉ số axit của mẫu chất béo trên là

6,8?


a. Nếu không làm thí nghiệm với mẫu trắng thì kết quả thu đƣợc sẽ bị mắc thêm

loại sai số gì? Vì sao?

b. Viết phƣơng trình phản ứng xảy ra trong quá trình chuẩn độ? Tại sao trong phép

chuẩn độ trên lại dùng chất chỉ thị chuẩn độ là phenolphtalein? Có thể thay

phenolphtalein bằng chất chỉ thị sau đƣợc không? Tại sao?




69


HƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả khảo sát do giáo viên tiến hành

Sau đây là bảng thống kê kết quả do chúng tôi tiến hành làm thực nghiệm

theo qui trình trên tại PTN Hóa lý và PTN Hóa hữu cơ, Khoa Hóa học, Trƣờng ĐH

Khoa học Tự Nhiên, ĐH Quốc Gia Hà Nội.

Bảng 3.1. Kết quả thực nghiệm do giáo viên tiến hành

STT Tên bài Kết quả thực nghiệm Thời gian

tiến hành

1

Tổng hợp và

tinh chế n-butyl

axetat

a. Chiết suất của este thu đƣợc: 25

Dn = 1,3936.

b. Thể tích este thu đƣợc: V = 11,5ml

Thể tích este thu đƣợc theo lí thuyết:

13,8 0,8095 11619,8

74 0,882V ml

Hiệu suất phản ứng:

11,5% 100 58,1%

19,8H

c. H2SO4(đặc) đóng vai trò là xúc tác chất xúc tác

cho phản ứng

CH3

O

OC4H9

H+O

H

O+

OH

H

-O-HO

HC

O

H-O

O

OH

H

C

+

H3O++

CH3 CH3

CH3CH3

C4H9

O

O

OH

H

+

H

C

C4H9

C4H9

C4H9+

OH2

chỉ một lƣợng nhỏ axit thêm vào hệ đã có tác

dụng làm xúc tác, còn khi thêm một lƣợng axit

Trong 2

giờ 30

phút:

Đun hồi

lƣu 90

phút.


70

lớn hơn vào phản ứng thì nó còn đóng vai trò

hấp thụ nƣớc tạo thành làm thuận lợi cho quá

trình tổng hợp este. Tuy nhiên nếu nồng độ axit

quá cao có thể làm giảm khả năng phản ứng vì

lúc này tạo thành ion oxoni của ancol:

R-OH + H+ → R-OH2

+

Khuynh hƣớng này sẽ dẫn đến sự hình thành

anken hoặc ete từ ancol. Chính vì vậy lƣợng axit

cho vào chỉ khoảng 5-10% so với lƣợng ancol.

Trong một số trƣờng hợp có thể thay axit

sunfuric đặc bằng axit clohiđric khan.

d. Nếu thay axit axetic bằng anhiđrit axetic hoặc

clorua axetic thì tốc độ phản ứng sẽ tăng do

nhóm cacbonyl trong anhiđrit axetic hoặc clorua

axetic phân cực hơn trong axit axetic nên khả

năng phản ứng của chúng cao hơn.

2

Tổng hợp axit

axetyl salixylic

(Aspirin)

a. Khối lƣợng sản phẩm tổng hợp: mtn = 11,80g

b. Khối lƣợng sản phẩm tính theo lý thuyết:

10 18013,04

138ltm gam


11,80% 100 90,49%

13,04H

c. Nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm:

o

nct = 133,5oC

d. Các chất tinh khiết có nhiệt độ nóng chảy rõ

ràng và xác định. Nhiệt độ nóng chảy của chất là

nhiệt độ đọc đƣợc khi chất rắn nóng chảy trong

suốt. Sai số của phƣơng pháp là 0,5oC. Trong

Trong 1

giờ 20

phút


71

trƣờng hợp chất rắn không tinh khiết (chỉ một

lƣợng nhỏ tạp chất) thì từ khi chất bắt đầu nóng

chảy đến khi trong suốt có một khoảng nhiệt độ.

Khoảng này càng lớn, chất càng không tinh

khiết.

e. Để kiểm tra xem sản phẩm có còn lẫn axit

salixylic dƣ hay không. Do axit salixylic có khả

năng tạo phức màu tím với FeCl3 (phản ứng của

nhóm phenol):

HOOCC6H4OH + FeCl3 → HOOCC6H4OFeCl2

+ HCl

3

Tổng hợp α-D-

Glucopyrannozơ

pentaaxetat

a. Khối lƣợng sản phẩm tổng hợp: mtn = 4,80g

b. Khối lƣợng sản phẩm tính theo lý thuyết:

3,00 3906,50

180ltm gam


4,80% 100 73,85%

6,50H

c. Nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm: o

nct = 110oC

d. Các chất tinh khiết có nhiệt độ nóng chảy rõ

ràng và xác định. Nhiệt độ nóng chảy của chất là

nhiệt độ đọc đƣợc khi chất rắn nóng chảy trong

suốt. Sai số của phƣơng pháp là 0,5oC. Trong

trƣờng hợp chất rắn không tinh khiết (chỉ một

lƣợng nhỏ tạp chất) thì từ khi chất bắt đầu nóng

chảy đến khi trong suốt có một khoảng nhiệt độ.

Khoảng này càng lớn, chất càng không tinh

khiết.

Trong 1

giờ


72

4

Thủy phân etyl

axetat bằng xúc

tác axit, động

học phản ứng

a. Kết quả thí nghiệm:

Vo = 5,4ml; V∞ = 17,2ml

Vo là thể tích NaOH 0,106N ban đầu cần trung

hòa lƣợng HCl trong 5ml hỗn hợp phản ứng

thì (Vt-Vo) là thể tích NaOH 0,106N cần dùng để

trung hòa lƣợng axit axetic tạo ra.

Ta có: 0,106.( )

0,2505

oc

V VC N

Nồng độ Ct của axit axetic:

Bảng 3.2. Xử lý kết quả thực nghiệm bài 4

t

(ph) Vt Vt -Vo

0,106.( )

5

t ot

V VC

10 7,0 1,6 0,034

20 8,1 2,7 0,057

30 9,6 4,2 0,089

40 11,0 5,6 0,119

50 12,1 6,7 0,142

60 12,9 7,5 0,159

(đơn vị của V là ml, của nồng độ C là N)

b. Đồ thị log c

c t

C

C C theo t:

t (phút) 10 20 30

log c

c t

C

C C 0,063 0,112 0,191

t (phút) 40 50 60

log c

c t

C

C C 0,281 0,365 0,439

Trong 2

giờ


73

Hình 3.1. Đồ thị lgC theo t của phản ứng thủy

phân etyl axetat trong môi trường axit

c. Hằng số tốc độ phản ứng:

Từ đồ thị ta có tgα = 0,0078

k = 0,0179 phút-1

5

Xác định chỉ số

axit của chất

béo

a. Chỉ số axit của chất béo:

O ( ) 56,1.0,05.

( ) 5K H

CB

m mg Va

m g

b. Kết quả thí nghiệm:

Mẫu chất béo: Dầu đậu nành Simply của Công

ty Dầu Cái Lân, Quảng Ninh; Ngày sản xuất:

15/11/2012.

Thể tích KOH tiêu thụ:

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình

VKOH (ml) 12,3 12,2 12,2 12,2

Chỉ số axit của mẫu chất béo:

6,856,1.0,05.12,2

5a

c. Phƣơng trình chuẩn độ:


74


- Vì điểm cuối của điểm chuẩn độ trong dung

dịch có chứa muối RCOOK có pH ≈ 9, nên dùng

chất chỉ thị là phenolphtalein.

- Về nguyên tắc, phải chọn chất chỉ thị thay đổi

màu đúng điểm tƣơng đƣơng, nhƣng nếu chấp

nhận sai số chuẩn độ 0,1% ta có thể chọn chỉ thị

khoảng đổi màu pH nằm trong khoảng bƣớc

nhảy pH. Mà quá trình chuẩn độ các axit béo tự

do trong chất béo bằng KOH có bƣớc nhảy pH ≈

6,7-10 nên có thể dùng chất chỉ thị là

phenolphtalein (8,3-10) hoặc phenol đỏ (6,8-

8,4), nhƣng không thể dùng metyl da cam (3,1-

4,4).

6


este hóa và chỉ

số xà phòng hóa

của chất béo

a. Chỉ số xà phòng hóa của chất béo:

O 2 1)

2

( ) 56,1.0,5.(

( )K H

CB

Vm mg Vx

m g

b. Kết quả thí nghiệm:

Mẫu chất béo: Dầu đậu nành Simply của Công

ty Dầu Cái Lân, Quảng Ninh; Ngày sản xuất:

15/11/2012.

Thể tích KOH tiêu thụ:

Mẫu chất béo (V1) Mẫu trắng (V2)

VKOH (ml) 11,8 24,2

Chỉ số xà phòng hóa của mẫu chất béo:

2 1)173,9

2

56,1.0,5.( VVx

Chỉ số este của mẫu chất béo:

e = x – a = 173,9 - 6,8 = 167,1

Trong 2

giờ


75

3.1.1. Nhận xét và thảo luận kết quả

Các kết quả thực hành trên đƣợc tiến hành theo đúng qui trình đã đƣợc xây

dựng trong luận văn. Sau quá trình thực nghiệm chúng tôi nhận thấy rằng các bài

thực nghiệm xây dựng trong luận văn đều

- đảm bảo an toàn (lƣu ý các cảnh báo nguy hiểm R, an toàn S của các hóa

chất và các lƣu ý đã đƣa ra trong qui trình).

- đảm bảo về thời gian (không quá dài, đều dƣới 2,5 giờ).

- đảm bảo về nội dung kiến thức và mục đích đặt ra của bài thí nghiệm.

- có thể củng cố sâu sắc lý thuyết và kiểm tra đánh giá đƣợc khả năng vận

dụng lý thuyết vào quá trình thực hành.

- rèn luyện đƣợc kĩ năng thực hành và rèn luyện khả năng nghiên cứu khoa

học cho học sinh.

- hiệu suất của các quá trình tổng hợp, độ tinh khiết của sản phẩm, các chỉ số

chất lƣợng của chất béo xác định theo qui trình xây dựng trong luận văn là tƣơng

đối phù hợp với lý thuyết.

- các dụng cụ dùng trong các bài thực hành không quá phức tạp, hóa chất

tƣơng đối thông dụng, có thể mua đƣợc trên thị trƣờng.

Từ những kết quả trên, chúng tôi nhận thấy các bài thực hành xây dựng trong

luận văn có thể sử dụng để ôn luyện tốt cho đội tuyển HSG hóa học hoặc chọn để

xây dựng thành một đề thi thực hành trong các kì thi HSG môn hóa học theo từng

mức độ.

3.1.2. Đánh giá và đề xuất thang điểm đánh giá

Hiệu suất phản ứng các phản ứng tổng hợp sẽ tăng khi tăng thời gian thực

hiện phản ứng (điều này cũng góp phần chứng minh cho học sinh thấy đƣợc các

phản ứng học hữu cơ thƣờng xảy ra chậm, phải đun nóng, dùng xúc tác và có hiệu

suất nhỏ hơn 100%); độ tinh khiết của sản phẩm cũng phụ thuộc vào quá trình tổng

hợp và tinh chế, ví dụ với chất rắn cũng có thể kết tinh lại nhiều lần;…


76

Nhƣng các kết quả thực nghiệm thu đƣợc có tốt hay không còn phụ thuộc

vào nhiều yếu tố nhƣ hóa chất, dụng cụ, điều kiện phản ứng,…

Tuy nhiên, nếu trong cùng điều kiện phản ứng, hóa chất dụng cụ nhƣ nhau

thì kết quả thực nghiệm phụ thuộc chủ yếu vào kĩ năng, thao tác thực hành.

Ví dụ, hiệu suất phản ứng tổng hợp n-butyl axetat sẽ giảm nếu khi cho axit

sunfuric quá nhanh và không lắc đều thì sẽ xảy ra quá trình than hóa một phần các

chất hữu cơ trong hỗn hợp; hoặc trong quá trình lắp bộ đun hồi lƣu để tổng hợp este

nếu không kiểm tra kĩ và kín giữa các điểm nối của các dụng cụ thì trong quá trình

chƣng cất các chất hữu cơ sẽ bị bay hơi ra ngoài;…; Hiệu suất của phản ứng tổng

hợp aspirin sẽ bị ảnh hƣởng bởi quá trình khuấy trộn hỗn hợp phản ứng, vào nhiệt

độ phản ứng (nhiệt độ quá thấp sẽ làm phản ứng xảy ra chậm, còn nhiệt độ quá cao

– quá lửa – sẽ làm chất hữu cơ bị bay hơi hoặc than hóa), và phụ thuộc vào quá

trình kết tinh lại, …

Từ những nhận xét và kết quả thực nghiệm trên, chúng tôi đề xuất thang

điểm đánh giá các bài thực hành đã xây dựng trong luận văn nhƣ sau:

Qui ƣớc tổng điểm của mỗi bài thực hành là 100, điểm của mỗi yêu cầu hay

câu hỏi của bài thực hành cũng chính là phần trăm số điểm tƣơng ứng.

Bảng 3.3. Thang điểm đánh giá kết quả bài thực nghiệm

STT Tên bài Thang điểm

1

Tổng hợp và

tinh chế n-butyl

axetat

a b c d Tổng

20 55 15 10 100

a. Chiết suất của este thu đƣợc: 25

Dn = 1,3936-1,3941

b. Thể tích este thu đƣợc: V ≥ 11,0ml

Hiệu suất phản ứng: H% ≥ 55%

- Nếu este thu đƣợc không lẫn tạp chất, có các giá trị nhƣ bên

thì đƣợc điểm tối đa (100).

- Nếu H% < 55%, cứ kém hơn 2,5% (V≈0,5ml) trừ 10 điểm.

- Nếu sản phẩm có lƣợng tạp chất đáng kể thì 0 điểm. Có thể


77

cho một số điểm cho phần tính toán.

c & d. Bảng 3.1.(1).

2

Tổng hợp axit

axetyl salixylic

(Aspirin)

a b c d e Tổng

45 10 30 10 5 100

a. Khối lƣợng sản phẩm tổng hợp: mtn ≥ 10,5 gam

b. Hiệu suất phản ứng: H% ≥ 80%


nct = 133-136oC

- Nếu sản phẩm thu đƣợc không lẫn tạp chất (đƣợc kiểm tra lại

bằng TLC), có các giá trị nhƣ bên thì đƣợc điểm tối đa.

- Nếu H% < 80%, cứ kém hơn 2,5% (≈ 0,3gam) trừ 5 điểm.

- Nếu sản phẩm có lƣợng tạp chất đáng kể thì 0 điểm. Có thể

cho một số điểm cho phần tính toán.

d & e. Bảng 3.1. (2)

3

Tổng hợp α-D-

Glucopyrannozơ

pentaaxetat

a b c d Tổng

55 10 25 10

a. Khối lƣợng sản phẩm tổng hợp: mtn ≥ 3,9 gam

b. Hiệu suất phản ứng: H% ≥ 60%


nct = 109-113oC

- Nếu sản phẩm thu đƣợc không lẫn tạp chất (đƣợc kiểm tra

băng TLC), có các giá trị nhƣ bên thì đƣợc điểm tối đa.

- Nếu H% < 80%, cứ kém hơn 3,5% (≈0,5gam) trừ 10 điểm.

- Nếu este thu đƣợc tạp chất thì 0 điểm. Có thể cho một số

điểm cho phần tính toán.

d. Bảng 3.1. (3)

4

Thủy phân etyl

axetat bằng xúc

tác axit, động

học phản ứng

a b c Tổng

65 20 15 100

a. Đƣa ra bảng kết quả chuẩn độ, xử lý số liệu tính đƣợc các

giá trị Cc và Ct (có ghi biểu thức tính)


78

b. Vẽ đồ thị lgC-t (tuyến tính).

c. Hằng số tốc độ phản ứng: k = 0,0179 5.10-4

phút-1

- Nếu đồ thị thu đƣợc là tuyến tính, các giá trị thu đƣợc có độ

tƣơng quan R2 ≥ 0,99 (kiểm tra bằng excel) và có giá trị k nhƣ

trên thì đƣợc điểm tối đa.

- Tính đƣợc k nhƣng viết sai đơn vị thì không đƣợc điểm

phần này.

- Nếu đồ thị không tuyến tính, giá trị có độ tƣơng quan kém

(R2

< 0,9), giá trị của k sai số ≥ 20% thì 0 điểm. Có thể cho

một số điểm cho phần tính toán.

5


axit của chất

béo

a b c Tổng

15 70 15 100

a. Công thức tính chỉ số axit của chất béo:

O ( ) 56,1.0,05.

( ) 5K H

CB

m mg Va

m g

b. Thể tích KOH chuẩn độ

STT

chuẩn độ

Vạch đọc ban đầu

trên buret, mL

Vạch đọc cuối

trên buret, Ml

VKOH (mL)

đã dùng

1

2

3

Thể tích dung dịch KOH (mL) trung bình

Chỉ số axit của mẫu chất béo: a = 6,5-7,0. Nếu a nằm ngoài

khoảng giá trị này, cứ khác 0,1 đơn vị trừ 10 điểm.

c. Bảng 3.1. (5)

6


este hóa và chỉ

số xà phòng hóa

của chất béo

a b c Tổng

20 70 10 100

a. Công thức tính chỉ số xà phòng hóa của chất béo:

O 2 1)

2

( ) 56,1.0,5.(

( )K H

CB

Vm mg Vx

m g

b.


79

Chuẩn độ Vạch đọc ban đầu

trên buret, mL


trên buret, mL

VKOH (mL)

đã dùng

Chất béo

Mẫu trắng

Chỉ số xà phòng hóa của mẫu chất béo: x = 173 - 175

nếu x nằm ngoài khoảng giá trị trên, cứ khác 0,2 đơn vị trừ 10

điểm.

c. Chỉ số este hóa của mẫu chất béo: e = 166,2 – 168,2.

Lƣu ý: Nếu học sinh vi phạm các điều sau đây sẽ bị trừ điểm của bài thực hành:

- Xin thêm hóa chất (trừ 10 điểm cho mỗi lần xin thêm).

- Làm đổ hóa chất và vỡ dụng cụ thí nghiệm (sẽ trừ điểm tùy mức độ).

- Vi phạm an toàn phòng thí nghiệm (tùy mức độ để trừ điểm hoặc cảnh cáo).

3.2. Kết quả học sinh thực hiện

Chúng tôi đã tiến hành TNSP tại trƣờng THPT chuyên Thái Bình cho đội

tuyển quốc gia của tỉnh Thái Bình gồm 8 em. Chúng tôi tổ chức TNSP hai bài:

Bài 1: Tổng hợp và tinh chế n-butyl axetat.

Bài 2: Thủy phân etyl axetat bằng xúc tác axit, động học phản ứng.

Cách tiến hành TNSP:

- Cung cấp tài liệu bài thực hành: lí thuyết liên quan, mục đính thí nghiệm,

yêu cầu thực nghiệm, ... để học sinh chuẩn bị trƣớc ở nhà.

- Giáo viên chuẩn bị 8 bộ dụng cụ và hóa chất nhƣ nhau.

- Tổ chức hƣớng dẫn học sinh thực nghiệm 2 buổi (mỗi bài một buổi).

- Học sinh viết báo cáo thí nghiệm.

- Đánh giá nhận xét kĩ năng thực hành và kết quả thực nghiệm của học sinh.

Cách xử lý kết quả:

- Sử dụng phƣơng pháp thống kê toán học đánh giá tập số liệu kết quả thực

hành của học sinh [19, 20]:

+ Tìm tham số đặc trƣng cho sự tập trung của số liệu.


80

1

1 k

i ii

x n xn

; Trong đó: ni – tần số của các giá trị xi; 1

k

ii

n n

+ Tính phƣơng sai (S2) và độ lệch chuẩn (S): đo sự phân tán của kết

quả thực nghiệm và điểm thực nghiệm của học sinh, S càng nhỏ thì số

liệu càng ít phân tán.

2

2 1

( )

1

k

i ii

xn xS

n

;

2

1

( )

1

k

i ii

xn xS

n

+ Xác định sai số tiêu chuẩn (m): khoảng sai số của giá trị trung bình

cộng, giá trị trung bình cộng của kết quả thực nghiệm thực tế nằm

trong khoảng mx

S

mn

+ Dùng chuẩn Student (t) để đánh giá sai số các giá trị thực nghiệm:

tn

x

St n

; trong đó: μ- giá trị thực

Giá trị t phụ thuộc vào số bậc tự do k = n-1 và vào xác xuất tin cậy P

(tra bảng).

Nếu ttn > tlt thì kết quả thu đƣợc mắc sai số hệ thống và ngƣợc lại.

- Điều chỉnh thang điểm đánh giá.

- Đánh giá định tính: thông qua tổ chức hƣớng dẫn các bài thực nghiệm, trao

đổi với giáo viên phụ trách đội tuyển và trao đổi với học sinh tìm hiểu

+ Khả năng tiếp thu, vận dụng kiến thức lý thuyết của học sinh để

giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình thực hành.

+ Kĩ năng thực hành hóa học của học sinh.

+ Thái độ, sự chủ động, tích cực của học sinh trong giờ thực hành.

+ Ý kiến của giáo viên về việc sử dụng các thí nghiệm đã xây dựng

trong luận văn để hƣớng dẫn đội tuyển HSG quốc gia.

Kết quả thí nghiệm của học sinh:


81

Bài 1: Tổng hợp n-butylaxetat

a. Chiết suất của este:

Bảng 3.4. Bảng tổng hợp các giá trị chiết suất etylaxetat của học sinh.

25

Dn (xi) 1,3935 1,3936 1,3937

ni 1 6 1

xi- x -10-4

0 +10-4

(trong đó: ni – số học sinh thu đƣợc kết quả xi tƣơng ứng)

Các tham số đặc trƣng của chiết suất:

Giá trị trung bình: 1

1,39361 k

i ii

x n xn

Phƣơng sai: 4 2 4 2

2 91.( 10 ) 6.0 1.(10 )2,9.10

8 1S

Độ lệch chuẩn: S = 5,3.10-5

Sai số tiêu chuẩn 51,9.10S

mn

Giá trị trung bình của chiết suất: 1,3936 1,9.10-5

1,3941 , tn

x

St n

26,68 ≫ tlt(k=7, P = 0,95) = 2,36

Vậy các giá trị chiết suất của este thu đƣợc của học sinh là tƣơng đối tập

trung và mắc sai số hệ thống.

b. Thể tích este:

Bảng 3.5. Bảng tổng hợp các giá trị thể tích butyl axetat thu được của học sinh.

Veste ml (xi) fi TB fi.TB fi.TB2

8,5 - 8,9 1 8,7 8,7 75,69

9,0 – 9,4 2 9,2 18,4 169,28

9,5 – 9,9 1 9,7 9,7 94,09

10,0 – 10,4 2 10,2 20,4 208,08

10,5 – 10,9 1 10,7 10,7 114,49


82

11,0 - 11,5 1 11,2 11,2 125,44

Tổng 8 79,1 787,07

(trong đó: fi – số học sinh có kết quả xi tƣơng ứng)

Các tham số đặc trƣng của Veste :


79,19,9

8

1 k

i ii

x n xn

Độ lệch chuẩn: 2

787,07 79,10,79

8 8S

Sai số tiêu chuẩn: 0,3S

mn

Giá trị trung bình của thể tích este: 9,9 0,3

Thể tích este thu học sinh tổng hợp đƣợc tƣơng đối tốt.

Phân tích, đánh giá điểm bài thực hành của học sinh theo thang điểm đã đề xuất:

Chúng tôi tiến hành chấm bài thực hành của học sinh theo thang điểm đã đề

xuất rồi qui về thang điểm 10, kết quả nhƣ sau

Điểm 0, 1, 2 3, 4 5, 6 7, 8 9, 10

Số học sinh 0 1 3 4 0

Kết quả bài thực hành của học sinh tƣơng đối khá, chỉ có 1 em do sơ suất

trong quả trình thao tác thực hành nên este thu đƣợc còn lẫn nƣớc. Phần xử lý số

liệu của học sinh còn phải hoàn thiện thêm, nhƣng cơ bản các em đã biết vận dụng

lý thuyết để giải thích hiện tƣợng thí nghiệm.

Bài 2: Thủy phân etyl axetat bằng xúc tác axit, động học phản ứng

a. Giá trị các nồng độ Cc và Ct:

Bảng 3.6. Bảng tổng hợp các giá trị Cc (N) của học sinh.

Học sinh 1 2 3 4 5 6 7 8

Cc (N) - xi 0,25 0,25 0,24 0,25 0,26 0,25 0,25 0,26

Các tham số đặc trƣng của Cc:


0,251 k

i ii

x n xn


83

Phƣơng sai:

2

2 51

( )

4,3.101

k

i ii

xn xS

n


Sai số tiêu chuẩn: 32,5.10S

mn

Giá trị trung bình của Cc: 0,25 2,5.10-3

(N)

Các giá trị Cc của học sinh tƣơng đối tập trung, khoảng sai số của giá trị

trung bình nhỏ.

Bảng 3.7. Bảng tổng hợp các giá trị Ct (N) của học sinh

t (ph) Ct (N)

1 2 3 4 5 6 7 8

10 0,035 0,034 0,035 0,036 0,034 0,035 0,035 0,034

20 0,057 0,055 0,056 0,057 0,055 0,056 0,056 0,056

30 0,089 0,088 0,088 0,089 0,087 0,089 0,089 0,088

40 0,119 0,118 0,120 0,121 0,119 0,120 0,120 0,120

50 0,138 0,138 0,139 0,139 0,136 0,138 0,139 0,137

60 0,159 0,158 0,161 0,160 0,160 0,161 0,160 0,159

Bảng 3.8. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng của Ct (N)

t (ph)

10 20 30 40 50 60

Giá trị trung bình ( x ) 0,035 0,056 0,088 0,120 0,138 0,160

Phƣơng sai (S2) 5,7.10

-7 5,7.10

-7 7,1.10

-7 1,0.10

-6 1,1.10

-6 1,1.10

-6

Độ lệch chuẩn (S) 7,5.10-4

7,5.10-4

8,4.10-4

1,0.10-3

1,0.10-3

1,0.10-3

Sai số tiêu chuẩn (m) 2,7.10-4

2,7.10-4

2,9.10-4

3,5.10-4

3,7.10-4

3,7.10-4

Các giá trị Ct của học sinh thu đƣợc ít phân tán, sai số tiêu chuẩn nhỏ.

b. Đồ thị log c

c t

C

C C theo t:


84

Bảng 3.9. Bảng tổng hợp các giá trị log c

c t

C

C Ctheo thời gian của học sinh

t (ph) log c

c t

C

C C

1 2 3 4 5 6 7 8

10 0,066 0,063 0,066 0,068 0,063 0,066 0,066 0,063

20 0,112 0,108 0,110 0,112 0,108 0,110 0,110 0,110

30 0,191 0,188 0,188 0,191 0,186 0,191 0,191 0,188

40 0,281 0,277 0,284 0,287 0,281 0,284 0,284 0,284

50 0,349 0,349 0,353 0,353 0,341 0,349 0,353 0,345

60 0,439 0,434 0,449 0,444 0,444 0,449 0,444 0,439

Các đồ thị log c

c t

C

C C theo thời gian các em học sinh thu đƣợc đều tƣơng đối

tuyến tính, có độ tƣơng quan tốt (R2 > 0,99) (phần phụ lục).

c. Hằng số tốc độ phản ứng:

Bảng 3.10. Bảng tổng hợp các giá trị hằng số tốc độ phản ứng của học sinh

Học sinh 1 2 3 4 5 6 7 8

k (phút-1

) 0,0175 0,0175 0,0179 0,0177 0,0177 0,0179 0,0177 0,0177

Các tham số đặc trƣng của hằng số tốc độ phản ứng (k) :


0,01771 k

i ii

x n xn

Phƣơng sai:

2

2 81

( )

2,3.101

k

i ii

xn xS

n


Sai số tiêu chuẩn: 55.10S

mn

Giá trị trung bình của k: 0,0177 5.10-5

Các giá trị k thu đƣợc của học sinh là tập trung, sai số trung bình nhỏ.

Phân tích, đánh giá điểm bài thực hành của học sinh theo thang điểm đã đề xuất:

Chúng tôi tiến hành chấm bài thực hành của học sinh theo thang điểm đã đề

xuất rồi qui về thang điểm 10, kết quả nhƣ sau


85

Điểm 0, 1, 2 3, 4 5, 6 7, 8 9, 10

Số học sinh 0 0 3 5 0

Bài làm của học sinh tƣơng đối tốt. Do đã rút kinh nghiệm ở bài làm trƣớc

nên thời gian làm thí nghiệm nhanh hơn, các thao tác thí nghiệm thành thạo hơn,

phần ghi chép và xử lý số liệu thực nghiệm cũng đã có tiến bộ.

3.2.1. Nhận xét và thảo luận kết quả

Qua quá trình TNSP và từ kết quả thu đƣợc chúng tôi thấy rằng:

- Trƣớc khi làm thực nghiệm các em học sinh chƣa hoàn toàn tự tin vào kĩ

năng thí nghiệm thực hành của mình, một số em còn có những thao tác thí nghiệm

vụng về, lúng túng. Nhƣng với sự hƣớng dẫn tận tình tỉ mỉ của giáo viên và sau khi

đƣợc quan sát giáo viên làm mẫu, các em học sinh tiến hành các thí nghiệm thực

hành tƣơng đối tự tin, quá trình thực nghiệm xảy ra an toàn.

- Kết quả thực nghiệm thu đƣợc tƣơng đối khả quan, các số liệu tập trung và

ít phân tán. Các kết quả thí nghiệm mắc sai số hệ thống, do toàn bộ hóa chất sử

dụng làm thực nghiệm đều là hóa chất Trung Quốc loại AR, hệ thống các dụng cụ

thí nghiệm của Trung Quốc,... Tuy nhiên sai số trên là chấp nhận đƣợc để huấn

luyện HSG với mục đích rèn luyện kĩ năng thực hành của học sinh. Tùy mục đích

mức độ của công tác huấn luyện hay tính chất của kì thi, chúng ta có thể giảm đƣợc

sai số này bằng cách sử dụng hóa chất và dụng cụ chuẩn,...

- Khả năng vận dụng kiến thức lý thuyết để giải thích các hiện tƣợng thí

nghiệm, phân tích và xử lý kết quả còn hạn chế nhƣng đã có sự tiến bộ rõ rệt sau

mỗi bài thí nghiệm.

Qua tham khảo và khảo sát ý kiến của giáo viên phụ trách đội tuyển và ý

kiến của học sinh, chúng tôi cũng nhận thấy:

- Các em học sinh tham gia quá trình thực hành rất tích cực, sôi nổi, và đa số

các em đều mong muốn đƣợc làm nhiều hơn các bài thực hành nhƣ trên, vì khi thực

hành các em vừa đƣợc sự vận dụng lý thuyết đã học vào thực tiễn giúp khắc sâu


86

kiến thức, rèn luyện kĩ năng thí nghiệm và đặc biệt là phát hiện đƣợc các vấn đề nảy

sinh trong thực tế mà không phải lúc nào cũng có trong lý thuyết, sách vở.

- Quá trình TNSP cũng đƣợc sự nhất trí và ủng hộ cao từ ban giám hiệu nhà

trƣờng đến các thầy cô giảng dạy đội tuyển. Các thầy cô đánh giá cao tính hiệu quả

của đề tài và quá trình TNSP đã giúp củng cố vững chắc lại kiến thức về phản ứng

este hóa cho học sinh, đặc biệt là đã giúp học sinh nâng cao kĩ năng thực hành thí

nghiệm phục phụ tốt cho kì thi HSG quốc gia sắp tới (vào tháng 1 năm 2013).

3.2.2. Đánh giá lại và thang điểm điều chỉnh

Từ kết quả trên tôi thấy thang điểm đƣa ra là tƣơng đối phù hợp, tuy nhiên

cần chi tiết hơn và có sự thống nhất lại trƣớc khi chấm. Nguyên nhân cần điều chỉnh

do tính chất của kì thi sẽ quyết định.

KẾT LUẬN

Trên cơ sở nghiên cứu chúng tôi rút ra kết luận sau:

- Đã xây dựng sáu bài thực hành phần hóa hữu cơ. Mỗi bài gồm các phần:

Cơ sở lý thuyết; Mục đích, yêu cầu của thí nghiệm; Hóa chất; Dụng cụ; Qui trình

thực hiện; Một số lƣu ý để thí nghiệm thực hiện thành công; Xử lý kết quả thực

nghiệm; Câu hỏi kiểm tra và mở rộng.

- Đã tiến hành thực nghiệm, đƣa ra kết quả thực nghiệm, đáp án và thang

điểm đánh giá, đáp án của các câu hỏi kiểm tra và mở rộng.

- Đã tiến hành TNSP, phân tích đánh giá tính hiệu quả và độ khả thi của các

bài thí nghiệm. Kết quả cho thấy các bài có thể dùng để rèn luyện và huấn luyện

HSG.


87

Chƣơng trình thi của IChO khá rộng và có một số vấn đề khác biệt so với

chƣơng trình dạy học môn Hóa ở các chƣơng trình THPT Cơ bản, Nâng cao. Việc

huấn luyện HSG cho các kì thi HSG hóa học trong nƣớc thƣờng nặng về lí thuyết và

ít có các nội dung thực nghiệm. Điều này dẫn đến kết quả thực hành của HS Việt

Nam thƣờng không cao trong các kỳ thi quốc tế. Từ hai năm trở lại đây, Bộ GD &

ĐT đã có chủ trƣơng tổ chức thi thực hành. Đây là cơ hội để thúc đẩy các nội dung

Hóa học có ứng dụng và rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh. Kết quả của

luận văn nhằm thúc đẩy một bƣớc các nghiên cứu tăng cƣờng kỹ năng thực hành và

thu hút hứng thú của học sinh trong giảng dạy hóa học ở trƣờng THPT, đặc biệt cho

việc bồi dƣỡng các em HSG, học sinh có năng khiếu và yêu thích bộ môn hóa học;

và là một tài liệu tham khảo bổ ích cho các giáo viên và các em học sinh trong các

kì thi HSG quốc gia và quốc tế, có thể sử dụng cho việc huấn luyện HSG để dự thi

chọn HSG quốc gia và lựa chọn HSG tham dự các kỳ thi quốc tế, nhất là cho kỳ thi

IChO 2014 tại Việt Nam.


TÀI LIỆU THAM KHẢO

-----------

Tài liệu tiếng Việt

(1) Vũ Ngọc Ban (2007), Giáo trình Thực tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc Gia Hà

Nội.

(2) Ban tổ chức IChO, Đề thi Olympic Quốc tế từ năm 2007 đến năm 2012 (bản

tiếng Việt).

(3) Ban tổ chức IChO, Qui chế của Olympiad Hóa học Quốc tế.

(4) B.P. Exipop (1977), Những cơ sở của lý luận dạy học, NXB Giáo dục.

(5) Bộ giáo dục và Đào tạo, Đề thi học sinh giỏi quốc gia môn hóa học từ năm

2007 đến năm 2012.

(6) Bộ giáo dục và Đào tạo, Đề thi chọn đội tuyển Olympic Quốc tế từ năm 2007

đến năm 2012.

(7) Bộ giáo dục và Đào tạo (2008), Hóa học lớp 11 cơ bản, NXB Giáo dục.

(8) Bộ giáo dục và Đào tạo (2008), Hóa học lớp 11 nâng cao, NXB Giáo dục.

(9) Bộ giáo dục và Đào tạo (2008), Hóa học lớp 12 cơ bản, NXB Giáo dục.

(10) Bộ giáo dục và Đào tạo (2008), Hóa học lớp 12 nâng cao, NXB Giáo dục.

(11) Lê Tấn Diện (2009), Nội dung và biện pháp bồi dưỡng HSG hóa học hữu cơ

THPT, Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Thành phố

Hồ Chí Minh.

(12) Nguyễn Đình Duệ, Trần Hiệp Hải, Lâm Ngọc Thiềm, Nguyễn Thị Thu (2011),

Bài tập Hóa lý, NXB Giáo dục Việt Nam.

(13) Nguyễn Tinh Dung (2000), Hóa học phân tích – Phần III, Các phương pháp

định lượng hóa học, NXB Giáo Dục.


(14) Đảng cộng sản Việt Nam (2006), Văn kiện Hội nghị lần thứ sáu Ban Chấp

hành TW khoá IX, NXB Chính trị Quốc gia, Hà Nội.

(15) Đảng cộng sản Việt Nam (2009), Văn kiện Hội nghị lần thứ chín Ban Chấp

hành TW khoá X, NXB Chính trị quốc gia, Hà Nội, tr 246.

(16) Lê Thị Anh Đào (chủ biên), Đặng Văn Liễu (2007), Thực hành hóa học hữu

cơ, NXB Đại học Sƣ phạm.

(17) Hội hóa học Việt Nam (1997), Những vấn đề cần bồi dưỡng cho học sinh đội

tuyển đi thi Olympic Quốc tế.

(18) Lê Thị Thanh Hƣơng, Nguyễn Hoàng Minh (2006), Giáo trình thực hành Hóa

lý nâng cao, Trung tâm Công nghệ Hóa, Trƣờng Đại học Công Nghiệp

Thành phố Hồ Chí Minh.

(19) Từ Vọng Nghi (2009), Hóa học phân tích - Phần I, NXB Đại học Quốc Gia Hà

Nội.

(20) Lê Đức Ngọc (2010), Nhập môn xử lý số liệu và kế hoạch hóa thực nghiệm,

Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội.

(21) Trần Văn Nhân (1999), Hóa lý - Tập 3, NXB Giáo dục Việt Nam.

(22) TS. Nguyễn Minh Phƣơng, Một số giải pháp phát hiện và sử dụng nhân tài ở

nước ta hiện nay, Viện khoa học tổ chức nhà nƣớc, Bộ nội vụ.

(23) Quyết định 959/QĐ-TTg của Thủ tƣớng Chính phủ (2010), Quyết định Phê

duyệt Đề án Phát triển hệ thống trường THPT chuyên giai đoạn 2010-2020.

(24) Nguyễn Văn Ri, Tạ Thị Thảo (2006), Thực tập phân tích hóa học – Phần 1,

Phân tích định lượng hóa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học

Quốc Gia Hà Nội.

(25) Scatkin M.N (1971), Hoàn thiện quá trình dạy học, NXB Giáo dục.

(26) Trần Quốc Sơn (2008), Tài liệu giáo khoa chuyên Hóa học 11-12 Tập 1 Hóa

học hữu cơ, NXB Giáo dục.


(27) Đặng Nhƣ Tại, Ngô Thị Thuận (2011), Hóa học hữu cơ – Tập 1, NXB Giáo

Dục Việt Nam.

(28) Đặng Nhƣ Tại, Ngô Thị Thuận (2011), Hóa học hữu cơ – Tập 2, NXB Giáo

Dục Việt Nam.

(29) “Những phẩm chất và năng lực của một học sinh giỏi hóa học”, Tạp chí Hóa

học.

(30) PGS.TS. Nguyễn Đình Thành (2012), Thực tập Hóa học Hữu cơ 2, Khoa Hóa

học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội.

(31) Huỳnh Tấn Thông (2012), “Giải pháp nâng cao chất lƣợng bồi dƣỡng HSG

năm học 2012-2013”, Báo Giáo dục và thời đại.

(32) Thái Doãn Tĩnh (2006), Cơ sở Hóa học hữu cơ - Tập 1, NXB Khoa học và Kỹ

thuật.

(33) Thái Doãn Tĩnh (2006), Cơ sở Hóa học hữu cơ - Tập 2, NXB Khoa học và Kỹ

thuật.

(34) Thái Doãn Tĩnh (2009), Thực hành tổng hợp hóa học hữu cơ - Tập 1, NXB Đại

học Sƣ phạm.

(35) Thái Doãn Tĩnh (2009), Thực hành tổng hợp hóa học hữu cơ - Tập 2, NXB Đại

học Sƣ phạm.

(36) Thái Doãn Tĩnh, Vũ Quốc Trung (2012), Thực nghiệm Hóa học hữu cơ, NXB

Giáo dục Việt Nam.

(37) Ngô Thị Thuận (1997), Thực tập hóa học hữu cơ, NXB Đại học Quốc Gia.

(38) Nguyễn Lê Tuấn, Hoàng Nữ Thùy Liên, Nguyễn Thị Việt Nga (2009), Giáo

trình thực hành Hóa hữu cơ, Trƣờng Đại học Qui Nhơn.

(39) Vũ Anh Tuấn (2006), Xây dựng hệ thống bài tập hóa học nhằm rèn luyện tư

duy trong việc bồi dưỡng HSG hóa học ở trường THPT, Luận án Tiến sĩ

Giáo dục học, Trƣờng Đại học Sƣ phạm I Hà Nội.


(40) Phạm Hùng Việt (2004),Các phương pháp sắc kí, NXB Khoa học Kỹ thuật.

(41) Vụ Giáo dục THPT (2012), Hướng dẫn Thí nghiệm thực hành trường THPT

chuyên môn Hóa học.

(42) Vụ Giáo dục THPT (2011), Tài liệu bồi dưỡng phát triển chuyên môn cho giáo

viên trường THPT chuyên năm 2011 môn Hóa học.

(43) http://www.google.com.vn/...

Tài liệu tiếng Anh

(44) 40th

International chemistry olympiad preparatory problems, Hungary, 2008.

(45) 41th

International chemistry olympiad preparatory problems, U.K, 2009.

(46) 42th

International chemistry olympiad preparatory problems, Japan, 2010.

(47) 43th

International chemistry olympiad preparatory problems, Turkey, 2011.

(48) 44th

International chemistry olympiad preparatory problems, U.S, 2012.


PHỤ LỤC

Phụ lục 1. An toàn phòng thí nghiệm

Phụ lục 1.1. Cảnh báo nguy hiểm, R

R 1 Nổ khi khô.

R 2 Nguy hiểm nổ do va chạm, cọ sát, lửa hay các nguồn tạo lửa khác.

R 3 Rất nguy hiểm nổ do va chạm, cọ sát, lửa hay các nguồn tạo lửa khác.

R 4 Hình thành các hợp chất kim loại rất nhạy nổ.

R 5 Đun nóng có thể gây nổ.

R 6 Nổ khi tiếp xúc hoặc không tiếp xúc không khí.

R 7 Có thể gây lửa.

R 8 Có thể gây lửa khi tiếp xúc với vật liệu dễ cháy.

R 9 Nổ khi trộn với vật liệu dễ cháy.

R 10 Dễ cháy.

R 11 Rất dễ cháy.

R 12 Cực kì dễ cháy.

R 13 Khí hóa lỏng cực kì dễ cháy.

R 14 Phản ứng mãnh liệt với nƣớc.

R 15 Tiếp xúc với nƣớc tạo khí dễ cháy.

R 16 Nổ khi trộn với chất oxi hóa.

R 17 Cháy lập tức trong không khí.

R 18 Có thể hình thành hỗn hợp khí - hơi dễ cháy (nổ) khi sử dụng.

R 19 Có thể hình thành các peoxit dễ nổ

R 20 Có hại khi hít phải

R 21 Có hại khi tiếp xúc với da

R 22 Có hại khi nuốt phải


R 23 Độc khi hít phải

R 24 Độc khi tiếp xúc với da.

R 25 Độc khi nuốt phải.

R 26 Rất độc khi hít phải.

R 27 Rất độc khi tiếp xúc với da.

R 28 Rất độc khi nuốt phải.

R 29 Tiếp xúc với nƣớc giải phóng khí độc.

R 30 Có thể trở thành rất dễ cháy khi sử dụng

R 31 Tiếp xúc với axit giải phóng khí độc

R 32 Tiếp xúc với axit giải phóng khí rất độc

R 33 Nguy hiểm do tác động tích lũy

R 34 Gây cháy.

R 35 Gây cháy mãnh liệt.

R 36 Kích thích mắt.

R 37 Kích thích hệ hô hấp

R 38 Kích thích da

R 39 Nguy hiểm do tác động bất thuận nghịch nghiêm trọng

R 40 Nguy hiểm có thể có do tác động bất thuận nghịch.

R 41 Nguy hiểm do gây hỏng mắt nghiêm trọng.

R 42 Có thể gây kích thích khi hít phải.

R 43 Có thể gây kích thích khi tiếp xúc với da.

R 44 Gây nổ nếu đun nóng trong hệ kín.

R 45 Có thể gây ung thƣ.

R 46 Có thể gây thƣơng tổn di truyền.

R 47 Có thể gây thƣơng tổn phôi.

R 48 Nguy hiểm gây bệnh mãn tính.

…


Risk phrases

Code Phrase

R1 Explosive when dry

R2 Risk of explosion by shock, friction, fire or other sources of ignition

R3 Extreme risk of explosion by shock, friction, fire or other sources of ignition

R4 Forms very sensitive explosive metallic compounds

R5 Heating may cause an explosion

R6 Explosive with or without contact with air

R7 May cause fire

R8 Contact with combustible material may cause fire

R9 Explosive when mixed with combustible material

R10 Flammable

R11 Highly flammable

R12 Extremely flammable

R14 Reacts violently with water

R15 Contact with water liberates extremely flammable gases

R16 Explosive when mixed with oxidising substances

R17 Spontaneously flammable in air

R18 In use, may form flammable/explosive vapour-air mixture

R19 May form explosive peroxides

R20 Harmful by inhalation

R21 Harmful in contact with skin


R22 Harmful if swallowed

R23 Toxic by inhalation

R24 Toxic in contact with skin

R25 Toxic if swallowed

R26 Very toxic by inhalation

R27 Very toxic in contact with skin

R28 Very toxic if swallowed

R29 Contact with water liberates toxic gas.

R30 Can become highly flammable in use

R31 Contact with acids liberates toxic gas

R32 Contact with acids liberates very toxic gas

R33 Danger of cumulative effects

R34 Causes burns

R35 Causes severe burns

R36 Irritating to eyes

R37 Irritating to respiratory system

R38 Irritating to skin

R39 Danger of very serious irreversible effects

R40 Limited evidence of a carcinogenic effect

R41 Risk of serious damage to eyes

R42 May cause sensitisation by inhalation

R43 May cause sensitisation by skin contact

R44 Risk of explosion if heated under confinement

R45 May cause cancer

R46 May cause heritable genetic damage


R48 Danger of serious damage to health by prolonged exposure

R49 May cause cancer by inhalation

R50 Very toxic to aquatic organisms

R51 Toxic to aquatic organisms

R52 Harmful to aquatic organisms

R53 May cause long-term adverse effects in the aquatic environment

R54 Toxic to flora

R55 Toxic to fauna

R56 Toxic to soil organisms

R57 Toxic to bees

R58 May cause long-term adverse effects in the environment

R59 Dangerous for the ozone layer

R60 May impair fertility

R61 May cause harm to the unborn child

R62 Possible risk of impaired fertility

R63 Possible risk of harm to the unborn child

R64 May cause harm to breast-fed babies

R65 Harmful: may cause lung damage if swallowed

R66 Repeated exposure may cause skin dryness or cracking

R67 Vapours may cause drowsiness and dizziness

R68 Possible risk of irreversible effects


Combinations

Code Statement

R14/15 Reacts violently with water, liberating extremely flammable gases

R15/29 Contact with water liberates toxic, extremely flammable gases

R20/21 Harmful by inhalation and in contact with skin

R20/22 Harmful by inhalation and if swallowed

R20/21/22 Harmful by inhalation, in contact with skin and if swallowed

R21/22 Harmful in contact with skin and if swallowed

R23/24 Toxic by inhalation and in contact with skin

R23/25 Toxic by inhalation and if swallowed

R23/24/25 Toxic by inhalation, in contact with skin and if swallowed

R24/25 Toxic in contact with skin and if swallowed

R26/27 Very toxic by inhalation and in contact with skin

R26/28 Very toxic by inhalation and if swallowed

R26/27/28 Very toxic by inhalation, in contact with skin and if swallowed

R27/28 Very toxic in contact with skin and if swallowed

R36/37 Irritating to eyes and respiratory system

R36/38 Irritating to eyes and skin

R36/37/38 Irritating to eyes, respiratory system and skin

R37/38 Irritating to respiratory system and skin

R39/23 Toxic: danger of very serious irreversible effects through inhalation

R39/24 Toxic: danger of very serious irreversible effects in contact with skin


R39/25 Toxic: danger of very serious irreversible effects if swallowed

R39/23/24 Toxic: danger of very serious irreversible effects through inhalation

and in contact with skin

R39/23/25 Toxic: danger of very serious irreversible effects through inhalation

and if swallowed

R39/24/25 Toxic: danger of very serious irreversible effects in contact with skin

and if swallowed

R39/23/24/25 Toxic: danger of very serious irreversible effects through inhalation,

in contact with skin and if swallowed

R39/26 Very Toxic: danger of very serious irreversible effects through

inhalation

R39/27 Very Toxic: danger of very serious irreversible effects in contact with

skin

R39/28 Very Toxic: danger of very serious irreversible effects if swallowed

R39/26/27 Very Toxic: danger of very serious irreversible effects through

inhalation and in contact with skin

R39/26/28 Very Toxic: danger of very serious irreversible effects through

inhalation and if swallowed

R39/27/28 Very Toxic: danger of very serious irreversible effects in contact with

skin and if swallowed

R39/26/27/28 Very Toxic: danger of very serious irreversible effects through

inhalation, in contact with skin and if swallowed

R42/43 May cause sensitization by inhalation and skin contact

R48/20 Harmful: danger of serious damage to health by prolonged exposure

through inhalation



in contact with skin


if swallowed

R48/20/21 Harmful: danger of serious damage to health by prolonged exposure

through inhalation and in contact with skin


through inhalation and if swallowed


in contact with skin and if swallowed

R48/20/21/22 Harmful: danger of serious damage to health by prolonged exposure

through inhalation, in contact with skin and if swallowed

R48/23 Toxic: danger of serious damage to health by prolonged exposure

through inhalation

R48/24 Toxic: danger of serious damage to health by prolonged exposure in

contact with skin

R48/25 Toxic: danger of serious damage to health by prolonged exposure if

swallowed

R48/23/24 Toxic: danger of serious damage to health by prolonged exposure

through inhalation and in contact with skin

R48/23/25 Toxic: danger of serious damage to health by prolonged exposure

through inhalation and if swallowed

R48/24/25 Toxic: danger of serious damage to health by prolonged exposure in

contact with skin and if swallowed

R48/23/24/25 Toxic: danger of serious damage to health by prolonged exposure

through inhalation, in contact with skin and if swallowed

R50/53 Very toxic to aquatic organisms, may cause long-term adverse effects


in the aquatic environment

R51/53 Toxic to aquatic organisms, may cause long-term adverse effects in

the aquatic environment

R52/53 Harmful to aquatic organisms, may cause long-term adverse effects in

the aquatic environment

R68/20 Harmful: possible risk of irreversible effects through inhalation

R68/21 Harmful: possible risk of irreversible effects in contact with skin

R68/22 Harmful: possible risk of irreversible effects if swallowed

R68/20/21 Harmful: possible risk of irreversible effects through inhalation and

in contact with skin

R68/20/22 Harmful: possible risk of irreversible effects through inhalation and if

swallowed

R68/21/22 Harmful: possible risk of irreversible effects in contact with skin and

if swallowed

R68/20/21/22 Harmful: possible risk of irreversible effects through inhalation, in

contact with skin and if swallowed


Phụ lục 1.2. Cảnh báo an toàn phòng thí nghiệm, S

S 1 Khóa chặt

S 2 Tránh xa trẻ em

S 3 Bảo quản nơi mát

S 4 Để xa nơi làm việc/khu dân cƣ.

S 5 Bảo quản trong .... (chất lỏng thích hợp đƣợc nhà sản xuất ghi rõ).

S 6 Bảo quản trong .... (khí trơ đƣợc nhà sản xuất ghi rõ).

S 7 Bảo quản thật kín

S 8 Bảo quản khô.

S 9 Bảo quản nơi thoáng gió.

S 10 Bảo quản ẩm.

S 11 Tránh tiếp xúc với không khí.

S 12 Không đậy kín

S 13 Để xa đồ ăn, thức uống và đồ ăn cho vật nuôi.

S 14 Để xa .... (chất không tƣơng thích đƣợc nhà sản xuất xác định).

S 15 Không để gần nguồn nhiệt

S 16 Không để gần nguồn lửa - cấm hút thuốc.

S 17 Để xa vật liệu dễ cháy.

S 18 Cận thân khi cầm và mỏ bình chứa

S 20 Không ăn uống khi sử dụng

S 21 Không hút thuốc khi sử dụng

S 22 Không hít bụi.

S 23 Không hít khí/khói/hơi/bụi.

S 24 Tránh tiếp xúc với da.

S 25 Tránh tiếp xúc với mắt.


S 26 Trong trƣờng hợp tiếp xúc với mắt, cần rửa ngay lập tức bằng nhiều nƣớc sau

đó đến bác sĩ.

S 27 Cởi bỏ ngay lập tức quần áo nhiễm bẩn

S 28 Sau khi tiếp xúc với da, rửa ngay lập tức bằng nhiều ... (theo chỉ dẫn của nhà

sản xuất)

S 29 Không làm trống thành ống dẫn.

S 30 Không bao giờ thêm nƣớc vào sản phẩm này.

S 31 Để xa các vật liệu dễ nổ

S 33 Chú ý đến việc phóng điện (chạm mát).

S 34 Tránh cọ sát và va chạm.

S 35 Vật liệu và bình chứa cần đƣợc xếp đặt theo nguyên tắc an toàn.

S 36 Mặc áo bảo hộ

S 37 Mang găng tay.

S 38 Mang thiết bị hô hấp thích hợp khi thiếu hệ thống thông gió

S 39 Đeo kính bảo vệ mắt

S 40 Làm sạch sàn nhà và mọi đối tƣợng bị nhiểm bẩn bởi chất này, sử dụng ...

(đƣợc nhà sản xuất chỉ định).

S 41 Không hít khói trong trƣờng hợp cháy và (hoặc) nổ.

S 42 Đeo thiết bị hô hấp thích hợp trong suốt quá trình phun/xịt.

S 43 Trong trƣờng hợp hỏa hoạn, sử dụng .... (thiết bị chống cháy thích hợp.

không sử dụng nƣớc nếu nƣớc làm gia tăng hỏa hoạn).

S 44 Nếu bạn cảm thấy không khỏe, hãy đến bác sĩ.

S 45 Trong trƣờng hợp tai nạn hoặc nếu bạn cảm thấy không khỏe, hãy đến bác sĩ.


List of S-phrases

Code Phrase

S1 Keep locked up

S2 Keep out of the reach of children

S3 Keep in a cool place

S4 Keep away from living quarters

S5 Keep contents under ... (appropriate liquid to be specified by the

manufacturer)

S6 Keep under ... (inert gas to be specified by the manufacturer)

S7 Keep container tightly closed

S8 Keep container dry

S9 Keep container in a well-ventilated place

S10 Keep contents wet

S11 not specified

S12 Do not keep the container sealed

S13 Keep away from food, drink and animal foodstuffs

S14 Keep away from ... (incompatible materials to be indicated by the

manufacturer)

S15 Keep away from heat

S16 Keep away from sources of ignition - No smoking

S17 Keep away from combustible material

S18 Handle and open container with care

S20 When using do not eat or drink

S21 When using do not smoke

S22 Do not breathe dust


S23 Do not breathe gas/fumes/vapour/spray (appropriate wording to be

specified by the manufacturer)

S24 Avoid contact with skin

S25 Avoid contact with eyes

S26 In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and

seek medical advice

S27 Take off immediately all contaminated clothing

S28 After contact with skin, wash immediately with plenty of ... (to be

specified by the manufacturer)

S29 Do not empty into drains

S30 Never add water to this product

S33 Take precautionary measures against static discharges

S35 This material and its container must be disposed of in a safe way

S36 Wear suitable protective clothing

S37 Wear suitable gloves

S38 In case of insufficient ventilation wear suitable respiratory equipment

S39 Wear eye/face protection

S40 To clean the floor and all objects contaminated by this material use ...

(to be specified by the manufacturer)

S41 In case of fire and/or explosion do not breathe fumes

S42 During fumigation/spraying wear suitable respiratory equipment

(appropriate wording to be specified by the manufacturer)

S43 In case of fire use ... (indicate in the space the precise type of fire-

fighting equipment. If water increases the risk add - Never use water)

S45 In case of accident or if you feel unwell seek medical advice

immediately (show the label where possible)

S46 If swallowed, seek medical advice immediately and show this container


or label

S47 Keep at temperature not exceeding ..°C (to be specified by the

manufacturer)

S48 Keep wet with ... (appropriate material to be specified by the

manufacturer)

S49 Keep only in the original container

S50 Do not mix with ... (to be specified by the manufacturer)

S51 Use only in well-ventilated areas

S52 Not recommended for interior use on large surface areas

S53 Avoid exposure - obtain special instructions before use

S56 Dispose of this material and its container at hazardous or special waste

collection point

S57 Use appropriate containment to avoid environmental contamination

S59 Refer to manufacturer/supplier for information on recovery/recycling

S60 This material and its container must be disposed of as hazardous waste

S61 Avoid release to the environment. Refer to special instructions/safety

data sheet

S62 If swallowed, do not induce vomiting: seek medical advice immediately

and show this container or label where possible

S63 In case of accident by inhalation: remove casualty to fresh air and keep at

rest

S64 If swallowed, rinse mouth with water (only if the person is conscious)

(S1/2) Keep locked up and out of the reach of children

S3/7 Keep container tightly closed in a cool place

S3/7/9 Keep container tightly closed in a cool, well-ventilated place

S3/9/14 Keep in a cool, well-ventilated place away from ... (incompatible

materials to be indicated by the manufacturer)


S3/9/14/49 Keep only in the original container in a cool, well-ventilated place away

from ... (incompatible materials to be indicated by the manufacturer)

S3/9/49 Keep only in the original container in a cool, well-ventilated place

S3/14 Keep in a cool place away from ... (incompatible materials to be

indicated by the manufacturer)

S7/8 Keep container tightly closed and dry

S7/9 Keep container tightly closed and in a well-ventilated place

S7/47 Keep container tightly closed and at temperature not exceeding ... °C (to

be specified by the manufacturer)

S8/10 Keep container wet, but keep the contents dry

S20/21 When using do not eat, drink or smoke

S24/25 Avoid contact with skin and eyes

S27/28

After contact with skin, take off immediately all contaminated clothing,

and wash immediately with plenty of ... (to be specified by the

manufacturer)

S29/35 Do not empty into drains; dispose of this material and its container in a

safe way

S29/56 Do not empty into drains, dispose of this material and its container at

hazardous or special waste collection point

S36/37 Wear suitable protective clothing and gloves

S36/37/39 Wear suitable protective clothing, gloves and eye/face protection

S36/39 Wear suitable protective clothing and eye/face protection

S37/39 Wear suitable gloves and eye/face protection

S47/49 Keep only in the original container at temperature not exceeding ... °C

(to be specified by the manufacturer)


Phụ lục 2. Dụng cụ và sơ đồ lắp ráp bộ dụng cụ thí nghiệm của các bài thực

hành

Bài 2.3.1.1. Tổng hợp n-butyl axetat

Bộ dụng cụ TN Sơ đồ hệ thống tổng hợp etyl axetat

Chiết este

Chưng cất phân đoạn Đo chiết suất sản phẩm


Bài 2.3.1.2. Tổng hợp axit axetyl salixylic (Aspirin)

Đun cách thủy hỗn hợp phản ứng Lọc hút sản phẩm trên phểu

Bucne

Xác định nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm

Bài 2.3.1.3. Tổng hợp α-D-Glucopyrannozơ pentaaxetat


Đun cách thủy hỗn hợp phản ứng Lọc sản phẩm

Xác định nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm

Bài 2.3.2. Thủy phân etyl axetat bằng xúc tác axit – động học phản ứng

Thủy phân etyl axetat Chuẩn độ hỗn hợp phản ứng theo thời gian

Bài 2.3.3.1. Xác định chỉ số axit của chất béo


Hòa tan chất béo Chuẩn độ axit béo tự do

Bài 2.3.3.2. Xác định chỉ số xà phòng hóa của chất béo

Xà phòng hóa chất béo Chuẩn độ sản phẩm phản ứng xà phòng hóa chất béo


Phụ lục 3. Phiếu báo cáo kết quả thực hành

BẢN TƢỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM

Họ và tên:

………………………………..

Lớp:……..Trƣờng:……………………...

Bài thực hành: TỔNG HỢP BUTYLAXETAT

a b c d Tổng

20 55 15 10 100

a. Nhiệt độ trong PTN: …….oC

Chiết suất của este: Dn = ……………………......

b. Thể tích este thu đƣợc: Veste = ……………………….

Thể tích este tính theo lý thuyết:

Hiệu suất phản ứng este hóa:

c. Vai trò của H2SO4 đặc trong phản ứng ? Giải thích ?


d. Tốc độ phản ứng sẽ thay đổi nhƣ thế nào khi thay axit axetic bằng anhiđrit axetic

hoặc clorua axetic ? Giải thích ?

----------------


BẢN TƢỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM

Họ và tên: ……………………………….. Lớp:……..Trƣờng:…………………….

..

Bài thực hành: THỦY PHÂN ETYL AXETAT BẰNG XÚC

TÁC AXIT, ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG

a b c Tổng

65 20 15 100

a. Nhiệt độ đun hồi lƣu: …….oC

Thể tích NaOH (mL) chuẩn độ:

t (phút) 0 10 20 30 40 50 60 ∞

Vạch đọc đầu

trên buret, mL


trên buret, mL

VNaOH (mL) đã

dùng

Tính nồng độ Cc của axit axetic ?


Tính nồng độ Ct của axit axetic ?

Biểu thức tính: Ct = ………………………………

Kết quả:

t (phút) 10 20 30 40 50 60

Ct (……….)

b. Vẽ đồ thị log c

c t

C

C C theo t ?

t (phút) 10 20 30 40 50 60

log c

c t

C

C C

Đồ thị:

c. Hằng số tốc độ phản ứng ?


----------------

Phụ lục 4. Đồ thị lgC theo thời gian phản ứng thủy phân etylaxetat của học

sinh

(1) (2)


(3) (4)

(5) (6)


(7) (8)

xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ huấn luyện học...

Documents