Sử dụng được kết quả tính toán để thấy hình học phân tử, xu hướng thay đổi độ dài, góc liên kết và năng lượng phân tử trong dãy các chất (cùng nhóm, chu kì, dãy đồng đẳng,...).

Năng lực

- Năng lực chung:

Năng lực tự chủ và tự học trong tìm tòi khám phá
Năng lực giao tiếp và hợp tác trong trình bày, thảo luận và làm việc nhóm
Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong thực hành, vận dụng.

Năng lực riêng:

Nhận thức hóa học: Nêu được quy trình tính toán bằng phương pháp bán kinh nghiệm.
Tìm hiểu tự nhiên dưới góc độ hóa học, năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng đã học: Sử dụng được kết quả tính toán để thấy hình học phân tử, xu hướng thay đổi độ dài, góc liên kết và năng lượng phân tử trong dãy các chất.

Phẩm chất

Có ý thức học tập, ý thức tìm tòi, khám phá và sáng tạo, có ý thức làm việc nhóm, tôn trọng ý kiến các thành viên khi hợp tác.
Chăm chỉ tích cực xây dựng bài, có trách nhiệm, chủ động chiếm lĩnh kiến thức theo sự hướng dẫn của GV.

THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
Đối với GV: SGK, Tài liệu giảng dạy, giáo án, đồ dùng dạy học, máy tính điện tử có cài phầm mềm mô phỏng thí nghiệm hóa học Avogadro và phần mềm MOPAC.
Đối với HS: SGK, SBT, vở ghi, giấy nháp, đồ dùng học tập (bút, thước...), bảng nhóm, bút viết bảng nhóm.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG (MỞ ĐẦU)
a) Mục tiêu:

- Tạo tâm thế cho HS vào bài học mới.

b) Nội dung: HS đọc tình huống mở đầu, suy nghĩ trả lời câu hỏi.
c) Sản phẩm: HS trả lời được câu hỏi mở đầu.
d) Tổ chức thực hiện:

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

- GV đặt vấn đề: Không dùng máy móc thí nghiệm, bằng máy tính làm thế nào để giải thích mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tính chất của chất?

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ: HS quan sát và chú ý lắng nghe, thảo luận nhóm đôi hoàn thành yêu cầu.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận: GV gọi một số HS trả lời, HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Kết luận, nhận định: GV đánh giá kết quả của HS, trên cơ sở đó dẫn dắt HS vào bài học mới.

HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI

Hoạt động 1: Cách chạy phần mềm MOPAC trên Windows-10

a) Mục tiêu:

- HS biết cách sử dụng phần mềm MOPAC được cài đặt trên Windows-10.

b) Nội dung:

GV hướng dẫn, thao tác mẫu, HS thực hiện dưới sự hướng dẫn của GV.

c) Sản phẩm: HS biết cách chạy phần mềm MOPAC trên Windows-10.
d) Tổ chức thực hiện:

HĐ CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

- GV giới thiệu về phương pháp tính của hóa học tính toán.

- GV yêu cầu HS thực hành dưới dự hướng dẫn của GV để khởi chạy phần mềm MOPAC.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ:

- HS theo dõi SGK, chú ý nghe, tiếp nhận kiến thức, hoàn thành các yêu cầu, thảo luận nhóm.

- GV quan sát hỗ trợ.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận:

- HS giơ tay phát biểu, lên bảng trình bày

- Một số HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn.

Bước 4: Kết luận, nhận định: GV tổng quát lưu ý lại kiến thức trọng tâm và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

I. Mở đầu

- Hóa học tính toán sử dụng một số phương pháp tính dựa trên hai cơ sở:

+ Cơ học phân tử: Áp dụng các định luật vật lí cổ điển mô tả chuyển động của hạt nhân các nguyên tử trong phân tử mà không cần xem xét chuyển động và vai trò của các electron.

+ Cơ học lượng tử: Dựa vào phương trình Schrodinger để mô tả phân tử dựa trên sự chuyển động electron.

- Cách khởi chạy MOPAC (Windows-10)

+ Bước 1: Nháy chuột phải vào file MOPAC data set, ví dụ file Example_data_set.mop.

+ Bước 2: Chọn Open with. Bỏ chọn Always use this app to open.mop files.

+ Bước 3: Nháy chuột trái vào More apps. Bỏ chọn Always use this app to open.mop files.

+ Bước 4: Cuộn xuống dưới và chọn Look for another app on this PC.

+ Bước 5: Đi đến D:\Phanmem\MOPAC2016, nháy chuột trái vào MOPAC2016.exe. "MOPAC2016.exe" xuất hiện trong hộp thoại File name. Chọn Open.

Hoạt động 2: Tạo file dữ liệu để chạy một chương trình MOPAC. Thực hiện một chương trình tính MOPAC.

a) Mục tiêu:

- HS biết cách tạo file dữ liệu dùng để chạy một chương trình MOPAC.

- HS chạy được một chương trình MOPAC tính tối ưu hoá cấu trúc và tính nhiệt hình thành của phân tử .

b) Nội dung: GV hướng dẫn thực hành. HS làm thực hiện.
c) Sản phẩm: HS tạo file dữ liệu và thực hiện được một chương trình tính MOPAC.
d) Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS

SẢN PHẨM DỰ KIẾN

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ:

Nhiệm vụ 1: Tạo file dữ liệu

- GV tổ chức cho HS vừa đọc hiểu nội dung của một file dữ liệu đầu vào, vừa đọc các bước tiến hành, vừa thực hiện hoạt động 1 trang 68 SGK.

- GV nêu câu hỏi: Nội dụng của một file dữ liệu đầu vào để chạy chương trình tính MOPAC thường chứa nội dung gì?

(Trả lời: Tệp dữ liệu MOPAC thường gồm:

+ Một dòng từ khóa

+ Hai dòng văn bản do người dùng xác định.

+ Ma trận Z mô tả phân tử. Sau ma trận Z phải có một dòng trống hoặc một dòng số 0.)

Nhiệm vụ 2: Tính nhiệt tạo thành của phân tử bằng phương pháp bán kinh nghiệm

- HS thực hiện hoạt động 2 theo nội dung SGK và các bước của GV hướng dẫn.

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ:

- HS theo dõi SGK, chú ý nghe, tiếp nhận kiến thức, suy nghĩ trả lời câu hỏi, hoàn thành các yêu cầu.

- GV: quan sát và trợ giúp HS.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận:

- HS giơ tay phát biểu, lên bảng trình bày

- Một số HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn.

Bước 4: Kết luận, nhận định: GV tổng quát lưu ý lại kiến thức trọng tâm và yêu cầu HS ghi chép đầy đủ vào vở.

II. Tối ưu hóa cấu trúc hình học và tính nhiệt tạo thành của một cấu trúc phân tử bằng phương pháp bán kinh nghiệm

1. Tạo file dữ liệu:

Tệp dữ liệu MOPAC thường gồm:

+ Một dòng từ khóa.

+ Hai dòng văn bản do người dùng xác định.

+ Ma trận Z mô tả phân tử. Sau ma trận Z phải có một dòng trống hoặc một dòng số 0.

Hoạt động 1: Tạo file dữ liệu để tối ưu hóa cấu trúc của phân tử H₂O.

- Bước 1: Sử dụng Notepas hoặc Wordpad tạo file dữ liệu.

File dữ liệu để tối ưu hóa cấu trúc của phân tử và tính nhiệt hình thành của phân tử H₂O:

- Bước 2: Lưu file dữ liệu vào thư mục

"D:\Nguyen_Van_A\MOPAC_Working". Kiểu file là ".txt".

Ví dụ: "H2O_AM1.txt".

2. Tính nhiệt tạo thành của phân tử bằng phương pháp bán kinh nghiệm

Hoạt động 2: Tối ưu hóa cấu trúc của phân tử H₂O bằng phương pháp bán kinh nghiệm.

- Bước 1: Đổi file dữ liệu đã tạo ở hoạt động 1 sang đuôi ".mop".

Vào thư mục "D:\Nguyen_Van_A\MOPAC_Working",nháy chuột phải, chọn Rename rồi thay đuôi ".txt" thành đuôi ".mop".

- Bước 2: Nháy chuột phải vào file "H2O_AM1.txt".

Chọn Open with MOPAC2016.exe.

Lúc này file dữ liệu "H₂O_AM1.mop" được chạy bằng MOPAC. Sau khi chạy xong, xuất hiện file kết quả tính "H₂O_AM1.out" trong thư mục "D:\Nguyen_Van_A\MOPAC_Working".

Hoạt động 3: Đọc file kết quả và sử dụng kết quả của chương trình MOPAC.