Tài liệu Luận văn sư phạm xây dựng chuyên đề “thực hành trải nghiệm hóa học hữu cơ” trong chương trình phổ thông mới

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ====== TRẦN THỊ OANH XÂY DỰNG TÀI LIỆU THAM KHẢO CHUYÊN ĐỀ “THỰC HÀNH TRẢI NGHIỆM HÓA HỌC HỮU CƠ” TRONG CHƢƠNG TRÌNH PHỔ THÔNG MỚI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu cơ HÀ NỘI, 2019 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ====== TRẦN THỊ OANH XÂY DỰNG TÀI LIỆU THAM KHẢO CHUYÊN ĐỀ “THỰC HÀNH TRẢI NGHIỆM HÓA HỌC HỮU CƠ” TRONG CHƢƠNG TRÌNH PHỔ THÔNG MỚI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học TS. CHU ANH VÂN Hà Nội, tháng 05 năm 2019 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn T.S Chu Anh Vân giảng viên bộ môn Hóa hữu cơ - khoa Hóa học - Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã giao đề tài và tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình viết và hoàn thành khóa luận tốt nghiêp này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Hóa học trƣờng ĐHSP Hà Nội 2 đặc biệt là các thầy cô trong tổ bộ môn Hóa Hữu cơ đã tạo mọi điều giúp đỡ em hoàn thành khóa luận này Trong khuôn khổ của một bài khóa luận, do điều kiện về thời gian, năng lực cũng nhƣ kinh nghiệm của bản thân nên không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót. Vì vậy, em kính mong nhận đƣợc sự góp ý của thầy giáo, cô giáo và toàn thể bạn đọc để khóa luận đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 02 tháng 05 năm 2019 Sinh viên Trần Thị Oanh BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt Tên đầy đủ 1 CMCN Cách mạng công nghiệp 2 HĐTN Hoạt động trải nghiệm 3 THPT Trung học phổ thông MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................ 1 2. Nội dung chính của đề tài ........................................................................... 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................... 3 1.1. Giới thiệu chung về chƣơng trình phổ thông tổng thể .............................. 3 1.2. Vài nét về chƣơng trình môn Hóa học trong chƣơng trình phổ thông mới 4 1.2.1. Mục tiêu của chƣơng trình Hóa học ...................................................... 4 1.2.2. Môn hóa học sẽ dạy nhƣ thế nào trong chƣơng trình mới ..................... 5 1.3. Giới thiệu chung về hoạt động trải nghiệm .............................................. 6 1.3.1. Khái niệm hoạt động trải nghiệm .......................................................... 6 1.3.2. Đặc điểm hoạt động trải nghiệm ........................................................... 7 1.3.3. Một số hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm ................................... 8 1.4. Một số kiến thức bổ trợ trong nội dung chuyên đề học tập “Thực hành trải nghiệm Hóa học hữu cơ.................................................................................. 9 1.4.1. Tinh dầu ............................................................................................... 9 1.4.1.1. Định nghĩa tinh dầu ........................................................................... 9 1.4.1.2. Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật .................................... 10 1.4.1.3. Tính chất của tinh dầu...................................................................... 11 1.4.1.4. Các phƣơng pháp thu tinh dầu ......................................................... 15 1.4.2. Xà phòng ............................................................................................ 17 1.4.2.1. Thành phần và nguyên liệu .............................................................. 17 1.4.2.2. Tiêu chí đánh giá ............................................................................. 18 1.4.3. Chitin, chitosan và glucosamine ......................................................... 18 1.4.3.1. Tổng quan về Chitin ........................................................................ 18 1.4.3.2. Tổng quan về Chitosan .................................................................... 20 1.4.3.3. Glucosamine và bệnh xƣơng khớp ................................................... 21 1.4.3.3.1.Bệnh xƣơng khớp và triệu chứng ................................................... 21 1.4.3.3.2. Glucosamine ................................................................................. 22 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .................................................................... 25 2.1. Nội dung và yêu cầu cần đạt .................................................................. 25 2.2. Nguyên tắc xây dựng ............................................................................. 26 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN .................................................... 27 3.1. Điều chế tinh dầu từ các nguồn thảo mộc tự nhiên............................... 27 3.1.1. Tách tinh dầu bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc ........... 27 3.1.2. Tách tinh dầu bằng bộ chiết Soxhlet………………………………….29 3.2. Chuyển hóa chất béo thành xà phòng................................................... 31 3.2.1. Dụng cụ, hóa chất ............................................................................... 31 3.2.2. Sơ đồ quy trình ................................................................................... 32 3.2.2.1. Chuyển hóa dầu ăn thải thành xà phòng ........................................... 33 3.2.2.2. Chuyển hóa dầu thực vật thành xà phòng......................................... 34 3.2.2.3. Chuyển hóa mỡ động vật thành xà phòng ........................................ 35 3.3. Điều chế glucosamine hydrochloride từ nguyên liệu vỏ tôm................. 36 3.3.1. Dụng cụ, hóa chất ............................................................................... 36 3.3.2. Sơ đồ quy trình ................................................................................... 36 3.3.2.1. Quy trình sản xuất chitin từ vỏ tôm.................................................. 36 3.3.2.2. Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm ............................................. 38 3.3.2.3. Quy trình sản xuất Glucosamine hydrochloride từ chitin/chitosan ... 39 3.3.2.4. Quy trình sản xuất Glucosamine hydrochloride từ vỏ tôm ............... 40 KẾT LUẬN .................................................................................................. 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 42 DANH MỤC BẢNG BIỀU Bảng 1.1: Phân phối môn hoạt động trải nghiệm ............................................ 3 Bảng 1.2: Phân loại một số hình thức của hoạt động trải nghiệm.................... 9 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Tinh dầu thƣơng mại .................................................................... 10 Hình 1.2. Xà phòng thƣơng mại ................................................................... 18 Hình 1.3. Câu tạo của Chitin ........................................................................ 19 Hình 1.4. Chitin ............................................................................................ 20 Hình 1.5. Cấu tạo của Chitosan ................................................................... 20 Hình 1.6. Chitosan....................................................................................... 21 Hình 3.1. Điều chế tinh dầu bằng cất lôi cuốn hơi nƣớc ............................... 28 Hình 3.2. Điều chế tinh dầu bằng máy chiết Soxhlet .................................... 29 Hình 3.3. Xà phòng thành phẩm ................................................................... 32 Hình 3.4. Chitin thành phẩm ........................................................................ 37 Hình 3.5. Chitosan thành phẩm .................................................................... 38 Hình 3.6. Glucosamine hydrochloride thành phẩm ....................................... 39 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Theo Gartner, thuật ngữ cách mạng công nghiệp 4.0 lần đầu tiên xuất hiện tại một báo cáo của chính phủ Đức năm 2013 với từ “Industrie 4.0”, nó kết nối các cơ sở sản xuất thông minh với hệ thống nhúng từ đó tạo ra sự hội tụ kĩ thuật số của kinh doanh, công nghiệp và chức năng, quy trình bên trong.[1] Theo Klaus Schwab, ông có cái nhìn về cách mạng công nghiệp 4.0 là cuộc cách mạng nảy nở từ cuộc cách mạng lần ba, nó kết hợp các công nghệ lại với nhau, làm mờ ranh giới giữa vật lý, kỹ thuật số và sinh học. Từ đó đến nay, thuật ngữ "Công nghiệp 4.0" đã đƣợc sử dụng phổ biến để thay thế cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ trên thế giới. [1] Theo Bộ trƣởng Nguyễn Chí Dũng, công nghệ 4.0 đang diễn ra với tốc độ chóng mặt và có tác động sâu sắc và làm thay đổi mạnh mẽ đến mọi lĩnh vực của cuộc sống của các quốc gia trên toàn thế giới. Có 04 yếu tố nền tảng của CMCN 4.0 gồm: Đột phá về thể chế; phát triển và nâng cấp hạ tầng công nghệ thông tin; xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia; phát triển nguồn nhân lực. Muốn xây dựng một nền tảng tốt cho cuộc CMCN 4.0 thì mỗi quốc gia cần phải có một nền giáo dục vững mạnh. Do vậy cải cách giáo dục là nhu cầu thiết yếu của các quốc gia trong đó có Việt Nam. Chiều ngày 27/12/2018 Bộ GD&ĐT đã công bố chƣơng trình giáo dục phổ thông (GDPT) mới sau khi đã lấy ý kiến rộng rãi từ những bản dự thảo trƣớc đó. Trong chƣơng trình mới chƣơng trình môn Hóa học cũng đã có sự thay đổi về chƣơng trình để giúp học sinh có kĩ năng thực hành thí nghiệm, vận dụng các tri thức Hoá học vào việc tìm hiểu và giải quyết một số vấn đề của thực tiễn, đáp ứng đƣợc yêu cầu của cuộc sống. Cấu trúc chƣơng trình đã có sự thay đổi và điểm mới là chƣơng trình mới sẽ có thêm các tiết học chuyên đề trong đó có một chuyên đề mang tên “Thực hành trải nghiệm hóa học hữu cơ”. Quy mô triển khai học tập chuyên đề này khác hẳn với các giờ thực hành trƣớc đây, sẽ cần nhiều tƣ liệu tham khảo về cơ sở lý thuyết cũng nhƣ video hƣớng dẫn. Với lý do trên tôi lựa 1 chọn nghiên cứu đề tài: “Xây dựng chuyên đề “Thực hành trải nghiệm Hóa học hữu cơ” trong chương trình phổ thông mới”. 2. Nội dung chính của đề tài - Xây dựng cách tiến hành của thí nghiệm: Tách tinh dầu sả chanh làm thuốc đuổi muỗi; áp dụng với một số loại tinh dầu khác. - Xây dựng cách tiến hành của thí nghiệm: Chuyển hoá chất béo thành xà phòng - Xây dựng cách tiến hành của thí nghiệm: Điều chế glucosamine hydrochloride từ nguyên liệu vỏ tôm 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về chƣơng trình phổ thông tổng thể Ngày 27/7/2017, Bộ GD&ĐT đã tổ chức họp báo công bố Chƣơng trình phổ thông tổng thể. Theo đó, Chƣơng trình phổ thông mới đã giảm thiểu số tiết học, giảm thiểu số môn học, tăng cƣờng các tiết thực hành và các tiết học trải nghiệm. Cụ thể: Bảng 1.1: Phân phối môn hoạt động trải nghiệm Cấp học Lớp học Số môn Chƣơng Tiểu học Trung học cơ sở Trung học phổ thông Tổng số tiết Chƣơng trình mới trình hiện hành 1 7 10 2 7 10 3 9 10 4 10 11 5 10 11 6 12 16 7 12 16 Chƣơng trình Chƣơng trình mới hiện hành 2838 giờ 2353 giờ 2 buổi/ngày 1 buổi/ngày 9 buổi/tuần 5 buổi/tuần 1,8 h/lớp/buổi 2,7 h/lớp/buổi 3070 giờ 8 12 17 9 12 17 10 13 16 11 13 16 12 13 17 3 3124 giờ 2548 giờ 2284 giờ (2599 giờ ban nâng cao) Chƣơng trình phổ thông mới sẽ giúp học sinh hình thành 6 phẩm chất và 10 năng lực chính. Cụ thể là: Phẩm chất: Yêu nƣớc, yêu con ngƣời, chăm học, chăm làm, trung thực, trách nhiệm. Năng lực: gồm năng lực chung và năng lực đặc thù. - Nhóm năng lực chung (đƣợc hình thành thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục): năng lực tự chủ và tự học; năng lực giao tiếp và hợp tác; năng lực tự giải quyết vấn đề và sáng tạo. - Nhóm năng lực chuyên môn (đƣợc hình thành thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định): năng lực ngôn ngữ, tính toán, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, công nghệ, tin học, thẩm mỹ, thể chất. Ngoài ra chƣơng trình mới không chỉ giúp học sinh hình thành và phát triển các năng lực, phẩm chất đã nêu trên mà còn giúp giáo viên cũng nhƣ nhà trƣờng phát hiện và bồi dƣỡng những năng khiếu đặc biệt của học sinh. 1.2. Vài nét về chƣơng trình môn Hóa học trong chƣơng trình phổ thông mới 1.2.1. Mục tiêu của chương trình Hóa học Hoá học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của các đơn chất và hợp chất. Hoá học kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm, là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác nhƣ vật lí, sinh học, y dƣợc và địa chất học. Những tiến bộ trong lĩnh vực hoá học gắn liền với sự phát triển của những phát hiện mới trong các lĩnh vực của các ngành sinh học, y học và vật lí. Hoá học đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống, sản xuất, góp phần vào sự phát triển kinh tế - xã hội. Những thành tựu của hoá học đƣợc ứng dụng vào các ngành vật liệu, năng lƣợng, y dƣợc, công nghệ sinh học, nông- lâm- ngƣ nghiệp và nhiều lĩnh vực khác.[2] Môn Hoá học kết hợp cùng các môn học, hoạt động giáo dục khác hình thành, phát triển ở học sinh các phẩm chất chủ yếu và năng lực chung, đặc biệt là thế giới quan khoa học; hứng thú học tập, nghiên cứu; tính trung thực; 4 thái độ tôn trọng các quy luật của thiên nhiên, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững; khả năng xác định nghề nghiệp, công việc theo nhƣ năng lực, sở thích, điều kiện của bản thân.[2] Chƣơng trình hóa học mới kết hợp với các môn học khác trong chƣơng trình mới sẽ hình thành và phát triển cho học sinh các năng lực và phẩm chất chung theo quy đinh trong chƣơng trình mới.[2] Ngoài ra, chƣơng trình Hóa học phổ thông mới cũng sẽ giúp học sinh hình thành và phát triển năng lực hóa học. Nhóm năng lực đặc thù này bao gồm 6 năng lực sau đây: Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học; năng lực tính toán; năng lực nghiên cứu và thực hành hóa học; năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học; năng lực vận dụng kiến thức hóa học để áp dụng vào cuộc sống; năng lực sáng tạo. 1.2.2. Môn hóa học sẽ dạy như thế nào trong chương trình mới Trong chƣơng trình Hóa học mới, môn Hóa học đƣợc học sinh biết đến khi học giai đoạn giáo dục hƣớng nghiệp hay cấp THPT trong chƣơng trình hiện hành. Ngoài học chƣơng trình lý thuyết thì học sinh có thêm 35 tiết trong một năm học để học các hoạt động trải nghiệm. Tùy thuộc vào các khối lớp khác nhau mà học sinh sẽ có các chuyên đề trải nghiệm khác nhau. Ngoài ra sự phân bổ chƣơng trình cũng có sự thay đổi trong nội dung khi tăng thêm phần phức chất, năng lƣợng hóa học và loại bỏ một số kiến thức bị trùng lặp nhiều trong chƣơng trình hiện hành. Theo chƣơng trình phổ thông mới, học sinh sẽ đƣợc tiếp cận với nội dung hóa học từ cấp Trung học cơ sở trong môn học tích hợp mới có tên Khoa học tự nhiên. Đến cấp THPT, môn Hóa học sẽ là một môn học độc lập. Lớp 10 học sinh sẽ đƣợc trang bị cơ sở lý thuyết chủ đạo với những kiến thức cơ sở về cấu tạo chất và quá trình biến đổi hóa học. Qua đó học sinh sẽ giải thích đƣợc bản chất, nghiên cứu đƣợc quy luật hóa học ở nội dung hóa học trong chƣơng trình hóa học lớp 11 và lớp 12. Trong chƣơng trình hóa học mới có một số điểm nhấn quan trọng. Theo PGS.TS Đặng Thị Oanh - Trƣởng nhóm xây dựng và phát triển chƣơng trình 5 môn Hóa học mới cho biết: “Chƣơng trình lần này nhấn mạnh định hƣớng tăng cƣờng bản chất hóa học của đối tƣợng. Đồng thời, giảm bớt và hạn chế nội dung kiểu 'toán học hóa' vốn ít đi vào bản chất hoá học và thực tiễn.[3] Về mạch kiến thức, kiến thức sẽ đƣợc chia thành các chủ đề với quy định về tổng thời gian, nhà trƣờng chủ động xây dựng các tiết học cho phù hợp với điều kiện của từng địa phƣơng với 3 mạch kiến thức là kiến thức cơ sở hóa học chung, Hóa học vô cơ và Hóa học hữu cơ. Sau này sẽ có nhiều bộ SGK thay cho một bộ sách nhƣ hiện nay, các tác giả có thể viết sách theo hƣớng mở mà không phải lệ thuộc với thời lƣợng đã quy định bắt buộc nhƣ chƣơng trình hiện hành. Ví dụ, chƣơng trình hiện hành sẽ quy định số tiết còn chƣơng trình mới sẽ xây dựng chủ đề và quy định thời lƣợng dự kiến.[3] Cấu trúc của chƣơng trình lần này cũng có sự thay đổi. Trong chƣơng trình hiện hành, môn Hóa học đƣợc dạy xem kẽ lý thuyết chủ đạo với một số chƣơng về các chất cụ thể. Nhƣng trong chƣơng trình 2018 học sinh sẽ học kiến thức cơ sở hóa học nền tảng sau đó học sinh dựa vào kiến thức này để sinh giải thích cho các phần học sau trong phần hóa học vô cơ và hữu cơ.”[3] Môn hóa học là một trong 4 nội dung của giáo dục STEM. Học sinh đƣợc học tích hợp các môn Toán - Kỹ thuật – Công nghệ và Hóa học. Tăng cƣờng sử dụng các bài tập tình huống, bài tập mở... đòi hỏi học sinh phải có tƣ duy phản biện và sáng tạo trong giải quyết vấn đề. Một điểm quan trọng nữa của chƣơng trình là thay vì kiểm tra đánh giá học sinh thông qua các bài kiểm tra nhƣ hiện nay thì trong chƣơng trình mới sẽ đánh giá quá trình hoc tập của học sinh mà không chỉ đánh giá thông qua một vài bài thi cử. Để đáp ứng nhu cầu của một ngƣời giáo viên trong giai đoạn cải cách giáo dục, tập huấn giáo dục STEM đã đƣợc thực hiện với những kết quả đáng mong đợi. 1.3. Giới thiệu chung về hoạt động trải nghiệm 1.3.1. Khái niệm hoạt động trải nghiệm 6 Hoạt động trải nghiệm là một khái niệm mới bắt nguồn từ quan điểm giáo dục tiến bộ về học tập trải nghiệm. Theo từ điển tâm lý học của Hiệp hội Tâm lý học Hoa Kỳ thì: Học tập trải nghiệm là dạng học tập diễn ra trong quá trình người học tích cực chủ động thực hiện và tham gia vào một hoạt động nào đó [4]. Cơ sở tâm lý học và tiết học của hoạt động trải nghiệm đã đƣợc khẳng định rất rõ trong các công trình kinh điển của các nhà tƣ tƣởng lớn nhƣ John Dewwey, Lev Semyonovich Vygotsky, Jacques Marie Émile Lacan ... Hoạt động trải nghiệm xuất hiện ngay khi trẻ còn chƣa có ngôn ngữ và khả năng tự nhận thức.Nhƣ trong tác phẩm “Tƣ duy và lời nói”, Vgotsky đã khảng định “Kinh nghiệm định hình tư duy và tư duy cũng định hình kinh nghiệm. Có một mối quan hệ chắc chắn giữa suy luận và thực tại”[5]. Hoạt động trải nghiệm xây dựng nên tƣ duy và ngôn ngữ. Khi trẻ học ngôn ngữ đồng nghĩa với việc trẻ học các hành vi mới. Johann Wittgenstein đã từng viết: “Khi trẻ phát triển ngôn ngữ, khi các từ (words) thay thế cho các hoạt động… thì học ngôn ngữ chính là học … các hành vi mới”.[6] Hoạt động trải nghiệm là hoạt động vô cũng quan trọng khi hình thành và phát triển cho học sinh chuyển giao giữa 2 giai đoạn giáo dục cơ bản và giáo dục định hƣớng nghề nghiệp thế giới tƣ duy khoa học. Hoạt động trải nghiệm giúp học sinh có đƣợc định hƣớng đúng đắn cho việc hình thành những phẩm chất của một con ngƣời lao động mới trong xã hội ngày càng phát triển hiện nay. Do vậy, căn cứ vào các lí do trên hoạt động trải nghiệm đƣợc định nghĩa là quá trình cá nhân từng học sinh đƣợc trực tiếp hoạt động thực tiễn trong môi trƣờng nhà trƣờng cũng nhƣ trong môi trƣờng gia đình, xã hội dƣới sự hƣớng dẫn và tổ chức của các nhà giáo dục. Qua đó hình thành và phát triển tình cảm, đạo đức, phẩm chất, nhân cách, các năng lực... từ đó tích lũy kinh nghiệm riêng cũng nhƣ phát huy tiềm năng sáng tạo của mỗi cá nhân.[7] 1.3.2. Đặc điểm hoạt động trải nghiệm 7 HĐTN là sự hiện thực hóa của mục tiêu học sinh đƣợc học đi đôi với hành, gắn lý thuyết với thực tiễn. Học sinh đƣợc tự mình tham gia các hoạt động thông qua các HĐTN mà hình thành kỹ năng năng lực cần thiết. Nội dung các HĐTN mang tính tích hợp cao yêu cầu học sinh phải kết hợp đƣợc các nội dung, kiến thức của nhiều môn học khác nhau để giải quyết nhiệm vụ, yêu cầu đƣợc giao. Hình thức tổ chức HĐTN rất đa dạng. Nội dung các hoạt động đa dạng không chỉ trong khuôn phép nội dung học tập trên lớp mà còn có các nội dung ngoài kiến thức sách vở và đƣợc thực hiện dƣới nhiều hình thức nhƣ câu lạc bộ, hội thi, diễn đàn... Muốn tổ chức HĐTN thành công thì cần có sự phối hợp và tham gia của các tổ chức, lực lƣợng ngoài nhà trƣờng. Ví dụ một số hình thức cần có sự tham gia của các lực lƣợng ngoài nhà trƣờng cao nhƣ: tham quan, thực tế, thực địa, nghiên cứu khoa học... Hoạt động trải nghiệm giúp học sinh hình thành và phát triển những kiển thức và kỹ năng mà các hình thức học tập khác không thực hiện đƣợc. Đó là những kinh nghiệm cần có sự thực hiện thông qua các hành động mà học sinh đƣợc làm thông qua HĐTN. 1.3.3. Một số hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm Một số hình thức của HĐTN đƣợc chia thành các nhóm: 8 Bảng 1.2. một số hình thức của hoạt động trải nghiệm 1.4. Một số kiến thức bổ trợ trong nội dung chuyên đề học tập “Thực hành trải nghiệm Hóa học hữu cơ 1.4.1. Tinh dầu 1.4.1.1. Định nghĩa tinh dầu Cho đến nay có nhiều quan điểm khác nhau về tinh dầu nhƣ: tinh dầu là các chất thơm thu đƣợc từ thực vật hay tinh dầu là các sản phẩm thứ cấp trong 9 quá trình trao đổi chất trong thực vật. Tuy nhiên có một quan niệm mà cho đến nay đƣợc nhiều ngƣời thừa nhận hơn cả là quan điểm theo Martin Petozilka, Charles Ehret: tinh dầu là sản phẩm thu đƣợc bằng phƣơng pháp cất cuốn hơi nƣớc nguyên liệu thực vật.[8] Hình 1.1: Tinh dầu thƣơng mại 1.4.1.2. Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật Bằng phƣơng pháp nguyên tử đánh dấu và một số phƣơng pháp khác ngƣời ta xác định đƣợc rằng tinh dầu cũng nhƣ nhiều hợp chất hữu cơ khác có trong cơ thể thực vật đƣợc sinh tổng hợp từ một chất khởi nguyên đó là acid acetic. Acid acetic chuyển hóa thành Geranyl – Pyrophosphate và Farnersypyrophosphate, sau đó từ hai chất này sẽ sinh tổng hợp ra hàng loạt các chất khác nhau để đáp ứng nhu cầu sinh trƣởng và phát triển của thực vật nhƣ: vitamin A, Giberilin, plasoquinon, hoocmon sinh sản, steroids,...[8] Ngƣời ta chứng minh đƣợc rằng tinh dầu tham gia vào nhiều quá trình chuyển hóa trong cơ thể thực vật. Tinh dầu vừa tồn tại ở dạng tự do trong các túi tinh dầu vừa liên kết với các hợp chất khác nhau trong các mô của tế bào thực vật từ đó tinh dầu sẽ tham gia vào các quá trình trao đổi chất, quá trình sinh lý, sinh hóa trong cơ thể thực vật.[8] Có ngƣời cho rằng tinh dầu tự do trong các túi tinh dầu là chất tiết của cơ quan tiết của thực vật, nhƣng một số khác lại cho rằng tinh dầu là chất dự trữ, chất bảo vệ. Còn tinh dầu liên kết với các chất khác trong các mô, cơ quan khác của thực vật là tinh dầu chuyển hóa, tinh dầu chức năng.[8] Theo P.X. Tanaxienco (1985) tinh dầu trong thực vật có các vai trò sau: - Bảo vệ: chống sâu bệnh, nấm mốc, chống sự tàn phá của ngoại cảnh 10 - Biến đổi sức căng bề mặt của nƣớc trong cây, thúc đẩy sự vận chuyển nƣớc, tăng hiệu quả của chất phản ứng enzymes. Gần đây, có quan điểm cho rằng tinh dầu nhất là phần nhẹ, phần có mùi là thông tin hóa học giữa các cơ thể sống trong giới thực vật và có khi đóng vai trò duy trì sự tồn tại và phát triển của thực vật nhất là tinh dầu của các loài hoa, nhờ mùi tinh dầu của các loài hoa mà côn trùng, ong bƣớm bị thu hút nên nó di chuyển từ hoa này sang hoa khác, từ hoa đực sang hoa cái mang theo nhụy hoa làm cho quá trình thụ phấn tăng hiệu quả và thực vật thêm phát triển.[8] 1.4.1.3. Tính chất của tinh dầu Tinh dầu là một hỗn hợp nhiều thành phần đƣợc thu bằng phƣơng pháp cất lôi cuốn hơi nƣớc nên tinh dầu không tan hoặc ít tan trong nƣớc. Tuy tinh dầu gồm nhiều thành phần nhƣng mỗi loại tinh dầu của các loài thực vật xác định khác nhau hay của các bộ phận xác định trong cơ thể thực vật thì có số thành phần xác định, hàm lƣợng các thành phần cũng xác định nên các hằng số vật lý cũng nhƣ các chỉ số hóa học của nó là xác định. Do vậy, căn cứ vào các hằng số vật lý và các chỉ số hóa học của tinh dầu để sơ bộ nhận biết và đánh giá tinh dầu.[8] *) Tính chất vật lý và hằng số vật lý của tinh dầu[8] Chất lỏng: nhiệt độ sôi không ổn định có thể lên đến 320oC và chiết suất từ 1,3875 đến 1,5850 và tỷ trọng nhỏ hơn hoặc hớn hơn 1 một chút. Chất rắn: điểm chảy ≤ 160oC. Tinh dầu: không tan hay kém tan trong nƣớc, tan tốt trong cồn 99,5% diethyl ether, benzene, ethyl acetate... - Tỷ trọng của tinh dầu Tỷ trọng của tinh dầu là tỷ số của trọng lƣợng của một thể tích xác định của tinh dầu và trọng lƣợng của nƣớc có cùng thể tích. Tỷ trọng phụ thuộc vào bản chất tinh dầu, thành phần tinh dầu, nhiệt độ. 11 Tỷ trọng càng cao thì mạch carbon tinh dầu càng dài nếu là mạch thẳng, số vòng càng lớn nếu là mạch vòng, các dẫn xuất oxygen có tỷ trọng cao hơn các hydrocarbons tƣơng ứng. Tỷ trọng của một chất nguyên chất hay một hỗn hợp có thành phần không đổi là một hằng số ở một nhiệt độ xác định nên ngƣời ta dùng tỷ trọng để đánh giá độ tinh khiết một chất hay đánh giá thành phần của một hỗn hợp. Thể tích thay đổi theo nhiệt độ, đối với nƣớc khối lƣợng riêng của nƣớc lớn nhất khi ở 4oC, khi đó 1 ml mƣớc nặng 1 g. Từ 4oC đến 20oC khối lƣợng của nó giảm, nên khi đo nƣớc ở nhiệt độ khác mà muốn đƣa về 4oC thì phải nhân thêm khối lƣợng riêng của nƣớc lúc đo.    Trong đó: Q là khối lƣợng riêng của nƣớc lúc đo d là tỷ trọng 20oC ở trên là nhiệt độ tinh dầu lúc đo 20oC ở dƣới là nhiệt độ của nƣớc lúc đo m là trọng lƣợng của cuvet m1 là trọng lƣợng cuvet và tinh dầu m2 là trọng lƣợng của cuvet và nƣớc. - Chỉ số khúc xạ Chiết xuất của tinh dầu là tỷ số của sin góc tới trên sin góc khúc xạ khi cho tia sáng đi từ không khí vào dầu. Chiết xuất phụ thuộc vào bản chất của chất, phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp, phụ thuộc vào nhiệt độ và phụ thuộc vào bƣớc sóng của ánh sáng dùng để đo. Thƣờng ngƣời ta đo chiết suất ở 20oC và ánh sáng là bƣớc sóng vạch D của Sodium và khi đó ta có nD20. Đối với một số tinh dầu có chiết xuất thay đổi từ 0,013 đến 0,014 nhƣng thông thƣờng 0,003 đến 0,004 khi nhiệt độ thay đổi, nghĩa là thay đổi 12