高中化学中结构化学内容的渗透

高中化学中结构化学内容的渗透------对比必修2和选修3（人教版）李德高201111151938刘育辰2011011151951一．背景：人教版中学化学教材有“物质的结构”的概念，但仅仅停留在简单而统的化学键的层面，学生只能被动接受教材所给的物质结构，而不能了解如何确定物质是这种结构（尤其是有机物），更不用说用分子轨道理论来解释分子的结构。于是，久而久之，学生升入大学之后，会发现高中的知识和大学所学的知识好像是完全脱节的，找不到知识的衔接点。例如人教版必修2教材中，直接给出乙醇的结构式为：实际上，从乙醇的分子式C2H6O可知，它可能有两种结构，分别为：如何确定哪一种是正确的结构式呢？？？随着科学技术的发展，测定化学物质结构的技术和设备基本可以被中学生利用，如核磁共振、红外光谱、质谱等。（乙醇的核磁共振氢谱图）二．研究内容1.两本教材中结构化学的知识结构。必修2第一章《选修·物质结构与性质》必修2第一章《物质结构元素周期律》元素周期表元素周期表元素的性质与原子结构碱金属卤素核素元素周期律电子排布元素周期律（科学探究）及应用化学键离子键、共价键（1）.通过对比可以看出，在必修2中第一章和选修3中整本的内容都存在紧密联系和对应关系。但是我们组认为尽管如此，但是两者之间的衔接和跳跃极其大，对于选修这一部分还处于卢瑟福原子模型认知的学生是极其困难的。因此，应当适度的拓展必修中化学键内容的深度（如只是直观的给出原子轨道图或给出共价键结合原子模型图），而氢键和分子间作用力这一部分并没必要在必修中给出，只稍作解释即可。（2）元素周期律对于化学课程中的作用在学习元素周期律中，教材给出的方法是探究，纵观必修1、2，科学探究这一栏目在必修2第一章中内容是最多的，可见教材编写者在教师教授这一部分过程内容采用带领学生探究的方法。而通过客观事实来总结归纳出化学规律，成为学生第一次接触较为深层的化学学科理论。（3）中学在这两本教材便开始了对物质微观概念的了解与学习，初步认识到原子的结构，化学键理论（共价键，离子键等）和电子云、原子结构与性质原子结构原子结构和元素性质分子结构共价键分子的立体结构分子的性质晶体结构与性质电子分布的概念，选修3中还介绍了泡利原理和洪特规则，这对于和大学结构化学的学习奠定了基础。同时，必修3也引入了晶体的概念及其结构的学习，了解晶体的立体结构可以丰富学生的空间想象力和三维思维意识，这些都能拓宽学生对结构化学理解。2.教材改革中有关结构化学的几个问题(1)分子极性的判断问题关于分子极性的判断问题人教版教材认为所有键的极性的向量和是否为零作为判断依据是可行的，而苏教版则认为应以分子正负电荷的重心是否重合作为判断依据，这亦是可行的，笔者认为根据对称元素（对称轴、对称面）之间的相交情况，可以判断分子是否具备极性，这个判断可以解释为：若分子之中只有个对称元素仅仅相交于一点，那么分子的偶极矩便为零，即非极性分子，否则便是极性分子。但是，鲁科版在对这个判断进行阐述时却忽略了最为关键的“仅仅”二字，鲁科版的表述为：利用对称性很容易判断分子是否有极性当一个分子的对称元素（对称轴、对称面等）相交于一点，则这个分子没有极性。笔者认为在教材编写中应该更加严谨“仅仅相交于一点”和“相交于一点”完全是不同的概念.（2）共价键方向性问题共价键具有方向性和饱和性，这是不争的事实然而必修3中有这么段描述：“s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性。”这个结论难以令人信服，甚至会给广大师生产生错误的认知，即有的共价键有方向性，有的则没有。化学中所描述的s轨道是球形对称的，和现实中的无方向的球体完全不是一回事。众多文献研究表明原子轨道线性组合对称的条件都要非常明确地指出s轨道只能与s轨道、pz轨道、轨道重叠形成δ键,而不能和px，py，dxy等形成轨道重叠，所以在平时的教学过程中一定要注重强调共价键具有方向性和饱和性。（3）石墨晶体中的化学键作用力石墨晶体属于层状结构，在同一层内每个碳原子采取sp2杂化,与邻近的３个Ｃ原子形成共价键每个Ｃ原子还有１个ｐｚ轨道进行侧面重叠形成ｎ-ｎ离域∏键,而层与层之间靠范德华力作用结合在一起,故一般称之为混合键型晶体或混合型晶体,而新教材京版苏版称之为混合晶体,我们认为该名称不太准确,尤其在京版中有这样一段话:“石墨晶体中既有共价键又有金属键还有范德华力,是一种混合晶体”值得商榷.石墨能够导电:这个性质类似于金属但由此得出结论,石墨中有金属键,这个结论欠妥,容易造成概念模糊。对金属键的解释，众多专家学者在文字表述上不一定相同，但基本观点一致：所谓金属键是指金属晶体中，若干个带正电荷的正离子和若干个带负电荷的电子之间的强烈相互作用，使正离子与电子胶合在一起，形成金属晶体，而这种作用称为金属键如果说石墨中的离域∏键有类似于金属键的性质，这种观点可以理解，可以接受。三．结语随着教材的改革和科学技术的发展，不同版本教材存在不同的问题，还需要我们的共同探讨，与此同时，在学习中学结构化学的部分应该适当地加入一些前沿科学技术的概念，测定化学物质结构的技术和设备基本可以被中学生利用，如核磁共振、红外光谱、质谱等。以便更好地发掘结构化学之美，让中学时对化学学习产生浓厚的兴趣。【参考文献】1.《高中化学教材教学中有关结构化学的几个问题》，张姝，蔡莉，梁晓琴，郑妍，廖显威，化学学报2012第11期2人教版必修2，选修3.