劉新宇

摘要：《結(jié)構(gòu)化學(xué)》是我國普通高等學(xué)?；瘜W(xué)類專業(yè)的一門主干課程，這些內(nèi)容在高中階段有著非常淺顯的涉及，以及在初中階段的物理與化學(xué)的課本中，也有著極少量的語句介紹過有關(guān)于結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。既是我國的教育體系中，對于結(jié)構(gòu)化學(xué)的認(rèn)知是隨著學(xué)生認(rèn)知能力的增長一步步進(jìn)行的，它們相互關(guān)聯(lián)，又相互銜接，本文是我對大學(xué)《結(jié)構(gòu)化學(xué)》在中學(xué)化學(xué)的應(yīng)用以及其相關(guān)聯(lián)系的一點(diǎn)點(diǎn)淺顯的見解。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化學(xué);中學(xué)化學(xué);化學(xué)教育

前言

結(jié)構(gòu)化學(xué)是在原子分子水平上研究物質(zhì)分子構(gòu)型與組成的相互關(guān)系以及結(jié)構(gòu)和各種運(yùn)動的相互影響的化學(xué)分支學(xué)科。結(jié)構(gòu)化學(xué)在大學(xué)是一門學(xué)科，在高中階段是選修3這一本書，而在初中階段，并不到一個專題。結(jié)構(gòu)化學(xué)在我國的教育體系中是層層遞進(jìn)的。

1結(jié)構(gòu)化學(xué)與中學(xué)化學(xué)的關(guān)系

在化學(xué)教學(xué)論的學(xué)習(xí)時，我們曾研讀過高中課本，后來我還單獨(dú)看過魯教版五四制初中課本，初中課本上也有著對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的描述，雖然非常少，也非常短。但是也讓學(xué)生對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有一個初步的認(rèn)識。對于結(jié)構(gòu)化學(xué)，初中階段是非常短的描述，不足一個專題。在高中時代，必修部分，為一個專題，在2017年頒布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，有這么幾段話，普通高中化學(xué)課程以全面發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，確定課程的主題、模塊和系列。在必修課程階段，突出化學(xué)基本觀念（大概念）的統(tǒng)領(lǐng)作用，選取“化學(xué)科學(xué)與實(shí)驗探究”“常見的無機(jī)物及其應(yīng)用”“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及化學(xué)反應(yīng)規(guī)律簡單的有機(jī)化合物及其應(yīng)用”“化學(xué)與社會發(fā)展”5個主題。在選修課程階段是一本書，為選修三《物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》。同樣的，在2017年的新課標(biāo)中也有相關(guān)規(guī)定。條文如下：在選擇性必修課程中，依據(jù)化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)性研究領(lǐng)域，設(shè)置“化學(xué)反應(yīng)原理”“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”“有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)”3個模塊。

在2017年修訂的新課標(biāo)中，明確規(guī)定了對分子、化學(xué)鍵、以及分子晶體、原子晶體、離子晶體的要求。例如，高一側(cè)重原子結(jié)構(gòu)，高二側(cè)重介紹化學(xué)鍵合分子結(jié)構(gòu)，高三側(cè)重介紹晶體的類型、性質(zhì)以及關(guān)系。

初高中時代的結(jié)構(gòu)化學(xué)，與《結(jié)構(gòu)化學(xué)》的后半部分關(guān)系更大，跟晶體結(jié)構(gòu)部分的關(guān)系更大，譬如最密六方堆積，體心立方堆積、面心立方等晶體晶胞的結(jié)構(gòu)等。在高中階段的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)中，原子和分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)容也有涉及，不過這些部分跟大學(xué)的無機(jī)化學(xué)部分關(guān)系更大一些。比如原子結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)，最初步的雜化分子軌道理論等。在初中階段，的元素周期律部分，也初步介紹了原子結(jié)構(gòu)。

我用一副smartart圖片來表示其知識面擴(kuò)大的層級遞進(jìn)關(guān)系。

可能如果知識聯(lián)結(jié)到更高深的層次，會更加的精細(xì)化。一步一步順著教育知識，層層遞進(jìn)。

2結(jié)構(gòu)化學(xué)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1概述

大學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)知識對高中化學(xué)教學(xué)有極其重要的指導(dǎo)作用，通過對物質(zhì)從其分子結(jié)構(gòu)層次的認(rèn)識和分析，不僅能夠解釋許多現(xiàn)象和事實(shí)，而且將更有助于從本質(zhì)上對物質(zhì)性質(zhì)的了解和運(yùn)用。

高中階段的三部分，與大學(xué)《結(jié)構(gòu)化學(xué)》中的量子力學(xué)基礎(chǔ)、原子結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代化學(xué)鍵的概念以及分子對稱性、晶體結(jié)構(gòu)都有密切關(guān)系。

我覺得用一副smartart圖片可能能較好地表達(dá)他們之間的關(guān)系。

大概是這么一種層層深入的關(guān)系，在化學(xué)鍵、化學(xué)鍵、以及分子晶體、原子晶體、離子晶體這幾個部分。

2.2應(yīng)用實(shí)例

結(jié)構(gòu)化學(xué)與初高中部分聯(lián)系密切。譬如以下幾個問題的應(yīng)用：

問題一、氫原子核外僅有一個電子，是否其電子層也僅有一個？

回答這一問題需用原子結(jié)構(gòu)知識。在原子核外運(yùn)動的電子具有一定的能量，其值依所處K、L、M、.N”…（n=1、2、.3.4……）層的順序依次增大。當(dāng)n一定時，原子核外一個電子的可能的運(yùn)動狀態(tài)數(shù)為n“個。對于穩(wěn)態(tài)的單電子原子，其電子處于基態(tài)，。=1，當(dāng)體系得到能量時，電子受激發(fā)，可以躍遷到n二2或n二3、4……的L或M、N……電子層，直至電離。所以說氫原子核外的一個電子是處在一定的電子層上，而不是僅有一個電子層。

問題二、不成鹽氧化物就是中性氧化物嗎？

當(dāng)人們把非金屬氧化物叫做酸性氧化物時，一般都要指出CO、NO例外，它們與酸或堿都不能起反應(yīng)生成鹽，所以把它們叫做不成鹽氧化物。有人把它們叫做中性氧化物，用分子軌道理論和路易斯酸堿理論可以說明這說法是不確切的。CO和NO的分子軌道表示式分別為：

二者都有弧電子對（5o）2，可以作為電子對給予體，同時有二反鍵空軌道（2勸，可以接受電子對根據(jù)路易斯的“電子論”，能夠接受電子對的物質(zhì)稱為酸，能夠給出電子對的物質(zhì)稱堿。根據(jù)阿侖尼烏斯“電離理論”，把在水溶液中離解出的陽離子僅僅H小的物質(zhì)稱為酸，離解出的陰離子僅僅是OH-的物質(zhì)稱為堿。

綜上所述，對于CO和NO分子，按照經(jīng)典酸堿理論（包括富蘭克林的“溶劑論和布郎斯特、勞瑞的“質(zhì)子論”）來看，它們不是酸、不是堿，而是中性的，從路易斯酸堿理論看，它們既是二酸，又是路易斯堿。把它們叫做中性氧化物是恰當(dāng)?shù)摹?/p>