周昌勇

摘要： 結(jié)合實例，利用拆分思想，從價基角度分析對一價烷基和二價烷基的同分異構(gòu)體數(shù)進(jìn)行計算。通過建構(gòu)模型得出一價烷基同分異構(gòu)體數(shù)目的推導(dǎo)方法，同時對二價烷基的同分異構(gòu)體數(shù)的解決方法進(jìn)行優(yōu)化。該方法在實際解題中可操作性較強。

關(guān)鍵詞： 一價和二價烷基; 同分異構(gòu)體; 模型建構(gòu)

文章編號： 10056629（2020）05008304

中圖分類號： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

“價基”思想是在李比?；鶊F(tuán)理論[1]的啟發(fā)下提出的。有機化學(xué)中出現(xiàn)各種價基，如各種烷基以及含有O、 N等雜原子基團(tuán)，圍繞這些基團(tuán)的同分異構(gòu)體書寫成為各類考試中固定的問題之一。同分異構(gòu)體書寫不僅能較好地考查出學(xué)生對各種原子成鍵規(guī)則的理解與運用，還能反映出學(xué)生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力。而一價和二價烷基的同分異構(gòu)體的書寫是各類衍生物同分異構(gòu)體書寫的基礎(chǔ)，從現(xiàn)有的文獻(xiàn)看還沒有對該類問題做過系統(tǒng)研究，在實際解題中學(xué)生對該類問題容易發(fā)生書寫遺漏。為此，本文利用建構(gòu)模型的方法并借用數(shù)學(xué)工具對該類問題進(jìn)行了研究，得到的結(jié)果具有一定的可操作性。

1 一價基同分異構(gòu)體

中學(xué)化學(xué)中—C3H7、 —C4H9、 —C5H11等一價烷基的同分異構(gòu)體比較重要。拆分法就是把復(fù)雜烷基拆成若干簡單烷基，然后根據(jù)簡單烷基的同分異構(gòu)體種類確定復(fù)雜烷基的同分異構(gòu)體種類和數(shù)目的方法。

1.1 建構(gòu)模型

所謂建模法就是通過建構(gòu)模型把一些抽象問題具體化，便于操作。利用建模的觀念去解決化學(xué)問題也符合當(dāng)前化學(xué)教育中核心素養(yǎng)的發(fā)展要求。處理一價烷基的模型，就是把一個烷基拆成若干個碳原子數(shù)較少的烷基，然后依據(jù)這些碳原子數(shù)較少的烷基的同分異構(gòu)體去計算多碳原子烷基的同分異構(gòu)體種類和數(shù)目的方法。具體模型如表1所示。

2 二價烷基的同分異構(gòu)體

2.1 建構(gòu)模型

二價烷基的同分異構(gòu)體確定比較困難，一般采用先寫出烷烴的同分異構(gòu)體，然后再逐一計算每種異構(gòu)體取代兩個氫的種類進(jìn)行累加。該種方法很容易遺漏，且比較繁瑣。能不能通過建構(gòu)模型去解決該問題？經(jīng)過思考找到一種解決該類問題相對簡單的方法。

根據(jù)二價烷基的結(jié)構(gòu)特點可建構(gòu)出兩個模型： 其一，兩個價基位于同一個碳上;其二，兩個價基位于不同碳上。具體模型見圖1，依據(jù)這兩個模型，逐一根據(jù)具體的烷基進(jìn)行建構(gòu)，找出每一種模型中的異構(gòu)體數(shù)，然后把這些異構(gòu)體進(jìn)行累加即可。

2.3 應(yīng)用

2.3.1 基本算法

在具體結(jié)構(gòu)中當(dāng)二價烷基連接相同的基團(tuán)時其異構(gòu)體數(shù)就等于二價烷基的異構(gòu)體數(shù)，當(dāng)連接2個不同基團(tuán)時，不對稱的二價基要乘以2，因2個基團(tuán)互換位置結(jié)構(gòu)不同。如“—C3H6—”連接2個不同基團(tuán)時，因其模型4中有1個不對稱結(jié)構(gòu)，因此其異構(gòu)體數(shù)等于3+1×2=5，即二價烷基連接2個不同基團(tuán)時，其異構(gòu)體數(shù)=對稱異構(gòu)體數(shù)+不對稱異構(gòu)體數(shù)×2（見表4）。

3 結(jié)語

模型建構(gòu)是化學(xué)核心素養(yǎng)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究品質(zhì)的重要渠道，通過建構(gòu)模型可以解決一個問題，甚至可以解決一類問題，有利于挖掘問題的本源[3]。本文利用建模思想和價基觀點分析了一價烷基和二價烷基的同分異構(gòu)體種類和數(shù)目問題，借助數(shù)學(xué)方法找到解決上述問題的方法，較好地體現(xiàn)了化學(xué)中的微粒觀、結(jié)構(gòu)觀等學(xué)科核心觀念。

參考文獻(xiàn)：

[1]王祖浩主編. 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·有機化學(xué)基礎(chǔ)[M]. 南京： 江蘇教育出版社，2014： 7～9.

[2]盧開澄. 組合數(shù)學(xué)[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 1991： 22～23.

[3]諸全頭. 反思作業(yè)錯誤， 優(yōu)化教學(xué)策略[J]. 化學(xué)教學(xué)， 2015， （10）： 76～80.