湖北 邢泰宇 許劍平

2009年版人教版化學(xué)選修3第43頁將卟啉配合物葉綠素的結(jié)構(gòu)表示為圖1。圖中上、下方的N原子與Mg原子以虛線相連，左、右方的N原子與Mg原子以實線相連。課本編寫者想表示這4個N原子原子與Mg原子原子間的成鍵情況不盡相同，用虛線和實線以示區(qū)別。那虛線和實線到底哪個表示配位鍵，亦或是表示一般共價鍵？

圖1 葉綠素結(jié)構(gòu)1

一、葉綠素中鎂、氮原子的成鍵情況分析

1.虛線和實線表示配位鍵和一般共價鍵

該問題在中學(xué)化學(xué)界的爭論由來已久，2005年有文獻中闡述 ，虛線和實線分別表示兩個配位鍵、兩個共價鍵。有的老師認為，從中心離子Mg2+來看，一是鎂的電負性為1.2，金屬性較強，氮的電負性為3.0，非金屬性較強，二者電負性差異較大，一般不易通過共用電子對形成共價鍵；二則Mg2+帶有2個單位正電荷，電荷較高，利于形成較高配位數(shù)的配位單元，故此虛線和實線都表示配位鍵。還有的老師從氮原子成鍵情況分析：以虛線與Mg原子相連的N原子已經(jīng)與C原子形成三個共價鍵，N原子上的三個成單電子均配對，形成八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，還有一對孤電子對可與Mg形成配位鍵；而以實線與Mg原子相連的N原子與C原子形成兩個共價鍵，N原子上的三個單電子配對兩個，還有一個單電子要與Mg原子配對，形成一般共價鍵。爭論的焦點主要為N原子與Mg原子以實線相連的鍵是配位鍵還是一般共價鍵。

2.虛線和實線均表示配位鍵

圖2 卟吩結(jié)構(gòu)

圖3 金屬卟啉骨架結(jié)構(gòu)

圖4 葉綠素結(jié)構(gòu)2

故此，圖1所示的2009年版人教版化學(xué)選修3第43頁卟啉配合物葉綠素的結(jié)構(gòu)中，N原子與Mg原子以虛線相連表示配位鍵，N原子與Mg原子以實線相連也表示配位鍵，該配位鍵同時也滿足電價，整個分子構(gòu)成中性分子內(nèi)配鹽。課本編寫者的意思應(yīng)該是兩者成鍵情況不盡相同，用虛線和實線以示區(qū)別，與圖4中用箭頭和沒有箭頭的短實線表示并沒有本質(zhì)區(qū)別。當然，圖4中N原子與Mg原子之間成鍵情況表達得更加規(guī)范和普遍。

2019年版化學(xué)選擇性必修2物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，已將葉綠素的結(jié)構(gòu)示意圖換成了圖5，教材的編寫者可能是基于上述原因，為避免虛線和實線帶來的爭論，N原子與Mg原子間統(tǒng)一用實線相連，既兼顧了學(xué)生的認知水平，又與大學(xué)化學(xué)主流教材表達保持基本一致，更利于學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)和深造。

圖5 葉綠素結(jié)構(gòu)3

二、教學(xué)思考與啟示

1.重視配合物、配位鍵教學(xué)

自1798年法國化學(xué)家塔薩厄爾合成第一個配合物以來，目前已合成成千上萬種配合物，配合物在化工生產(chǎn)、生物、醫(yī)藥等領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。因此，讓學(xué)生了解配合物的相關(guān)知識能讓學(xué)生深刻認識到化學(xué)對創(chuàng)造物質(zhì)財富、滿足人民日益增長的美好生活需求做出的重大貢獻?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)中關(guān)于配合物、配位鍵的要求如表1。

表1 《課程標準》關(guān)于配合物、配位鍵的要求

與《普通高中化學(xué)課程標準(實驗)》相比，《課程標準》適度強化了配合物的概念，還增設(shè)了學(xué)生必做實驗“簡單配合物的制備”。基于《課程標準》命題的高考試題中關(guān)于配位鍵的考查如表2所示。

表2 2019年—2021年高考卷中關(guān)于配位鍵的考查

由表1、2的內(nèi)容可見，配位鍵與離子鍵、共價鍵、金屬鍵等都是化學(xué)鍵的典型模型，是從微觀上認識構(gòu)成物質(zhì)的微粒間相互作用的典型視角，高考試題中關(guān)于配合物、配位鍵的考查形式主要是：配位鍵名稱、配位(鍵)數(shù)、配位原子、配合物的穩(wěn)定性等。因此，教學(xué)中適當重視配合物、配位鍵的教學(xué)是很有必要的。

2.多角度認識配位鍵

在教學(xué)中教師應(yīng)該教會學(xué)生從多角度認識配位鍵，指導(dǎo)學(xué)生分析配位鍵時，可分析中心離(原)子的電負性、電荷及半徑，配原子的電負性及成鍵情況，還應(yīng)分析配體的結(jié)構(gòu)，如帶電情況、空間結(jié)構(gòu)等等。

例如(2021·湖北模擬·12節(jié)選)在堿性溶液中，Cu2+可以與縮二脲形成紫色配離子，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。下列說法錯誤的是

圖6 Cu2+的配離子

( )

B.該配離子中銅離子的配位數(shù)是4

3.審慎命制含配位鍵的試題