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浅谈结构化学在中学化学中的应用

时间:2022-12-27 10:00:05 公文范文 来源:网友投稿

摘要:《结构化学》是我国普通高等学校化学类专业的一门主干课程,这些内容在高中阶段有着非常浅显的涉及,以及在初中阶段的物理与化学的课本中,也有着极少量的语句介绍过有关于结构的内容。既是我国的教育体系中,对于结构化学的认知是随着学生认知能力的增长一步步进行的,它们相互关联,又相互衔接,本文是我对大学《结构化学》在中学化学的应用以及其相关联系的一点点浅显的见解。

关键词:结构化学;中学化学;化学教育

前言

结构化学是在原子分子水平上研究物质分子构型与组成的相互关系以及结构和各种运动的相互影响的化学分支学科。结构化学在大学是一门学科,在高中阶段是选修3这一本书,而在初中阶段,并不到一个专题。结构化学在我国的教育体系中是层层递进的。

1结构化学与中学化学的关系

在化学教学论的学习时,我们曾研读过高中课本,后来我还单独看过鲁教版五四制初中课本,初中课本上也有着对物质结构的描述,虽然非常少,也非常短。但是也让学生对物质的结构有一个初步的认识。对于结构化学,初中阶段是非常短的描述,不足一个专题。在高中时代,必修部分,为一个专题,在2017年颁布的《普通高中化学课程标准(2017年版)》中,有这么几段话,普通高中化学课程以全面发展学生化学学科核心素养为主旨,确定课程的主题、模块和系列。在必修课程阶段,突出化学基本观念(大概念)的统领作用,选取“化学科学与实验探究”“常见的无机物及其应用”“物质结构基础及化学反应规律简单的有机化合物及其应用”“化学与社会发展”5个主题。在选修课程阶段是一本书,为选修三《物质的结构与性质》。同样的,在2017年的新课标中也有相关规定。条文如下:在选择性必修课程中,依据化学学科的基础性研究领域,设置“化学反应原理”“物质结构与性质”“有机化学基础”3个模块。

在2017年修订的新课标中,明确规定了对分子、化学键、以及分子晶体、原子晶体、离子晶体的要求。例如,高一侧重原子结构,高二侧重介绍化学键合分子结构,高三侧重介绍晶体的类型、性质以及关系。

初高中时代的结构化学,与《结构化学》的后半部分关系更大,跟晶体结构部分的关系更大,譬如最密六方堆积,体心立方堆积、面心立方等晶体晶胞的结构等。在高中阶段的物质结构与性质中,原子和分子结构的内容也有涉及,不过这些部分跟大学的无机化学部分关系更大一些。比如原子结构,分子结构,最初步的杂化分子轨道理论等。在初中阶段,的元素周期律部分,也初步介绍了原子结构。

我用一副smartart图片来表示其知识面扩大的层级递进关系。

可能如果知识联结到更高深的层次,会更加的精细化。一步一步顺着教育知识,层层递进。

2结构化学在中学化学教学中的应用

2.1概述

大学结构化学知识对高中化学教学有极其重要的指导作用,通过对物质从其分子结构层次的认识和分析,不仅能够解释许多现象和事实,而且将更有助于从本质上对物质性质的了解和运用。

高中阶段的三部分,与大学《结构化学》中的量子力学基础、原子结构、现代化学键的概念以及分子对称性、晶体结构都有密切关系。

我觉得用一副smartart图片可能能较好地表达他们之间的关系。

大概是这么一种层层深入的关系,在化学键、化学键、以及分子晶体、原子晶体、离子晶体这几个部分。

2.2应用实例

结构化学与初高中部分联系密切。譬如以下幾个问题的应用:

问题一、氢原子核外仅有一个电子,是否其电子层也仅有一个?

回答这一问题需用原子结构知识。在原子核外运动的电子具有一定的能量,其值依所处K、L、M、.N”…(n=1、2、.3.4……)层的顺序依次增大。当n一定时,原子核外一个电子的可能的运动状态数为n“个。对于稳态的单电子原子,其电子处于基态,。=1,当体系得到能量时,电子受激发,可以跃迁到n二2或n二3、4……的L或M、N……电子层,直至电离。所以说氢原子核外的一个电子是处在一定的电子层上,而不是仅有一个电子层。

问题二、不成盐氧化物就是中性氧化物吗?

当人们把非金属氧化物叫做酸性氧化物时,一般都要指出CO、NO例外,它们与酸或碱都不能起反应生成盐,所以把它们叫做不成盐氧化物。有人把它们叫做中性氧化物,用分子轨道理论和路易斯酸碱理论可以说明这说法是不确切的。CO和NO的分子轨道表示式分别为:

二者都有弧电子对(5o)2,可以作为电子对给予体,同时有二反键空轨道(2劝,可以接受电子对根据路易斯的“电子论”,能够接受电子对的物质称为酸,能够给出电子对的物质称碱。根据阿仑尼乌斯“电离理论”,把在水溶液中离解出的阳离子仅仅H小的物质称为酸,离解出的阴离子仅仅是OH-的物质称为碱。

综上所述,对于CO和NO分子,按照经典酸碱理论(包括富兰克林的“溶剂论和布郎斯特、劳瑞的“质子论”)来看,它们不是酸、不是碱,而是中性的,从路易斯酸碱理论看,它们既是二酸,又是路易斯碱。把它们叫做中性氧化物是恰当的。

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