李邦玉

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 教育與人文科學(xué)系，江蘇 蘇州 215104)

高職基礎(chǔ)化學(xué)中若干概念的比較

李邦玉

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 教育與人文科學(xué)系，江蘇 蘇州 215104)

無機化學(xué)和有機化學(xué)(基礎(chǔ)化學(xué))理論多、概念多，涉及到的物質(zhì)更多，學(xué)生難于掌握.運用比較教學(xué)的方法，對無機化學(xué)和有機化學(xué)的課程體系、基本理論和概念、元素化合物知識等內(nèi)容進行了部分的比較解讀，借此期望幫助學(xué)生深刻、有條理、融會貫通地學(xué)好基礎(chǔ)化學(xué).

無機化學(xué)；有機化學(xué)；基礎(chǔ)化學(xué)；比較教學(xué)法；概念

無機化學(xué)和有機化學(xué)是基礎(chǔ)化學(xué)中最主要的部分，是食品營養(yǎng)與檢測及其相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課.無機化學(xué)和有機化學(xué)(基礎(chǔ)化學(xué))理論多、概念多，涉及到的物質(zhì)更多，掌握困難.在多年的無機化學(xué)和有機化學(xué)教學(xué)工作中，發(fā)現(xiàn)可以充分利用比較的方法進行教學(xué).所謂比較教學(xué)，就是在教學(xué)中有目的、有計劃地靈活使用教材，充分發(fā)揮比較法在教學(xué)中的功能，通過多角度、多層面的有效比較，提高教學(xué)效率.比較教學(xué)在高職基礎(chǔ)化學(xué)(無機和有機化學(xué))教學(xué)中的應(yīng)用就是把無機化學(xué)和有機化學(xué)上的內(nèi)容作比較分析，找出內(nèi)容之間的相同處以及各自的特點，使學(xué)生對無機、有機化學(xué)有更深入的理解、更透徹的認(rèn)識，增進學(xué)生思考分析的能力.學(xué)生通過比較后覺得學(xué)習(xí)了無機化學(xué)后，對有機化學(xué)的學(xué)習(xí)大有裨益，或者學(xué)過有機化學(xué)后再來回味無機化學(xué)，對無機化學(xué)的認(rèn)識更清晰了.現(xiàn)參考高教版高職無機化學(xué)和有機化學(xué)等教材[1-4]，選擇無機化學(xué)和有機化學(xué)中課程體系、反應(yīng)類型、化學(xué)鍵及部分物質(zhì)類別進行比較，供同仁教學(xué)及高職學(xué)生學(xué)習(xí)參考，望能起到拋磚引玉的效果.

1 無機、有機化學(xué)課程體系比較

高職無機化學(xué)和有機化學(xué)課程是緊密聯(lián)系的.學(xué)生先學(xué)無機化學(xué)，了解化學(xué)的基本理論，學(xué)習(xí)元素及其化合物知識；再學(xué)習(xí)有機化學(xué)，高職有機化學(xué)直接講烴，再介紹烴的衍生物.絕大部分化學(xué)基本理論都是在無機化學(xué)部分講解的，在學(xué)習(xí)有機化學(xué)時，利用無機化學(xué)中學(xué)到的基本理論理解有機化學(xué)內(nèi)容.其實，有機化學(xué)也有其特殊的基本理論，只是眼下的高職有機化學(xué)教材沒有單獨列出來講，而是穿插在相關(guān)各章中的，目的可能是盡可能減少理論，分散難點，降低難度.目前通常把無機化學(xué)和分析化學(xué)內(nèi)容合在一起作為一門課叫無機及分析化學(xué)[5]，但筆者認(rèn)為把無機化學(xué)和有機化學(xué)合在一塊稱為基礎(chǔ)化學(xué)更合理，如表1所示.所謂基礎(chǔ)化學(xué)，即包括化學(xué)基本理論、化學(xué)物質(zhì)(包括無機物和有機物)簡介兩大部分，先介紹基本理論，再學(xué)習(xí)無機物和有機物知識.目前這方面的工作還很少，房愛敏[6]等在這方面做了一些探索，并編寫了一本高職使用的基礎(chǔ)化學(xué)，把四大化學(xué)內(nèi)容全部揉合在一起，筆者覺得似乎太籠統(tǒng)了點.而解從霞[7]等編寫的高職基礎(chǔ)化學(xué)其實就是無機及分析化學(xué).本文目的之一是想通過比較無機化學(xué)和有機化學(xué)的基本概念，說明兩者之間關(guān)系緊密，有合二為一的基礎(chǔ).分析化學(xué)應(yīng)在無機化學(xué)和有機化學(xué)后上，它應(yīng)包括：分析化學(xué)的基本原理及主要方法；無機物分析和有機物分析.而現(xiàn)在的分析化學(xué)教材則主要按化學(xué)分析和儀器分析來分別組織教學(xué)的.

表1 高職基礎(chǔ)化學(xué)體系

2 無機、有機化學(xué)部分概念比較

2.1 無機、有機化學(xué)反應(yīng)類型比較

有機反應(yīng)指有機物參與的反應(yīng)，反應(yīng)物常稱為底物和試劑，常用箭頭連接反應(yīng)物和生成物.有機反應(yīng)類型主要是依據(jù)底物的裂解方式，分為均裂反應(yīng)(自由基反應(yīng))與異裂反應(yīng)(離子反應(yīng))，下面又可細分為多種反應(yīng)形式.有些是和無機反應(yīng)名稱、實質(zhì)是一致的，如水解反應(yīng)；有些是無機反應(yīng)中難找到對應(yīng)的，如協(xié)同反應(yīng)；有些和無機反應(yīng)名稱不一致，但仔細分析一下，實質(zhì)或形式上有聯(lián)系，如：①取代反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng).它們有類似的地方，都是反應(yīng)物交換成分，生成新物質(zhì).復(fù)分解反應(yīng)一般在無機反應(yīng)中使用；取代反應(yīng)只在有機反應(yīng)中使用，且反應(yīng)物可以是單質(zhì)，而復(fù)分解反應(yīng)不可以；復(fù)分解反應(yīng)的特點是形成弱電解質(zhì)，取代反應(yīng)的產(chǎn)物不受此限制；復(fù)分解反應(yīng)本質(zhì)是離子反應(yīng)，取代反應(yīng)本質(zhì)是基團的交換，遵守能量最低原則.②氧化還原反應(yīng).有機物充當(dāng)氧化劑的反應(yīng)叫還原反應(yīng)，反之就叫做氧化反應(yīng).有機化學(xué)中的“氧化反應(yīng)”和“還原反應(yīng)”一般不稱為“氧化還原反應(yīng)”，雖然它們的確是氧化還原反應(yīng)，這是因為在描述反應(yīng)類型時主要是針對有機物而言的.部分無機、有機反應(yīng)類型比較見表2 .

2.2 同分異構(gòu)現(xiàn)象(體)、同素異形現(xiàn)象(體)和同位素比較

學(xué)生在無機化學(xué)中學(xué)習(xí)過同素異形現(xiàn)象(體)和同位素概念，在學(xué)習(xí)有機化學(xué)中的同分異構(gòu)現(xiàn)象(體)時，可以跟它們比較，如表3所示.結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)各異，同分異構(gòu)體、同素異形體及同位素之間性質(zhì)相差很大.如C的同位素12C、13C和14C分別作為相對原子質(zhì)量基準(zhǔn)、核磁共振和考古測年代之用；C的同素異形體金剛石、石墨和富勒烯分別屬于原子晶體、混合晶體和分子晶體；五個碳原子的烷烴的同分異構(gòu)體正戊烷、異戊烷和新戊烷熔點分別為36 ℃、28 ℃和9.5 ℃.

表2 部分有機無機反應(yīng)比較

表3 同分異構(gòu)現(xiàn)象(體)、同素異形現(xiàn)象(體)、同位素比較

2.3 同系列(同系物)和族、鹵代烴和鹵化物比較

學(xué)習(xí)了無機化學(xué)的元素周期表知識后，再學(xué)習(xí)有機化學(xué)中的同系列(同系物)時，發(fā)現(xiàn)兩者比較相像，可以把同系列中的同系物當(dāng)成有機化學(xué)中的“同族分子”，如表4所示.直鏈烷烴同系物隨碳鏈增加，狀態(tài)由氣態(tài)到液態(tài)再到固態(tài)遞變，族中單質(zhì)如鹵素單質(zhì)也是隨原子序數(shù)增加，單質(zhì)狀態(tài)由氣體變?yōu)橐后w直至固體.鹵化物如Ag-X(X=F，Cl，Br，I)，它們的性質(zhì)隨著鹵素或金屬的性質(zhì)遞變而遞變，如AgF，AgCl，AgBr，AgI的鍵型由典型離子鍵遞變?yōu)榈湫凸矁r鍵，水中溶解度依次遞減；而有機化學(xué)中鹵代烴如R-X(X=F，Cl，Br，I)、R-Cl(R=同系列烴基)的性質(zhì)也是隨著鹵素性質(zhì)或同系列烴的性質(zhì)遞變而遞變，R-X的化學(xué)活潑性按R-F，R-Cl，R-Br，R-I順序依次增強.

表4 同系列(同系物)和族、鹵代烴和鹵化物比較

2.4 缺電子、等電子和多電子體系比較

無機化學(xué)講到第三主族元素時，強調(diào)其缺電子的特點，即該族元素原子的價電子數(shù)少于價軌道數(shù)，稱為缺電子原子，由它們形成的分子稱為缺電子分子，相應(yīng)的，第四主族元素形成等電子原子、等電子分子，第五、六、七主族元素形成多電子原子、多電子分子.有機化學(xué)中也有類似現(xiàn)象.參與成鍵的電子數(shù)少于成鍵原子數(shù)的共軛π鍵稱為缺電子π鍵，類似的，有等電子共軛π鍵(正常π鍵)和多電子共軛π鍵.也有簡單體系的缺電子、等電子和多電子體系，如簡單碳正離子、甲基自由基和甲基負離子等.包含這些特殊電子體系的微粒，具有特殊的反應(yīng)性能.如缺電子分子AlCl3是典型的路易斯酸，作為親電試劑，在有機合成如苯的烷基化和?；惺浅Ｓ玫拇呋瘎?缺電子共軛體系如烯丙基碳正離子的高穩(wěn)定性，導(dǎo)致烯丙基氯活性大增.微粒中缺電子現(xiàn)象比較見表5.

表5 微粒中缺電子現(xiàn)象比較

2.5 軌道雜化成鍵比較

學(xué)習(xí)有機化學(xué)時，發(fā)現(xiàn)有機物中的雜化成鍵和無機物中的類似，如表6所示.金剛石中每個C以sp3雜化軌道與其他4個C原子以σ鍵形成正四面體立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，甲烷、烷烴中的C原子也是以sp3雜化軌道與周圍的C、H原子以σ 鍵形成四面體結(jié)構(gòu)；CO32-中C原子以sp2雜化軌道與周圍的3個O原子以σ鍵形成平面三角形結(jié)構(gòu)，同時3個原子的3個p軌道形成一個共軛π鍵位于3個原子所在平面上下；烯烴中雙鍵C原子也是以sp2雜化軌道與周圍的C、H原子以σ鍵形成平面型結(jié)構(gòu)，同時2個C原子的2個p軌道形成一個鍵位于2個碳原子所在平面上下；CO2中C以sp雜化軌道與O原子以σ鍵形成直線型結(jié)構(gòu)，2個p軌道分別與兩側(cè)的O原子p軌道形成2個π鍵，即中心碳原子形成了2個σ鍵和2個π鍵，炔烴中炔基C原子也是以sp雜化軌道與周圍的C、H等原子以σ鍵形成直線型結(jié)構(gòu)，一個C原子的2個p軌道與另一個C原子的2個p軌道形成2個π鍵，即每個C原子也是形成了2個σ鍵和兩個π鍵；另外炔基中的C≡C 三鍵和氮氣N≡N 中的三鍵有可比性.其他如石墨中也存在和苯環(huán)中由多個P軌道肩并肩地形成大π 鍵，硝酸根和羧基負離子也都存在3個原子組成的π共軛體系.

表6 無機物、有機物中雜化成鍵比較

2.6 無機酸和有機酸比較

典型的有機酸是羧酸及磺酸，而在酸堿質(zhì)子理論下，有機化學(xué)中許多含活潑氫的化合物都可稱為酸.在質(zhì)子理論中，無機酸和有機酸的反應(yīng)性質(zhì)可進行比較.如無機酸硅酸和有機酸苯酚的對應(yīng)反應(yīng)為：

兩組反應(yīng)的現(xiàn)象類似：

結(jié)果說明苯酚和硅酸一樣，是弱酸，比碳酸的酸性還弱.

2.7 無機和有機化學(xué)中電負性比較

電負性是無機和有機化學(xué)教學(xué)中廣泛應(yīng)用的一個基本概念.電負性是原子間吸引成鍵電子對的能力.在無機化學(xué)中，電負性可用來：①判斷金屬性和非金屬性及其強弱；②考察化學(xué)鍵鍵型及極性；③判斷 (HO)mROn的酸堿性等.在有機化學(xué)學(xué)習(xí)中，利用元素電負性不同產(chǎn)生的誘導(dǎo)效應(yīng)，判斷有機化合物的活性、穩(wěn)定性、酸堿的相對強弱以及反應(yīng)的機理 (如SN1或SN2) 等.

3 結(jié)語

對無機化學(xué)和有機化學(xué)的課程體系、基本理論和概念、有機物和無機物知識等方面內(nèi)容運用比較教學(xué)的方法進行了一定程度的比較解讀，界定了基礎(chǔ)化學(xué)的新內(nèi)涵.比較法不僅運用于化學(xué)研究中，也可在化學(xué)教學(xué)中采用.通過比較，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有某些體系的不足；通過比較可以發(fā)現(xiàn)不同概念、物質(zhì)間的內(nèi)在聯(lián)系；通過比較可以發(fā)現(xiàn)同一理論在不同領(lǐng)域中的不同表現(xiàn)形式；通過比較使得教和學(xué)變得更深入系統(tǒng)；知識掌握得更牢固準(zhǔn)確、運用得更靈活自如.

[1]高職高?；瘜W(xué)教材編寫組. 無機化學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2008.

[2]高職高?；瘜W(xué)教材編寫組. 有機化學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2009.

[3]周曉莉，時憧宇. 無機化學(xué)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[4]袁紅蘭. 有機化學(xué)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[5]葉芬霞. 無機及分析化學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2008.

[6]房愛敏，董素芳. 基礎(chǔ)化學(xué)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[7]解從霞，傅洵，許泳吉. 基礎(chǔ)化學(xué)教程[M]. 北京：科學(xué)出版社，2008.

Comparison Method in the Teaching of Basic Chemistry’s Concepts in Vocational Colleges

LI Bang-yu

(Department of Education and Human Sciences，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China)

There are many chemical theories，concepts and substances in inorganic chemistry and organic chemistry (basic chemistry). It is difficult for the vocational college students to grasp them. According to the comparison method in teaching，some basic theories，elements and compounds of inorganic chemistry and organic chemistry are preliminari compared in this paper. The purpose is to help students learn basic chemistry in a better，systematic way.

inorganic chemistry；organic chemistry；basic chemistry；comparison method in teaching；concept

G427

A

1008-5475(2012)04-0094-04

2012-08-15；

2012-09-10

蘇州市職業(yè)大學(xué)博士啟動基金資助項目(2009BS01)

李邦玉(1968-)，男，安徽宣城人，副教授，博士，主要從事金屬有機化學(xué)、高職基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)研究.

(責(zé)任編輯：李 華)