高职基础化学中若干概念的比较

李邦玉

(苏州市职业大学 教育与人文科学系，江苏 苏州 215104)

高职基础化学中若干概念的比较

李邦玉

(苏州市职业大学 教育与人文科学系，江苏 苏州 215104)

无机化学和有机化学(基础化学)理论多、概念多，涉及到的物质更多，学生难于掌握.运用比较教学的方法，对无机化学和有机化学的课程体系、基本理论和概念、元素化合物知识等内容进行了部分的比较解读，借此期望帮助学生深刻、有条理、融会贯通地学好基础化学.

无机化学；有机化学；基础化学；比较教学法；概念

无机化学和有机化学是基础化学中最主要的部分，是食品营养与检测及其相关专业的专业基础课.无机化学和有机化学(基础化学)理论多、概念多，涉及到的物质更多，掌握困难.在多年的无机化学和有机化学教学工作中，发现可以充分利用比较的方法进行教学.所谓比较教学，就是在教学中有目的、有计划地灵活使用教材，充分发挥比较法在教学中的功能，通过多角度、多层面的有效比较，提高教学效率.比较教学在高职基础化学(无机和有机化学)教学中的应用就是把无机化学和有机化学上的内容作比较分析，找出内容之间的相同处以及各自的特点，使学生对无机、有机化学有更深入的理解、更透彻的认识，增进学生思考分析的能力.学生通过比较后觉得学习了无机化学后，对有机化学的学习大有裨益，或者学过有机化学后再来回味无机化学，对无机化学的认识更清晰了.现参考高教版高职无机化学和有机化学等教材[1-4]，选择无机化学和有机化学中课程体系、反应类型、化学键及部分物质类别进行比较，供同仁教学及高职学生学习参考，望能起到抛砖引玉的效果.

1 无机、有机化学课程体系比较

高职无机化学和有机化学课程是紧密联系的.学生先学无机化学，了解化学的基本理论，学习元素及其化合物知识；再学习有机化学，高职有机化学直接讲烃，再介绍烃的衍生物.绝大部分化学基本理论都是在无机化学部分讲解的，在学习有机化学时，利用无机化学中学到的基本理论理解有机化学内容.其实，有机化学也有其特殊的基本理论，只是眼下的高职有机化学教材没有单独列出来讲，而是穿插在相关各章中的，目的可能是尽可能减少理论，分散难点，降低难度.目前通常把无机化学和分析化学内容合在一起作为一门课叫无机及分析化学[5]，但笔者认为把无机化学和有机化学合在一块称为基础化学更合理，如表1所示.所谓基础化学，即包括化学基本理论、化学物质(包括无机物和有机物)简介两大部分，先介绍基本理论，再学习无机物和有机物知识.目前这方面的工作还很少，房爱敏[6]等在这方面做了一些探索，并编写了一本高职使用的基础化学，把四大化学内容全部揉合在一起，笔者觉得似乎太笼统了点.而解从霞[7]等编写的高职基础化学其实就是无机及分析化学.本文目的之一是想通过比较无机化学和有机化学的基本概念，说明两者之间关系紧密，有合二为一的基础.分析化学应在无机化学和有机化学后上，它应包括：分析化学的基本原理及主要方法；无机物分析和有机物分析.而现在的分析化学教材则主要按化学分析和仪器分析来分别组织教学的.

表1 高职基础化学体系

2 无机、有机化学部分概念比较

2.1 无机、有机化学反应类型比较

有机反应指有机物参与的反应，反应物常称为底物和试剂，常用箭头连接反应物和生成物.有机反应类型主要是依据底物的裂解方式，分为均裂反应(自由基反应)与异裂反应(离子反应)，下面又可细分为多种反应形式.有些是和无机反应名称、实质是一致的，如水解反应；有些是无机反应中难找到对应的，如协同反应；有些和无机反应名称不一致，但仔细分析一下，实质或形式上有联系，如：①取代反应和复分解反应.它们有类似的地方，都是反应物交换成分，生成新物质.复分解反应一般在无机反应中使用；取代反应只在有机反应中使用，且反应物可以是单质，而复分解反应不可以；复分解反应的特点是形成弱电解质，取代反应的产物不受此限制；复分解反应本质是离子反应，取代反应本质是基团的交换，遵守能量最低原则.②氧化还原反应.有机物充当氧化剂的反应叫还原反应，反之就叫做氧化反应.有机化学中的“氧化反应”和“还原反应”一般不称为“氧化还原反应”，虽然它们的确是氧化还原反应，这是因为在描述反应类型时主要是针对有机物而言的.部分无机、有机反应类型比较见表2 .

2.2 同分异构现象(体)、同素异形现象(体)和同位素比较

学生在无机化学中学习过同素异形现象(体)和同位素概念，在学习有机化学中的同分异构现象(体)时，可以跟它们比较，如表3所示.结构不同，性质各异，同分异构体、同素异形体及同位素之间性质相差很大.如C的同位素12C、13C和14C分别作为相对原子质量基准、核磁共振和考古测年代之用；C的同素异形体金刚石、石墨和富勒烯分别属于原子晶体、混合晶体和分子晶体；五个碳原子的烷烃的同分异构体正戊烷、异戊烷和新戊烷熔点分别为36 ℃、28 ℃和9.5 ℃.

表2 部分有机无机反应比较

表3 同分异构现象(体)、同素异形现象(体)、同位素比较

2.3 同系列(同系物)和族、卤代烃和卤化物比较

学习了无机化学的元素周期表知识后，再学习有机化学中的同系列(同系物)时，发现两者比较相像，可以把同系列中的同系物当成有机化学中的“同族分子”，如表4所示.直链烷烃同系物随碳链增加，状态由气态到液态再到固态递变，族中单质如卤素单质也是随原子序数增加，单质状态由气体变为液体直至固体.卤化物如Ag-X(X=F，Cl，Br，I)，它们的性质随着卤素或金属的性质递变而递变，如AgF，AgCl，AgBr，AgI的键型由典型离子键递变为典型共价键，水中溶解度依次递减；而有机化学中卤代烃如R-X(X=F，Cl，Br，I)、R-Cl(R=同系列烃基)的性质也是随着卤素性质或同系列烃的性质递变而递变，R-X的化学活泼性按R-F，R-Cl，R-Br，R-I顺序依次增强.

表4 同系列(同系物)和族、卤代烃和卤化物比较

2.4 缺电子、等电子和多电子体系比较

无机化学讲到第三主族元素时，强调其缺电子的特点，即该族元素原子的价电子数少于价轨道数，称为缺电子原子，由它们形成的分子称为缺电子分子，相应的，第四主族元素形成等电子原子、等电子分子，第五、六、七主族元素形成多电子原子、多电子分子.有机化学中也有类似现象.参与成键的电子数少于成键原子数的共轭π键称为缺电子π键，类似的，有等电子共轭π键(正常π键)和多电子共轭π键.也有简单体系的缺电子、等电子和多电子体系，如简单碳正离子、甲基自由基和甲基负离子等.包含这些特殊电子体系的微粒，具有特殊的反应性能.如缺电子分子AlCl3是典型的路易斯酸，作为亲电试剂，在有机合成如苯的烷基化和酰基化中是常用的催化剂.缺电子共轭体系如烯丙基碳正离子的高稳定性，导致烯丙基氯活性大增.微粒中缺电子现象比较见表5.

表5 微粒中缺电子现象比较

2.5 轨道杂化成键比较

学习有机化学时，发现有机物中的杂化成键和无机物中的类似，如表6所示.金刚石中每个C以sp3杂化轨道与其他4个C原子以σ键形成正四面体立体网状结构，甲烷、烷烃中的C原子也是以sp3杂化轨道与周围的C、H原子以σ 键形成四面体结构；CO32-中C原子以sp2杂化轨道与周围的3个O原子以σ键形成平面三角形结构，同时3个原子的3个p轨道形成一个共轭π键位于3个原子所在平面上下；烯烃中双键C原子也是以sp2杂化轨道与周围的C、H原子以σ键形成平面型结构，同时2个C原子的2个p轨道形成一个键位于2个碳原子所在平面上下；CO2中C以sp杂化轨道与O原子以σ键形成直线型结构，2个p轨道分别与两侧的O原子p轨道形成2个π键，即中心碳原子形成了2个σ键和2个π键，炔烃中炔基C原子也是以sp杂化轨道与周围的C、H等原子以σ键形成直线型结构，一个C原子的2个p轨道与另一个C原子的2个p轨道形成2个π键，即每个C原子也是形成了2个σ键和两个π键；另外炔基中的C≡C 三键和氮气N≡N 中的三键有可比性.其他如石墨中也存在和苯环中由多个P轨道肩并肩地形成大π 键，硝酸根和羧基负离子也都存在3个原子组成的π共轭体系.

表6 无机物、有机物中杂化成键比较

2.6 无机酸和有机酸比较

典型的有机酸是羧酸及磺酸，而在酸碱质子理论下，有机化学中许多含活泼氢的化合物都可称为酸.在质子理论中，无机酸和有机酸的反应性质可进行比较.如无机酸硅酸和有机酸苯酚的对应反应为：

两组反应的现象类似：

结果说明苯酚和硅酸一样，是弱酸，比碳酸的酸性还弱.

2.7 无机和有机化学中电负性比较

电负性是无机和有机化学教学中广泛应用的一个基本概念.电负性是原子间吸引成键电子对的能力.在无机化学中，电负性可用来：①判断金属性和非金属性及其强弱；②考察化学键键型及极性；③判断 (HO)mROn的酸碱性等.在有机化学学习中，利用元素电负性不同产生的诱导效应，判断有机化合物的活性、稳定性、酸碱的相对强弱以及反应的机理 (如SN1或SN2) 等.

3 结语

对无机化学和有机化学的课程体系、基本理论和概念、有机物和无机物知识等方面内容运用比较教学的方法进行了一定程度的比较解读，界定了基础化学的新内涵.比较法不仅运用于化学研究中，也可在化学教学中采用.通过比较，可以发现现有某些体系的不足；通过比较可以发现不同概念、物质间的内在联系；通过比较可以发现同一理论在不同领域中的不同表现形式；通过比较使得教和学变得更深入系统；知识掌握得更牢固准确、运用得更灵活自如.

[1]高职高专化学教材编写组. 无机化学[M]. 北京：高等教育出版社，2008.

[2]高职高专化学教材编写组. 有机化学[M]. 北京：高等教育出版社，2009.

[3]周晓莉，时憧宇. 无机化学[M]. 北京：化学工业出版社，2009.

[4]袁红兰. 有机化学[M]. 北京：化学工业出版社，2008.

[5]叶芬霞. 无机及分析化学[M]. 北京：高等教育出版社，2008.

[6]房爱敏，董素芳. 基础化学[M]. 北京：化学工业出版社，2010.

[7]解从霞，傅洵，许泳吉. 基础化学教程[M]. 北京：科学出版社，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

苏州市职业大学博士启动基金资助项目(2009BS01)

李邦玉(1968-)，男，安徽宣城人，副教授，博士，主要从事金属有机化学、高职基础化学教学研究.

(责任编辑：李 华)