高中化學(xué)教材、教學(xué)中有關(guān)結(jié)構(gòu)化學(xué)的幾個(gè)問題之我見

黃亞偉

高中化學(xué)教材、教學(xué)中有關(guān)結(jié)構(gòu)化學(xué)的幾個(gè)問題之我見

黃亞偉

（江蘇省泰興中學(xué)江蘇泰興215400）

文章就目前高中化學(xué)教材中結(jié)構(gòu)化學(xué)部分提出了若干問題，希望引起注意和探討。

高中化學(xué)；教材教學(xué)；結(jié)構(gòu)化學(xué)；問題探討

高中化學(xué)教材選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》，全國有3個(gè)版本。本文提出了選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中的幾個(gè)問題，進(jìn)行如下探討。

一、晶體結(jié)構(gòu)問題

以石墨晶體中的化學(xué)鍵以及作用力為例，石墨晶體的化學(xué)結(jié)構(gòu)屬于層狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)同層內(nèi)的碳原子都采用sp2雜化，并和周圍鄰近的三個(gè)碳原子形成δ鍵。每個(gè)碳原子還在pz軌道上側(cè)面重疊，形成π鍵；但是各個(gè)層之間的碳原子則是靠范德華力吸引結(jié)合在一起，所以稱它為“混合鍵型晶體”［1，2］，或者“混合型晶體”［3］。人教版及蘇版教材稱之為“混合晶體”，從概念探究這一稱呼似乎不太準(zhǔn)確。而且人教版教材還有這段描述：“石墨晶體中，既有共價(jià)鍵，又有金屬鍵，還有范德華力，……是一種混合晶體。”這段話的描述值得商榷。石墨可以導(dǎo)電，這個(gè)性質(zhì)和金屬很像，如果由此就推斷石墨晶體中有金屬鍵，未免欠妥，很容易模糊概念。

此外關(guān)于金屬鍵的定義，眾多專家并未達(dá)成一致的公認(rèn)，但是基本的觀點(diǎn)類似。所謂金屬鍵指在金屬晶體中，若干個(gè)帶正電荷的正離子和若干個(gè)帶負(fù)電荷的電子之間的強(qiáng)烈相互作用，使正離子與電子膠合在一起，形成金屬晶體，而這種作用稱為金屬鍵［4～6］。換個(gè)說法，若說石墨中的π鍵有類似于金屬晶體中金屬鍵的性質(zhì)，這種觀點(diǎn)還是可以接受的。但從另一方面看來，這兩者之間的區(qū)別仍然較大。金屬鍵的特點(diǎn)之一是無方向性和飽和性，但是石墨中的π鍵則不能完全描述為無方向性。而且石墨晶體導(dǎo)電只能在同一層碳原子之間進(jìn)行流動(dòng)，碳原子層間則無法流通，所以有些學(xué)者將石墨的這類鍵稱為中間鍵型［7］。

二、分子極性的判斷問題

關(guān)于分子極性的判斷問題，人教版教材認(rèn)為所有鍵的極性的向量和是否為零作為判斷依據(jù)，是可行的。而蘇教版則認(rèn)為應(yīng)以分子正負(fù)電荷的重心是否重合作為判斷依據(jù)，這亦是可行的。筆者認(rèn)為根據(jù)對(duì)稱元素（對(duì)稱軸、對(duì)稱面）之間的相交情況，可以判斷分子是否具備極性。這個(gè)判斷可以解釋為：“若分子之中只有2個(gè)對(duì)稱元素僅僅相交于一點(diǎn)，那么分子的偶極矩便為零，即非極性分子，否則便是極性分子。［8］”

但是，魯科版在對(duì)這個(gè)判斷進(jìn)行闡述時(shí)，卻忽略了最為關(guān)鍵的“僅僅”二字。魯科版的表述為：“利用對(duì)稱性很容易判斷分子是否有極性：當(dāng)一個(gè)分子的對(duì)稱元素（對(duì)稱軸、對(duì)稱面等）相交于一點(diǎn)，則這個(gè)分子沒有極性。［1］”筆者認(rèn)為，在教材編寫中，應(yīng)該更加嚴(yán)謹(jǐn)，“僅僅相交于一點(diǎn)”和“相交于一點(diǎn)”完全是不同的概念。

三、共價(jià)鍵方向性問題

共價(jià)鍵具有方向性和飽和性，這是不爭(zhēng)的事實(shí)。然而蘇教版中有這么段描述：“s軌道與s軌道重疊形成的共價(jià)鍵無方向性。”這個(gè)結(jié)論難以令人信服，甚至?xí)o廣大師生產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)知，即有的共價(jià)鍵有方向性有的則沒有。化學(xué)中所描述的s軌道是球形對(duì)稱的，和現(xiàn)實(shí)中的無方向的球體完全不是一回事。

眾多文獻(xiàn)研究表明，原子軌道線性組合對(duì)稱的條件都要非常明確地指出s軌道只能與s軌道、pz軌道、軌道重疊形成σ鍵，而不能和px、py、dxy等形成軌道重疊。所以在平時(shí)的教學(xué)過程中，一定要注重強(qiáng)調(diào)共價(jià)鍵具有方向性和飽和性。

以上看法是否正確，歡迎專家和廣大教師共同討論。

［1］王磊主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（選修）［M］.濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2006：86

［2］潘道皚，趙成大，鄭載興.物質(zhì)結(jié)構(gòu)［M］.北京：高等教育出版社，1989：558

［3］郭用猷.物質(zhì)結(jié)構(gòu)基本原理［M］.北京：高等教育出版社，1984：470

［4］何福城，朱正和.結(jié)構(gòu)化學(xué)［M］.北京：人民教育出版社，1979：270

［5］唐作華，萬家義，毛治華.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)化學(xué)［M］.成都：四川大學(xué)出版社，1994：414

［6］吳國慶主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（選修）［M］.北京：人民教育出版社，2007：76

［7］申泮文.無機(jī)化學(xué)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：478

［8］北京師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、南京師范大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室編.無機(jī)化學(xué)（上冊(cè)）［M］.北京：高等教育出版社，2002：100

1008-0546（2013）11-0083-01

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2013.11.031