無機化學理論在有機化學中的運用

（菏澤職業學院 山東 274000）

引言

通常來看，化學領域被廣泛地公認劃分為有機化學與無機化學。這自然而然地為學習者提供了二者相互獨立的信號，仿佛二者相互割裂、各自獨行；然而，伴隨著化學知識領域的眼神與思維和眼界的開闊，學習者們逐漸發現如此的認知是不夠完善且并不長遠的。因為踏入有機化學知識領域，其中很多的內容：細分到理論性知識點內容，大到有機化學框架結構均離不開無機化學，更多地是，在無機化學的根基之上不斷地發散并將內容加以拓展和延申以繼續發展。準確地說，無機化學地內容及理論方式為有機化學提供養分，滋養有機化學部分煥發出勃勃生機；而無機化學同時又反哺有機化學，二者共同的存在才使整個化學體系變得更加具有創新活力。因此，有機化學的學習拋開無機化學的理論知識內容是愚蠢的，只有將無機化學的知識理論體系這個強根之基牢牢打好，才能夠在今后的有機化學的學習及深入之中夯實并奠定良好的基礎，為接受更好的教育之時在化學世界中更長遠、更高目標的發展提供內燃力。

1.無機化學與有機化學的特點

(1)無機化學的基本內容

無機化學是整個化學領域的核心構成要素，同時處于核心的根基地位。從宏觀上劃分可以主要歸為兩大類。一方面，聯系科學層面，無機化學的受用對象較多、層面也較大，通俗來講，可以規定為初碳氫化合物及許多衍生物以外所有元素及其化合物的總合，同時涉及其相關的自身性質及化學反應過程的基本研究均可納入。另一方面，從化學的專業基礎性層面來講，無機化學乃化學學習及深入挖掘之根基，只有在大面積、大范圍的接觸并了解多種多樣、不同類別、不同屬性的無機化學相關知識素材之后才能夠較為順利的進行接下來的化學分析、有機化學的化學結構式等相關內容的學習并做到深入推進。

首先，需要大量搜集相關內容研究知識材料以便于為接下來的試驗過程提供思路與依據；伴隨著時間推移與理論層面的更新與深層進步，無機化學從最初的將普通的化學元素、無機化學理論知識進行歸類、整合，再至通過初步積累的部分無機化學碎片內容進行提煉并作出假設的構建，或是以學說形式的初步提出；繼續通過大量的、復雜的一系列化學實驗進行過程驗證以對所提出的內容進行驗證與推斷。化學實驗的研究過程不是一蹴而就的，更不是一成不變的，根據環境地點溫度、濕度的不同，再到時間的推移均會產生一系列的變化。世界是物質的，物質是運動的。通常地，采取觀察的方式可能難以看透問題或食物的本質，因此此時便需要施加一個外界條件是二者相互產生反應，進而能夠從過程中通過試驗現象、試驗結果及總結佐證事物的事實。除此之外，無機化學的演變與發展還包含確定定律和相關學說與假設的建立，即通過科學的試驗驗證陳述事實，再經過反復的測試和驗證將部分相似的事實相互串聯起來，進行比較異同、逐步分析，在取其優勢的基礎上進行歸納與總結。與此同時，不同的化學定律卻也存在部分交織的聯系，學說的建立則是將如此錯綜復雜的聯系進行總結的最好表達。

(2)有機化學的基本內容

比起無機化學處于整個化學領域的核心與根基地位，有機化學在龐大的化學體系中也占據了半壁江山，是搭建起完整的化學平臺的不可缺少的部分。有機化學的基本內容初步主要概括為四大板塊：分子結構式、化學反應、反應的機理及其相關化學性質。其中，化學反應占據核心地位；而反應機理則是核心的堅實基礎，只有掌握了機理、對機理性研究內容深入理解才會在有機化學的學習過程中融會貫通；牢牢掌握機理性內容，化學反應的順利掌握不言而喻。歸根結底，有機化學主要圍繞碳元素的性質與不同結構加以環繞展開，有機化學的知識理論離不開碳原子，即提及有機化學，便順勢聯想到由碳組成的化合物、其分子式與結構式、書寫方式、自身特性以及涉及的相關應用研究等；化合物的結構連接也離不開共價鍵，碳原子也由于其特殊性通常以共價鍵與其他原子相互結合；由此看出，共價鍵在有機和無機化學之間游走起到了相互影響又聯合統一的作用。

有機化學的相關研究在呼吸及代謝方面具有重要指示性意義，在不完全脫離無機化學的基礎上，熟練掌握有機化學的理論內容及知識體系，有助于在生命體疾病的防控、食品的內部結構物化性質機理分析、食品安全問題的探究和藥物合成等多方面科研工作領域發揮價值并為之提供行之有效的理論根據，這一部分對師生雙方均具有導向學習與相互促進的積極作用，特別是對于今后旨在攻克藥物合成、食品物性研究、疾病的控制與預防、醫學等領域的學生們起到直接奠定基礎的重要作用。

2.無機化學理論在有機化學中的應用

(1)無機化學中共價鍵本質串聯有機化學

在有機化學的領域中，共價鍵在有機化合物的各個原子之間起到相互連接、結合的作用，總體體系圍繞擴散并展開。而在無機化學領域中，共價鍵雖扮演著重要的角色，與之伴隨的還有金屬鍵與離子鍵等。共價鍵，又名“電子的配對”，也常被成為分子的軌道，主要運動的軌跡及方式在分子之內進行。在有機化學領域，有機化合物不會以原子簇的形式進行表現，同時也不存在以多中心鍵合為主的缺電子的結構。在無機化學中常常采取共價鍵的理論用于說明基于分子軌道基礎之上的分子運動模型，即使面對有機化學中無法相媲美的復雜繁多、種類豐富的機理性的研究，共價鍵的理論解釋仍能夠將無機化學和有機化學二者有機結合起來并相互補充、相互影響。將有機物看作由部分官能團及相關取代基等以小片段模式分別構建并連結形成的某個整體，倘若將其中某一小部分去除并不會對整體的結構造成較大改變，既不會被動地改變有機化合物的骨架部分。

比如，將烷烴中的甲基進行去除或替換并不會對其整體結構及其骨架帶來本質性的改變。從無機化學中共價鍵的視角來看，將2個均屬于同一平面構型的體系擬建成分子骨架模型，其結果是能夠有效并合理的通過共價鍵模型實現的。又或是某物質由不同的元素、各種原子構成，不同的原子與原子之間可能產生程度不均一的不同影響，如此過程則會導致因化學鍵存在區別的原子出現偏移甚至部分之間重疊與交叉的現象；與此同時，碳原子—有機化學中必不可少的主角，參與平面結構的形成并且能夠建立與之相互垂直的軌道形態，緊接著不斷相互結合并且重疊以形成新的中心鍵，并且隨之性質不斷地運動。

圖1 較大原子簇代表

(2)無機化學中共振理論解釋有機化學部分內容

共振理論作為無機化學內容的重要基礎性理論之一，始于20世紀30年代，是由鮑林首先提出來的。共振理論主要用于對經典價鍵理論中價鍵結構式與分子結構是一一對應的相關理論內容的局限性進行了進一步分補充與發展。共振理論通常認為：某些分子可能并不能夠通過完整、確切的化學結構式進行描述，進而推出富有可能性的多種共振雜化相互結合并疊加而進一步形成其應有的結構。而共振雜化體又作為一個相對較為單一的獨立物質僅僅具備一個結構，突出了其單一性質，同時無論采用何種單一的共振結構式表現得分子結構其穩定性均比不上共振雜化體的穩定結構。進一步地，離域鍵的概念通過共振理論的提出與相關證明應運而生，即在離域體系中能夠通過若干個較為經典的結構的相互疊加作用加以說明。例不論是在有機化學還是無機化學中，化合物的相關性質通過共振理論的引入及包裹能夠在不同定義區間內游走，這一優勢特點能夠具有針對性地分析某些化合物的結構與其自身性質無法相匹配的難題，如利用有機化合物參與酸性離域之中以起到穩定作用，進而影響其后續的反應，因此，對于某些特定化合物的自身性質、結構的解釋提供了有效的依據，能夠大大減緩對部分化合物的性質理解與認識不深的現象，助力于在化合物性質層面良好地運用與發展。

除此之外，有機化學中的不同化合物結構組成難免存在空間、結構、鍵長或是電荷間的不同，無機化學中的共振理論正是能夠在此部分一個個具有個性的差異之中尋找共性，其能夠合理地使得分子間符合規律地進行排列與組合，為長度不同的化學鍵或是符號帶來良好的理論性支撐以高效實現更為優選的分子排布，由此為有機化學內容中部分看似無法直接推斷出的化學反應現象附以合理的科學解釋。

圖2 復雜反應的電子轉移

(3)將無機化學中化學鍵參數內容在有機化學領域加以應用

化學鍵，主要指由不同的原子及粒子進行粒子之間相互組合時的一種結合的方式。其類別豐富、形式眾多，不同類型的化學鍵的相關參數如鍵長、自身能量的大小均存在不同之處。而來源于原子核或者電子的兩個相反的電荷之間產生的電磁力因其鍵的形成。化學鍵中穩定存留著符合其自身的相關參數，也正是存在于共價鍵與其他鍵之中的不同類別參數構成了無機物分子各具特色、空間形狀各異的空間構型，常被用于定義其基本屬性并通過電極的正負性解釋參數的強弱程度。在不斷接觸并深入有機化學的歷程中，與無機化學的內容相比較，由于原子數目的眾多，空間結構的冗雜及需要通過大腦將部分構想進行想象能力的高需求，在化學式、化學反應過程及其結構組成等多方面，有機化學逐漸顯露出其復雜、繁瑣的特點。特別當相同或不同的組成原子之間發生部分干擾性影響時，便會造成存在于不同共價鍵之間的相交區域產生部分偏移的現象。

然而，隨著化學學科在科學研究領域的日新月異，科研前輩們通過不斷地努力與試驗驗證發現：無機化學中共價鍵的正負性及其通過空間模型的構建消除或抵消之間的排斥性，均能夠為復雜的有機化學分析帶來一定的合理思路。因此，通過對不同鍵功能助推有機分子的應用，無形之中為有機化學的延申與發展帶來有利的保障，為有機化學內容的發展與延伸打牢根基。

3.將無機化學理論應用于有機化學的具體對策

(1)應用內容精準篩取、具有針對性

從初中初步接觸化學至社會高等院校對化學內容的深析，無論是有機化學還是無機化學，均離不開對基本專業的理論性知識內容有效“吃透”。無機化學部分的基礎知識內容占據面廣、涉及范圍寬，是為有機化學的深度學習夯實根基的前提；而面對眾多且部分復雜的基礎理論知識群體，正確又具有針對性的學習與應用又是串聯二者共同促進的有效保障。例如，涉及部分較為復雜的空間構型，單憑簡單的元素化學式，以“平面的”化學思維去構想不利于對此種物質的自身性質具體且深刻的理解，因此在利用無機化學內容去感受有機內容之時，選取的基礎性內容需具有針對性，如此一來，契合度高的無機化學基本理論內容既有效輔助無機化學的理解與運用，同時加深了對此部分基礎內容的記憶。同素異形體、同分異構體等內容亦是如此，可以通過對鍵型、分子極性或分子間作用力的認識與理解有效推動二者共同學習。

(2)融合多元化內容互補學習，具有創新性

時代在變遷，社會在進步，化學領域的腳步在多元的新興內容碰撞之中僅僅依隨。在如此新時代大背景之下，有機化學與無機化學的交融不再拘泥于傳統的形式、較為單一的內容。新媒體為社會各界提供了無形的便利，正是由于新媒體方式的靈活度高、受眾范圍廣、操作便攜等優勢逐漸出現在教育領域；將新媒體的內容與形式滲透于二者之中，一方面，有利于調動學習者的積極性與主觀能動性，使學習者對二者內容的學習不再產生枯燥、厭煩之感；另一方面，對傳授者的工作內容前期準備與工作內容及時復盤也起到諸多增益作用。首先，借助良好的網絡資源對內容予以創新，運用更加生動、巧妙地“濾鏡”靈活設計，讓無機化學理論在有機化學地應用“活”起來；其次，善于發掘符合現時代潮流的“網紅”創新教學方式，將無機與有機化學的學習渠道打開，轉變為更加豐富與多元；最后，結合流行的元素將輔助學習道具“流行化”，模擬化學的反應場景變化，助推更高層次的認識與化學思維的提高以達到無機化學理論與有機化學學習有利之處良性增長。

4.結束語

總的來看，無機化學與有機化學并不是兩個完全獨立的個體，即使二者間均具有屬于其自身的特色屬性；將無機化學理論應用于有機化學正是通過這種緊密聯系與結合從無機化學和有機化學的不同個體之間尋找出共性，同時共價鍵、化學鍵基本參數及共振理論等知識理論體系的應用又能夠于共性中突顯各自的個性。由此得出，只有在順應當代科學潮流的大背景之下充分發揮出主觀能動性，通過不斷地努力與創新思維方式主動將二者融合的思路付諸于實踐過程中，并將無機化學理論在有機化學領域加以廣泛應用、反復驗證，才能夠使有機化學和無機化學在科學知識海洋中碰撞，于碰撞中交融，于交融中共生。