无机化学教学中应重点把握的几个辩证关系
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《无机化学实验》教学大纲(本科)一、课程目标无机化学实验是师范本科学院化学专业学生必修的基础课程。
通过教学,应使学生:1、熟悉无机化学实验的基本知识,掌握无机化学基本操作技能(见后);2、掌握常见元素的单质和化合物的性质、制备和分离提纯方法,学会某些常数的测定方法;3、培养学生正确观察、记录、分析总结、归纳实验现象,合理处理数据,绘制仪器装置图和撰写实验报告,查阅手册,设计和改进简单实验以及处理实验室一般事故等的能力。
4、培养学生辩证唯物主义世界观,实事求是的科学态度和严谨的作风,使学生的知识、能力、素质得到全面提高,为后续实验课程打好基础,为学生终身发展奠基。
二、教材、参考书教材:《无机化学实验》(第三版)北京师范大学化学系无机化学教研室编,高等教育出版社,1999年。
参考书:1、《化学实验规范》北京师范大学1985年。
2、《实验无机化学》王致勇,连祥珍编著,清华大学出版社,1987 年。
3、《实验无机化学》沈君朴主编,天津大学出版社,1992年。
4、《无机化学实验》(第二版),中山大学等校,高等教育出版社5、《重要无机化学反应》(第二版),陈寿椿,上海科技技术出版社,1982年。
三、教学时数及分配本课程共108学时,可如下分配综合设计实验8个24学时考试6学时其中:基本操作实验10个29.5 %基本理论方面实验8个23.5%无机制备及性质实验8个23.5%综合设计实验8个23.5%四、大纲内容实验一仪器的认领和洗涤、安全教育1、明确无机化学实验的目的和要求。
2、认领无机化学实验常用仪器,熟悉其名称、规格,了解使用注意事项。
3、练习常用仪器的洗涤和干燥方法。
4、了解实验室的规章制度、安全操作和常见事故的处理方法。
实验二灯的使用和玻璃管的简单加工1、了解酒精喷灯的构造和原理,掌握正确的使用方法,了解正常火焰各部分的温度。
2、初步练习玻璃管、棒的截、拉、弯曲、拉制、熔烧等操作。
实验三台秤和分析天平的使用1、了解台秤和分析天平的基本结构,学习正确的称量方法。
大一上学期末无机化学导论核心概念解析无机化学是化学的一个重要分支,主要研究无机化合物及无机物质的结构、性质、合成和应用。
大一上学期的无机化学导论课程,是对学生进行无机化学基础知识的系统讲解,帮助学生打下扎实的化学基础。
在这门课程中,有一些核心概念是必须要掌握的,今天我们就来对这些核心概念进行解析。
物质的基本单位:分子与离子在无机化学导论中,分子和离子是两个非常重要的基本概念。
分子是由两个或更多个原子通过共价键结合形成的一个电中性的整体,如H2O、CO2等。
而离子则是由失去或获得电子而带有正电荷或负电荷的原子或原子团,比如Na+、Cl-等。
分子和离子的不同特性决定了它们在化学反应中的行为和性质。
要想深入理解无机化学,必须对分子和离子有一个清晰的认识。
元素周期表及周期规律元素周期表是化学中极为重要的工具,它按照元素的原子序数、电子排布和化学性质的规律性将所有元素排列起来。
在导论课程中,学习者需要熟练掌握元素周期表的结构,了解周期表中元素的分布规律及周期性变化规律。
通过元素周期表的学习,可以帮助学生理解元素之间的化学性质和反应规律,为后续的学习打下坚实基础。
化学键化学键是化学反应的基础,是原子之间相互作用的结果。
在无机化学导论中,化学键的种类和性质是需要重点掌握的内容。
共价键是由原子间电子的共享形成的,而离子键则是由带正电荷和负电荷的离子之间的静电作用所形成。
另外,金属键也是一种重要的化学键类型,它是固态金属中原子之间的一种特殊的金属键。
通过对化学键的学习,可以帮助学生理解物质的结构和性质,为进一步学习提供必要的基础。
晶体结构在无机化学导论中,晶体结构是一个较为复杂但又非常重要的概念。
晶体是由原子、离子或分子按照一定的空间规律排列而成的固体,具有高度有序的结构。
学习晶体结构可以帮助学生理解无机物质的性质和结构,进而为材料科学和化学工程领域的学习打下坚实的基础。
总结在大一上学期末的无机化学导论课程中,以上所提到的核心概念是学生必须要牢牢掌握的。
中山职业技术学院课程标准课程名称:无机化学适用专业:工业分析与检验、精细化学品生产技术学时数:72学分:32010年 4 月《无机化学》课程标准一、课程的性质《无机化学》课程是工业分析与检验专业、精细化学品生产技术专业的职业能力核心课程之一.本课程通过研究单质和化合物的组成、结构、性质及反应,使学生理解和掌握周期律、分子结构、氧化还原、配合物、化学热力学等初步知识,并在原理的指导下,理解化学变化中物质结构与性质的关系,初步从宏观和微观不同的角度理解化学变化的基本特征,使学生掌握常见元素及化合物的酸碱性、氧化还原性、溶解性、热稳定性、配位能力及典型反应,熟知元素周期表中各类物质的性质及其变化规律。
本课程为职业能力课,后续课程有《有机化学》《分析化学》《分析化学技术》《化工安全技术》等课程。
二、设计思路本课程的构建以“化工专业工作任务与职业能力分析表”中的教学工作项目设置为指导,并结合了中山市及珠三角地区化工从业人员的能力要求和学院专业教学标准。
它基于职业教育工学结合的特点,密切结合专业生产的需要,精选学生必须掌握的基础理论、基本知识和基本技能,既保证了基本内容的深广度及科学性,又培养和提高了学生的独立工作能力。
本着宽基础、多方向的就业思路,根据专业岗位群技能要求,从而确定教学内容、教学时数和教学方法。
本门课程内容包括理论知识和实践教学两大模块,其中,理论知识模块包括化学反应速率和化学平衡、电解质溶液和离子平衡、氧化和还原、原子结构和元素周期律、分子结构和晶体结构、配位化学和元素、单质及化合物的性质等几个部分,实践教学模块包括化学实验中的基础知识和基本操作、数据表达与处理、玻璃管加工及塞子的打孔、台秤与分析天平的使用、酒精灯的使用、电导率仪的使用、酸度计的使用、醋酸电离常数的测定、水合硫酸铜结晶水的测定、二氧化碳相对分子质量的测定等。
无机化学作为化学专业最基础的一门专业课程,它涉及到的知识面很广,学生在掌握基础理论的同时,也要注重实验操作技能的训练.三、课程教学目标《无机化学》课程是培养学生化学基础知识、化学思维方法和实验动手能力的一门课程.通过本课程的学习,学生从整体上认识化工相关工作所需要的知识与技能,为后续课程学习作前期准备,为学生顶岗就业夯实基础。
河南省考研化学复习指南无机化学与有机化学重点归纳作为河南省考研化学的考生,理解和掌握无机化学和有机化学的重点知识是非常重要的。
在本文中,将对无机化学和有机化学的重点内容进行归纳和总结,以帮助考生更好地进行复习准备。
一、无机化学重点归纳无机化学作为化学的一个重要分支,主要研究无机物的组成、结构、性质及其在化学反应中的应用。
无机化学的重点内容主要包括以下几个方面:1. 元素的性质和周期表(1) 对于元素的周期表的了解,需要掌握各个元素的周期趋势,如原子半径、电离能、电负性等的变化规律。
(2) 理解和掌握元素的周期性规律对于化学反应和化学键形成的理解非常重要。
2. 化学键的形成和性质(1) 理解和掌握不同类型的化学键的形成和性质,如离子键、共价键、金属键等。
(2) 掌握化学键的键能和键长对物质性质的影响。
3. 配位化学和化合物的结构(1) 了解和掌握配位化合物中配位键和配位数的概念。
(2) 掌握不同类型的配位键和配位数对于化合物性质的影响。
4. 酸碱理论和反应(1) 理解和掌握酸碱理论的基本概念和性质。
(2) 掌握酸碱反应的类型和反应机理。
5. 过渡金属化学(1) 了解和掌握过渡金属的性质和应用。
(2) 理解和掌握配位化合物中过渡金属的配位数和配位键的形成。
二、有机化学重点归纳有机化学作为化学的另一个重要分支,主要研究有机物的结构、性质和反应。
有机化学的重点知识主要包括以下几个方面:1. 有机化合物的命名和结构(1) 掌握有机化合物的命名规则,如命名碳原子数、取代基的命名等。
(2) 熟悉不同类型有机化合物的结构和性质。
2. 共轭体系和芳香性(1) 理解和掌握共轭体系的概念和性质。
(2) 理解和掌握芳香性的形成和性质。
3. 反应机理和有机反应类型(1) 了解和掌握常见有机反应的类型和反应机理,如加成反应、消除反应等。
(2) 熟悉不同类型反应的条件和催化剂。
4. 功能团的化学性质(1) 熟悉常见有机物中的功能团,如羰基、羟基等的化学性质。
高中无机化学知识重点总结高中无机化学知识重点总结无机化学是化学中一门基础而重要的学科。
无机化学研究的是无机物质的结构、性质、合成与应用等问题。
在高中阶段,无机化学就是我们学习的主要内容之一。
下面,我们就来总结一下高中无机化学知识的重点。
一、元素周期表元素周期表是高中无机化学知识的基础。
通过周期表,我们可以了解元素的周期性规律,形成元素化学性质的原因,以及元素在化合物中的化合价。
掌握元素周期表的排列方式和规律,是理解化学反应及化学式的形成的基本要求。
二、化合物化合物是由不同的元素以一定的化学键相互结合而成的。
化合物包括离子化合物和分子化合物两个大类。
掌握化合物的命名方法及化合价、原子量的计算方法非常重要。
化合物的稳定性质和化学反应是我们比较关注的问题。
三、离子反应在无机化学中,很多反应都是离子反应。
离子反应涉及到离子的生成、解离、共存和化学反应。
其中,酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应是比较重要的离子反应。
掌握离子反应的识别方法、判断溶液性质的方法,能帮助我们更好地理解化学反应的过程。
四、氧化还原反应氧化还原反应是无机化学最为基础的反应之一。
通过氧化还原反应,我们可以了解原子的电子互相转移、氧化程度的变化,以及一个物质的氧化剂和还原剂的性质。
掌握氧化还原反应的判断方法、平衡计算方法、电动势的作用及应用等内容,是掌握高中无机化学最为核心的要点之一。
五、酸碱反应酸碱反应是我们经常接触到的一类化学反应。
酸和碱是两种常见的离子、分子。
酸碱反应的过程涉及到离子与分子的断裂及联系过程。
学习酸碱反应须掌握的知识包括:酸碱的定义、强度、性质、识别方法,以及中和反应的化学式推导和计算。
六、化学分析化学分析是化学领域中比较重要的内容。
它包括定性分析和定量分析两个方面。
定性分析涉及到离子和物质的鉴定,而定量分析则需要通过化学计量、实验数据分析等方法来测定成分的比例和数量,它还涉及到氧化还原滴定、酸碱反应滴定等多种方法和技术,是我们对化学知识最为全面的考察之一。
无机化学中四大平衡相互影响的问题探讨无机化学中四大平衡包括酸碱平衡、溶解度平衡、氧化还原平衡和配位平衡。
这些平衡之间存在着相互影响和相互制约的关系,进一步影响了无机化学反应的进行和结果。
酸碱平衡和溶解度平衡相互影响。
酸性和碱性溶液中的离子可以影响化合物的溶解度。
例如,当碳酸钙在酸性溶液中溶解时,碳酸根离子会被质子取代,减少了碳酸根离子的浓度,而随着CO2的溶解,Ca2+离子的溶解度也会发生变化。
此外,酸碱反应也可能导致溶液中某些化合物的反应性的改变,从而影响到它们的溶解度。
溶解度平衡和配位平衡相互影响。
在一些离子盐的溶液中,配位离子可以与离子盐的阳离子或阴离子形成络合物。
这些络合物的形成可以影响化合物的溶解度。
例如,NaCl的溶解度受到Na+和Cl-离子的浓度的影响,而Cu(OH)2的溶解度可以受到NH3等配位基的影响而改变。
此外,在金属离子和配体之间的配位平衡中,化合物的溶解度也可能发生改变。
配位平衡和氧化还原平衡相互影响。
在某些情况下,金属离子可以在与某些配体配位时发生氧化还原反应。
例如,Fe2+在配位过程中可以被氧气氧化为Fe3+,而Cu2+可以被盐酸还原为Cu+。
另外,金属离子的氧化状态也可能影响到它们的配位倾向性。
例如,Fe2+通常更易形成六配位的络合物,而Fe3+通常更易形成四配位的络合物。
氧化还原平衡和酸碱平衡相互影响。
在氧化还原反应中,一些反应会导致水溶液中产生酸或碱。
例如,Fe2+被氧化为Fe3+时,反应会产生H+离子,形成酸性溶液。
另外,氧化还原平衡也可能影响到酸碱反应的进行。
例如,当铁与盐酸反应时,氧化态为+2的铁更易发生反应,而氧化态为+3的铁较难反应。
总之,无机化学中的四大平衡相互影响,产生了许多复杂的现象。
在进行无机化学反应时,需要理解这些影响,以准确地预测和控制反应的进行和结果。
《无机化学》学习重点、难点绪论重点:无机化学的研究对象、化学分支学科无机化学的学习方法。
第一章原子结构和元素周期系重点:1、四个量子数的概念、量子力学对核外电子运动状态的描述方法;核外电子运动状态。
2、基态原子电子组态的构造原理,给定原子序数时写出基态原子的电子组态,特别是价电子组态;近似能级图,核外电子排布的三个原则的含义。
3、建立元素周期率、周期系、周期表、周期性的基本概念。
周期表位置与电子组态的相互确定。
4、电离能、电子亲和能和电负性等概念的物理意义及其变化规律难点:量子力学对核外电子运动状态的描述方法;第二章分子结构重点:1、价键理论,杂化轨道理论,σ键和п键、大π键以及等电子体等基本概念。
2、价层电子互斥理论推测分子的立体结构。
3、分子轨道理论、O2 ,N2分子轨道能级图,分子轨道中电子的排布,键级。
4、键能、键长、键角;键的极性和分子的极性。
5、分子间力的概念及其构成因素,化学键和分子间力的区别。
氢键的特征和形成条件,以及对于物质的物理性质的影响。
第三章晶体结构重点:1、晶体的特征,晶胞的概念,2、金属键概念、金属晶体的堆积模型3、离子特征、离子键、晶格能、离子晶体的基本类型以及离子晶体结构模型。
难点:晶胞参数的定义以及体心、面心和底心晶胞的概念。
第四章配位化合物重点:1、配合物的基本概念,配合物的组成。
2、几何异构和对映异构3、配合物配位键的本质,配合物中心原子的轨化类型、内外轨的概念,磁性测量对推测配合物结构的意义难点:对映异构、中心原子的轨化类型第五章化学热力学初步重点:1、理想气体状态方程及混合气体分压定律。
2、热力学能、焓、吉布斯自由能和熵。
3、盖斯定律及其应用,利用焓变与熵变计算化学反应的标准摩尔自由能,吉布斯—赫姆霍兹公式。
运用吉布斯自由能变化去判断化学反应的方向。
难点:热力学能、焓、吉布斯自由能和熵的概念,非标准态自由能的计算第六章化学平衡常数重点:l、标准平衡常数、实验平衡常数,平衡常数的物理意义,多重平衡规则。
《无机化学》课程标准一、课程的性质与任务无机化学课程是高等职业教育工业分析与检验、石油化工生产技术、环境保护与监测、精细化工、材料工程技术等化工类专业及相关专业基本素质模块中的职业素质板块课,是学生在具备必要的数学、物理、中学化学等基础知识之后必修的专业基础课。
无机化学课程的任务是:使学生在高中化学知识的基础上,进一步学习化学基础理论、基本知识,掌握化学反应的一般规律和基本化学计算方法;加强化学反应现象的理解;培养学生树立爱国主义和辩证唯物主义世界观;培养学生分析问题和解决问题的能力并为后续课程的学习、职业资格证书的考取及从事化工技术工作打下比较巩固的基础。
二、课程内容第一部分绪论1.教学目标(1)了解无机化学的研究对象;(2)了解化学在国民经济和日常生活中的作用;(3)掌握无机化学课程的任务和学习方法。
2.教学内容(1)无机化学的研究对象;(2)化学在国民经济及日常生活中的作用;(3)无机化学课程的任务和学习方法。
3.教学重点无机化学的学习方法。
4.教学难点学习观念的转变。
5.教学建议借助教学课件互动或通过问题解决思路来展示学习要求,建立新的学习观念。
第二部分化学基本概念和理想气体定律(一)教学目标1.知识目标(1)掌握物质的量、摩尔质量、物质的量浓度、气体摩尔体积等基本概念;(2)掌握反应热效应和热化学方程式的表示方法;(3)掌握理想气体状态方程、分压定律、分体积定律。
2.能力目标(1)能准确运用物质的量、摩尔质量、物质的量浓度、气体摩尔体积等基本概念进行相关计算;(2)能正确书写热化学方程式;(3)会应用理想气体状态方程、分压定律、分体积定律进行有关计算。
(二)教学内容1.化学基本概念:物质的量,摩尔质量,气体标准摩尔体积,物质的量浓度。
2.关于物质的量浓度的计算:溶质的质量或浓度的计算,质量分数与物质的量浓度的换算,溶液的稀释。
3.热化学方程式:热化学方程式的表示,热化学方程式的书写注意事项。
天津大学《无机化学》课程教学大纲一.课程的性质与目的无机化学是化学的一个分支,是高等学校化学、化工、药学、轻工、材料、纺织、环境、冶金地质等类有关专业的第一门化学基础课。
本课程的任务是:提供化学反应的基本原理、物质结构的基础理论、元素及其化合物的基础知识。
其目的是培养学生具有解决一般无机化学问题、自学无机化学书刊的能力。
因此它是培养上述各类专业技术人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分,同时也为后继化学及其它课程打下基础。
二.教学基本要求1. 在教学过程中,注意运用辩证唯物主义观点和科学思维方法阐明问题,结合科技和学科发展的实际,适当反映现代无机化学的新知识、新领域,注意理论联系实际,培养学生分析问题和解决问题的能力。
2. 基本要求大体划分三个层次:“了解”(或“学习” )、“理解”(或“熟悉” )、“掌握”(或“学会”、“能” ),这三个层次的要求依次提高。
三.教学内容1. 理论部分(1)化学反应速率了解化学反应速率方程(质量作用定律)和反应级数的概念。
能用活化能和活化分子概念说明浓度、分压、温度、催化剂对均相反应速率的影响。
了解影响多相反应速率的因素。
(2)化学平衡掌握化学平衡概念及平衡移动规律,理解反应速率和化学平衡在实际应用中需综合考虑的必要性。
掌握弱电解质的解离度、稀释定律、溶液的酸碱性和pH值、解离平衡(含分级解离平衡)、盐的水解、同离子效应、缓冲溶液、溶解-沉淀平衡、溶度积规则、氧化还原平衡和电极电势、配位平衡等内容,并能分析多重平衡系统中的成分及其相互影响。
能用平衡常数(Kθ)进行有关计算。
能计算一元弱酸、一元弱碱的解离平衡组成以及同离子效应和缓冲溶液的pH值。
能用溶度积规则判断沉淀的产生、溶解。
能用氧化数法、离子电子法配平氧化还原方程式;能通过能斯特方程式计算说明浓度(含酸度)、分压对电极电势的影响;会用电极电势判断氧化剂、还原剂的相对强弱和氧化还原反应进行的方向;会应用元素标准电极电势图讨论元素的有关性质。
无机化学教学中应重点把握的几个辩证关系[摘要]德国著名化学家肖莱马说过:“化学的发展是按辩证法的规律进行的。
”在无机化学教学内容中,蕴含着深刻的辩证法原理,需要教师不断地挖掘,并将其渗透于课堂教学中。
文章对唯物辩证法的基本关系在无机化学中的具体体现进行了阐述,以期教师和学生在教学中从辩证的视角看待无机化学概念、原理和方法。
[关键词]唯物辩证法;辨证思维;无机化学教学著名化学家戴安邦教授曾经指出:“全面的化学教学要求既传授化学知识和技术,更训练科学方法和思维,还培养科学精神和品德。
”无机化学是高等师范院校化学专业第一门重要的基础课,既是学生中学学习的进一步拓展,也是后续课程学习的重要基础。
无机化学教学的对象是大学一年级的学生,他们习惯于中学学习的重在知识传输和记忆的学习方法,而无机化学知识面广、信息量大、思维跳跃性强,需要教师在教学中加强对学生的良好的学习方法、思维方法和创新意识的养成,这不仅有利于学生后续课程的学习,而且对于学生走上工作岗位能尽快适应中学的新课程改革具有重要意义。
辩证思维是一种重要的科学思维方式,是用联系、发展、全面的观点看待事物和思考问题,养成辩证的思维方式能使人考虑问题全面、深刻、科学,从而激发人的创造性。
德国化学家肖莱马说过:“化学的发展是按辩证法的规律进行的。
”在无机化学教学内容中处处都有辩证法,需要教师不断地进行挖掘和总结,并将其渗透于课堂教学中。
培养学生辩证思维能力,需要教师能用思辨的眼光去看待无机化学概念、规律和方法。
一、理论和实践的关系唯物辩证法认为,理论是人们对实践活动的系统总结与概括,实践是理论的源泉,人的实践活动需要理论指明方向,如果没有理论的指导,就很难正确把握实践活动的发展规律,很难透过纷繁复杂的现象抓住事物发展的本质。
人们在对物质世界的实践过程中,积累了大量的经验性知识,并在此基础上形成、发展了无机化学。
拉瓦锡在定量实验的基础上提出了质量守恒定律;普鲁斯特归纳化合物组成测定的结果,提出定比定律;道尔顿结合定比定律、质量守恒定律,提出原子学说,并引伸出倍比定律;门捷列夫归纳、研究了60多种当时已经发现的元素性质,提出了元素周期律,揭示了化学元素的自然系统分类,对于无机化学的研究、应用起到了极为重要的作用。
化学又是在实践的基础上纠正认识上的不足,汤姆逊发现电子,居里夫妇发现钋和镭的放射性。
在这些重大发现的基础上,20世纪初卢瑟福和玻尔提出原子是由原子核和电子所组成的核式结构模型,改变了道尔顿原子学说的原子不可再分的观念。
现代的许多新的研究方法,例如光谱学的、能谱的、磁学的以及x-射线晶体学的方法在无机化学中的应用,使得人们对物质的认识层次进一步深入,无机化学得到了更大更快的发展。
在无机化学教学过程中一方面要强调实践对无机化学的形成和发展过程中的决定作用,也要让学生充分认识到在实验的基础上总结出的化学理论对实践有巨大的指导作用。
例如,化学热力学是在对大量化学反应过程中热效应的研究而形成的理论,反过来,借助波恩一哈伯循环等热力学的基本原理可以计算其他反应的热效应,为预测化学反应进行的可能性和反应进行的限度提供了依据。
二、内因与外因的关系事物发生变化的根本原因,在于事物内部的矛盾性,内因是事物发生变化的根据,外因是变化的条件,外因通过内因而起作用。
化学变化过程中的结构和性质的关系是对内因和外因关系的很好诠释。
化学反应速率有快有慢,有的反应瞬间可以完成,有些反应虽然在热力学上是可以自发进行的,但在一定条件下,反应物在一起却可以长期“和平共处”,当条件合适时,反应则会发生。
按照过渡态理论解释反应的速率,反应物的组成、反应物化学键的类型与强弱、活化能大小、过渡态的性质是决定反应速率的本质因素,是内因。
化学反应过程中的条件,如浓度、温度、催化剂等是反应的外因,增大浓度可以增加高能量的反应物分子数,升高温度可以使更多的分子成为活化分子,使能发生化学反应的分子数增多;而使用催化剂可以改变反应途径,降低反应的活化能。
再如,金属标准电势是衡量金属在溶液中化学反应能力的尺度,其大小取决于升华焓,电离势和水合焓等与金属及其离子的本质相关的性质,在水溶液中由于Li+半径小、水合热大,以致锂的电极电势比钾、钠还要负,根据电极电势增大的顺序排列,金属的活泼性顺序为Li>K>Nd。
除了物质的本性外,电对电极电势的大小与溶液中离子的浓度、离子的存在状态等外因有关,在某些状况下,外界条件的改变对电极电势可以产生较大的影响,甚至可以改变一个氧化还原反应自发进行的方向。
三、普遍性和特殊性的关系矛盾俘在于一切事物中,并且贯穿于每一事物发展过程中,矛盾着的事物及其每一个侧面各有其表现特点。
在矛盾普遍性原理的指导下具体分析矛盾的特殊性,并找出解决矛盾的正确方法,对于我们正确地认识物质的性质,学会科学的学习方法,具有重要意义。
无机化学是有着自身基本规律、理论的较为完善的知识体系,正是这些理论体系使无机化学组成一个整体,成为一门科学。
在教学过程中,理解系统性、把握规律性是无机化学学习的基本要求,但在充分认识这些规律性的基础上,善于发现特殊性,深入思考在特殊性背后所隐含的科学道理,是无机化学学习需要十分重视的问题。
对于基态原子,在能量相等的轨道上,自旋平行的电子数目最多时,原子的能量最低,所以在简并轨道上,电子尽可能自旋平行地多占不同的轨道,这就是洪特规则。
作为洪特规则的补充,能量相等的轨道全充满、半充满或全空的状态比较稳定。
这是原子轨道中电子填充的普遍性规律。
但是,46号元素钯的电子的排布是4dlo,而不是4dU5S1或4d85S2。
镧系和锕系元素也有许多不符合洪特规则的实例,这表明在构造原理这一电子填充的基本规律背后还隐含着某些现有的理论所无法解释的因素。
再如,主族元素在同族性质变化的规律性与第四周期元素性质的特殊性之间的关系,非金属元素砷、硒、溴的最高价氧化态不稳定。
第四周期高氧化态氧化物及含氧酸(含氧酸盐)比三、五周期元素化合物氧化性强,学习时应强调认识这种特殊性,并对这种特殊性提出合理的解释:对Br04 -和Cl04-,Cl的3d与Br的4d轨道虽然均可与O的2p轨道形成p-d(键,但由于Cl的3d轨道径向伸展近,结合强,Br的4d伸展较远,结合有效性差,因而Bi.的4d轨道与0的2p轨道成键能力不如Cl的3d与0的2p的成键能力强,因而Br04-不如cl04-稳定。
而IO4-的稳定性增高是由于I的4f轨道也能参与成键的缘故。
四、动与静的关系物质运动是物质彼此存在的根本条件,它是物质内部所同有的存在形式,宇宙间的物质处于永恒不断的变化与运动中,不存在没有运动的物质。
即使是固体物质中的分子、离子或原子,也都在其平衡位置上不断振动,甚至在绝对零度时,仍具有零点振动能。
因此,运动是普遍的、永恒的和无条件的、绝对的,静止总是暂时的、有条件的,是相对的,物质世界是绝对运动和相对运动的辨证统一。
化学平衡是物质运动的特殊形式。
从宏观看,达到平衡的化学反应似乎已经停止,各组分的浓度不再随时间的变化而变化,但实质上,正、逆化学反应却始终在不断进行着,正反应速率和逆反应速率相等,在同一时间内有多少反应物转化为产物就有多少产物转化为反应物。
因此,化学平衡是一种动态的、有条件的平衡。
假如改变平衡系统条件之一,如温度、压强或浓度,平衡就向减弱这个改变的方向移动,建立起新的平衡,通过物质的运动建立一种新的表观上的静态。
现代无机化学的发展是静态与动态的研究相结合,物质的宏观性质是大量分子的聚集体所表现出的静态性质,热力学、化学平衡研究的重点是体系处于这种表观静止的状态下的性质。
但在“静止”的表象下蕴含着纷繁复杂的运动过程,因此,无机化学一直重视对变化过程的动态研究,这种研究近年来已从宏观动力学研究,转向微观反应动力学过程的研究。
特别是飞秒化学、闪光分解技术、单分子操作等研究手段的发展,使人们能够在极短的时间内观察分子或反应的动态过程。
这些新技术的发展必将对无机化学的发展产生深层次的重大影响。
五、量变和质变的关系恩格斯曾经指出:化学可以称为研究物体由于量的构成的变化而发生质变的科学。
由于物质内部及物质之间同一性和斗争性的变化,在一定的外界条件下,就要引起化学现象的变化。
一个化学变化过程总是从量的渐变引起质的突变,渐变和突变是量变和质变在自然界中的具体表现。
元素周期律指出;元素的性质随元素原子核外电子数的增加而发生周期性的变化。
在元素周期表中,同周期元素从左到右随核电荷数递增,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
如第三周期元素从左到右完成了由典型的活泼金属元素(钠)、两性元素(铝)、典型的活泼非金属元素(氯)的转变,第四周期元素从活泼金属元素(钾)、过渡元素、典型的活泼非金属元素(溴)的转变,这些变化就是由于原子核电荷的渐变而引起性质变化的渐变,最终引起突变的过程。
在沉淀溶解平衡中,当组成难溶强电解质的阴阳离子的浓度逐渐增大,其浓度积超过K时,就会有沉淀产生。
在化学反应中,当反应物分子能量逐渐积累,达到活化分子具有的能量时,反应物分子发生有效碰撞,产生新的物质。
六、必然性与偶然性的关系必然性与偶然性是相互依存的,并在一定的条件下是可以相互转化的。
偶然性是必然性的补充和表现形式,必然性靠偶然性开辟道路。
无机化学的许多重要的科学发现和技术创新来自“偶然事件”。
波尔多液是农业上的一种杀菌、杀虫剂,它的发明就很偶然。
1882年法国人米拉德在法国议尔多城附近发现各处葡萄树都遭到病菌侵害,而道路两旁的葡萄树因主人害怕葡萄被盗而撒上石灰水和胆矾溶液,这些树没有发生病虫害,对此米拉德很受启发,经过反复试验,终于把硫酸铜、生石灰和水按1:1:100配成的悬浊液用以防治葡萄的霜霉病。
对偶然性的漠视往往会和一些重要发现擦肩而过,溴的发现就是一个典型的例子:法国的巴拉德1824年发现溴元素,在此前两年,著名化学家李比希曾遇一位厂商请他检验一瓶红棕色的液体,当时他在匆忙之中未作细致的研究,就断定该液体是氯化碘。
当得知巴拉德发现溴的消息后,顿时认识到自己的错误,在重新对该液体进行认真的研究后,得出和巴拉德相同的结论。
在无机化学的教学过程中,教师应从这些“偶然”的发现中,培养学生敏锐的观察力和对问题深入思考的能力,同时,应让学生认识到这些偶然的发现是以知识积累为基础,它是建立在科学的研究方法、严谨的实验观察和缜密的分析判断的基础上,按照科学的方法,探索事物发展的自然规律。
中国科学院院士周光召先生曾经说过:在探索过程中要出现多次的失败,在失败中可能发生偶然出现的现象,其中包含启发新思想的萌芽。
只有不怕失败,观察敏锐的人才能在单调重复的实验中注意到新的现象或思想的萌芽,并将之发展下去。