化合價是初中化學(xué)學(xué)習(xí)中的難點(diǎn),這是大家公認(rèn)的事實。那么,化合價的知識到底難學(xué)在哪里?如何理解化合價的概念?基于個體的認(rèn)識過程以必然的形式重演人類的認(rèn)識過程,下面我們通過對化合價概念的歷史演變分析,探討化合價的學(xué)習(xí)難點(diǎn),并提出解決化合價學(xué)習(xí)困難的教學(xué)策略。
一、化合價概念的歷史演變
化合價概念從提出到現(xiàn)在,已經(jīng)一個半世紀(jì),隨著人們對分子及分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識越來越深入,早期那種認(rèn)為可用整數(shù)定量量度化學(xué)元素性質(zhì)的化合價概念已經(jīng)過時,化學(xué)家的注意力已轉(zhuǎn)向用分子軌道理論來討論化學(xué)鍵的本質(zhì)。從歷史發(fā)展的角度來看,化合價概念的演變與發(fā)展經(jīng)歷了四個重要階段:化合價的提出、化合價概念的發(fā)展、化合價的電子理論階段和分子軌道理論階段。
1.化合價概念的提出
1852年,英國化學(xué)家弗蘭克蘭在研究金屬有機(jī)化合物時提出了化合價的思想,認(rèn)為金屬或其他元素的每一個原子在化合時具有一種特殊的性質(zhì)——化合力,即任何一個原子都有和一定數(shù)目的其他原子結(jié)合的性質(zhì)�！盎狭Α备拍畹奶岢鼋沂玖嗽鼗狭εc基團(tuán)化合力之間的聯(lián)系,“化合力”后來被德國化學(xué)家凱庫勒翻譯為“價”,得到歐洲各國的普遍認(rèn)可;我國早期使用的術(shù)語是“原子價”,1991年公布的《化學(xué)名詞》中譯為化合價,并給出定義:一定數(shù)目的一種元素的原子只能跟一定數(shù)目的其他元素的原子化合,這種性質(zhì)叫做化合價。
2.“化合價”概念的發(fā)展
化合價的概念提出后,在較長的時間內(nèi)并沒有相應(yīng)的理論去解釋原子間結(jié)合的原因,直到化學(xué)家們把研究重點(diǎn)從化合價的本質(zhì)轉(zhuǎn)移到原子結(jié)合的數(shù)量關(guān)系上。21世紀(jì),原子結(jié)構(gòu)理論的建立為揭示化合價的本質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。1861年,俄國有機(jī)化學(xué)家特列洛夫首先提出“化學(xué)架構(gòu)”的概念,并指出物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)決定于它的化學(xué)結(jié)構(gòu),通過化學(xué)性質(zhì)的研究可以推測化學(xué)結(jié)構(gòu),反之,根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)又可預(yù)見物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。隨著有關(guān)分子結(jié)構(gòu)理論的不斷充實,原子間結(jié)合為分子的空間取向等問題逐步被解釋了,但是人們無法回答分子間作用力的實質(zhì)問題,1916年美國化學(xué)家路易斯在《原子和分子》中闡釋了化合價的電子理論,解釋了分子間作用力的實質(zhì),提出:原子失去或獲得電子后形成穩(wěn)定的電子結(jié)構(gòu),金屬原子易失電子,非金屬原子易得電子形成負(fù)離子,正、負(fù)離子間的靜電庫倫力是離子間形成化合價的本質(zhì)。
3.電子理論的發(fā)展
1927年,英國化學(xué)家海特勒和德國化學(xué)家倫敦把量子力學(xué)理論應(yīng)用到分子結(jié)構(gòu)中來,后來又經(jīng)過美國化學(xué)家鮑林等人的發(fā)展,建立了現(xiàn)代價鍵理論(簡稱VB法,又叫電子配對法),1931年,由鮑林和斯萊托創(chuàng)立了雜化軌道理論。價鍵理論和雜化軌道理論都認(rèn)為,原子的化合價與原子核外電子層中未配對的電子數(shù)目相等。因為有幾個未配對電子,就可以借電子對的形式來形成幾個共價鍵,從而生成具有一定穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的分子。例如:H、F、O、N、He、Ne基態(tài)時原子核外未配對電子數(shù)分別是1、1、2、3、0、O,所以它們的化合價也分別為1、1、2、3、0、0。
4.分子軌道理論階段
化合價的電子理論雖然對解釋化學(xué)鍵的本質(zhì)起了重要作用,但是它無法解釋后來逐步發(fā)現(xiàn)的缺電子分子、夾心面包型分子或分子片等實驗事實。
1931年鮑林提出了雜化軌道理論和電價配鍵、共價鍵的配合物價鍵理論,1932年美國化學(xué)家密立根和德國化學(xué)家洪特等人創(chuàng)立了分子軌道理論(簡稱MO理論),以及隨后提出的單電子鍵、三電子鍵和缺電子鍵等概念,使化學(xué)家們對原子間相互化合的形式、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等的認(rèn)識進(jìn)一步深化和發(fā)展,同時也使化合價的傳統(tǒng)概念暴露出來這樣那樣的缺陷。1938年,鮑林出版了《化學(xué)鍵本質(zhì)》一書,宣告了用整數(shù)定量量度化學(xué)元素性質(zhì)的化合價的消亡,并引導(dǎo)化學(xué)家們將注意力轉(zhuǎn)到探索化學(xué)鍵的本質(zhì)上來。至此,人們開始清醒地認(rèn)識到用化學(xué)鍵數(shù)目來計算原子的化合價的方法是行不通的,至少在有些類型的化合物中是無法應(yīng)用的。這類化合物中的化學(xué)鍵及化合價需要用量子化學(xué)理論來討論,在這些分子中原子的化合價不再是整數(shù),而可能是分?jǐn)?shù)或小數(shù)。
二、化合價的學(xué)習(xí)困難分析
通過對化合價概念的演變與發(fā)展的歷史回顧,我們可以看到,在第一階段的化合價概念僅僅回答了原子間相互化合的數(shù)量關(guān)系。第二階段則將化合價的數(shù)值與共價鍵數(shù)目或原子中未配對電子數(shù)目畫上等號,從而使化合價這一起初比較抽象的概念變得具體起來。第三階段,化合價的分子軌道理論為揭示化學(xué)鍵的本質(zhì)提供了理論基礎(chǔ),同時說明用整數(shù)定量度量原子化合價的概念已經(jīng)過時,對于奇數(shù)電子的分子、缺電子分子和夾心面包型分子中原子的化合價,必須用分子軌道理論來闡述才能得到滿意的解釋。這不斷變化的含義,讓化合價披上了一層神秘的面紗,也導(dǎo)致了學(xué)生化合價學(xué)習(xí)的困難。
首先,從化合價的發(fā)展歷程可以看出,化合價這一概念的含義不斷在發(fā)生變化,而并不是我們現(xiàn)在教材中給出的化合價的含義,所以這就導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)習(xí)了化合價概念之后,按照所學(xué)的化合價知識去判斷其他物質(zhì)中元素的化合價時,常常會遇到解釋不通的時候,比如說四氧化三鐵中鐵的化合價、過氧化氫中氧的化合價。這樣就導(dǎo)致學(xué)生難以理解化合價這個概念。
初三學(xué)生在學(xué)習(xí)化合價之前頭腦中沒有與“化合價”相連接的先行組織者,化合價知識很難與學(xué)生的已有知識經(jīng)驗相連接,學(xué)生只能靠死記硬背老師教給的口訣,這樣學(xué)到的知識在練習(xí)應(yīng)用中又頻頻出錯,這對學(xué)生來說更是雪上加霜,化合價的學(xué)習(xí)更加困難。
其次,化合價如此復(fù)雜的發(fā)展史,對于很多的初中教師也是陌生的,教師在理解化合價時都不能給出其確切的含義,如果要傳授給學(xué)生,講到什么程度、怎樣講合適,這對教師來說本身就是一個挑戰(zhàn),所以很多教師則干脆不講,直接告訴學(xué)生一個“化合價記憶口訣”,學(xué)生們只會記住這些口訣,而對于化合價什么含義、怎么用,則是一塌糊涂。
三、解決化合價學(xué)習(xí)困難的教學(xué)建議
以上從化合價發(fā)展史的角度分析了初中化合價難學(xué)的主要原因,在教學(xué)中為幫助學(xué)生理解化合價的概念,教師要注意以下兩個方面:
1.深入挖掘教材內(nèi)容,注重化合價本質(zhì)的理解
化合價的內(nèi)容理論性較強(qiáng),需要學(xué)生的邏輯思維和抽象思維能力強(qiáng)。魯教版初中化學(xué)教科書很好地利用了化合價發(fā)展史,教材中在化合價之前先安排原子的構(gòu)成、元素等章節(jié),讓學(xué)生先了解了原子的構(gòu)成、分子的形成以及原子的八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)等知識,學(xué)生初步具有了從微觀的視角來分析問題的能力。然后在“物質(zhì)組成的表示”一節(jié)中提出了“化合價”概念。從教科書內(nèi)容來看,教科書給出的“化合價”的解釋處在了“化合價”歷史發(fā)展的第二個階段:在元素化合物中,元素的化合價是由這種元素的一個原子得到或失去電子的數(shù)目決定的。這樣的編寫順序便于學(xué)生理解。
教師應(yīng)充分利用教科書,對于化合價的教學(xué)可以從原子結(jié)構(gòu)等微觀入手,利用學(xué)生已知的“原子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)是最外層八個電子”,而大部分的原子的最外層都沒有達(dá)到八個電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以在相互化合時元素原子為了達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),必然要得到或失去電子,所以元素的化合價與原子的最外層電子數(shù)有關(guān),是由原子的結(jié)構(gòu)決定的,是元素的一種屬性。學(xué)生在理解化合價本質(zhì)的基礎(chǔ)上可以更好的理解化合價的定義。
2.挖掘化學(xué)史的趣味性,提高學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣
布魯納說過:“學(xué)習(xí)最好的刺激,是對所學(xué)材料的興趣”。化合價內(nèi)容的學(xué)習(xí)與學(xué)生的已有知識經(jīng)驗聯(lián)系不是很大,所以在學(xué)習(xí)這節(jié)課的內(nèi)容時,學(xué)生必然會覺得內(nèi)容抽象、難學(xué)、枯燥無味,所以如何提高“化合價”學(xué)習(xí)的趣味性是非常重要的。在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中,教師可以根據(jù)本節(jié)課的特點(diǎn),寓教于樂組織學(xué)生游戲,分配學(xué)生扮演一種原子,然后進(jìn)行找朋友的游戲,教師也可以給學(xué)生簡單地講一下“化合價”的發(fā)展史,讓學(xué)生意識到科學(xué)也是不斷地在發(fā)展前進(jìn)的,這樣不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)信心,更有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)價值觀。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/chuzhong/252542.html
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