形象化教学方法在药学专业化学类课程中的应用
展鹏, 刘新泳

Application of Visualization Teaching Method in Chemistry Courses for Pharmacy Major
Peng Zhan, Xinyong Liu
表1 无机化学知识点与形象化教学
无机化学知识点 概念 形象化教学
能量量子化/量子化假设 黑体辐射的能量谱(ε = nhv)是不连续的,即量子化的 比喻成楼层,电子绕核轨道只能是有限的,就像是一栋楼的楼层也只能是有限的。两个定态之间的能量差,就是原子大厦的楼层差
不同电子层电子的稳定性(能量高低) 玻尔理论认为:原子轨道离核越远,能量越高;各电子尽可能处在离核最近的轨道上,此时原子的能量最低——基态
当原子从外界获得能量时,电子可以跃迁到离核较远的轨道上——此时原子和电子处于激发态;电子从高能级跃迁到低能级时,原子会以光子的形式放出能量
靠近原子核的内部轨道的电子不愿意改变,因为待在原处很快乐,我们把这称为“稳定”。高轨道的电子能量(释放光的能力)很高,他们“高处不胜寒”,非常不稳定,“不开心”,因此想要改变
电子激发 电子需要先被激发,离开原来的轨道,才能进入新的轨道 类比:挂在挂衣钩的衣服,掉在地上更稳定,但是需要先把外套提起来几厘米
核外电子排布原则 Pauli不相容原理、能量最低原理、Hund规则 依次比喻成给居民(电子)安排住房、爬楼梯(从下到上、拾级而上)、乘车(有空座先做空座)
Pauli不相容原理 同一原子轨道中最多能容纳2个自旋方向相反的电子,因此一个电子层中最高容纳2n2个电子 在原子大厦里,如何给上百个居民(电子)安排住房呢?众所周知,电子的自然倾向是占据最低轨道,就是楼层最低的房间,根据最小作用量原理,上下楼最省力。但是,上百个客房都住在一楼会是什么情形呢?因此,每一层都需要有固定的客房数
能级交错 “能级交错”现象是随原子核电荷数的递增电子在原子轨道中填充次序上的交错,并不意味着先填能级的能量一定比后填能级的能量低 人类社会中的“先来后到”与按资排辈
元素的分区 原子的价层电子组态特征 人以类聚、物以群分。例如社区、团体的形成或国家行政区域的划分
分子轨道 分子中描述电子运动状态的波函数Ψ称为分子轨道。基于电子离域于整个分子的概念所提出的化学键理论 想象你是一个电子,被拴在原子核上。当另外一个原子靠近的时候,该原子的原子核也会吸引你。如果拉力足够强,你会被拉到两个原子核中间。这时你占据的不再是原子轨道,而是“分子轨道”。分子轨道有一个更常见的名称:化学键
离子极化 当带相反电荷的离子相互靠近时,都会使对方的电子云分布发生变形,偏离原来的球形分布,这种现象称作离子极化 离子极化能力取决于离子自身的电场强度,这类似于:在社会中,人自身的能力决定其影响力
相似相溶 极性相似的物质彼此容易溶解。具体是指,含极性基团或极性键的分子易溶于极性大的溶剂中,不含极性基团或极性键的分子易溶于极性小或非极性溶剂中。相似相溶现象的基础是溶质和溶剂分子之间的相互作用 “物以类聚、人以群分”
离子氛 离子周围的异性离子群称为离子氛。处理电解质溶液中离子相互作用的一种模型,认为在一个离子(中心离子)周围,异号离子应占优势。由此引申出活度与表观浓度的概念 电荷异性吸引可以比喻为在社会中,人往往“困于所溺”,虽人在江湖,看似自由自在,却已身不由己
沉淀的转化 在含有一种沉淀的溶液中,加入适当沉淀剂使第一种沉淀转变成新沉淀的过程,称为沉淀的转化
沉淀转化的本质:不同正、负离子对之间的竞争性结合作用
一般规律:通常沉淀易于向溶解度更小的物质形式转化;两种物质的溶度积常数(溶解度)相差越大,沉淀转化得越完全
各种组织的结盟与瓦解
质子酸碱理论 酸和碱是通过给出和接受质子的共轭关系相互依存和相互转化的。任意一个酸(碱)要表现出它的酸(碱)性必须有另一个碱(酸)同时存在。即,有酸才有碱,有碱才有酸;酸中有碱,碱中有酸。体现了矛盾双方的依存和转化 “有无相生,难易相成,长短相形,高下相倾,音声相和,前后相随。”“反者道之动”——《道德经》
恰如人的付出,须有人悦纳,方能成为授受关系。这样的相互依存的例子不胜枚举
酸碱的相对强弱 酸碱的相对强弱不仅取决于酸碱本身给出或接收质子的能力,同时也与其他共轭酸碱对接受或给出质子能力有关。在同一溶剂中,不同酸碱的相对强弱决定于酸碱各自的本性。同一酸碱在不同溶剂中的相对强弱则由溶剂的性质决定 比喻为人与社会(环境、平台)的关系:在同一个平台中,人的成就有大有小,这一般取决于自身的能力;同一个人,换了个平台,取得了与之前截然不同的成就,这或许就与平台的条件有关了
拉平效应和区分效应 本质:质子性溶剂对物质酸碱强度的影响 公司老板为了考察员工的推销能力,设置了以下两种场景,请问哪种场景能最能考察出员工推销能力的高低?
A.去沙漠中卖水
B.去寺庙卖梳子
C.去沙漠中卖梳子
D.去寺庙中卖水
共轭酸碱对 质子理论阐述,能给出质子的分子或离子是酸,能接受质子的分子或离子是碱,酸给出质子转变为相应的碱,碱接受质子转变为相应的酸,这种因质子得失而相互转变的一对酸碱称为共轭酸碱对
酸碱反应都是不同共轭酸碱对之间的质子传递反应,物质的酸性和碱性通过质子的给出或接收来体现
相互依存的关系,实例较多。例如,人与人之间往往是一种付出与索取的关系,人的伟大或者卑微通过对社会的奉献或者索取来评判
氧化还原电对 任何一个氧化还原反应都可以看成是两个半反应之和:一个是氧化剂(氧化型)在反应过程中氧化数降低,氧化型转化为还原型的半反应,另一个是还原剂(还原型)在反应过程中氧化数升高、还原型转化为氧化型的半反应。一对氧化型和还原型物质构成的共轭体系称为氧化还原电对,可用“氧化型/还原型”表示
标准电极电势 是可逆电极在标准状态及平衡态时的电势,也是标准态时的电极电势 海平面(海拔高度的零点)
参比电极 常使用甘汞电极(calomel electrode)代替标准氢电极作为参比电极 以济南的千佛山高度为标准,得出济南市区及周边众山的高度。
价键理论 要点:极性共价键+轨道杂化 中心离子与配体的关系可以比作人与人之间的关系:有得有失、各取所需;若要关系紧密,需要调整自己,适应他人
晶体场理论 要点:静电吸引、轨道分裂、电子排布 中心离子与配体的关系可以比作人与人之间的关系:首先互相吸引、进而深刻改变彼此、最终成为亲密朋友
过渡金属元素的配位性 配位性质是过渡元素最重要和最突出的化学性质之一。与s区和p区元素不同,过渡元素的明显特征是常作为配合物的中心原子,形成众多的配位化合物。具体原因包括:
①具有能量相近的(n − 1)dnsnpnd价层空轨道;(接纳力)
②一般具有较高的正电荷,离子半径较小,对配体的静电作用较强;(吸引力)
③未充满(n − 1)d电子屏蔽作用较小,有效核电荷较大,对配位体极化能力较强;(影响力)
d电子层不饱和,具有较强变形性。(适应力)
配位能力类似社会中人与他人的合作能力,如果要建立起卓有成效的紧密合作,则需要自己具有对他人的接纳力、吸引力、对周围的影响力、对环境和他人的适应力
软硬酸碱与软硬酸碱规则 接收电子对的原子,若其电子云的变形性小,称为硬酸。半径小、电荷数高的正离子一般属于硬酸。电子云变形性大的酸称为软酸
给出电子对的原子电负性大、不易变形、不易失去电子的碱,称为硬碱。给出电子对的原子电负性小、易变形、易失去电子的碱,称为软碱
软硬酸碱规则:“软亲软,硬亲硬,软硬结合不稳定”;“硬亲硬,软亲软,软硬交界就不管”
软硬就是变形性问题,例如棉花与坚果
碱金属(钠与钾的性质差异) 碱金属和碱土金属盐类易形成结晶水合物
规律:离子半径越小,带电荷越多,水合越强。
Li+盐有75%是水合的,而K+盐只有25%是水合的;水合钠盐比水合钾盐数量多,因此无水硫酸钠是实验室常用干燥剂,而非无水硫酸钾
打油诗:钠钾兄弟俩
钠钾本是同家族,驰骋天下兄弟俩;
一日三餐氯化钠,火药炮弹硝酸钾;
溶剂干燥硫酸钠,红外光谱溴化钾;
细胞外液多为钠,细胞内液多是钾;
本无优劣与高下,扬长避短作用大。
人生观:“天生我才必有用”
事业观:长善救失、扬长避短