对化学键理解的两个层级：以超价分子的化学键模型为例

doi:10.3866/PKU.DXHX202308051

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对化学键理解的两个层级：以超价分子的化学键模型为例

李蕊, 张嘉宇, 李安阳()

西北大学化学与材料科学学院，化学国家级实验教学示范中心(西北大学)，西安 710127

收稿日期:2023-08-10 录用日期:2023-09-28 发布日期:2023-10-26
通讯作者: 李安阳 E-mail:liay@nwu.edu.cn
基金资助:
教育部2022年度基础学科拔尖学生培养计划2.0研究课题(20222159)

Two Levels of Understanding of Chemical Bonds: a Case of the Bonding Model of Hypervalent Molecules

Rui Li, Jiayu Zhang, Anyang Li()

National Demonstration Center for Experimental Chemistry Education (Northwest University), College of Chemistry and Materials Science, Northwest University, Xi'an 710127, China

Received:2023-08-10 Accepted:2023-09-28 Published:2023-10-26
Contact: Anyang Li E-mail:liay@nwu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

化学键是整个化学领域的核心概念之一，但必须清楚的是，化学键是人为抽象出来的概念，而不是物理现实。为正确描述化学键，历史上各种化学键模型或者理论被提出，其中基于经验规则的电子对成键模型和杂化轨道理论目前最广为接受。然而，经验规则毕竟有其适用范围，譬如对于超价分子的解释就存在不合理之处。我们建议在教学中以超价分子为例，对低年级学生明确指出经验规则在化学成键描述中的不足，高年级时运用分子轨道理论或现代价键理论开展成键分析的专题讨论。期望学生在掌握化学键概念的同时，对分子成键行为的见解持开放态度，培养其科学求知的精神。

关键词: 化学键, 超价分子, 经验规则, 成键分析

Abstract:

Chemical bonding is one of the core concepts in the whole field of chemistry and provides a very effective way of communication. It must be clear that chemical bonds are not real, they are artificially abstracted concepts. To accurately describe chemical bonding, various models or theories have been proposed throughout history. The most widely used models are the electron-pair bonding model and hybrid orbital theory. However, the rules of thumb have their limitations, as evident in the explanation of hypervalent molecules. We suggest that in teaching, hypervalent molecules should be used as examples to explicitly point out the shortcomings of empirical rules in describing chemical bonding to younger students. In another hand, molecular orbital theory or modern valence bond theory can be used on bonding analysis for senior students. It is expected that students maintain an open-minded attitude towards the behavior of chemical bonding and cultivate spirit of scientific inquiry.

Key words: Chemical bond, Hypervalent molecule, Rule of thumb, Bonding analysis

李蕊, 张嘉宇, 李安阳. 对化学键理解的两个层级：以超价分子的化学键模型为例[J]. 大学化学, 2024, 39(2): 392-398.

Rui Li, Jiayu Zhang, Anyang Li. Two Levels of Understanding of Chemical Bonds: a Case of the Bonding Model of Hypervalent Molecules[J]. University Chemistry, 2024, 39(2): 392-398.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202308051

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2024/V39/I2/392

图/表 7

图1

图2

表1

图3

图4

图5

表2

参考文献 18

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序号	教材	版本	编者	出版社	页码
1	《普通化学》	2020年第二版	周享春等	北京大学出版社	45–46
2	《无机化学》	2013年	胡宗球等	科学出版社	203
3	《无机与分析化学》	2013年第二版	和玲，高敏，李银环	西安交通大学出版社	251
4	《无机化学》	2014年第二版	张祖德	中国科学技术大学出版社	214–218
5	《无机与分析化学》	2015年第五版	南京大学《无机与分析化学》编写组	高等教育出版社	166
6	《无机化学》	2017年第二版	章伟光	科学出版社	67–68
7	《无机化学》	2018年第六版	孟长功	高等教育出版社	233–235
8	《无机及分析化学教程》	2018年第二版	魏琴	科学出版社	38
9	《无机化学》	2019年第二版	乔正平，龚孟濂等	科学出版社	185
10	《无机化学》	2019年第四版	宋天佑，程鹏，徐家宁，张丽荣等	高等教育出版社	200–201
11	《无机与分析化学》	2021年修订版	严新，徐茂蓉	北京大学出版社	158
12	《结构化学》	2016年	孙宏伟	高等教育出版社	122–123
13	《结构化学》	2017年第五版	周公度，段连运	北京大学出版社	157, p193
14	《结构化学》	2019年第四版	厦门大学化学系物构组	科学出版社	105
15	Physical Chemistry	2014年10th Edition (影印版2020年)	Peter Atkins, Julio de Paula, James Keeler	高等教育出版社	3–4；377

序号	教材	版本	编者	出版社	页码(内容)
1	General Chemistry : Principles and Modern Applications	2020年第十一版(影印本)	[美]Ralph H. Petrucci等	高等教育出版社	503–507
2	Inorganic Chemistry	2018年第六版(中译本)	[英]Weller, Overton, Rourke, Armstrong；李珺，雷依波等译	高等教育出版社	56–57；67
3	《结构化学》	2017年第五版	周公度，段连运	北京大学出版社	193(习题5.14)
4	《普通化学原理》	2013年第四版	华彤文，王颖霞，卞江，陈景祖等	北京大学出版社	281
5	《无机化学与化学分析》	2011年第三版	史启祯	高等教育出版社	365

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