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杂化轨道理论课堂教育探索

 论文栏目:化学理论论文     更新时间:2013-8-23 10:04:09   

一、多媒体技术在烯烃分子结构及苯环结构教学中的应用

用多媒体展示碳原子SP2杂化轨道的形成过程及轨道能量变化,如图6所示。用多媒体展示:三维的碳原子SP2杂化轨道如图7所示,乙烯分子中碳原子SP2杂化轨道之间形成σ键、SP2杂化轨道与H原子1S轨道形成σ键及未参加杂化的P轨道之间形成π键如图8所示。三个SP2杂化轨道完全相同,取最大的空间距离为平面体构型,轨道之间的夹角是120°。用多媒体展示苯分子中碳原子SP2杂化轨道之间形成σ键,SP2杂化轨道与氢原子1S轨道形成σ键,如图9所示;用多媒体展示苯分子中未参加杂化的P轨道之间形成闭合共轭大π键,如图10所示。用多媒体展示碳原子SP杂化轨道的形成过程如图11所示;三维的SP杂化轨道如图12所示;乙炔分子中的σ键如图13所示。

二、多媒体技术在氧原子轨道杂化及成健中的应用

氧原子在分子中的成键有SP2、SP3两种杂化类型。氧原子SP3杂化成键较为常见,这里只讨论它在有机化合物中的SP2杂化成键。1.多媒体技术在苯酚分子中氧原子SP2杂化及p-π共轭中的应用苯酚分子中氧原子含有一个未杂化的P轨道,上面含有一对电子,与苯环上的大π键形成p-π共轭体系[3]。p-π共轭作用的结果,氧上的电子云往苯环上转移,氧氢键的极性变大,易断裂,酸性比醇的强。如果教师只是语言讲述苯酚的结构中的p-π共轭作用学生只是机械地接受,而用多媒体展示苯酚分子中氧原子SP2杂化及p-π共轭的过程,使抽象的教学内容较为直观地显示出来,加深了学生对苯酚分子结构和苯酚酸性的理解。氧原子SP2杂化轨道如图14所示。2.多媒体技术在呋喃分子中氧原子SP2杂化及芳香性的应用用多媒体展示呋喃分子结构及成键,如图16所示。呋喃结构上的碳原子和氧原子都为SP2杂化,故成环的五个原子处在同一平面,氧原子上P轨道及成对电子参与共轭形成共轭体系,其π电子数符合休克尔规则(π电子数=4n+2),所以,它具有芳香性。讲解清楚呋喃的分子结构,对理解它的芳香性具有十分重要的意义。

三、多媒体技术在氮原子轨道杂化及成键中的应用

氮原子在分子中的成键有SP2、SP3两种杂化类型。这里只讨论它在吡咯环中及在吡啶环中的SP2杂化。1.多媒体技术在吡咯环中的应用用多媒体展示吡咯分子中氮原子SP2杂化轨道的形成过程及轨道能量变化,如图17所示,吡咯分子结构成键图如图18所示。2.多媒体技术在吡啶环中的应用[4]用多媒体展示吡啶分子中氮原子SP2杂化轨道形成过程及轨道能量变化如图19,吡啶分子结构及成键如图20所示。氮原子在吡咯环、吡啶环中的杂化类型虽然都是SP2杂化,但杂化的形式不完全相同,在形成闭合共轭大π键时未参加杂化的P轨道参与共轭的P电子数不一样。这一点从多媒体图示一目了然。吡咯环、吡啶环的结构问题清楚了,二者一个显微弱的酸性,另一个显弱碱性的问题也就迎刃而解了。总之,杂化轨道理论作为经典价键理论的补充,对有机物分子中原子之间的成键,有机物分子的空间结构以及理解有机化合物的性质方面起着决定性作用。用多媒体技术辅助杂化轨道理论课堂教学,使抽象的结构理论教学内容不再显得枯燥无味,活跃了课堂气氛,突破了有机结构难教、难学这一认知障碍,最大限度地提高了课堂教学效率和教学效果。

作者:张金海 单位:辽宁水利职业学院


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