關于化學鍵的相異構想及其轉(zhuǎn)化途徑研究

陳穎

摘要：文章選擇了學生在理解化學鍵時的六個主要相異構想，并列舉出了為轉(zhuǎn)化這六個相異構想，學生和教師應具備的一些理論知識，以及教師應創(chuàng)設的教學情境。

關鍵詞：化學鍵;相異構想;電荷;八電子穩(wěn)定結構;共用電子

文章編號：1008-0546（2014）12-0080-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.030

對化學鍵在化學中占據(jù)重要地位。但化學鍵的概念不存在于我們的日常生活經(jīng)驗中。因此，當遇到化學鍵的主題時學生易于依賴機械學習，從而產(chǎn)生以下的一些相異構想。

1. 相同數(shù)量的正電荷和負電荷相互抵消形成中性分子

這個相異構想很可能來源于分子式和化學反應的教學中，如H++OH-→H2O;H++CO32-→HCO3-;強化了一個正電荷抵消一個負電荷的觀念。這些化學過程與氯化鈉晶體的形成是不同的，雖然晶體的總電荷是零，氯化鈉晶體仍是由帶正電荷的鈉離子和帶負電荷的氯離子組成的，這是重要的區(qū)別。

對于學生而言，應當了解以下的知識：電荷所帶的“+”號和“-”號表示了不同的靜電學行為。當一個正電荷受到質(zhì)子的（+f）斥力時，它也會受到電子的（-f）引力。這意味著該正電荷在帶相同的“+”和“-”電荷的兩個離子的作用下，所受到的合力可能為零。所以由相同數(shù)量的Na+和Cl-構成的離子晶體是電中性的，不是因為電荷相互抵消，而是因為某正電荷（檢驗電荷）在晶體中受到的作用力為零。

在實際教學中，教師可創(chuàng)設這樣的教學情境：NaF是電中性的，鈉離子所帶的正電荷與氟離子所帶的負電荷相互抵消，它們都不再帶電了，這種說法正確嗎？

2. 只有當電子在原子間轉(zhuǎn)移形成帶相反電荷的離子時，離子鍵才能形成

這種觀點錯誤地將離子鍵的形成與離子的形成而不是化學鍵的形成緊密聯(lián)系。這反映出了教學中強調(diào)金屬鈉和氯氣的反應時，由鈉原子失去一個電子，氯原子得到一個電子來形成氯化鈉。然而，氫氧化鈉水溶液和鹽酸發(fā)生反應并通過蒸發(fā)結晶來形成氯化鈉時，并未涉及電子轉(zhuǎn)移。在這種相異構想中，離子鍵是通過電子的轉(zhuǎn)移來確認的而不是通過隨之形成的正負電荷的相互吸引。

對于學生而言，應當認識到，在19世紀的某階段，所有的化學鍵都與電子的轉(zhuǎn)移相關，這種觀念繼續(xù)影響著教材中對于氯化鈉離子鍵形成過程的強調(diào)。但化學鍵的形成其實是與異種電荷的靜電吸引相聯(lián)系的。離子的形成應當與化學鍵的形成相區(qū)別。

實際教學中，教師可向?qū)W生提出問題：在MgCl2這種離子化合物中，只存在兩個離子鍵，這種說法對嗎？

3. 學生不認為相反電荷間的作用力是化學鍵，它們將力的作用和鍵的形成區(qū)分開來

學生會認為化學鍵是一種實體的連接，像Cl-Cl這種結構式所描述的小棍。實際上，典型的共價鍵具有方向性，可以用分子式中的一條“線”來表示。典型的離子鍵和金屬鍵是指向各個方向的，不能用“線”來表示。所有的靜電作用力都可以代表某種化學鍵，不管他們能否用“線”來表示。

對于教師而言，還應當認識到：化學鍵的形成與原子或離子間的吸引力密切相關，這在教學中應該加以強化。

在實際教學中，教師可向?qū)W生提問，在NH4NO3中，哪些化學鍵是有方向性的，哪些沒有？

4. 帶加號的Na+應該比中性的鈉原子多一個電子，而帶減號Cl-的應該比中性的氯原子少一個電子

加號代表更多，減號代表更少。因此有學生認為有一個加號的Na+應該比中性的鈉原子多一個電子，而有一個減號Cl-的應該比中性的氯原子少一個電子。這樣的學生沒有將加號和減號與它們擁有的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)聯(lián)系起來。

對于學生而言，應當了解，化學中的電荷始終與質(zhì)子（+）和電子（-）相聯(lián)系。Na+的質(zhì)子數(shù)比電子數(shù)多一個，而Na的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相同，這意味著Na+比Na少一個電子。Cl-的電子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多一個，而Cl的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)相同，所以Cl-和Cl的質(zhì)子數(shù)相同，Cl-比Cl多一個電子。

實際教學中，教師可向?qū)W生提問：K原子和K+的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、電子數(shù)分別是多少？

5. 學生從性質(zhì)上和結構上區(qū)分一種元素的原子和離子存在困難

對于一些學生來說，金屬鈉是活潑的，因而氯化鈉也是活潑的。他們在確定中性原子及其相應的離子中的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和電子數(shù)上存在困難。

學生應當認識到，不同的電子構型與不同的化學性質(zhì)相關。元素周期表的遞變性也反映了這一點。Na和Na+的具有不同的電子數(shù)，它們的化學性質(zhì)理應不同。將金屬Na放在水中的現(xiàn)象與將食鹽放在水中的現(xiàn)象有很大的不同。實際教學中，可創(chuàng)設如下的情境：當鎂條在空氣中加熱時，它會燃燒形成明亮的火焰，如果將硫化鎂在空氣中加熱，能看到其燃燒嗎？

6. 當討論化學鍵時，學生會受到“八電子穩(wěn)定結構”的前概念的影響

“八電子穩(wěn)定結構”又被稱為“使最外層電子達到稀有氣體的電子構型”。在形成氯化鈉的過程中，鈉原子失去一個電子，氯原子得到一個電子，這樣兩個原子在其最外層都達到了八電子的穩(wěn)定結構。甲烷的形成過程中，碳原子與四個氫原子形成共價鍵，在其價電子層上達到八電子的穩(wěn)定結構。

學生應當認識到，除了少量的自由原子團，八電子穩(wěn)定規(guī)律只對C、N、O和F嚴格適用，應當將“八電子穩(wěn)定結構”看做一種有用的觀察結論而不是一種普遍適用的定律。

教師所應當了解的除了與學生相同的部分之外，還包括：“八電子穩(wěn)定結構”不能用作判斷化學反應方向或產(chǎn)物的性質(zhì)的原則，有很多的例外存在。高中化學教材將“八電子穩(wěn)定結構”視作一種模型而不是定律，教學時應注意方式方法，不能讓學生產(chǎn)生前概念的負遷移。

實際教學中，教師可創(chuàng)設如下情境：磷的氯化物有兩種，分別為三氯化磷和五氯化磷，分別寫出它們的電子式，判斷磷原子是否滿足八電子穩(wěn)定結構。

參考文獻

[1] Michael Croft，Kevin de Berg. From Common Sense Concepts to Scientifically Conditioned Concepts of Chemical Bonding：An Historical and Textbook Approach Designed to Address Learning and Teaching Issues at the Secondary School Level[J]. Science & Education，Springer Science+Business Media Dordrecht（2014.4）

[2] 張琦，谷黎芳，韓雪，楊艷紅. 化學鍵概念的學生調(diào)研及教學策略[J]. 化學教育，2012，（2）

[3] 徐志軍，王存寬. 國外化學鍵迷思概念研究對我國高中化學鍵教學的啟示[J]. 化學教育，2010，（6）

[4] 余天桃，王云. 化學鍵概念的發(fā)展與認識三階段論[J]. 化學世界，2010（5）endprint

摘要：文章選擇了學生在理解化學鍵時的六個主要相異構想，并列舉出了為轉(zhuǎn)化這六個相異構想，學生和教師應具備的一些理論知識，以及教師應創(chuàng)設的教學情境。

關鍵詞：化學鍵;相異構想;電荷;八電子穩(wěn)定結構;共用電子

文章編號：1008-0546（2014）12-0080-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.030

對化學鍵在化學中占據(jù)重要地位。但化學鍵的概念不存在于我們的日常生活經(jīng)驗中。因此，當遇到化學鍵的主題時學生易于依賴機械學習，從而產(chǎn)生以下的一些相異構想。

1. 相同數(shù)量的正電荷和負電荷相互抵消形成中性分子

這個相異構想很可能來源于分子式和化學反應的教學中，如H++OH-→H2O;H++CO32-→HCO3-;強化了一個正電荷抵消一個負電荷的觀念。這些化學過程與氯化鈉晶體的形成是不同的，雖然晶體的總電荷是零，氯化鈉晶體仍是由帶正電荷的鈉離子和帶負電荷的氯離子組成的，這是重要的區(qū)別。

對于學生而言，應當了解以下的知識：電荷所帶的“+”號和“-”號表示了不同的靜電學行為。當一個正電荷受到質(zhì)子的（+f）斥力時，它也會受到電子的（-f）引力。這意味著該正電荷在帶相同的“+”和“-”電荷的兩個離子的作用下，所受到的合力可能為零。所以由相同數(shù)量的Na+和Cl-構成的離子晶體是電中性的，不是因為電荷相互抵消，而是因為某正電荷（檢驗電荷）在晶體中受到的作用力為零。

在實際教學中，教師可創(chuàng)設這樣的教學情境：NaF是電中性的，鈉離子所帶的正電荷與氟離子所帶的負電荷相互抵消，它們都不再帶電了，這種說法正確嗎？

2. 只有當電子在原子間轉(zhuǎn)移形成帶相反電荷的離子時，離子鍵才能形成

這種觀點錯誤地將離子鍵的形成與離子的形成而不是化學鍵的形成緊密聯(lián)系。這反映出了教學中強調(diào)金屬鈉和氯氣的反應時，由鈉原子失去一個電子，氯原子得到一個電子來形成氯化鈉。然而，氫氧化鈉水溶液和鹽酸發(fā)生反應并通過蒸發(fā)結晶來形成氯化鈉時，并未涉及電子轉(zhuǎn)移。在這種相異構想中，離子鍵是通過電子的轉(zhuǎn)移來確認的而不是通過隨之形成的正負電荷的相互吸引。

對于學生而言，應當認識到，在19世紀的某階段，所有的化學鍵都與電子的轉(zhuǎn)移相關，這種觀念繼續(xù)影響著教材中對于氯化鈉離子鍵形成過程的強調(diào)。但化學鍵的形成其實是與異種電荷的靜電吸引相聯(lián)系的。離子的形成應當與化學鍵的形成相區(qū)別。

實際教學中，教師可向?qū)W生提出問題：在MgCl2這種離子化合物中，只存在兩個離子鍵，這種說法對嗎？

3. 學生不認為相反電荷間的作用力是化學鍵，它們將力的作用和鍵的形成區(qū)分開來

學生會認為化學鍵是一種實體的連接，像Cl-Cl這種結構式所描述的小棍。實際上，典型的共價鍵具有方向性，可以用分子式中的一條“線”來表示。典型的離子鍵和金屬鍵是指向各個方向的，不能用“線”來表示。所有的靜電作用力都可以代表某種化學鍵，不管他們能否用“線”來表示。

對于教師而言，還應當認識到：化學鍵的形成與原子或離子間的吸引力密切相關，這在教學中應該加以強化。

在實際教學中，教師可向?qū)W生提問，在NH4NO3中，哪些化學鍵是有方向性的，哪些沒有？

4. 帶加號的Na+應該比中性的鈉原子多一個電子，而帶減號Cl-的應該比中性的氯原子少一個電子

加號代表更多，減號代表更少。因此有學生認為有一個加號的Na+應該比中性的鈉原子多一個電子，而有一個減號Cl-的應該比中性的氯原子少一個電子。這樣的學生沒有將加號和減號與它們擁有的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)聯(lián)系起來。

對于學生而言，應當了解，化學中的電荷始終與質(zhì)子（+）和電子（-）相聯(lián)系。Na+的質(zhì)子數(shù)比電子數(shù)多一個，而Na的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相同，這意味著Na+比Na少一個電子。Cl-的電子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多一個，而Cl的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)相同，所以Cl-和Cl的質(zhì)子數(shù)相同，Cl-比Cl多一個電子。

實際教學中，教師可向?qū)W生提問：K原子和K+的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、電子數(shù)分別是多少？

5. 學生從性質(zhì)上和結構上區(qū)分一種元素的原子和離子存在困難

對于一些學生來說，金屬鈉是活潑的，因而氯化鈉也是活潑的。他們在確定中性原子及其相應的離子中的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和電子數(shù)上存在困難。

學生應當認識到，不同的電子構型與不同的化學性質(zhì)相關。元素周期表的遞變性也反映了這一點。Na和Na+的具有不同的電子數(shù)，它們的化學性質(zhì)理應不同。將金屬Na放在水中的現(xiàn)象與將食鹽放在水中的現(xiàn)象有很大的不同。實際教學中，可創(chuàng)設如下的情境：當鎂條在空氣中加熱時，它會燃燒形成明亮的火焰，如果將硫化鎂在空氣中加熱，能看到其燃燒嗎？

6. 當討論化學鍵時，學生會受到“八電子穩(wěn)定結構”的前概念的影響

“八電子穩(wěn)定結構”又被稱為“使最外層電子達到稀有氣體的電子構型”。在形成氯化鈉的過程中，鈉原子失去一個電子，氯原子得到一個電子，這樣兩個原子在其最外層都達到了八電子的穩(wěn)定結構。甲烷的形成過程中，碳原子與四個氫原子形成共價鍵，在其價電子層上達到八電子的穩(wěn)定結構。

學生應當認識到，除了少量的自由原子團，八電子穩(wěn)定規(guī)律只對C、N、O和F嚴格適用，應當將“八電子穩(wěn)定結構”看做一種有用的觀察結論而不是一種普遍適用的定律。

教師所應當了解的除了與學生相同的部分之外，還包括：“八電子穩(wěn)定結構”不能用作判斷化學反應方向或產(chǎn)物的性質(zhì)的原則，有很多的例外存在。高中化學教材將“八電子穩(wěn)定結構”視作一種模型而不是定律，教學時應注意方式方法，不能讓學生產(chǎn)生前概念的負遷移。

實際教學中，教師可創(chuàng)設如下情境：磷的氯化物有兩種，分別為三氯化磷和五氯化磷，分別寫出它們的電子式，判斷磷原子是否滿足八電子穩(wěn)定結構。

參考文獻

[1] Michael Croft，Kevin de Berg. From Common Sense Concepts to Scientifically Conditioned Concepts of Chemical Bonding：An Historical and Textbook Approach Designed to Address Learning and Teaching Issues at the Secondary School Level[J]. Science & Education，Springer Science+Business Media Dordrecht（2014.4）

[2] 張琦，谷黎芳，韓雪，楊艷紅. 化學鍵概念的學生調(diào)研及教學策略[J]. 化學教育，2012，（2）

[3] 徐志軍，王存寬. 國外化學鍵迷思概念研究對我國高中化學鍵教學的啟示[J]. 化學教育，2010，（6）

[4] 余天桃，王云. 化學鍵概念的發(fā)展與認識三階段論[J]. 化學世界，2010（5）endprint

摘要：文章選擇了學生在理解化學鍵時的六個主要相異構想，并列舉出了為轉(zhuǎn)化這六個相異構想，學生和教師應具備的一些理論知識，以及教師應創(chuàng)設的教學情境。

關鍵詞：化學鍵;相異構想;電荷;八電子穩(wěn)定結構;共用電子

文章編號：1008-0546（2014）12-0080-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.12.030

對化學鍵在化學中占據(jù)重要地位。但化學鍵的概念不存在于我們的日常生活經(jīng)驗中。因此，當遇到化學鍵的主題時學生易于依賴機械學習，從而產(chǎn)生以下的一些相異構想。

1. 相同數(shù)量的正電荷和負電荷相互抵消形成中性分子

這個相異構想很可能來源于分子式和化學反應的教學中，如H++OH-→H2O;H++CO32-→HCO3-;強化了一個正電荷抵消一個負電荷的觀念。這些化學過程與氯化鈉晶體的形成是不同的，雖然晶體的總電荷是零，氯化鈉晶體仍是由帶正電荷的鈉離子和帶負電荷的氯離子組成的，這是重要的區(qū)別。

對于學生而言，應當了解以下的知識：電荷所帶的“+”號和“-”號表示了不同的靜電學行為。當一個正電荷受到質(zhì)子的（+f）斥力時，它也會受到電子的（-f）引力。這意味著該正電荷在帶相同的“+”和“-”電荷的兩個離子的作用下，所受到的合力可能為零。所以由相同數(shù)量的Na+和Cl-構成的離子晶體是電中性的，不是因為電荷相互抵消，而是因為某正電荷（檢驗電荷）在晶體中受到的作用力為零。

在實際教學中，教師可創(chuàng)設這樣的教學情境：NaF是電中性的，鈉離子所帶的正電荷與氟離子所帶的負電荷相互抵消，它們都不再帶電了，這種說法正確嗎？

2. 只有當電子在原子間轉(zhuǎn)移形成帶相反電荷的離子時，離子鍵才能形成

這種觀點錯誤地將離子鍵的形成與離子的形成而不是化學鍵的形成緊密聯(lián)系。這反映出了教學中強調(diào)金屬鈉和氯氣的反應時，由鈉原子失去一個電子，氯原子得到一個電子來形成氯化鈉。然而，氫氧化鈉水溶液和鹽酸發(fā)生反應并通過蒸發(fā)結晶來形成氯化鈉時，并未涉及電子轉(zhuǎn)移。在這種相異構想中，離子鍵是通過電子的轉(zhuǎn)移來確認的而不是通過隨之形成的正負電荷的相互吸引。

對于學生而言，應當認識到，在19世紀的某階段，所有的化學鍵都與電子的轉(zhuǎn)移相關，這種觀念繼續(xù)影響著教材中對于氯化鈉離子鍵形成過程的強調(diào)。但化學鍵的形成其實是與異種電荷的靜電吸引相聯(lián)系的。離子的形成應當與化學鍵的形成相區(qū)別。

實際教學中，教師可向?qū)W生提出問題：在MgCl2這種離子化合物中，只存在兩個離子鍵，這種說法對嗎？

3. 學生不認為相反電荷間的作用力是化學鍵，它們將力的作用和鍵的形成區(qū)分開來

學生會認為化學鍵是一種實體的連接，像Cl-Cl這種結構式所描述的小棍。實際上，典型的共價鍵具有方向性，可以用分子式中的一條“線”來表示。典型的離子鍵和金屬鍵是指向各個方向的，不能用“線”來表示。所有的靜電作用力都可以代表某種化學鍵，不管他們能否用“線”來表示。

對于教師而言，還應當認識到：化學鍵的形成與原子或離子間的吸引力密切相關，這在教學中應該加以強化。

在實際教學中，教師可向?qū)W生提問，在NH4NO3中，哪些化學鍵是有方向性的，哪些沒有？

4. 帶加號的Na+應該比中性的鈉原子多一個電子，而帶減號Cl-的應該比中性的氯原子少一個電子

加號代表更多，減號代表更少。因此有學生認為有一個加號的Na+應該比中性的鈉原子多一個電子，而有一個減號Cl-的應該比中性的氯原子少一個電子。這樣的學生沒有將加號和減號與它們擁有的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)聯(lián)系起來。

對于學生而言，應當了解，化學中的電荷始終與質(zhì)子（+）和電子（-）相聯(lián)系。Na+的質(zhì)子數(shù)比電子數(shù)多一個，而Na的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相同，這意味著Na+比Na少一個電子。Cl-的電子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多一個，而Cl的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)相同，所以Cl-和Cl的質(zhì)子數(shù)相同，Cl-比Cl多一個電子。

實際教學中，教師可向?qū)W生提問：K原子和K+的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、電子數(shù)分別是多少？

5. 學生從性質(zhì)上和結構上區(qū)分一種元素的原子和離子存在困難

對于一些學生來說，金屬鈉是活潑的，因而氯化鈉也是活潑的。他們在確定中性原子及其相應的離子中的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和電子數(shù)上存在困難。

學生應當認識到，不同的電子構型與不同的化學性質(zhì)相關。元素周期表的遞變性也反映了這一點。Na和Na+的具有不同的電子數(shù)，它們的化學性質(zhì)理應不同。將金屬Na放在水中的現(xiàn)象與將食鹽放在水中的現(xiàn)象有很大的不同。實際教學中，可創(chuàng)設如下的情境：當鎂條在空氣中加熱時，它會燃燒形成明亮的火焰，如果將硫化鎂在空氣中加熱，能看到其燃燒嗎？

6. 當討論化學鍵時，學生會受到“八電子穩(wěn)定結構”的前概念的影響

“八電子穩(wěn)定結構”又被稱為“使最外層電子達到稀有氣體的電子構型”。在形成氯化鈉的過程中，鈉原子失去一個電子，氯原子得到一個電子，這樣兩個原子在其最外層都達到了八電子的穩(wěn)定結構。甲烷的形成過程中，碳原子與四個氫原子形成共價鍵，在其價電子層上達到八電子的穩(wěn)定結構。

學生應當認識到，除了少量的自由原子團，八電子穩(wěn)定規(guī)律只對C、N、O和F嚴格適用，應當將“八電子穩(wěn)定結構”看做一種有用的觀察結論而不是一種普遍適用的定律。

教師所應當了解的除了與學生相同的部分之外，還包括：“八電子穩(wěn)定結構”不能用作判斷化學反應方向或產(chǎn)物的性質(zhì)的原則，有很多的例外存在。高中化學教材將“八電子穩(wěn)定結構”視作一種模型而不是定律，教學時應注意方式方法，不能讓學生產(chǎn)生前概念的負遷移。

實際教學中，教師可創(chuàng)設如下情境：磷的氯化物有兩種，分別為三氯化磷和五氯化磷，分別寫出它們的電子式，判斷磷原子是否滿足八電子穩(wěn)定結構。

參考文獻

[1] Michael Croft，Kevin de Berg. From Common Sense Concepts to Scientifically Conditioned Concepts of Chemical Bonding：An Historical and Textbook Approach Designed to Address Learning and Teaching Issues at the Secondary School Level[J]. Science & Education，Springer Science+Business Media Dordrecht（2014.4）

[2] 張琦，谷黎芳，韓雪，楊艷紅. 化學鍵概念的學生調(diào)研及教學策略[J]. 化學教育，2012，（2）

[3] 徐志軍，王存寬. 國外化學鍵迷思概念研究對我國高中化學鍵教學的啟示[J]. 化學教育，2010，（6）

[4] 余天桃，王云. 化學鍵概念的發(fā)展與認識三階段論[J]. 化學世界，2010（5）endprint