《物質(zhì)與結(jié)構(gòu)》教材中邊緣、異常知識(shí)解析

梁冬冬

一、原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1.第一電離能的變化規(guī)律原因

在第一電離能的變化規(guī)律這一知識(shí)點(diǎn)的講解上，由于大多數(shù)教師對其規(guī)律產(chǎn)生的原因模糊不清，所以僅要求學(xué)生死記硬背，以應(yīng)付高考，但這種教學(xué)方式并沒有得到很好的效果，學(xué)生記憶的內(nèi)容更加混亂。針對這種現(xiàn)象，現(xiàn)將其變化規(guī)律的原因進(jìn)行挖掘、理清。

原因：隨著原子半徑的增大，使得核對外層電子的引力減少，從而第一電離能依次減小。但也有與規(guī)律不一致的元素：Be和B、N和O、Mg和Al。Be為2s2穩(wěn)定的電子構(gòu)型，B失去一個(gè)電子可得到2s22p0的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以B的第一電離能反而比Be低；N原子有較高的電離能，因?yàn)樗鼮榘氤錆M的p3結(jié)構(gòu)；O原子的電離能有地域N原子，因其失去一個(gè)電子可得半充滿的p3結(jié)構(gòu)。Mg與Al、P與S之間出現(xiàn)的曲折變化也是同樣的道理。而過渡金屬相鄰元素的第一電離能差別較小。

2.電子排布異常現(xiàn)象

在學(xué)習(xí)電子排布時(shí)，許多學(xué)生對于元素周期表中銅、銀、金等元素的電子排布存在很多疑問，教師只是簡單說明是根據(jù)能量最低原理進(jìn)行排布的。而對于許多對化學(xué)知識(shí)感興趣的同學(xué)，教師卻不能滿足其深層次的求知欲望。針對這種現(xiàn)象，對其知識(shí)內(nèi)容作以下補(bǔ)充：

同一電子層之間有電子的相互作用，不同電子層之間也有相互作用，這種相互作用稱為“鉆穿效應(yīng)”，而其直接結(jié)果就是上一電子層的d能級的能量高于下一電子層s的能量。即，d層和s層發(fā)生交錯(cuò)，f層與d層和s層都會(huì)發(fā)生交錯(cuò)。所以，第15-20號元素之間出現(xiàn)能及交錯(cuò)現(xiàn)象，即E4s

二、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

π鍵的應(yīng)用：

防曬霜分為兩種，一種為物理防護(hù)，另一種是化學(xué)防護(hù)。物理防護(hù)：就是利用物理學(xué)原理，這種防曬霜的原子微粒是片狀的，當(dāng)在臉上涂開的時(shí)候，就象鏡子一樣，反射陽光。而化學(xué)防護(hù)就是利用π鍵中的π電子可以吸收紫外線并被激發(fā)。所以，含有π鍵的化合物有抵御紫外線的功能，防曬霜正是利用了這個(gè)原理防護(hù)紫外線對人的傷害。

苯分子中的大π鍵共軛π鍵具有特殊的穩(wěn)定性，例如苯環(huán)中存在6中心6電子的大π鍵，顯現(xiàn)出芳香性，不易發(fā)生加成和氧化反應(yīng)，而易發(fā)生親電取代。而我們最常見的石墨，它每一層都有一個(gè)無窮大的π鍵，電子在這個(gè)超大π鍵中可以自由移動(dòng)，類似于金屬鍵，這也是石墨可以橫向?qū)щ姷脑?，而層與層之間為范德華力。所以石墨是集共價(jià)鍵、金屬鍵、范德華力結(jié)合的混合型晶體。

對于化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用一直是教師講授過程中的“黑暗地帶”，所以教師在教學(xué)過程中應(yīng)更加關(guān)注此方面的傳授，是學(xué)生不僅學(xué)會(huì)化學(xué)知識(shí)，更要結(jié)合生活實(shí)際，體會(huì)化學(xué)的精彩，從而培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣以及正確的價(jià)值觀。

三、晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1.液晶與等離子

我們常見的相態(tài)有氣、液、固，而等離子和液晶是比較陌生的。

液晶：是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)，如果把它加熱會(huì)呈現(xiàn)透明狀的液體狀態(tài)，把它冷卻則會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的混濁固體狀態(tài)。它兼有液體和晶體的流動(dòng)性、各向異性等性質(zhì)。液晶材料主要是具有規(guī)則性分子排列的有機(jī)化合物，例如：脂肪族、芳香族、硬脂酸等。液晶也存在于生物結(jié)構(gòu)中，日常適當(dāng)濃度的肥皂水溶液就是一種液晶。

用于液晶顯示器的液晶分子結(jié)構(gòu)排列類似細(xì)火柴棒，采用此類液晶制造的 液晶顯示器也就稱為LCD（Liquid Crystal Display）。而液晶電視是在兩張玻璃之間的液晶內(nèi)，加入電壓，通過分子排列變化及曲折變化再現(xiàn)畫面，屏幕通過電子群的沖撞，制造畫面并通過外部光線的透視反射來形成畫面。但液晶電視動(dòng)態(tài)清晰度不高，這主要是因?yàn)橐壕Х肿拥钠D(zhuǎn)速度有限，所以液晶電視會(huì)出現(xiàn)拖尾的現(xiàn)象；液晶電視或多或少都存在漏光的現(xiàn)象，在全黑的環(huán)境下看的尤其清楚。正因?yàn)槁┕獾膯栴}，液晶電視對黑色的呈現(xiàn)都不夠深，并且對比度相對于等離子電視也不夠高，所以往往畫面層次感不夠強(qiáng)。

等離子態(tài)：當(dāng)電離過程頻繁發(fā)生，使電子和離子的濃度達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，物質(zhì)的狀態(tài)也就起了根本的變化，它的性質(zhì)也變得與氣體完全不同。為區(qū)別于固體、液體和氣體這三種狀態(tài)，我們稱物質(zhì)的這種狀態(tài)為物質(zhì)的第四態(tài)，又起名叫等離子態(tài)。

等離子態(tài)下的物質(zhì)具有類似于氣態(tài)的性質(zhì)，比如良好的流動(dòng)性和擴(kuò)散性。但是，由于等離子體的基本組成粒子是離子和電子，因此它也具有許多區(qū)別于氣態(tài)的性質(zhì)，比如良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性。

等離子電視的工作原理與日光燈很相似，就是將等離子體（惰性氣體Ne、He、Xe）填充到兩片玻璃體之間，當(dāng)向電極上加入電壓，放電空間內(nèi)的混合氣體便發(fā)生等離子體放電現(xiàn)象。氣體等離子體放電產(chǎn)生紫外線，紫外線激發(fā)熒光屏，熒光屏發(fā)射出可見光，顯現(xiàn)出圖像。當(dāng)使用涂有三原色（也稱三基色）熒光粉的熒光屏?xí)r，紫外線激發(fā)熒光屏，熒光屏發(fā)出的光則呈紅、綠、藍(lán)三原色。當(dāng)每一原色單元實(shí)現(xiàn)256級灰度后再進(jìn)行混色，便實(shí)現(xiàn)彩色顯示。

2.物質(zhì)呈現(xiàn)不同顏色的原因

這部分的內(nèi)容比較難，并且高考中很少涉及，自身還有許多不熟之處，所以教師通常只一帶而過。但若想滿足課程標(biāo)準(zhǔn)，教師還需努力，加強(qiáng)自身知識(shí)體系的完整。

物質(zhì)呈現(xiàn)不同顏色的原因有很多種，但普遍認(rèn)同晶體場理論。晶體場理論認(rèn)為，這些配離子的形成體由于d 軌道未填滿，有未成對電子，d 電子吸收光能在低能級的d 軌道到高能級的d 軌道之間發(fā)生電子躍遷，這種躍遷稱d -d 躍遷，其相應(yīng)的能量間隔一般在10000～40000cm，相當(dāng)于可見光及近紫外光區(qū)的波長范圍。