類比方法在分析化學教學中的應用

常鳳霞（西南民族大學化學與環(huán)境保護工程學院，四川 成都610041）

類比就是通過尋找與確定兩個(或兩類)不同對象之間的對應關系，根據(jù)對其中一方的特征和規(guī)律的認識來推測另一方的特征和規(guī)律。所謂類比方法，就是根據(jù)兩個對象或兩個事物的一些屬性相同或相似，猜測另一些屬性也可能相同或相似的思維方法。

類比方法的基本思維模式即由已獲得的知識去引出新的猜想。類比的具體過程是：通過對兩個不同的對象進行比較,找出他們的相似點，然后以此為依據(jù)，把其中某一對象的有關知識或結論推移到另一對象中去。作為一種創(chuàng)造性的思維方法,將類比方法應用于分析化學教學中可起到使知識體系系統(tǒng)化、幫助學生掌握其中的規(guī)律，學會“學習”，提高學生思考能力的重要作用。

配位滴定中各類副反應對配位主反應有重要的影響，為了便于處理各種因素對主反應的影響，得到實際反應體系中的穩(wěn)定常數(shù)，須采用副反應系數(shù)來闡明配位滴定的有關問題。而這一方法在氧化還原滴定、配位滴定中也被廣泛應用。然而副反應系數(shù)的計算繁雜、難度較高，學生初次接觸接受度低，應用類比法將多種副反應系數(shù)的計算公式統(tǒng)一，有利于學生快速掌握副反應系數(shù)計算規(guī)律，消除學生對配位滴定相關計算的畏難和抵觸情緒。

以乙二胺四乙酸（Y）與金屬離子M 的反應為主反應，其他與之有關的反應為副反應。反應物的副反應有四類，與Y有關的是Y與H+的酸堿反應和Y與其他金屬N的配位反應，分別稱為酸效應和共存離子效應；與M有關的是M與OH-的水解反應和M與其他配體L的配位反應，分別稱為水解效應和配位效應。

對于Y 的酸效應系數(shù)，可將Y 類比為金屬離子，將H+視為配體，Y 與H+的反應的累積質子化常數(shù)可視為累積穩(wěn)定常數(shù)。因此Y 的酸效應系數(shù)與M 的配位效應系數(shù)的計算具有類似的表達式：

其中，αY(H)為Y 的酸效應系數(shù)為Y 的逐級累積質子化常數(shù)，[H+]為H+平衡濃度；αM(L)為M 的配位效應系數(shù)，β1…βn為M 與L 配位反應的逐級累積穩(wěn)定常數(shù)，n 為最高配位數(shù)，[L]為配體L的平衡濃度。

由金屬N 離子引起的Y 的共存離子效應系數(shù)的計算公式為：αY(N)=1+KNY[N]（3）

其中αY(N)為共存離子效應系數(shù)，KNY為NY的穩(wěn)定常數(shù)，[N]為N 離子的平衡濃度。共存離子效應系數(shù)的計算表面上看與其他副反應系數(shù)的計算不同，但是，對于N離子與Y的反應：

該反應的平衡常數(shù)KNY也等于累積穩(wěn)定常數(shù)β1，因此，共存離子效應系數(shù)的計算也可為： αY(N)=1+β1[N]（4）

表1 配位滴定副反應系數(shù)中涉及的物質及常數(shù)

將OH-視為一種配體，那么M的水解效應系數(shù)的計算與配位效應系數(shù)的計算方式是相同的：

其中，αM(OH-)為M的水解效應系數(shù)，β1…βn為M與OH-的逐級累積穩(wěn)定常數(shù)，n為最高配位數(shù)，[OH-]為OH-的平衡濃度。

通過類比以上副反應系數(shù)計算公式，可得到副反應系數(shù)計算的一般通式：

其中，X為主反應的反應物，Z為引起副反應的干擾物質，X與Z發(fā)生副反應，αX(Z)為相應的副反應系數(shù)，β1…βn為X與Z反應的逐級累積穩(wěn)定常數(shù)，n 為最高配位數(shù)，[Z]為Z 的平衡濃度。對于四類配位反應副反應系數(shù)的計算，X、Z以及β對應的物質和常數(shù)列入表1中。

可以看出，只需掌握公式（6）即可解決各類型副反應系數(shù)計算的問題，無需將四類副反應系數(shù)分別記憶，在理解的基礎上，X、Z以及β也極容易分辨清楚，可減輕學生學習這部分內容的負擔。

綜上，將類比方法應用于不同副反應系數(shù)的對比，總結歸納了副反應本質特征,對將分析化學的問題由繁變簡是十分有利的手段，在分析化學教學中可多加利用。