無機(jī)化學(xué)理論在有機(jī)化學(xué)中的運(yùn)用

（菏澤職業(yè)學(xué)院 山東 274000）

引言

通常來看，化學(xué)領(lǐng)域被廣泛地公認(rèn)劃分為有機(jī)化學(xué)與無機(jī)化學(xué)。這自然而然地為學(xué)習(xí)者提供了二者相互獨(dú)立的信號，仿佛二者相互割裂、各自獨(dú)行；然而，伴隨著化學(xué)知識領(lǐng)域的眼神與思維和眼界的開闊，學(xué)習(xí)者們逐漸發(fā)現(xiàn)如此的認(rèn)知是不夠完善且并不長遠(yuǎn)的。因?yàn)樘と胗袡C(jī)化學(xué)知識領(lǐng)域，其中很多的內(nèi)容：細(xì)分到理論性知識點(diǎn)內(nèi)容，大到有機(jī)化學(xué)框架結(jié)構(gòu)均離不開無機(jī)化學(xué)，更多地是，在無機(jī)化學(xué)的根基之上不斷地發(fā)散并將內(nèi)容加以拓展和延申以繼續(xù)發(fā)展。準(zhǔn)確地說，無機(jī)化學(xué)地內(nèi)容及理論方式為有機(jī)化學(xué)提供養(yǎng)分，滋養(yǎng)有機(jī)化學(xué)部分煥發(fā)出勃勃生機(jī)；而無機(jī)化學(xué)同時又反哺有機(jī)化學(xué)，二者共同的存在才使整個化學(xué)體系變得更加具有創(chuàng)新活力。因此，有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)拋開無機(jī)化學(xué)的理論知識內(nèi)容是愚蠢的，只有將無機(jī)化學(xué)的知識理論體系這個強(qiáng)根之基牢牢打好，才能夠在今后的有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)及深入之中夯實(shí)并奠定良好的基礎(chǔ)，為接受更好的教育之時在化學(xué)世界中更長遠(yuǎn)、更高目標(biāo)的發(fā)展提供內(nèi)燃力。

1.無機(jī)化學(xué)與有機(jī)化學(xué)的特點(diǎn)

(1)無機(jī)化學(xué)的基本內(nèi)容

無機(jī)化學(xué)是整個化學(xué)領(lǐng)域的核心構(gòu)成要素，同時處于核心的根基地位。從宏觀上劃分可以主要?dú)w為兩大類。一方面，聯(lián)系科學(xué)層面，無機(jī)化學(xué)的受用對象較多、層面也較大，通俗來講，可以規(guī)定為初碳?xì)浠衔锛霸S多衍生物以外所有元素及其化合物的總合，同時涉及其相關(guān)的自身性質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)過程的基本研究均可納入。另一方面，從化學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)性層面來講，無機(jī)化學(xué)乃化學(xué)學(xué)習(xí)及深入挖掘之根基，只有在大面積、大范圍的接觸并了解多種多樣、不同類別、不同屬性的無機(jī)化學(xué)相關(guān)知識素材之后才能夠較為順利的進(jìn)行接下來的化學(xué)分析、有機(jī)化學(xué)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式等相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)并做到深入推進(jìn)。

首先，需要大量搜集相關(guān)內(nèi)容研究知識材料以便于為接下來的試驗(yàn)過程提供思路與依據(jù)；伴隨著時間推移與理論層面的更新與深層進(jìn)步，無機(jī)化學(xué)從最初的將普通的化學(xué)元素、無機(jī)化學(xué)理論知識進(jìn)行歸類、整合，再至通過初步積累的部分無機(jī)化學(xué)碎片內(nèi)容進(jìn)行提煉并作出假設(shè)的構(gòu)建，或是以學(xué)說形式的初步提出；繼續(xù)通過大量的、復(fù)雜的一系列化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程驗(yàn)證以對所提出的內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證與推斷。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究過程不是一蹴而就的，更不是一成不變的，根據(jù)環(huán)境地點(diǎn)溫度、濕度的不同，再到時間的推移均會產(chǎn)生一系列的變化。世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動的。通常地，采取觀察的方式可能難以看透問題或食物的本質(zhì)，因此此時便需要施加一個外界條件是二者相互產(chǎn)生反應(yīng)，進(jìn)而能夠從過程中通過試驗(yàn)現(xiàn)象、試驗(yàn)結(jié)果及總結(jié)佐證事物的事實(shí)。除此之外，無機(jī)化學(xué)的演變與發(fā)展還包含確定定律和相關(guān)學(xué)說與假設(shè)的建立，即通過科學(xué)的試驗(yàn)驗(yàn)證陳述事實(shí)，再經(jīng)過反復(fù)的測試和驗(yàn)證將部分相似的事實(shí)相互串聯(lián)起來，進(jìn)行比較異同、逐步分析，在取其優(yōu)勢的基礎(chǔ)上進(jìn)行歸納與總結(jié)。與此同時，不同的化學(xué)定律卻也存在部分交織的聯(lián)系，學(xué)說的建立則是將如此錯綜復(fù)雜的聯(lián)系進(jìn)行總結(jié)的最好表達(dá)。

(2)有機(jī)化學(xué)的基本內(nèi)容

比起無機(jī)化學(xué)處于整個化學(xué)領(lǐng)域的核心與根基地位，有機(jī)化學(xué)在龐大的化學(xué)體系中也占據(jù)了半壁江山，是搭建起完整的化學(xué)平臺的不可缺少的部分。有機(jī)化學(xué)的基本內(nèi)容初步主要概括為四大板塊：分子結(jié)構(gòu)式、化學(xué)反應(yīng)、反應(yīng)的機(jī)理及其相關(guān)化學(xué)性質(zhì)。其中，化學(xué)反應(yīng)占據(jù)核心地位；而反應(yīng)機(jī)理則是核心的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，只有掌握了機(jī)理、對機(jī)理性研究內(nèi)容深入理解才會在有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中融會貫通；牢牢掌握機(jī)理性內(nèi)容，化學(xué)反應(yīng)的順利掌握不言而喻。歸根結(jié)底，有機(jī)化學(xué)主要圍繞碳元素的性質(zhì)與不同結(jié)構(gòu)加以環(huán)繞展開，有機(jī)化學(xué)的知識理論離不開碳原子，即提及有機(jī)化學(xué)，便順勢聯(lián)想到由碳組成的化合物、其分子式與結(jié)構(gòu)式、書寫方式、自身特性以及涉及的相關(guān)應(yīng)用研究等；化合物的結(jié)構(gòu)連接也離不開共價鍵，碳原子也由于其特殊性通常以共價鍵與其他原子相互結(jié)合；由此看出，共價鍵在有機(jī)和無機(jī)化學(xué)之間游走起到了相互影響又聯(lián)合統(tǒng)一的作用。

有機(jī)化學(xué)的相關(guān)研究在呼吸及代謝方面具有重要指示性意義，在不完全脫離無機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)上，熟練掌握有機(jī)化學(xué)的理論內(nèi)容及知識體系，有助于在生命體疾病的防控、食品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)物化性質(zhì)機(jī)理分析、食品安全問題的探究和藥物合成等多方面科研工作領(lǐng)域發(fā)揮價值并為之提供行之有效的理論根據(jù)，這一部分對師生雙方均具有導(dǎo)向?qū)W習(xí)與相互促進(jìn)的積極作用，特別是對于今后旨在攻克藥物合成、食品物性研究、疾病的控制與預(yù)防、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的學(xué)生們起到直接奠定基礎(chǔ)的重要作用。

2.無機(jī)化學(xué)理論在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用

(1)無機(jī)化學(xué)中共價鍵本質(zhì)串聯(lián)有機(jī)化學(xué)

在有機(jī)化學(xué)的領(lǐng)域中，共價鍵在有機(jī)化合物的各個原子之間起到相互連接、結(jié)合的作用，總體體系圍繞擴(kuò)散并展開。而在無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域中，共價鍵雖扮演著重要的角色，與之伴隨的還有金屬鍵與離子鍵等。共價鍵，又名“電子的配對”，也常被成為分子的軌道，主要運(yùn)動的軌跡及方式在分子之內(nèi)進(jìn)行。在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，有機(jī)化合物不會以原子簇的形式進(jìn)行表現(xiàn)，同時也不存在以多中心鍵合為主的缺電子的結(jié)構(gòu)。在無機(jī)化學(xué)中常常采取共價鍵的理論用于說明基于分子軌道基礎(chǔ)之上的分子運(yùn)動模型，即使面對有機(jī)化學(xué)中無法相媲美的復(fù)雜繁多、種類豐富的機(jī)理性的研究，共價鍵的理論解釋仍能夠?qū)o機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)二者有機(jī)結(jié)合起來并相互補(bǔ)充、相互影響。將有機(jī)物看作由部分官能團(tuán)及相關(guān)取代基等以小片段模式分別構(gòu)建并連結(jié)形成的某個整體，倘若將其中某一小部分去除并不會對整體的結(jié)構(gòu)造成較大改變，既不會被動地改變有機(jī)化合物的骨架部分。

比如，將烷烴中的甲基進(jìn)行去除或替換并不會對其整體結(jié)構(gòu)及其骨架帶來本質(zhì)性的改變。從無機(jī)化學(xué)中共價鍵的視角來看，將2個均屬于同一平面構(gòu)型的體系擬建成分子骨架模型，其結(jié)果是能夠有效并合理的通過共價鍵模型實(shí)現(xiàn)的。又或是某物質(zhì)由不同的元素、各種原子構(gòu)成，不同的原子與原子之間可能產(chǎn)生程度不均一的不同影響，如此過程則會導(dǎo)致因化學(xué)鍵存在區(qū)別的原子出現(xiàn)偏移甚至部分之間重疊與交叉的現(xiàn)象；與此同時，碳原子—有機(jī)化學(xué)中必不可少的主角，參與平面結(jié)構(gòu)的形成并且能夠建立與之相互垂直的軌道形態(tài)，緊接著不斷相互結(jié)合并且重疊以形成新的中心鍵，并且隨之性質(zhì)不斷地運(yùn)動。

圖1 較大原子簇代表

(2)無機(jī)化學(xué)中共振理論解釋有機(jī)化學(xué)部分內(nèi)容

共振理論作為無機(jī)化學(xué)內(nèi)容的重要基礎(chǔ)性理論之一，始于20世紀(jì)30年代，是由鮑林首先提出來的。共振理論主要用于對經(jīng)典價鍵理論中價鍵結(jié)構(gòu)式與分子結(jié)構(gòu)是一一對應(yīng)的相關(guān)理論內(nèi)容的局限性進(jìn)行了進(jìn)一步分補(bǔ)充與發(fā)展。共振理論通常認(rèn)為：某些分子可能并不能夠通過完整、確切的化學(xué)結(jié)構(gòu)式進(jìn)行描述，進(jìn)而推出富有可能性的多種共振雜化相互結(jié)合并疊加而進(jìn)一步形成其應(yīng)有的結(jié)構(gòu)。而共振雜化體又作為一個相對較為單一的獨(dú)立物質(zhì)僅僅具備一個結(jié)構(gòu)，突出了其單一性質(zhì)，同時無論采用何種單一的共振結(jié)構(gòu)式表現(xiàn)得分子結(jié)構(gòu)其穩(wěn)定性均比不上共振雜化體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，離域鍵的概念通過共振理論的提出與相關(guān)證明應(yīng)運(yùn)而生，即在離域體系中能夠通過若干個較為經(jīng)典的結(jié)構(gòu)的相互疊加作用加以說明。例不論是在有機(jī)化學(xué)還是無機(jī)化學(xué)中，化合物的相關(guān)性質(zhì)通過共振理論的引入及包裹能夠在不同定義區(qū)間內(nèi)游走，這一優(yōu)勢特點(diǎn)能夠具有針對性地分析某些化合物的結(jié)構(gòu)與其自身性質(zhì)無法相匹配的難題，如利用有機(jī)化合物參與酸性離域之中以起到穩(wěn)定作用，進(jìn)而影響其后續(xù)的反應(yīng)，因此，對于某些特定化合物的自身性質(zhì)、結(jié)構(gòu)的解釋提供了有效的依據(jù)，能夠大大減緩對部分化合物的性質(zhì)理解與認(rèn)識不深的現(xiàn)象，助力于在化合物性質(zhì)層面良好地運(yùn)用與發(fā)展。

除此之外，有機(jī)化學(xué)中的不同化合物結(jié)構(gòu)組成難免存在空間、結(jié)構(gòu)、鍵長或是電荷間的不同，無機(jī)化學(xué)中的共振理論正是能夠在此部分一個個具有個性的差異之中尋找共性，其能夠合理地使得分子間符合規(guī)律地進(jìn)行排列與組合，為長度不同的化學(xué)鍵或是符號帶來良好的理論性支撐以高效實(shí)現(xiàn)更為優(yōu)選的分子排布，由此為有機(jī)化學(xué)內(nèi)容中部分看似無法直接推斷出的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象附以合理的科學(xué)解釋。

圖2 復(fù)雜反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移

(3)將無機(jī)化學(xué)中化學(xué)鍵參數(shù)內(nèi)容在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域加以應(yīng)用

化學(xué)鍵，主要指由不同的原子及粒子進(jìn)行粒子之間相互組合時的一種結(jié)合的方式。其類別豐富、形式眾多，不同類型的化學(xué)鍵的相關(guān)參數(shù)如鍵長、自身能量的大小均存在不同之處。而來源于原子核或者電子的兩個相反的電荷之間產(chǎn)生的電磁力因其鍵的形成。化學(xué)鍵中穩(wěn)定存留著符合其自身的相關(guān)參數(shù)，也正是存在于共價鍵與其他鍵之中的不同類別參數(shù)構(gòu)成了無機(jī)物分子各具特色、空間形狀各異的空間構(gòu)型，常被用于定義其基本屬性并通過電極的正負(fù)性解釋參數(shù)的強(qiáng)弱程度。在不斷接觸并深入有機(jī)化學(xué)的歷程中，與無機(jī)化學(xué)的內(nèi)容相比較，由于原子數(shù)目的眾多，空間結(jié)構(gòu)的冗雜及需要通過大腦將部分構(gòu)想進(jìn)行想象能力的高需求，在化學(xué)式、化學(xué)反應(yīng)過程及其結(jié)構(gòu)組成等多方面，有機(jī)化學(xué)逐漸顯露出其復(fù)雜、繁瑣的特點(diǎn)。特別當(dāng)相同或不同的組成原子之間發(fā)生部分干擾性影響時，便會造成存在于不同共價鍵之間的相交區(qū)域產(chǎn)生部分偏移的現(xiàn)象。

然而，隨著化學(xué)學(xué)科在科學(xué)研究領(lǐng)域的日新月異，科研前輩們通過不斷地努力與試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)：無機(jī)化學(xué)中共價鍵的正負(fù)性及其通過空間模型的構(gòu)建消除或抵消之間的排斥性，均能夠?yàn)閺?fù)雜的有機(jī)化學(xué)分析帶來一定的合理思路。因此，通過對不同鍵功能助推有機(jī)分子的應(yīng)用，無形之中為有機(jī)化學(xué)的延申與發(fā)展帶來有利的保障，為有機(jī)化學(xué)內(nèi)容的發(fā)展與延伸打牢根基。

3.將無機(jī)化學(xué)理論應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)的具體對策

(1)應(yīng)用內(nèi)容精準(zhǔn)篩取、具有針對性

從初中初步接觸化學(xué)至社會高等院校對化學(xué)內(nèi)容的深析，無論是有機(jī)化學(xué)還是無機(jī)化學(xué)，均離不開對基本專業(yè)的理論性知識內(nèi)容有效“吃透”。無機(jī)化學(xué)部分的基礎(chǔ)知識內(nèi)容占據(jù)面廣、涉及范圍寬，是為有機(jī)化學(xué)的深度學(xué)習(xí)夯實(shí)根基的前提；而面對眾多且部分復(fù)雜的基礎(chǔ)理論知識群體，正確又具有針對性的學(xué)習(xí)與應(yīng)用又是串聯(lián)二者共同促進(jìn)的有效保障。例如，涉及部分較為復(fù)雜的空間構(gòu)型，單憑簡單的元素化學(xué)式，以“平面的”化學(xué)思維去構(gòu)想不利于對此種物質(zhì)的自身性質(zhì)具體且深刻的理解，因此在利用無機(jī)化學(xué)內(nèi)容去感受有機(jī)內(nèi)容之時，選取的基礎(chǔ)性內(nèi)容需具有針對性，如此一來，契合度高的無機(jī)化學(xué)基本理論內(nèi)容既有效輔助無機(jī)化學(xué)的理解與運(yùn)用，同時加深了對此部分基礎(chǔ)內(nèi)容的記憶。同素異形體、同分異構(gòu)體等內(nèi)容亦是如此，可以通過對鍵型、分子極性或分子間作用力的認(rèn)識與理解有效推動二者共同學(xué)習(xí)。

(2)融合多元化內(nèi)容互補(bǔ)學(xué)習(xí)，具有創(chuàng)新性

時代在變遷，社會在進(jìn)步，化學(xué)領(lǐng)域的腳步在多元的新興內(nèi)容碰撞之中僅僅依隨。在如此新時代大背景之下，有機(jī)化學(xué)與無機(jī)化學(xué)的交融不再拘泥于傳統(tǒng)的形式、較為單一的內(nèi)容。新媒體為社會各界提供了無形的便利，正是由于新媒體方式的靈活度高、受眾范圍廣、操作便攜等優(yōu)勢逐漸出現(xiàn)在教育領(lǐng)域；將新媒體的內(nèi)容與形式滲透于二者之中，一方面，有利于調(diào)動學(xué)習(xí)者的積極性與主觀能動性，使學(xué)習(xí)者對二者內(nèi)容的學(xué)習(xí)不再產(chǎn)生枯燥、厭煩之感；另一方面，對傳授者的工作內(nèi)容前期準(zhǔn)備與工作內(nèi)容及時復(fù)盤也起到諸多增益作用。首先，借助良好的網(wǎng)絡(luò)資源對內(nèi)容予以創(chuàng)新，運(yùn)用更加生動、巧妙地“濾鏡”靈活設(shè)計(jì)，讓無機(jī)化學(xué)理論在有機(jī)化學(xué)地應(yīng)用“活”起來；其次，善于發(fā)掘符合現(xiàn)時代潮流的“網(wǎng)紅”創(chuàng)新教學(xué)方式，將無機(jī)與有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)渠道打開，轉(zhuǎn)變?yōu)楦迂S富與多元；最后，結(jié)合流行的元素將輔助學(xué)習(xí)道具“流行化”，模擬化學(xué)的反應(yīng)場景變化，助推更高層次的認(rèn)識與化學(xué)思維的提高以達(dá)到無機(jī)化學(xué)理論與有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)有利之處良性增長。

4.結(jié)束語

總的來看，無機(jī)化學(xué)與有機(jī)化學(xué)并不是兩個完全獨(dú)立的個體，即使二者間均具有屬于其自身的特色屬性；將無機(jī)化學(xué)理論應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)正是通過這種緊密聯(lián)系與結(jié)合從無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)的不同個體之間尋找出共性，同時共價鍵、化學(xué)鍵基本參數(shù)及共振理論等知識理論體系的應(yīng)用又能夠于共性中突顯各自的個性。由此得出，只有在順應(yīng)當(dāng)代科學(xué)潮流的大背景之下充分發(fā)揮出主觀能動性，通過不斷地努力與創(chuàng)新思維方式主動將二者融合的思路付諸于實(shí)踐過程中，并將無機(jī)化學(xué)理論在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域加以廣泛應(yīng)用、反復(fù)驗(yàn)證，才能夠使有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)在科學(xué)知識海洋中碰撞，于碰撞中交融，于交融中共生。