高中化學(xué)中配合物的教學(xué)與研究

劉利鋒

(陜西省寶雞市陳倉(cāng)區(qū)西城高級(jí)中學(xué) 721300)

1 配合物、螯合物的聯(lián)系與區(qū)別

配合物的定義：中心離子(或原子)和一定數(shù)目的配位體(中心分子或陰離子)以配位共價(jià)鍵結(jié)合而形成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)單元稱配合單元，凡是由配合單元組成的化合物稱為配位化合物，簡(jiǎn)稱配合物.例如：

硫酸化四氨合銅(Ⅱ)

氯化二氨合銀(Ⅰ)

中心原子或中心離子：配合物形成體，它位于配離子(或分子)的中心.絕大多數(shù)配合物的形成體是帶正電荷的金屬離子.過(guò)渡金屬的離子，由于具有空軌道，是較強(qiáng)的配合物形成體.當(dāng)然，中性的原子也可以作為形成體，如：Ni(CO)4 、Fe(CO)5中的Fe與Ni等.

配位體：指與中心離子結(jié)合的分子或離子.在配位體中直接與中心原子相連的原子叫配位原子，具有孤對(duì)電子對(duì)，一般包含N、O、S、C和鹵素等，分為單齒與雙齒配位體.

那么螯合物與配合物的有什么關(guān)系呢？其實(shí)螯合物屬于配合物，是一種特殊的配合物，兩者沒(méi)本質(zhì)的區(qū)別.主要的區(qū)別在于形成配合物時(shí)配位體是否為雙齒，若為雙齒，形成配合物時(shí)的形狀如同螃蟹的雙螯鉗住中心離子，而使中心離子與配位體結(jié)合成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，從而形象地稱之為螯合物.

縱觀近幾年的高考題不難發(fā)現(xiàn)，多數(shù)情況下是考查學(xué)生對(duì)于配合物的概念、配位數(shù)的計(jì)算層面，相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較簡(jiǎn)單，但是對(duì)于學(xué)生今后在大學(xué)的學(xué)習(xí)具有重要的意義.

2 高中階段涉及的三個(gè)配合物實(shí)例教學(xué)研究

(1)銀氨溶液的配制

(2)人教版選修3課全P42頁(yè)[Cu(NH3)4]SO4和Fe3+的檢驗(yàn)

在高中階段這三個(gè)有限的實(shí)例教學(xué)中，在教學(xué)時(shí)盡可能地讓學(xué)生自已動(dòng)手去探究，并認(rèn)真思考為什么已經(jīng)形成沉淀，最終沉淀會(huì)溶解？沉淀溶解生成的物質(zhì)與以前熟知的物質(zhì)有什么不同？你能結(jié)合課本知識(shí)解釋它們形成的原因嗎？尤其是結(jié)合化學(xué)第二課堂，讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)了解配合物形成的基本理論和在實(shí)踐中的應(yīng)用，既增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又開(kāi)闊學(xué)生的視野，形成良好的探究氛圍，教學(xué)效果非常理想.

3 高中階段配合物研究的價(jià)值和意義

(1)熟知配合物成因，了解配合物的價(jià)鍵理論，培養(yǎng)學(xué)生宏觀識(shí)與微觀探析方面的核心素養(yǎng).自從Sidgwick和Pauling提出配位共價(jià)鍵模型后，逐漸產(chǎn)生中心離子(原子)提供軌道而配位體提供孤電子對(duì)的配合物價(jià)鍵理論.例如：Fe3+形成FeF63-,進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)后，這些知識(shí)將作為專業(yè)來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，但高中階段的學(xué)生由于認(rèn)識(shí)的局限性，未對(duì)價(jià)鍵知識(shí)和雜化軌道理論進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，但通過(guò)外軌形和內(nèi)軌形配合物的簡(jiǎn)單介紹，學(xué)生能更好的理解全滿半滿全空的意義，從而對(duì)分子是否具有磁性有一個(gè)初步的了理，利用軌道圖(如圖1所示)來(lái)講授對(duì)學(xué)生的理性思維、發(fā)散思維的培養(yǎng)事半功倍.

圖1

(3)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度及社會(huì)責(zé)任，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，幫助學(xué)生樹(shù)立正確的人生觀及價(jià)值觀.例如：在筆者研究的配合物中，釕配合物具有較好的抗腫瘤活性，其給藥方式不同于臨床應(yīng)用的鉑類藥物，提供了代替鉑類藥物用于治療癌癥的可能性.目前正在進(jìn)行二期臨床試驗(yàn)的釕配合物為：NAMI-A，KP1019和NKP-1339.此外，具有鋼琴凳幾何形狀的有機(jī)金屬芳烴釕半三明治配合物，如Dyson課題組開(kāi)發(fā)的RAPTA-C; Sadler課題組開(kāi)發(fā)的RM175，因其具有較好的抗癌活性而引起越來(lái)越多的關(guān)注.對(duì)于筆者研究的雙核芳烴釕配合物[(η6-arene)Ru(TSC)Cl]2Cl2,(TSC=氨基硫脲)是一類具有特殊結(jié)構(gòu)的釕配合物，其往往具有良好的康復(fù)腫瘤活性(如圖2所示).

配合物(1) 配合物(2)圖2

配合物1和2、順鉑的IC50(μΜ)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.

表1

作為一名化學(xué)老師，無(wú)論你在高中段還是大學(xué)段，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的意識(shí)是必備的素質(zhì).高中的學(xué)生正值青春期，對(duì)新生的事物非常的感興趣，只要引導(dǎo)好會(huì)使學(xué)生終身受益，也會(huì)使社會(huì)受益.當(dāng)筆者介紹完自已研究的配合物時(shí)，教室里非常安靜，孩子們的眼睛亮晶晶的，對(duì)未來(lái)的大學(xué)生活充滿期待，一顆探索未來(lái)世界的種子已深深的埋入他們的內(nèi)心，學(xué)好化學(xué)造福社會(huì)的責(zé)任感由然而生，連一直以來(lái)不怎么學(xué)生學(xué)生，下課后都主動(dòng)來(lái)找筆者談心，那一刻的教學(xué)真美，筆者和學(xué)生都收獲到知識(shí)帶來(lái)的幸福.

(4)助力學(xué)生在高考中取得優(yōu)異成績(jī)，同時(shí)也為高等教育輸送優(yōu)質(zhì)的生源，為化學(xué)人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ).十年磨一劍，霜刃未曾試，對(duì)于距高考只有一個(gè)多月的學(xué)生來(lái)說(shuō)，教師對(duì)高考的引導(dǎo)與糾錯(cuò)至關(guān)重要，關(guān)系到學(xué)生的未來(lái)與發(fā)展，也是體現(xiàn)高中化學(xué)教學(xué)價(jià)值的關(guān)鍵所在，下面就高考原題和大家共享一下.

例1(1)在配合物[Fe(SCN)]2+中,提供空軌道接受孤電子對(duì)的微粒是____,畫(huà)出配合物[Ag(NH3)2]+中的配位鍵:____.

(2)H3O+的空間構(gòu)型為_(kāi)___,BCl3的空間構(gòu)型為_(kāi)___.

(3)FeCl3中的化學(xué)鍵具有明顯的共價(jià)性,蒸氣狀態(tài)下以雙聚分子存在的FeCl3的結(jié)構(gòu)式為_(kāi)___,其中Fe的配位數(shù)為_(kāi)___.

(4)五羰基合鐵Fe(CO)5的配體是____，已知配原子是C而不是O，其可能的原因是____.

(5)已知

利用該離子方程式可以檢驗(yàn)溶液中的Fe3+,[Fe(CN)6]4-中σ和π數(shù)目之比____.

通過(guò)以上例題的展示與配合物基本知識(shí)的分析，不難看出，配合物的重心展現(xiàn)在成鍵特征、空間構(gòu)型、雜化類型、等電子體方面，但是由于所有的題型均是以配合物做為骨架，給人一種難以逾越的感覺(jué)，但是只要在授課過(guò)程中理清線索，注重基礎(chǔ)，使學(xué)生對(duì)配合物有一個(gè)不正確了解，一定會(huì)對(duì)孩子的今后發(fā)展起到積極的作用.