高中化学中配合物的教学与研究

刘利锋

(陕西省宝鸡市陈仓区西城高级中学 721300)

1 配合物、螯合物的联系与区别

配合物的定义：中心离子(或原子)和一定数目的配位体(中心分子或阴离子)以配位共价键结合而形成的复杂结构单元称配合单元，凡是由配合单元组成的化合物称为配位化合物，简称配合物.例如：

硫酸化四氨合铜(Ⅱ)

氯化二氨合银(Ⅰ)

中心原子或中心离子：配合物形成体，它位于配离子(或分子)的中心.绝大多数配合物的形成体是带正电荷的金属离子.过渡金属的离子，由于具有空轨道，是较强的配合物形成体.当然，中性的原子也可以作为形成体，如：Ni(CO)4 、Fe(CO)5中的Fe与Ni等.

配位体：指与中心离子结合的分子或离子.在配位体中直接与中心原子相连的原子叫配位原子，具有孤对电子对，一般包含N、O、S、C和卤素等，分为单齿与双齿配位体.

那么螯合物与配合物的有什么关系呢？其实螯合物属于配合物，是一种特殊的配合物，两者没本质的区别.主要的区别在于形成配合物时配位体是否为双齿，若为双齿，形成配合物时的形状如同螃蟹的双螯钳住中心离子，而使中心离子与配位体结合成环状结构，从而形象地称之为螯合物.

纵观近几年的高考题不难发现，多数情况下是考查学生对于配合物的概念、配位数的计算层面，相对来说还是比较简单，但是对于学生今后在大学的学习具有重要的意义.

2 高中阶段涉及的三个配合物实例教学研究

(1)银氨溶液的配制

(2)人教版选修3课全P42页[Cu(NH3)4]SO4和Fe3+的检验

在高中阶段这三个有限的实例教学中，在教学时尽可能地让学生自已动手去探究，并认真思考为什么已经形成沉淀，最终沉淀会溶解？沉淀溶解生成的物质与以前熟知的物质有什么不同？你能结合课本知识解释它们形成的原因吗？尤其是结合化学第二课堂，让学生通过网络了解配合物形成的基本理论和在实践中的应用，既增加学生的学习兴趣，又开阔学生的视野，形成良好的探究氛围，教学效果非常理想.

3 高中阶段配合物研究的价值和意义

(1)熟知配合物成因，了解配合物的价键理论，培养学生宏观识与微观探析方面的核心素养.自从Sidgwick和Pauling提出配位共价键模型后，逐渐产生中心离子(原子)提供轨道而配位体提供孤电子对的配合物价键理论.例如：Fe3+形成FeF63-,进入大学学习后，这些知识将作为专业来进行学习，但高中阶段的学生由于认识的局限性，未对价键知识和杂化轨道理论进行系统的学习，但通过外轨形和内轨形配合物的简单介绍，学生能更好的理解全满半满全空的意义，从而对分子是否具有磁性有一个初步的了理，利用轨道图(如图1所示)来讲授对学生的理性思维、发散思维的培养事半功倍.

图1

(3)培养学生的科学态度及社会责任，提高学生学习化学的兴趣，帮助学生树立正确的人生观及价值观.例如：在笔者研究的配合物中，钌配合物具有较好的抗肿瘤活性，其给药方式不同于临床应用的铂类药物，提供了代替铂类药物用于治疗癌症的可能性.目前正在进行二期临床试验的钌配合物为：NAMI-A，KP1019和NKP-1339.此外，具有钢琴凳几何形状的有机金属芳烃钌半三明治配合物，如Dyson课题组开发的RAPTA-C; Sadler课题组开发的RM175，因其具有较好的抗癌活性而引起越来越多的关注.对于笔者研究的双核芳烃钌配合物[(η6-arene)Ru(TSC)Cl]2Cl2,(TSC=氨基硫脲)是一类具有特殊结构的钌配合物，其往往具有良好的康复肿瘤活性(如图2所示).

配合物(1) 配合物(2)图2

配合物1和2、顺铂的IC50(μΜ)数据见表1.

表1

作为一名化学老师，无论你在高中段还是大学段，树立终身学习的意识是必备的素质.高中的学生正值青春期，对新生的事物非常的感兴趣，只要引导好会使学生终身受益，也会使社会受益.当笔者介绍完自已研究的配合物时，教室里非常安静，孩子们的眼睛亮晶晶的，对未来的大学生活充满期待，一颗探索未来世界的种子已深深的埋入他们的内心，学好化学造福社会的责任感由然而生，连一直以来不怎么学生学生，下课后都主动来找笔者谈心，那一刻的教学真美，笔者和学生都收获到知识带来的幸福.

(4)助力学生在高考中取得优异成绩，同时也为高等教育输送优质的生源，为化学人才的培养奠定基础.十年磨一剑，霜刃未曾试，对于距高考只有一个多月的学生来说，教师对高考的引导与纠错至关重要，关系到学生的未来与发展，也是体现高中化学教学价值的关键所在，下面就高考原题和大家共享一下.

例1(1)在配合物[Fe(SCN)]2+中,提供空轨道接受孤电子对的微粒是____,画出配合物[Ag(NH3)2]+中的配位键:____.

(2)H3O+的空间构型为____,BCl3的空间构型为____.

(3)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为____,其中Fe的配位数为____.

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

(5)已知

利用该离子方程式可以检验溶液中的Fe3+,[Fe(CN)6]4-中σ和π数目之比____.

通过以上例题的展示与配合物基本知识的分析，不难看出，配合物的重心展现在成键特征、空间构型、杂化类型、等电子体方面，但是由于所有的题型均是以配合物做为骨架，给人一种难以逾越的感觉，但是只要在授课过程中理清线索，注重基础，使学生对配合物有一个不正确了解，一定会对孩子的今后发展起到积极的作用.