中级无机化学课程和教材建设 唐宗熏中级无机化学课程和教材建设 唐宗熏.doc

中级无机化学课程和教材建设 ? 一、开设中级无机化学课是学科发展的需要 ??????? 无机化学作为重要的化学分支学科，涉及周期表的100多个元素和数以万计的化合物，并渗透到化学学科内、外许多相关学科，产生了生物无机化学、无机固体化学、金属有机化学等新领域和新知识。即使是无机元素化学本身的研究和教学也正在从描述向推理、定性向定量、宏观向微观发展。而理科大学化学系本科各专业的教学计划按无机、分析、有机、物化开设基础课的传统延续了数十年，传统的在大学一年级开设的无机化学课程，基本上是建立在中学数、理、化基础之上。它分为两大块：前一块普通化学原理既是为基础元素化学的学习做好理论准备，又是为其他后续化学课程起先导作用；后一块基础元素化学是对元素及其化合物的性质进行介绍。这种课程设置对我国理科化学系学生的知识结构和无机化学的学术水平的提高产生了一定程度的不利影响。由于数、理及化学基础理论知识的局限性，要从结构化学、化学热力学及动力学等理论结合上对无机化学的问题进行深入阐述显然是不可能的，因之无机化学的教学显得不足。一些学校在大四开设无机化学专题来补充，但挂一漏万。所以化学系本科生的无机化学知识水平仍得不到根本提高。打破旧传统，代之以无机化学分段设置课程的结构改革，实施无机化学课程分段教学，开设中级无机化学课，这是新形势的需要。在教学内容上，中级无机化学应该系统介绍现代无机化学所涉及的新理论、新领域、新知识和无机新型化合物。在教学方法上突出结构化学、配位化学及热力学等基础理论在无机化学中的应用。 ??????? 西北大学化学系自1988年开始在全国较早实施无机化学课程分段教学，在一年级开设初等无机化学，在三年级下学期开设“中级无机化学”课程。中级无机化学课程关注化学系课程体系的总体改革，除了要把握住中级无机化学在无机化学总教学计划中的准确位置，选择的内容应反映无机化学学科发展的现状之外，还要把握住中级无机化学在化学学科整体教学计划中的准确位置。在课堂教学中，体现“结构—反应—性能”一体化的讲授主线，根据课程要求对讲授的内容作精心的选择、创造性组织和深入浅出地介绍，以启迪学生，使其能在时代发展水平上超前和创造思维。这样的中级无机化学课程既能真正讲授无机化学本身的内容，又能用结构化学、热力学和反应理论来统一阐述无机元素化学，更便于新知识和新领域的介绍。克服了传统的在大学一年级开设的无机化学中讲授了一些不该由自己承担的化学基本原理的知识内容，而对应该由自己讲授的一些无机化学的基本内容却因学生的基础和学时的限制而舍弃的弊病。 二、恰当定位，构建中级无机化学课程 ??????? 经过十多年的教学探索，我们确立了建设中级无机化学课程的指导思想：该课程是基础必修课程，应有讲授内容的系统性；该课程有普通化学、结构化学、物理化学等先行课程作为基础，除非非有必要讲授少量理论化学内容之外，更多地是利用前导课的知识突出其在无机化学中的应用；元素化学是该课程讲授的纲和基本内容，但与大一化学或普通化学既要有内容的分工，又要有讲授方法的区别；热力学应用贯穿到元素无机化学的始终；增添无机化学新概念、新知识介绍。 ??????? 中级无机化学课程面对的是学完了一些基础课的高年级学生，其目标应该是要尽量运用先行课所学的理论知识来解决无机化学的实际问题，因此，我们在课程的开篇选择性地介绍了一些原子结构理论、原子参数、改进的Slater规则、基团电负性、共价键理论、键参数与分子构型、分子的对称性和群的基础知识、多原子分子的分子轨道法处理等，既是对先行课所学的理论知识的复习，又为课程后面处理一些复杂配合物准备了知识条件。 ??????? 配位场理论已在结构化学中有了介绍，中级无机化学除作适当扩展外，主要是应用配位场理论去处理无机化学中的实际问题。过渡金属离子及其配合物的丰富颜色是过渡元素的显著特征，而电子光谱的理论又是配位场理论最重要的应用，中级无机化学在有关章节特别安排了光谱选律，Orgel图和T－S图的介绍及无机物光谱的指派。还使用相对论性效应解释惰性电子对效应等。中级无机化学在处理这些内容时既介绍了这些理论但又未赘述这些理论，重点是引出这些理论的结论及其在无机化学中的应用，能做到举重若轻。 ??????? 热力学在无机化学上的应用则贯穿于中级无机化学的始终，课程引导学生将宏观热力学数据与微观的结构因素联系起来。通过晶格能的计算、玻恩－哈伯热化学循环的设计、计算化合物的标准生成焓来预测和判断化合物的稳定性，用交换能来解释过渡元素的特殊价层电子构型，用对水化能的能量分解得出静电作用是水化能的主要能量贡献项，从而说明Cu2＋在水溶液中比Cu＋更加稳定的原因等。这种热力学在无机化学上的应用的介绍是本课程的精华之一。 ?????? 这些处理，不仅能使学生加深对无机物性质的认识和了解，