时间：2024年11月18日
参加人员：郭树丰、周学波、张岚、田凤、孟丽、杨淑芬、修松梅、杨炎、吴德杰、郭建菲、魏光月、王春彦
缺席人员及原因：无
教学研究活动主题：杂化轨道理论与价电子对互斥理论之间的关系、大派键的判断方法。
中心发言人：周学波
一、活动讨论
1.杂化轨道理论产生原因的教学要点
从原子结构看，碳原子价电子排布2s²2p²，按传统理论与氢结合应成CH₂。但甲烷分子有四个碳氢键，键角109°28′，呈正四面体结构。这一矛盾促使杂化轨道理论产生。杂化轨道理论中，以甲烷为例，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道杂化形成四个sp³杂化轨道，呈正四面体分布，合理地解释了甲烷结构。教师应引导学生理解这一理论产生源于理论与实验的矛盾，体会其必要性和科学性。进一步说，杂化轨道理论的产生也是对化学键理论的完善。在多原子分子中，原子之间的成键情况更为复杂，单纯依靠传统的价键理论难以解释。例如在乙烯分子（C₂H₄）中，碳原子之间存在双键，若按传统理论，两个碳原子之间应该是两个单键，但实际分子结构显示并非如此。杂化轨道理论通过sp²杂化的概念，解释了碳原子在形成双键时的轨道变化，即一个2s轨道和两个2p轨道杂化形成三个sp²杂化轨道，这些杂化轨道在同一平面内，夹角为120°，剩余一个未杂化的p轨道垂直于这个平面，从而更准确地解释了乙烯分子的结构。
2.价电子对互斥理论意义的教学要点
杂化轨道理论解释分子空间结构有局限，价电子对互斥理论（VSEPR）则在预测未知分子空间结构有独特优势。它基于中心原子周围价电子对（成键电子对和孤电子对）的相互排斥。如AB₃型分子，若中心原子A周围有三个价电子对，它们相互排斥使分子呈平面三角形结构。对于更复杂的分子，如AB₄型分子中有孤电子对时，价电子对互斥理论也能很好地预测。例如在SF₄分子中，硫原子周围有五个价电子对（四个成键电子对和一个孤电子对），根据该理论，孤电子对占据空间较大，会使分子形状偏离正四面体，形成跷跷板形结构。这体现了该理论在定性预测分子空间结构方面的有效性，教师要让学生通过实例体会其便捷性与和杂化轨道理论的互补性。
3.两种理论关系的教学要点
价电子对互斥理论通过计算价电子对数预测分子构型，不涉及轨道混合。如预测H₂O分子结构，氧原子周围有四个价电子对（两个成键电子对和两个孤电子对），分子呈V形。杂化轨道理论则从原子轨道混合解释分子几何构型，在H₂O分子中，氧原子进行sp³杂化，形成四个sp³杂化轨道，其中两个与氢原子形成σ键，另外两个容纳孤电子对。两种理论预测分子几何构型侧重点不同。价电子对互斥理论从宏观角度提供快速预测法，杂化轨道理论从微观原子轨道混合解释排布化学原因。以CO₂分子为例，价电子对互斥理论根据中心碳原子周围两个价电子对相互排斥，预测分子为直线形。杂化轨道理论则指出碳原子进行sp杂化，两个sp杂化轨道分别与氧原子形成σ键，未杂化的p轨道与氧原子形成π键，解释了分子直线形结构的化学机制。两者相互补充，结合使用可深入理解物质微观结构，且都要以实验事实为依据。
4.大π键判断方法的教学要点
大π键是教学难点。以苯和无机苯为例，苯分子中每个碳原子sp²杂化，形成三个sp²杂化轨道用于成键，剩下一个未杂化p轨道“肩并肩”重叠形成大π键。无机苯同理，硼原子和氮原子sp²杂化，未杂化p轨道形成大π键。形成大π键的原子轨道须是未杂化p轨道“肩并肩”重叠，杂化轨道用于形成σ键或容纳孤电子对。中心原子sp²杂化时形成平面形大π键，如在萘分子（C₁₀H₈）中，多个碳原子sp²杂化，其未杂化p轨道共同形成大π键，使分子具有特殊的化学性质。若中心原子sp杂化，则形成直线形且两个互相垂直的大π键。sp³杂化轨道因空间取向不能形成大π键。模型教学可直观展示大π键形成过程和结构特点，帮助学生突破难点。
二、活动总结
全体教师积极思考和表达见解，提出教学难点突破方法和实施措施。郭主任从大学教材角度阐述两种理论的历史背景、优点和缺陷，有助于教师把握教学重点。
三、活动成果
教师明确两种理论关系并能有机结合教学。在大π键教学中，模型教学法突破难点，提高了学生的学习效果。
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