周昌勇

摘要： 結(jié)合實(shí)例，利用拆分思想，從價(jià)基角度分析對(duì)一價(jià)烷基和二價(jià)烷基的同分異構(gòu)體數(shù)進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)建構(gòu)模型得出一價(jià)烷基同分異構(gòu)體數(shù)目的推導(dǎo)方法，同時(shí)對(duì)二價(jià)烷基的同分異構(gòu)體數(shù)的解決方法進(jìn)行優(yōu)化。該方法在實(shí)際解題中可操作性較強(qiáng)。

關(guān)鍵詞： 一價(jià)和二價(jià)烷基; 同分異構(gòu)體; 模型建構(gòu)

文章編號(hào)： 10056629（2020）05008304

中圖分類號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

“價(jià)基”思想是在李比?；鶊F(tuán)理論[1]的啟發(fā)下提出的。有機(jī)化學(xué)中出現(xiàn)各種價(jià)基，如各種烷基以及含有O、 N等雜原子基團(tuán)，圍繞這些基團(tuán)的同分異構(gòu)體書寫成為各類考試中固定的問(wèn)題之一。同分異構(gòu)體書寫不僅能較好地考查出學(xué)生對(duì)各種原子成鍵規(guī)則的理解與運(yùn)用，還能反映出學(xué)生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力。而一價(jià)和二價(jià)烷基的同分異構(gòu)體的書寫是各類衍生物同分異構(gòu)體書寫的基礎(chǔ)，從現(xiàn)有的文獻(xiàn)看還沒(méi)有對(duì)該類問(wèn)題做過(guò)系統(tǒng)研究，在實(shí)際解題中學(xué)生對(duì)該類問(wèn)題容易發(fā)生書寫遺漏。為此，本文利用建構(gòu)模型的方法并借用數(shù)學(xué)工具對(duì)該類問(wèn)題進(jìn)行了研究，得到的結(jié)果具有一定的可操作性。

1 一價(jià)基同分異構(gòu)體

中學(xué)化學(xué)中—C3H7、 —C4H9、 —C5H11等一價(jià)烷基的同分異構(gòu)體比較重要。拆分法就是把復(fù)雜烷基拆成若干簡(jiǎn)單烷基，然后根據(jù)簡(jiǎn)單烷基的同分異構(gòu)體種類確定復(fù)雜烷基的同分異構(gòu)體種類和數(shù)目的方法。

1.1 建構(gòu)模型

所謂建模法就是通過(guò)建構(gòu)模型把一些抽象問(wèn)題具體化，便于操作。利用建模的觀念去解決化學(xué)問(wèn)題也符合當(dāng)前化學(xué)教育中核心素養(yǎng)的發(fā)展要求。處理一價(jià)烷基的模型，就是把一個(gè)烷基拆成若干個(gè)碳原子數(shù)較少的烷基，然后依據(jù)這些碳原子數(shù)較少的烷基的同分異構(gòu)體去計(jì)算多碳原子烷基的同分異構(gòu)體種類和數(shù)目的方法。具體模型如表1所示。

2 二價(jià)烷基的同分異構(gòu)體

2.1 建構(gòu)模型

二價(jià)烷基的同分異構(gòu)體確定比較困難，一般采用先寫出烷烴的同分異構(gòu)體，然后再逐一計(jì)算每種異構(gòu)體取代兩個(gè)氫的種類進(jìn)行累加。該種方法很容易遺漏，且比較繁瑣。能不能通過(guò)建構(gòu)模型去解決該問(wèn)題？經(jīng)過(guò)思考找到一種解決該類問(wèn)題相對(duì)簡(jiǎn)單的方法。

根據(jù)二價(jià)烷基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可建構(gòu)出兩個(gè)模型： 其一，兩個(gè)價(jià)基位于同一個(gè)碳上;其二，兩個(gè)價(jià)基位于不同碳上。具體模型見圖1，依據(jù)這兩個(gè)模型，逐一根據(jù)具體的烷基進(jìn)行建構(gòu)，找出每一種模型中的異構(gòu)體數(shù)，然后把這些異構(gòu)體進(jìn)行累加即可。

2.3 應(yīng)用

2.3.1 基本算法

在具體結(jié)構(gòu)中當(dāng)二價(jià)烷基連接相同的基團(tuán)時(shí)其異構(gòu)體數(shù)就等于二價(jià)烷基的異構(gòu)體數(shù)，當(dāng)連接2個(gè)不同基團(tuán)時(shí)，不對(duì)稱的二價(jià)基要乘以2，因2個(gè)基團(tuán)互換位置結(jié)構(gòu)不同。如“—C3H6—”連接2個(gè)不同基團(tuán)時(shí)，因其模型4中有1個(gè)不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此其異構(gòu)體數(shù)等于3+1×2=5，即二價(jià)烷基連接2個(gè)不同基團(tuán)時(shí)，其異構(gòu)體數(shù)=對(duì)稱異構(gòu)體數(shù)+不對(duì)稱異構(gòu)體數(shù)×2（見表4）。

3 結(jié)語(yǔ)

模型建構(gòu)是化學(xué)核心素養(yǎng)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究品質(zhì)的重要渠道，通過(guò)建構(gòu)模型可以解決一個(gè)問(wèn)題，甚至可以解決一類問(wèn)題，有利于挖掘問(wèn)題的本源[3]。本文利用建模思想和價(jià)基觀點(diǎn)分析了一價(jià)烷基和二價(jià)烷基的同分異構(gòu)體種類和數(shù)目問(wèn)題，借助數(shù)學(xué)方法找到解決上述問(wèn)題的方法，較好地體現(xiàn)了化學(xué)中的微粒觀、結(jié)構(gòu)觀等學(xué)科核心觀念。

參考文獻(xiàn)：

[1]王祖浩主編. 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)[M]. 南京： 江蘇教育出版社，2014： 7～9.

[2]盧開澄. 組合數(shù)學(xué)[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 1991： 22～23.

[3]諸全頭. 反思作業(yè)錯(cuò)誤， 優(yōu)化教學(xué)策略[J]. 化學(xué)教學(xué)， 2015， （10）： 76～80.