這篇論文主要介紹的是化學教學中原子能級知識的作用的內容,本文作者就是通過對原子能級知識的相關內容做出詳細的闡述與介紹,特推薦這篇優秀的文章供相關人士參考。
關鍵詞普通化學;原子能級;X-射線光電子能譜;原子結構
1前言
普通化學是我國高等院校生物學、醫學、環境和材料等專業學生的一門重要基礎課程。原子結構是普通化學課程中必須學習的重要內容,正如化學上經常說“結構決定性質,性質體現結構”,所以要了解不同物質的宏觀性質,首先需要了解其結構,而原子結構是學習任何物質結構的起點。原子結構作為學生開始進入微觀學習的開始,由于其具有微觀抽象化特征,并涉及物理、數學和統計學中的較復雜的公式、術語,而且具有量子化、不確定性等“反宏觀”的規律等,使學生很難深入形象地理解和接受原子結構的知識,進而會影響學生對后續分子、晶體和配合物結構的學習,最終直接影響學生對物質性質的把握。因此,某種程度上可以認為原子結構教學成功與否,直接影響學生對整個普通化學課程的學習,甚至影響今后生物學、醫學、環境和材料等相關專業課程的學習。為此,有關如何開展對原子結構內容的教學一直廣受關注[1-4]。
2研究結果與討論
原子結構章節涉及面較廣,包括量子力學基礎及核外電子運動特性、氫原子結構的量子力學解釋、多電子原子的結構及元素周期表與元素性質的周期性等[4]。而其中原子能級概念的理解是本章的重點和難點,結合幾年來的教學分析,筆者認為可以具體從以下兩個方面著手。深化學生對原子能級概念的理解原子結構包含原子核和核外電子,原子核結構屬核物理研究范疇,化學研究核外電子的運動狀態,因為物質的性質及化學反應都與核外電子的運動狀態發生改變有關,與原子核無關。1926年,奧地利物理學家薛定諤從微粒的波粒二象性出發,提出描述微粒運動的波動方程。將電子質量、總能量等參數代入方程就得出方程的許多解,因電子運動量子化,這些解并不都合理,只有引入三個量子數(n,l,m)的解,才能描述電子的運動狀態,并且一組量子數對應唯一解,也對應電子的一種運動狀態,因此,電子運動狀態波函數記為ψn,l,m(x,y,z)。描述原子中單個電子運動狀態的波函數ψ常稱為原子軌道(atomicorbit),這里的軌道指ψ分布的空間范圍,而不是與宏觀物體一樣的運動軌道。一般把電子出現概率在99%的空間區域的界面作為原子軌道的大小。每個原子軌道所對應的能量即為原子能級(atomicenergylevel)。主量子數(principalquantumnumber)n和軌道角動量量子數l決定著電子能級的高低。其中主量子數決定電子離核平均距離的遠近,也是決定電子能量高低的最主要因素。n的取值為1,2,3,4,…,對應表示為電子層K,L,M,N,…。相同n的電子在空間范圍內運動,構成一層——電子層(electronshell);n值越大,電子離核越遠,能量越高;n值越小,電子離核越近,能量越低。因此,一般情況下E1p>d,所以當n相同時,Ens
3結語
教學中培養學生理論聯系實際的能力,即運用所學知識解決實際問題的能力,是相當重要的。而對于現今以大班上課、理論授課為主的教學來說,要避免理論知識與實踐脫節的問題,最現實可行的辦法就是在理論授課過程中,盡可能地引入實際應用的實例。雖然學生仍無法自己動手去親身體會,但通過更多實例的介紹,也可擴展學生對所學知識的應用的理解。對普通化學原子結構部分的講解,既要重視對這部分理論知識的講授,更要注意引入這些抽象知識實際應用的實例。通過對原子能級知識在X-射線光電子能譜中應用的介紹,不但可以讓學生對基本理論知識有清晰的理解和認識,還可以讓學生認識到如何運用這些知識在實際中解決問題,培養學生養成理論聯系實際的思維習慣。
參考文獻
[1]朱萬強,勾華,李華剛,等.大學化學“原子結構”教學中幾個問題的討論[J].化學通報,2010(10):957-960.
[2]梁愛琴,曲寶涵,宋祖偉,等.“原子結構”入門知識的教學設計[J].廣東化工,2014(8):164-165.
[3]鄧曉軍,李晨,何煒,等.醫用基礎化學原子結構的教學設計與思考[J].化學教育,2015(24):63-66.
[4]郭曉麗,王瀾,魏銳.原子光譜實驗的設計及其支持下的原子結構教學[J].化學教育,2016(1):58-62
作者:劉永東 張淑芬 鐘儒剛
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