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摘 要 :化学作为三大基础学科的中心 学科，与生命、能源、材料及环境领域息息相关，承载着 人类的文明与希望. 每时每刻都在创造着新的物质，探索着自然界的奥秘，为人类命运共同体的美 好未来发挥着巨大的引领作用. 而配合物的研究作为无机化学的重要分支，广泛应用于物质的分 析、分离、提纯，并应用到电镀、医药、照相、印刷等方面，打破了无机化学与有机化学的界限，极大的 丰富了化学的内涵与外延，也是高中教学的一个难点，更是近年来高考命题的一 个热点与趋势，据 此对高中化学配合物知识进行了探究.
关键词 :教学合一；知行合一； 配合物、螯合物；高中化学
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 :
CuSO4 ＋4NH3
AgCl＋2NH3
PtCl4 ＋2KCl
3NaF＋AlF3 |
[Cu (NH3 )4 ] SO4
硫酸化四氨合铜( Ⅱ )
[Ag(NH3 )2 ] Cl
氯化二氨合银( Ⅰ )
K2 [PtCl6 ] 六氯合铂(Ⅳ)酸钾
Na3 [AlF6 ] 六氟合铝(Ⅲ)酸钠 |
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.
配位数 :是指中心离子(或原子)所接受的配位 原子的数目，若配位数是单齿的就是该中心离子或 原子的配位数，Cu (H2 O)Co (NH3 ) ＋ 的配位数分 别是 4 和 6；Pt( en ) ＋ 中的乙二胺( en )是双齿配位 体，每个 en 中有两个氮原子与中心离子 Pt2＋ 配位， 所以配位数不是 2 而是 4 . 常见的单齿配位体有 H2 O、CO、NO、CH3 、NH2 、F - 、Cl - 、Br - 、I - 、OH - 、CN -，双齿有乙二胺四乙酸根(EDTA)等.
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
AgNO3 ＋NH3 ·H2 O ==AgOH ↓ ＋NH4 NO3 2AgOH ==Ag2 O＋H2 O
Ag2 O＋4NH3 ＋H2 O ==2[Ag(NH3 )2 ] OH (2)人教版选修 3 课全 P42 页[Cu ( NH3 )4 ] SO4和 Fe3＋ 的检验
Cu2＋ ＋2NH3 ·H2 O ==Cu (OH)2 ↓＋2NH4＋ Cu (OH)2 ＋4NH3 ==[Cu (NH3 )4 ]2＋ ＋2OH - (3) Fe3＋ ＋3SCN - ==Fe (SCN)3
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 FeF6 3 -，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
(2)引导学生能从结构的角度解释物质的性 质，培养学生的科学探究与创新意识素养. 配合物价 键理论的部分大学内容空降到了高中，对学生的综 合素质要求相当高，但是有好多老师，对这一部分知 识本身就是盲区，对外轨形和内轨形的配合物分不 清，更不要说从磁学理论来解释. 例如 :在刚刚进行 的本市第三次检测中，关于 Fe ( CN) - 的考查，题目 中问到，为什么 CN - 的配体以 C 配位，而不是以 N 配位? 同时为什么 - NO2- 配体以 N 配位，而不是以 O 配位? 这就考查到了内轨形低自旋配合物的知 识，但是站在高中阶段，能给出的答案只能是电负性 低的容易给出孤对电而已，但对于一些基础好的学 生要问到 FeF - 和 Fe ( CN) - 的杂化轨道有什么不 同? 为什么前者具有磁性而后者磁性降低，甚至为 反磁性时老师则很难解释清楚，对教学效果造成影 响. 陶行知先生曾说过 :“先生的责任不在教，而在 教学，而在教学生学；教的法子必须在于学的法子； 先生不但要拿他教的法子和学生学的法子联络，并 须和他自己的学问联络起来”. 所以必须践行教与 学的辩证关系，在教书的过程中树立终身学习的理 念，不断提升自已的教育理念，提高教学的水平.
(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]2 Cl2 (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(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
| Complex |
HeLa |
SGC - 7901 |
HepG2 |
CNE - 2 |
KB |
HEK - 293T |
| 1 |
47 . 3 ±5 . 7 |
38 . 1 ± 1 . 1 |
31 . 7 ±3 . 3 |
35 . 6 ±0 . 7 |
53 . 5 ±3 . 1 |
42 . 1 ±0 . 5 |
| 2 |
66 . 2 ±0 . 2 |
35 . 0 ±3 . 9 |
51 . 2 ±0 . 2 |
45 . 8 ±2 . 2 |
51 . 7 ±3 . 7 |
20 . 8 ±5 . 3 |
| Cisplatin |
15 . 0 ±5 . 0 |
18 . 3 ±3 . 0 |
10 . 0 ±0 . 1 |
10 . 0 ±0 . 5 |
20 . 8 ±3 . 2 |
11 . 7 ±0 . 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 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)H3 O＋ 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Fe3＋ ＋K＋ ＋[Fe(CN)6 6 ] 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.
参考文献 :
[ 1 ] 惠海涛. 从两则“配合物”的教学设计谈核心素养 的培养[J ]. 中学化学教学参考，2018(19) :65 - 66.
[2 ] 陈晟. 高中化学竞赛配合物构型问题的解题思 路 [J ] . 广西教育，2014(26) :115 - 116 ＋118 .
[3 ] 张晓红，张海滨. 实例分析价键理论在配合物构 型判断中的应用[ J ] . 数理化解题研究，2019( 19) :96 - 97 .
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