思维导图在有机化学反应的应用

导语：思维导图在有机化学反应的应用一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要:有机化学中化学反应类型繁多,如果分散学习和记忆,往往难以完全掌握。作为一种可视化的思维工具,思维导图能将零碎的知识系统化、结构化,可在有机化学反应的教学中实现“教”与“学”并举。

关键词:思维导图;醛酮;化学反应

有机化学作为化学、化工、医学和农学相关学科重要的专业基础课,其内容十分丰富,对培养学生的科学思维方法、创新能力、理论知识和实践的结合能力具有重要意义。但是由于有机化合物种类多,每类化合物涉及的化学反应类型多而杂,如果分散学习和记忆,往往难以完全掌握,更谈不上灵活运用有机反应。因此如何教好和学好有机化学反应一直是老师和学生关注的问题。思维导图最早于20世纪60年代由英国记忆之父TonyBuzan提出,它作为一种先进的记忆方式,对有价值的信息进行分析及整合,通过思维导图能延伸枝节,拓展信息,方便学生对比记忆,掌握难点。此外,在绘制思维导图过程中不断培养学生自主学习能力,实现自我知识的构建,教师也实现“教”与“学”并举[1-4]。据此来看,思维导图恰好能够解决学习有机化学反应的问题。

本文以醛酮化学反应为例,利用思维导图的方式将本章节的化学反应类型及具体的化学反应呈现出来,可激发学生学习的学习兴趣,有效提高教学质量。众所周知,“结构决定性能”在有机化学反应中表现的淋漓尽致[5]。在讲解化学反应之前,首先从醛酮结构上分析本章涉及到的化学反应类型,如图1所示。明确官能团羰基的电子云分布:氧的电负性大于碳的电负性,碳氧之间的共用电子偏向氧原子,使氧原子带有部分负电荷、碳原子带有部分正电荷。因此,碳原子容易被亲核试剂进攻,在进攻的过程中,亲核原子与碳原子之间逐渐形成,碳氧双键逐渐被打开,与亲核试剂的平衡离子形成新的共价键,完成醛酮的亲核取代反应。另外,由于羰基是吸电子基,诱导效应的存在使醛酮α-H有一定的酸性。第三、羰基碳处于中间价态既可以被氧化也可以被还原。此图作为本章节骨架,是结构决定性能的充分体现,有利于对醛酮化学性质的判断和理解,可起到提纲挈领地作用。图1醛酮涉及的化学反应类型醛酮一章的具体化学反应遵循上述思维导图的逻辑进行讲解。根据亲核试剂中亲核原子的不同将亲核加成反应进行分类讲解(图2):含氧、硫、氮、碳;亲核原子又可以来自不同的亲核试剂,再具体到亲核试剂进行讲解。含氧亲核试剂包括水和醇;含硫亲核试剂包括硫醇、亚硫酸氢钠和希夫碱;含氮亲核试剂包括一级胺、氨及氨的衍生物;含碳亲核试剂包括氰酸、炔化物、金属有机化合物和磷叶立德。α-H表现出来的化学性质比较单一,与强碱反应生成相应的盐;然而生成的盐有两个非常重要的应用:烷氧基负离子发生烷基化反应、碳负离子发生卤代和羟醛缩合反应(图3)。

羰基的氧化还原反应(图4),用催化加氢、金属氢化物和活泼金属可以将羰基还原为羟基,用Clemmensen还原法和Wolff-Kishner-黄鸣龙还原法可以将羰基还原为亚甲基;羰基可以被氧化剂氧化,也可以发生自氧化;没有α-H的醛与强碱共热可以发生歧化反应。最后让学生自行将其总结至图1所示的思维导图中,这样学生可以更轻松、更条理地掌握醛酮的化学反应。总之,思维导图运用图文并重的技巧,由点到面,动态表现知识的衍生过程,以生动形象的方式呈现知识间的内在联系,构成完整立体的知识网络。作为一种可视化的思维工具,思维导图能将零碎的知识系统化、结构化,在讲解有机化学反应中取得了良好的教学和学习效果。

参考文献

[1]许昭,刘芸,李健军.思维导图在医用有机化学讨论课中的应用实践[J].医学教育研究与实践,2018,26(06):1016-1019.

[2]祝世发,王新兵.“思维导图”在有机化学中的教学探索[J].石河子大学学报(哲学社会科学版),2011,25(S1):82-83.

[3]陈博,陈凯,薛蒙伟,等.思维导图应用于大学有机化学学习[J].大学化学,2009,24(2):66-70.

[4]黎卓熹,董楠,徐娟娟.思维导图在有机化学教学中的应用[J].化学教育,2019,40(8):23-27.

[5]郭爱玲,张淑蓉,刘晓芳,等.“结构引导教学法”在有机化学醛酮教学中的应用[J].山东化工,2016,45(17):124-125.

作者：张元红 侯芹 李怡靖 吴瑞 单位：山东农业大学化学与材料科学学院 山东省泰安市第一中学