化學(xué)史教育的意義

蘇 敏

（陽泉師范高等專科學(xué)校，山西 陽泉 045200）

化學(xué)史教育的意義

蘇 敏

（陽泉師范高等?？茖W(xué)校，山西 陽泉 045200）

通過對化學(xué)史的學(xué)習(xí)，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，而且可以起到開發(fā)學(xué)生智慧，使學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法的作用。

化學(xué)史；探究精神；研究方法

著名化學(xué)家傅鷹先生說過：“化學(xué)給人以知識，化學(xué)史給人以智慧。”

化學(xué)史不僅如實地記錄了影響化學(xué)發(fā)展的重要事件，系統(tǒng)地闡述了化學(xué)發(fā)展的歷程，而且向人們展示了化學(xué)家們揭開化學(xué)現(xiàn)象背后的規(guī)律所進行的思維活動和所采用的科學(xué)方法，以及他們所具備的科學(xué)精神，所呈現(xiàn)的科學(xué)道德。

1 ．激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生探究精神

通過學(xué)習(xí)化學(xué)史，學(xué)生們會發(fā)現(xiàn)，書本上簡單而枯燥的知識不再那么枯燥，不再那么抽象。那一個個元素符號，那一個個化學(xué)公式變得鮮活起來，它們每一個性質(zhì)的描述都是無數(shù)化學(xué)家們智慧和淚水的結(jié)晶，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，以及他們獻身科學(xué)研究的理想。以苯的發(fā)現(xiàn)與苯分子的分子結(jié)構(gòu)的探究過程為例：

法拉第花了五年的時間將制備的煤氣后剩余的油狀液體蒸餾，最后在 80℃左右分離得到了一種新的液體物質(zhì)。1825年6月1日，他向倫敦皇家學(xué)會報告，發(fā)現(xiàn)一種新的碳水化合物。法拉第描述這種碳氫化合物：略有香味，在一般的條件下，它是一種無色透明的液體。當把這種液體放在冰水中冷卻到時零度時，它就會結(jié)晶變成固體，在玻璃容器的器壁上長出樹枝狀的結(jié)晶。如果從冰水中取出容器，讓溫度慢慢上升，這種固體在5.5℃時熔化。如果把熔化后的液體暴露在空氣中，最后會完全揮發(fā)。當時，法拉第將這種無色的液體稱之為“氫的重碳化合物”，也就是物質(zhì)——苯。

實驗證明：法國化學(xué)家日拉爾經(jīng)過測定：苯僅有碳、氫兩種元素組成，其密度是同溫同壓下乙炔的3倍。其中碳的質(zhì)量分數(shù)為92.3%

苯分子的結(jié)構(gòu)研究一度陷入困境，期間歷經(jīng)了數(shù)十年未取得突破。無數(shù)科學(xué)家為研究苯的結(jié)構(gòu)嘔心瀝血，。他學(xué)過建筑學(xué)，有豐富的空間想象能力，正是他提出了著名的“碳四價學(xué)說”和“碳鏈學(xué)說”，但也正是受思維定勢束縛，他一直認為苯分子為鏈狀結(jié)構(gòu)，苦思冥想而不得其解。1864年他為研究苯分子的結(jié)構(gòu)殫精竭慮，偎爐休息。他面對爐中飄忽不定的火苗陷入了沉思，不知不覺進入了夢鄉(xiāng)。朦朧中，凱庫勒仿佛覺得有一些碳原子在自己的面前跳起舞來，它們排成蛇的形狀，一會兒在火焰中翻滾，一會兒卷曲起來，突然，原來“蛇”的頭咬住了自己的尾巴，形成一個環(huán)狀，不停地旋轉(zhuǎn)起來。凱庫勒猛然驚醒，根據(jù)夢中受到的啟發(fā)，他迅速畫起苯的封閉式結(jié)構(gòu)式來。經(jīng)過若干次的修正，最后他決定用六角環(huán)結(jié)構(gòu)來描述苯的分子結(jié)構(gòu)。

實驗證明：實驗事實1:1mol苯在一定條件下最多可以與3mol氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成環(huán)己烷：C6H6+3H2=C6H12;

實驗事實 2：苯與液溴在鐵粉存在時發(fā)生取代反應(yīng)：C6H6+Br2=C6H5Br+HBr，并且苯的一溴取代物只有一種結(jié)構(gòu)。

“思辯”：依據(jù)這兩個實驗事實，凱庫勒關(guān)于苯分子結(jié)構(gòu)的假說是被證實了還是偽了？

證實：首先，實驗事實1給凱庫勒式的合理性提供了極大的支持，由于加成的最終產(chǎn)物是 C6H6，說明苯分子有且只有一個環(huán)，且有不飽和鍵存在；其次，凱庫勒式也能解釋苯與液溴在鐵粉存在時發(fā)生取代反應(yīng)且苯的一溴取代物只有一種結(jié)構(gòu)。

偽證：苯不能使酸性錳酸鉀和溴水褪色的實驗事實說明凱庫勒式的不合理性。苯分子中不應(yīng)出現(xiàn)單雙鍵交替的結(jié)構(gòu)。

“思辯”：1872年凱庫勒修正了他的理論，提出了互變振動假說：但仍不能讓人完全信服。

“思辯”：1935年詹斯用X射線衍射證實苯分子結(jié)構(gòu)是平面六角形，并測得苯分子中的碳碳鍵長介于單鍵和碳碳雙鍵之間。

表1 分子中碳碳鍵的鍵長

到了2009年，IBM科學(xué)家團隊用原子力顯微鏡給單個并五苯分子觀測拍照，直觀地看到了苯環(huán)平面正六邊形結(jié)構(gòu)。

2 ．開啟學(xué)生智慧，掌握科學(xué)研究方法

通過學(xué)習(xí)化學(xué)史，向?qū)W生展示化學(xué)家們揭開化學(xué)現(xiàn)象背后的規(guī)律所進行的思維活動和所采用的科學(xué)方法，以及他們所具備的科學(xué)精神，所呈現(xiàn)的科學(xué)道德，從而讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握從事科學(xué)研究的正確的方法。

1846年，瑞士化學(xué)家雄班在廚房里做實驗，偶然弄灑了一瓶硫酸和硝酸的混合物，他立即抓起妻子的棉布圍裙去擦污染，然后又把它放在爐子上烘干，不料，圍裙“砰”的一聲著火了，燒得一無所有，而且沒有一點濃煙。班雄立即意識到這種化合物威力無比，不久，便發(fā)明了一種烈性炸藥——火棉。

從上面這個例子和德國化學(xué)凱庫勒探究苯的分子結(jié)構(gòu)的思維過程可以體會到他們勇于猜想和用實驗事實證明猜測的科學(xué)研究方法。

總之，在化學(xué)教學(xué)過程中滲透化學(xué)史教育有著深遠的意義，教師應(yīng)盡量找好化學(xué)史人物事件與學(xué)生的結(jié)合點，引起學(xué)生思維的共振和感情的共鳴，讓學(xué)生在耳濡目染中受到熏陶，春風(fēng)化雨中得到浸潤。

[1] 劉其凱.“苯”的教學(xué)設(shè)計[J]. 化學(xué)教學(xué)，2008，3.

The Significance of Chemistry History Education

SU Min

The learning of chemistry history can stimulate students’ learning interest and cultivate their scientific inquiry spirit, develop their intelligence and enable them to master scientific research methods.

chemistry history; inquiry spirit; research method

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1008-7427（2011）06-0127-01

2011-03-30