關(guān)于化學(xué)計算標(biāo)準(zhǔn)的回顧與展望

化學(xué)作為一門自然科學(xué)在我國起步較晚，歷史上雖然有一些物質(zhì)生產(chǎn)的實踐活動，例如煉銅煉鐵，燒丹練汞，煅燒石灰等，都是一些經(jīng)驗積累，并未發(fā)展成為一門科學(xué)。近代以來，我國化學(xué)發(fā)展的初期階段，主要是引入歐美、俄羅斯等外國的理論，逐步消化吸收，在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

現(xiàn)代化學(xué)計算標(biāo)準(zhǔn)的核心物理量要數(shù)“物質(zhì)的量”，這個概念在我國是上世紀(jì)八十年代才引入的，在此之前，化學(xué)計算又是如何進(jìn)行的呢？與“物質(zhì)的量”相對應(yīng)的概念又有哪些呢？這就有一個承上啟下的傳承問題。根據(jù)作者多年的教學(xué)經(jīng)驗，認(rèn)為有關(guān)化學(xué)計算標(biāo)準(zhǔn)的新舊物理量之間有這樣一些聯(lián)系。

一、與“物質(zhì)的量”相對應(yīng)的概念有很多

1.“克分子數(shù)”，“克分子量”：由分子構(gòu)成的物質(zhì)，克分子量就是以分子量為系數(shù)，以克為單位所得的質(zhì)量。例如：O2的克分子量是32克，320克氧氣就是10克分子氧氣?？梢娍朔肿恿肯喈?dāng)于摩爾質(zhì)量（M），克分子數(shù)相當(dāng)于物質(zhì)的量（n）。

2.“克原子數(shù)”“克原子量”：由原子構(gòu)成的物質(zhì)，克原子量就是以原子量為系數(shù)，以克為單位，所得的質(zhì)量。例如：C的克原子量是12克，60克碳原子就是5個克碳原子。可見克原子量相當(dāng)于摩爾質(zhì)量（M），克原子數(shù)相當(dāng)于物質(zhì)的量（n）。

3.“克離子數(shù)”“克離子量”：由離子構(gòu)成的物質(zhì)，克離子量就是以化學(xué)式量為系數(shù)，以克為單位，所得的質(zhì)量。例如：NaCl的克離子量是58.5克，585克NaCl就是10克離子NaCl?？梢娍穗x子量相當(dāng)于摩爾質(zhì)量（M），克離子數(shù)相當(dāng)于物質(zhì)的量（n）。

現(xiàn)在這些概念全部統(tǒng)一在“物質(zhì)的量”概念里，例如：1克分子某物質(zhì)稱為1摩爾某物質(zhì)，5個克原子碳原子稱為5摩爾碳原子，3克離子鈉離子稱為3摩爾鈉離子。

二、當(dāng)量與克當(dāng)量

當(dāng)量即相當(dāng)?shù)牧浚纾?克分子HCl是36.5克，HCl是一價酸，36.5克HCl就是1克當(dāng)量或者一個當(dāng)量，365克HCl為10當(dāng)量HCl。同理，Na：一價，它的克當(dāng)量是23克。Mg：二價，它的克當(dāng)量是24克/2=12克。Al：三價，它的克當(dāng)量是27克/3=9克?？傊魏挝镔|(zhì)的質(zhì)量都可以通過該物質(zhì)的克當(dāng)量換算成相應(yīng)的當(dāng)量，這樣做有什么好處呢？好處很多，它把所有的化學(xué)計算都簡化了，因為任何化學(xué)反應(yīng)的當(dāng)量數(shù)都是1：1的關(guān)系，比簡單整數(shù)比還要簡單。例如：NaOH與H2SO4反應(yīng)，物質(zhì)的量之比是2：1；NaOH與H3PO4反應(yīng)，物質(zhì)的量之比是3：1；這叫簡單整數(shù)比，但是用當(dāng)量法來計算，通通變成1：1的關(guān)系，是不是簡單多了。引入物質(zhì)的量的概念至今，當(dāng)量與克當(dāng)量還沒有相應(yīng)的概念與之對應(yīng)，使得化學(xué)計算就不那么簡單了。由于當(dāng)量，克當(dāng)量概念能使復(fù)雜的化學(xué)計算變得非常簡單，所以當(dāng)年的高考題也常常涉及到這些概念。

例如：Al2（SO4）3克當(dāng)量是多少？570克Al2（SO4）3是多少當(dāng)量？這樣的問題任何解呢？

解：1.Al2（SO4）3的化學(xué)式量是342，該物質(zhì)為6價，1克當(dāng)量為342克/6=57克。

2.由于Al2（SO4）3的當(dāng)量為57克，570克為10克當(dāng)量Al2（SO4）3。

這樣的題目常出現(xiàn)在上世紀(jì)七八十年代高考試題中。但現(xiàn)在的學(xué)生基本上看不懂了，當(dāng)量與克當(dāng)量概念是否已經(jīng)過時？有沒有發(fā)展的必要？希望能引起同行討論。

三、“物質(zhì)的量”作為物理量的名稱是否需要改進(jìn)

中國人習(xí)慣用兩個漢字表達(dá)一個概念，例如：長度，質(zhì)量，時間等，用四個字“物質(zhì)的量”來表達(dá)一個概念不太符合中國人的習(xí)慣，我跟學(xué)生講課講到這一概念時，老是說到目前為止，還沒有找到一種更恰當(dāng)?shù)姆椒ū硎具@個概念，但這個概念引入我國已經(jīng)30年了，怎么還沒有找到呢？是不是我們在這方面思考不足？或者不屑一顧呢？我認(rèn)為應(yīng)該組織力量來研究，廣泛討論這一問題，力爭早日解決。以我30年化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗，認(rèn)為是否可以用“微粒”（微觀粒子的簡稱）來表達(dá)“物質(zhì)的量”的概念呢？我想應(yīng)該是可以的。

例如：問長度時，是問長度多少米，回答3米或5米；問質(zhì)量時，是問質(zhì)量多少千克，回答2千克或4千克；問微粒時，是問微粒有多少，回答1摩爾或3摩爾。

用“微?！眮泶妗拔镔|(zhì)的量”概念，有兩個理由：1.不引入新的詞匯，微粒（微觀粒子）本來就有集合的概念，既可以表示種類，又可以表示多少。2.用“微?！眮泶妗拔镔|(zhì)的量”的概念，符合中國人用兩個漢字表達(dá)一個概念的習(xí)慣。用“微?！眮泶妗拔镔|(zhì)的量”的概念，使用初期也只需要簡單解釋就可以了。

四、化學(xué)結(jié)算標(biāo)準(zhǔn)的展望

化學(xué)計算標(biāo)準(zhǔn)由克分子，克原子，克離子，單量，克當(dāng)量開始，到引入新物理量“物質(zhì)的量”，是一個很大的進(jìn)步，一個概念統(tǒng)一了之前的很多概念，例如，克分子、克原子、克離子都可以統(tǒng)一在“物質(zhì)的量”里面。但當(dāng)量、克當(dāng)量并未統(tǒng)一在里面，這兩個概念被弱化，幾乎消失了。造成今天的化學(xué)計算，以“物質(zhì)的量”為核心，以化學(xué)計量數(shù)之比為標(biāo)準(zhǔn)的簡單整數(shù)比，如：2：1；或者3：2；就不能再簡單了。如果沿用當(dāng)量，克當(dāng)量概念就可以把任何復(fù)雜的化學(xué)計算都轉(zhuǎn)化為1：1的最簡單關(guān)系。顯然，以當(dāng)量，克當(dāng)量為標(biāo)準(zhǔn)的計算體系有其優(yōu)越性，仍有發(fā)展的合理性，不應(yīng)該完全拋棄。以“物質(zhì)的量”為核心的化學(xué)計算體系，如何吸收當(dāng)量，克當(dāng)量概念中的合理性，發(fā)展出相應(yīng)新概念，是否可以作為化學(xué)計算標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展方向之一呢？

以“微粒”或者其他兩個字的概念來代替“物質(zhì)的量”概念，是否可以作為化學(xué)計算標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的另一個方向呢？

隨著時間的推移，如果以上兩個目標(biāo)都實現(xiàn)了，必將使以漢語為主體的化學(xué)研究發(fā)展到了一個新的階段。使化學(xué)計算更加清晰，簡單，便捷。