從三個(gè)角度欣賞化學(xué)學(xué)科中的“美”

孫宇航

摘 要： 化學(xué)是一門歷史悠久而又富有活力的學(xué)科，化學(xué)的成就是社會(huì)文明的重要標(biāo)志。本文從化學(xué)化學(xué)用語、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象多樣性及化學(xué)學(xué)科中守恒思想等方面，論述了化學(xué)學(xué)科的“美”主要表現(xiàn)，使讀者喜愛化學(xué)這門學(xué)科。

關(guān)鍵詞： 博雅教育 化學(xué)學(xué)科 獨(dú)特美

南京市第九中學(xué)的校訓(xùn)之一是博雅尚美，在我校學(xué)生課內(nèi)課外吸收大量知識(shí)的基礎(chǔ)上，會(huì)欣賞各個(gè)學(xué)科的獨(dú)特之美，對(duì)學(xué)生獲得知識(shí)、鞏固和運(yùn)用知識(shí)能力的提高有很好的推進(jìn)作用?！笆谌艘贼~，不如授人以漁”，與其泛泛地告訴學(xué)生學(xué)科的美，不如教會(huì)學(xué)生如何欣賞各個(gè)學(xué)科的獨(dú)特的美，從心里喜愛學(xué)科的美，產(chǎn)生學(xué)習(xí)知識(shí)、探究知識(shí)的動(dòng)力，獲得學(xué)習(xí)知識(shí)的成就感。南京市第九中學(xué)“新博雅教育”，旨在培養(yǎng)“廣見識(shí)、雅氣質(zhì)、會(huì)思想的人”，是在新的教育環(huán)境下對(duì)“博雅教育”的繼承與發(fā)展。本文以高中化學(xué)學(xué)科為例，從三個(gè)方面探討屬于化學(xué)學(xué)科的獨(dú)特美，引導(dǎo)讀者學(xué)會(huì)欣賞化學(xué)的美妙之處。

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。門捷列夫提出的化學(xué)元素周期表大大促進(jìn)了化學(xué)發(fā)展。化學(xué)是自然科學(xué)的一門基礎(chǔ)科學(xué)，在原子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的自然科學(xué)；化學(xué)是創(chuàng)造新物質(zhì)的科學(xué)。

化學(xué)是一門歷史悠久而又富有活力的學(xué)科，化學(xué)的成就是社會(huì)文明的重要標(biāo)志?；瘜W(xué)的獨(dú)特的“美”主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）化學(xué)用語的簡便之美；（2）化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范性和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象多樣性之美；（3）化學(xué)學(xué)科中守恒思想的嚴(yán)謹(jǐn)之美。學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，不僅能培養(yǎng)學(xué)生不斷進(jìn)取、發(fā)現(xiàn)、探索、好奇的心理，而且能激發(fā)人類對(duì)理解自然、了解自然的渴望，豐富人的精神世界。

化學(xué)是一門是實(shí)用的學(xué)科，它與數(shù)學(xué)物理等學(xué)科共同成為自然科學(xué)迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)?；瘜W(xué)的核心知識(shí)已經(jīng)應(yīng)用于自然科學(xué)的各個(gè)區(qū)域，化學(xué)是改造自然的強(qiáng)大力量的重要支柱?；瘜W(xué)家們運(yùn)用化學(xué)的觀點(diǎn)觀察和思考社會(huì)問題，用化學(xué)知識(shí)分析和解決社會(huì)問題，例如能源問題、糧食問題、環(huán)境問題、健康問題、資源與可持續(xù)發(fā)展問題等。

生活中的四要素：衣食住行都離不開化學(xué)，普及化學(xué)知識(shí)就是為了提高人們的生活質(zhì)量。化學(xué)學(xué)科的美有很多，筆者認(rèn)為主要從三個(gè)以下方面學(xué)會(huì)欣賞化學(xué)之美。

一、化學(xué)用語的簡便之美

化學(xué)用語是化學(xué)學(xué)科用來表示物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、化學(xué)變化的專用符號(hào)，也是學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科的重要工具?；瘜W(xué)用語語言簡練，含義豐富，表達(dá)準(zhǔn)確，全球通用，便于溝通。

常用的化學(xué)用語有：元素符號(hào)、核素、化學(xué)式、分子式、離子符號(hào)、原子結(jié)構(gòu)示意圖、核素表達(dá)式、電子式、結(jié)構(gòu)式、核外電子排布式、化學(xué)反應(yīng)方程式、離子反應(yīng)方程式、電離方程式、電極反應(yīng)方程式、熱化學(xué)反應(yīng)方程式等。

1.欣賞方法

“○”表示原子核，圈內(nèi)“+”號(hào)，表示質(zhì)子所帶電荷的是正電性；圈內(nèi)數(shù)字“12”，表示核內(nèi)12個(gè)質(zhì)子；圈外弧線，表示電子層，弧線所夾的數(shù)字為該電子層容納的電子的數(shù)目。鎂原子有3條弧線，表示它共有3個(gè)電子層。

原子結(jié)構(gòu)示意圖不僅可以表示中性原子，還可以表示帶電的原子——離子（包括陽離子和陰離子）核外電子排布的情況。構(gòu)成原子的結(jié)構(gòu)粒子之間的數(shù)量關(guān)系

①質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N）

②質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=原子核外電子數(shù)=原子序數(shù)

注意：質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)決定原子種類（同位素），質(zhì)量數(shù)決定原子的近似相對(duì)原子質(zhì)量，質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）決定元素種類；原子最外層電子數(shù)決定整個(gè)原子顯不顯電性，也決定著鎂元素的化學(xué)性質(zhì)。

化學(xué)思維的一個(gè)最重要思想是：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途。結(jié)合鎂原子結(jié)構(gòu)示意圖，就可以推測(cè)鎂原子的原子核外電子排布、原子半徑、元素的主要化合價(jià)、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸堿性、元素的金屬性與非金屬性等。

化學(xué)用語在化學(xué)學(xué)習(xí)、科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中的作用與價(jià)值是獨(dú)一無二的。

2.表示物質(zhì)之間化學(xué)變化和物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)

用化學(xué)式表示鈉及其化合物之間轉(zhuǎn)換關(guān)系，簡潔明了，一目了然。如圖所示：

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范性和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象多樣性之美

1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性

儀器的選用和組裝，試劑的狀態(tài)和用量，操作的順序和時(shí)間，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，尾氣的處理，儀器的清洗方法、試劑的儲(chǔ)存等都有嚴(yán)格要求和規(guī)則?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī)范性操作，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全的有力保障，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇合適的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)步驟，是完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。

2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的多樣性

化學(xué)反應(yīng)時(shí)，物質(zhì)的顏色、狀態(tài)、氣味等在反應(yīng)前后都可能發(fā)生變化，有時(shí)還有火焰及其顏色變化，有的實(shí)驗(yàn)還伴有聲響、煙霧等現(xiàn)象。美妙的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不僅能吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力，而且能提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象中色、態(tài)、味的變化，與參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)條件密切聯(lián)系。正確觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論的有效手段，實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的有機(jī)組合才能確保實(shí)驗(yàn)的完美。

三、化學(xué)學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)之美

物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，除了遵循一定性質(zhì)變化規(guī)律進(jìn)行質(zhì)的轉(zhuǎn)變之外，在數(shù)量上也有緊密聯(lián)系，主要遵循三大守恒規(guī)律。簡單地歸納為：（1）化學(xué)反應(yīng)中得失電子守恒；（2）化學(xué)反應(yīng)前后原子守恒即質(zhì)量守恒，也稱為物料守恒；（3）在電解質(zhì)溶液或離子化合物中陰、陽離子的電荷守恒。示例如下：

1.電荷守恒

在電解質(zhì)溶液或離子化合物中，無論存在多少種離子，陰離子所帶負(fù)電荷數(shù)的總和一定等于陽離子所帶正電荷數(shù)的總和，即電解質(zhì)溶液是呈電中性的。

2.質(zhì)量守恒

質(zhì)量守恒定律是指，參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和[1]，微觀上是化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和個(gè)數(shù)不變。

3.電子守恒

化學(xué)學(xué)科的美妙之處有很多，本文僅介紹其中的三個(gè)方面?；瘜W(xué)學(xué)科發(fā)展前景誘人，它在保證人類的生存并不斷提高生活質(zhì)量方面起著重要作用。如：利用化學(xué)生產(chǎn)化肥和農(nóng)藥，以增加糧食的產(chǎn)量；利用化學(xué)合成藥物，以抑制細(xì)菌和病毒，保障人體健康；利用化學(xué)開發(fā)新能源和新材料，以改善人類的生存條件；利用化學(xué)綜合應(yīng)用自然資源和保護(hù)環(huán)境，以使人類生活得更加美好[2]。

目前，化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用廣泛，日益滲透到生活的各個(gè)方面，特別是與人類社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)的重大問題。化學(xué)與人類的衣、食、住、行，以及能源、信息、材料、國防、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥衛(wèi)生、資源利用等方面都有密切的聯(lián)系，它是一門社會(huì)迫切需要的實(shí)用學(xué)科。為了生活質(zhì)量的提高和會(huì)欣賞化學(xué)知識(shí)，我們沒有理由不掌握一些基本的化學(xué)知識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]義務(wù)教育教科書《化學(xué)》.九年級(jí)上冊(cè)人民教育出版社，2012，6（第一版）：94.

[2]義務(wù)教育教科書《化學(xué)》.九年級(jí)上冊(cè)人民教育出版社，2012，6（第一版）：2.