“物質(zhì)的量”的認知與作用

邱東

物質(zhì)的量，是學生進入高中后學習化學遇到的第一個挑戰(zhàn)，它沖擊了初中簡單的質(zhì)量、原子、分子的宏觀概念，讓學生體會由宏觀到微觀、由抽象到具體的過程.如果學生對“物質(zhì)的量”有了整體的認知與把握，就有清晰的視野面對以后的學習.

一、“物質(zhì)的量”的認識

在國際單位制中有7個基本物理量單位，它們分別是長度[米]、質(zhì)量[千克]、時間[秒]、電流[安培]、熱力學溫度[開爾文]、發(fā)光強度[坎德拉]以及物質(zhì)的量[摩爾].化學反應中的原子、分子、離子等，是微小量，看不見又難以稱量；而實際中的各物質(zhì)都是可以稱量的.在定量地研究物質(zhì)及其變化時，需要把微粒（微觀）跟可稱量的物質(zhì)（宏觀）聯(lián)系起來.這就需要引入一個科學的物理量“物質(zhì)的量”進行表述.物質(zhì)的量不是物質(zhì)的質(zhì)量，它表示構成物質(zhì)的微觀粒子多少的物理量，也可以說表示一定數(shù)目粒子的集合體.“物質(zhì)的量”的單位是摩爾，摩爾簡稱摩，符號為mol.它的衡量標準就是與0.012kg12C所含的碳原子數(shù)相等.科學上規(guī)定，阿伏加德羅常數(shù)與0.012 kg12C所含原子數(shù)相等.一個12C的質(zhì)量是1.993×10-26kg. 阿伏加德羅?？梢酝ㄟ^下面的方法計算出來：NA= 0.012 kg÷（1.993×10-26kg·mol-1）≈6.02×1023mol-1.阿伏加德羅常數(shù)， 通常取近似值6.02×1023mol-1.因此，1 mol任何粒子所含的數(shù)目都約為6.02×1023個.所以，阿伏加德羅常數(shù)是一個定值，用NA表示，單位是mol-1.可以說，若一種宏觀物質(zhì)所含的粒子數(shù)目等于阿伏加德羅常數(shù)，那么這種物質(zhì)的“物質(zhì)的量”就是1 mol（1 mol物質(zhì)的實質(zhì)是1 mol該物質(zhì)的粒子）.通常用數(shù)字+ 摩爾（或mol）+ 粒子這種表示的形式來表示一種物質(zhì)的“物質(zhì)的量”.物質(zhì)的量廣泛應用于科學研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等，特別是在中學化學中有關物質(zhì)的量的計算是化學計算的核心和基礎.

二、“物質(zhì)的量”的作用

對于“物質(zhì)的量”的學習，不僅要滿足在概念層面上的掌握，還要在整個高中化學中感知它的作用.它在原有的量化體系基礎上，建立以物質(zhì)的量及其單位為核心的新的量化體系，核心問題就是理解摩爾在宏觀和微觀兩重世界之間的“橋梁”作用.

首先，建立“物質(zhì)的量”概念及其單位，其后的內(nèi)容實際是在建立微觀量微粒數(shù)與宏觀量質(zhì)量、體積、濃度或與物質(zhì)的量之間的聯(lián)系.而摩爾在這些量之間的作用在于構筑“基本量”，將這幾個相關物理量和“物質(zhì)的量”連成“線”.可以把阿伏加德羅常數(shù)、摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積分別看成為從微粒數(shù)、物質(zhì)質(zhì)量、氣體體積出發(fā)求物質(zhì)的量的“基準量”，然后看一看摩爾是如何構筑這些“基準量”將這些物理量與物質(zhì)的量聯(lián)系起來的：利用概念提出阿伏加德羅常數(shù)，構筑微粒數(shù)和物質(zhì)的量的橋梁；1摩爾物質(zhì)的質(zhì)量即摩爾質(zhì)量，構筑質(zhì)量與物質(zhì)的量的橋梁；標準狀況下，1摩爾氣體所占體積就是氣體摩爾體積，構筑體積與物質(zhì)的量的橋梁；濃度與物質(zhì)的量的聯(lián)系“隱蔽”一些，主要通過溶質(zhì)的物質(zhì)的量來建立橋梁.這樣，摩爾在物質(zhì)的量與微粒數(shù)、質(zhì)量、體積、濃度之間構筑了阿伏加德羅常數(shù)、摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積等“基準量”，無疑在相應兩個量之間建立了“橋梁”.只要理解了“基準量”的“橋梁”作用，找到兩個物理量，再建立已知量與待求量的關系，就能在較短的時間內(nèi)取得理想效果，從而將知識點連成“線”.

其次，在建立物質(zhì)的量和某物理量之間的知識“線”后，要求從微觀方面理解這些基本物理量的實質(zhì)而實現(xiàn)宏觀和微觀之間的轉(zhuǎn)換.現(xiàn)在根據(jù)前面的知識“線”，建立以物質(zhì)的量為中心的摩爾知識“面”，在探究質(zhì)量、體積、濃度與微粒數(shù)之間間接的、深層的轉(zhuǎn)化關系中深刻體現(xiàn)摩爾在微觀與宏觀中的“橋梁”作用.這個知識面像十字架，形象地稱為“一個中心，四個基本點”，中心就是物質(zhì)的量，四個基本點分別是質(zhì)量、粒子數(shù)、體積和物質(zhì)的量濃度.

最后，“物質(zhì)的量”的建立，是對于微觀粒子的具體化描述.對于宏觀物質(zhì)可以采用質(zhì)量、體積等進行量化的處理，這是初中化學的學習.對于初入高中并懷著對高中無限期待與遐想的學生，這個對微觀粒子的抽象的概念無疑是一個巨大的挑戰(zhàn)，在心理上給學生敲響了一個警鐘，高中的學習不再像初中那么簡單.所以，在一定程度上要求學生盡快適應并及時調(diào)整學習方法.人教版把“物質(zhì)的量”這一知識點的講解放在第一章無疑起到了承上啟下的作用，承接初中對物質(zhì)的研究與進一步鞏固，啟示今后對化學計算以及物質(zhì)結構、化學反應原理的由抽象到具體的理解性思維.