元素性質(zhì)含義的探析及相關(guān)教學(xué)

吳孫富　胡海濤

摘要：探析了元素的性質(zhì)包括原子的性質(zhì)、相應(yīng)單質(zhì)的性質(zhì)及化合物的性質(zhì)。在元素周期律的教學(xué)中，要將原子結(jié)構(gòu)的周期性變化與元素性質(zhì)的周期性變化結(jié)合起來進(jìn)行教學(xué)。

關(guān)鍵詞：元素性質(zhì)；原子結(jié)構(gòu)；元素周期律的教學(xué)

文章編號：1005－6629(2013)7－0078－02

中圖分類號：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1問題的提出

現(xiàn)行人教版高中化學(xué)教材中關(guān)于元素周期律的表述是：元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化(以下簡稱中學(xué)元素周期律)。北師大等校所編的無機(jī)化學(xué)教材中關(guān)于元素周期律的表述是：隨著核內(nèi)質(zhì)子數(shù)遞增，核外電子呈現(xiàn)周期性排布，元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性遞變(以下簡稱大學(xué)元素周期律)。這類元素周期律的表述中都說的是“元素的性質(zhì)”或“元素性質(zhì)”呈周期性的變化。在實際教學(xué)中，每當(dāng)有學(xué)生提出“什么是元素的性質(zhì)”的疑問時，很少有教師能準(zhǔn)確地說明元素性質(zhì)的含義。究竟什么是元素的性質(zhì)呢?由于一般的大、中學(xué)化學(xué)教材都沒有對“元素的性質(zhì)”進(jìn)行專門的闡釋，這就使得該問題成了一個常見而又難以準(zhǔn)確回答的問題。為此，筆者特就此疑問探析如下。

2元素性質(zhì)含義的探析

在高中化學(xué)教材中，元素周期律的概念是在探討了原子核外的電子排布、原子半徑、化合價、金屬和非金屬的活潑性、元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性、非金屬元素氫化物的穩(wěn)定性之后給出的。由教材上的這種編排次序可見，元素的性質(zhì)好像就是教材上羅列的這些內(nèi)容，有些教師也就在教學(xué)中把這些內(nèi)容當(dāng)成了元素的性質(zhì)在教學(xué)。在北師大等校所編的無機(jī)化學(xué)教材中，元素的性質(zhì)是用原子半徑、電離能、電子親和能、電負(fù)性等“原子參數(shù)”進(jìn)行分析說明的。筆者認(rèn)為，原子的核外電子排布、原子半徑不屬于性質(zhì)的范疇，屬于結(jié)構(gòu)的范疇；電離能、電子親和能、電負(fù)性、化合價、金屬和非金屬的活潑性、元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性、非金屬元素氫化物的穩(wěn)定性等性質(zhì)都屬于元素的性質(zhì)。由此可見，各類教材上都給出了部分元素的性質(zhì)，但都沒有明確說明元素性質(zhì)的含義，這就使得教師在教學(xué)中難以準(zhǔn)確地闡釋元素的性質(zhì)。實際上，元素性質(zhì)的含義是比較豐富的，上述提到的性質(zhì)只是元素性質(zhì)的一部分。這就是說，用簡單羅列的方法是難以準(zhǔn)確說明元素性質(zhì)的含義的，我們該如何全面準(zhǔn)確而又概括性地說明元素性質(zhì)的含義呢?

元素的定義是“具有相同核電荷數(shù)(質(zhì)子數(shù))的同一類原子的總稱”。由此定義來看，元素的性質(zhì)首先是原子的性質(zhì)，原子的性質(zhì)包括電離能、電子親和能、電負(fù)性等等。在通常情況下，只有稀有氣體元素的原子能夠單個穩(wěn)定地存在，其他元素的單個原子必須在特定的條件下才能夠產(chǎn)生，這些元素的原子一般都穩(wěn)定地存在于單質(zhì)和化合物中。從這個角度來說，元素的性質(zhì)又包括相應(yīng)單質(zhì)和化合物的性質(zhì)，單質(zhì)的性質(zhì)如金屬或非金屬的活潑性、蒸發(fā)熱、熔沸點，化合物的性質(zhì)如最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性、氫化物的穩(wěn)定性等等，這些性質(zhì)都是元素的性質(zhì)。

由此看來，元素的性質(zhì)包括原子的性質(zhì)、單質(zhì)的性質(zhì)及化合物的性質(zhì)。元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)的周期性變化指的是元素原子的性質(zhì)、相應(yīng)單質(zhì)的性質(zhì)及化合物的性質(zhì)都呈周期性變化。

3元素周期律的教學(xué)

明確了元素性質(zhì)的含義，我們就要根據(jù)元素性質(zhì)的含義重新整合并充實教材內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計展開元素周期律的教學(xué)。

在現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材中所探討的一系列呈周期性變化的知識點中，原子核外的電子排布和原子半徑屬于結(jié)構(gòu)的范疇，化合價屬于原子的性質(zhì)，金屬和非金屬的活潑性屬于單質(zhì)的性質(zhì)，元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性、非金屬元素氫化物的穩(wěn)定性屬于化合物的性質(zhì)。相比較而言，原子的性質(zhì)比較單薄，可在電離能、電子親和能、電負(fù)性等性質(zhì)中選擇一到兩個性質(zhì)進(jìn)行充實。

明確了教材中各知識點的所屬范疇之后，我們就可以按照原子結(jié)構(gòu)的周期性變化和元素性質(zhì)的周期性變化展開元素周期律的教學(xué)，元素性質(zhì)的周期性變化又可以劃分為原子的性質(zhì)、單質(zhì)的性質(zhì)、化合物的性質(zhì)分別展開。當(dāng)學(xué)生明確了原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)的周期性變化之后，再進(jìn)一步探討原子結(jié)構(gòu)的周期性變化與元素性質(zhì)周期性變化的關(guān)系，最后得出元素周期律的概念。

這樣分層次教學(xué)，既可以使元素周期律的教學(xué)呈現(xiàn)出十分清晰的層次，又可以充分反映出原子結(jié)構(gòu)的周期性變化和元素性質(zhì)周期性變化的關(guān)系。由此可見，明確了元素性質(zhì)的含義，就可以使元素周期律的教學(xué)達(dá)到深入淺出、通俗易懂的效果。

對比中學(xué)和大學(xué)元素周期律可見，大學(xué)元素周期律的表述全面準(zhǔn)確，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，中學(xué)元素周期律的表述僅僅只說明了元素性質(zhì)的周期性變化。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，我們雖然不必修改中學(xué)元素周期律，但要在教學(xué)中充分體現(xiàn)出大學(xué)元素周期律的含義，要講清楚原子結(jié)構(gòu)的周期性變化與元素性質(zhì)周期性變化的關(guān)系，否則就會使中學(xué)元素周期律的教學(xué)有失偏頗。