在“物质的量”中渗透化学史的教学研究

在“物质的量”中渗透化学史的教学研究

段鑫

陕西省榆林高新中学   719000

内容摘要：物质的量是高中化学必修一中非常重要的学习内容，是高中化学最常用的物理量，以物质的量为核心衍生出的阿伏伽德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等物理量共同构建起了高中化学的理论计算体系。

关键词：物质的量   化学史

物质的量及其衍生物理量的学习，是高中化学重要且难学的一部分，是学生在高一阶段的化学学习中必须翻越的一座“高山”。

笔者有着多年的高中化学教学经验，在总结以往教学经验和学生在学习中反馈出来的问题中，进行思考与分析，认为学生在学习物质的量的困难，很重要的一部分原因来自于对物质的量及其衍生物理的量产生的过程不清楚，不明白为什么要产生和学习这些物理量。而笔者在于同事交流中也发现，几乎所有化学教师在教学中都少有渗透化学史的教学。

化学学科在诞生和发展过程中除了产生了众多科学知识、理论、规律，还包含了众多科学家毕生的心血，化学史是化学学科的一种重要组成部分，在基础教育阶段人渗透化学史的教育是极其有必要的。我国著名化学学教育家付鹰先生有句名言：“化学给人以知识，化学史给人以智慧”。在化学学科诞生和发展的过程中，涌现出了诸如波义尔、拉瓦锡、道尔顿、门捷列夫、李比希、维勒、贝采里乌斯、舍勒、普利斯特里等众多优秀的科学家，他们穷尽毕生心血，为推动人类文明发展做出了杰出的贡献。

物质的量及其单位摩尔的诞生，在化学发展史上经历了一个很长的过程，在众多科学家漫长的争论和探索过程中，大家逐渐接受了道尔顿提出的原子论和阿伏伽德罗提出的分子论。普遍认识到了物质在微观层面上是由质量极轻、体积极小、数量极为庞大的原子或分子构成。而我们宏观上只能去获得物质的质量或者体积，这两者与微观层面的原子、分子有什么样的关系，一直困扰着科学家，阻碍化学的进一步发展。科学家借鉴生活中将数量庞大的事物“化零为整”进行计量的经验，将其用于化学计量，提出了物质的量的概念：一定数目微粒的集合体。用n表示，单位为摩尔，用mol表示。

为了解决物质的量定义中“一定数目”的问题，科学家提出了很多标准，但经过反复的讨论与实践，最终确定：以0.012kg12C所含的碳原子数目为1mol物质所含的微粒数，用NA表示，近似值为6.02×1023mol－1，这个数值其实是法国科学家让·佩兰计算得出的，为了纪念阿伏伽德罗的贡献，将其命名为阿伏伽德罗常数。

为了将质量和物质的量建立起联系，科学家在物质获得的量的基础上，提出了摩尔质量的概念：单位物质的量的物质所具有的质量，可简单理解为1mol物质所具有的质量。用M表示，单位为g/mol。摩尔质量在数值上恰好等于该物质的相对原子质量或相对分子质量。使得摩尔质量的数值极易获得。有了摩尔质量的概念后，可较容易的将物质宏观的质量转化成物质的量，再由物质的量转化成为微粒数。物质的量真正承担起了沟通宏观与微观桥梁的作用。

固体、液体的质量相对较容易获得，但气体的质量难以获得。科学家不得不将目光转向了气体的体积。气体的体积与气体分子数有着必然的联系，但气体的受温度和压强的共同影响，基于此特点，科学家给出了气体摩尔体积的定义：在一定温度和压强条件下，1mol气体所占据的体积。用Vm表示，单位是L/mol。阿伏伽德罗定律指出：在同温同压下，相同体积的气体，含有相同数目的分子数。也可以这样表述：同温同压下，含有相同分子数目的气体，拥有相同的体积。这是为什么呢？因为温度和压强实际上影响的是气体的分子间距，当温度和压强相同时，气体分子间距就相同了，而气体的分子间距相对比较大，不同气体分子本身体积上的差异就可以忽略不计了。故在确定了温度和压强的条件下，气体的体积就只与气体分子数目相关了。

物质的量及其延伸物理量的学习，因其抽象难懂，且所面对的对象是微小的、数量庞大的、难以看见摸到，但却真实存在的微观粒子，是高中化学的第一道难关。所以在教学的时候要耐下性子，运用类比的方法，将生活中具体形象的事物与抽象的微观粒子建立起联系，才能理解各个物理量之间的关系和其存在的意义。

同时，我们要知道，原子论、分子论、物质的量及其延伸物理量的提出、发展、到被普遍接受认可，是经历了极其漫长的探索和争论的，这其中凝聚了众多科学家的毕生心血和智慧，有的科学家的理论，直至其去世都未被世人认可，比如阿伏伽德罗提出的分子论，是后人不断探索发展验证后，才证实前人的猜测或理论的正确性。科学的发展曲折的、螺旋式前进的，任何猜想或理论的提出都要经历被证伪或证实的，我们目前在课堂上所学的知识或理论，是目前已被证实的或尚未被证伪知识。科学不是枯燥乏味理论、公式、概念，而是有血有肉有灵魂的，是人们前赴后继探索自然的智慧结晶，后人都是站在前人的肩膀上继续前行的，所以我们在学习时要怀有崇敬之心，不要企图用很短的时间就能完全掌握前人毕生的的心血，要多思考、多练习、多总结。

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