摘 要:每一門學(xué)科除了它的具體知識外,都還蘊含著獨特的文化智慧,化學(xué)也不例外。感悟?qū)W科的文化內(nèi)涵與智慧之美不僅能增進(jìn)學(xué)習(xí)興趣,更有利于學(xué)生形成獨特的學(xué)科視角與思維能力,也是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有利途徑。
關(guān)鍵詞:高中化學(xué);化學(xué)教學(xué);文化與智慧
化學(xué)區(qū)別于其他學(xué)科的本質(zhì)特征體現(xiàn)為:化學(xué)在原子、分子的微觀水平上研究物質(zhì)及其變化,從微觀層次上揭示物質(zhì)及其變化的基本規(guī)律,以化學(xué)符號或模型表征物質(zhì)及其變化。本文基于高中化學(xué)課程教學(xué)中通過課程設(shè)計、知識傳授等方式,滲透化學(xué)學(xué)科的文化與智慧。
一、 “結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途”的觀念,這是化學(xué)中最核心的觀念之一
例如:木炭,鉆石都是碳原子構(gòu)成,其貴賤為何有天壤之別?這是因為木炭是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的一種灰黑色的多孔性固體。而鉆石中的C碳原子按四面體成鍵方式互相連接,組成無限的三維骨架,是典型的原子晶體。每個碳原子都以SP3雜化軌道與另外4個碳原子形成共價鍵,構(gòu)成正四面體。由于鉆石中的C—C鍵很強,所以所有的價電子都參與了共價鍵的形成,沒有自由電子,所以鉆石不僅硬度大,熔點極高,而且不導(dǎo)電。在工業(yè)上,鉆石主要用于制造鉆探用的探頭和磨削工具,形狀完整的還用于制造首飾等高檔裝飾品,其價格十分昂貴。
二、 動態(tài)平衡原理
為什么有所謂“轉(zhuǎn)化率,溶解度,電離度”等概念?因為其相關(guān)過程存在動態(tài)平衡。平衡原理不僅用于一般化學(xué)平衡,而且對電離平衡,水解平衡,沉淀溶解平衡等同樣有效,顯示出該理論的包容博大。仔細(xì)想想,在我們的生活中,許多狀態(tài)都處于一種動態(tài)平衡中,例如大氣平衡、水平衡、物理平衡、化學(xué)平衡、生態(tài)平衡、人體體液的酸堿平衡、人口發(fā)展平衡、貿(mào)易平衡、供求平衡等。動態(tài)平衡之偉大普遍,是因其既有一定穩(wěn)定性又不喪失活力。另外,萬物都有力圖維持原狀的惰性,只有適時采取措施打破原有平衡才能建立新平衡,進(jìn)而呈現(xiàn)新氣象,包括一切勵志成功學(xué)都是教人如何改變和堅持的。
三、 催化劑
氫氧直接混合,不點燃或不加催化劑幾年也不會變成水,但用鉑等作催化劑后卻可順利反應(yīng)。氯酸鉀單獨加熱,380度以上才分解成高氯酸鉀及氯化鉀和氧氣,而有二氧化錳催化時不到200度就分解為氯酸鉀和氧氣了。這啟示我們,很多看似很難的事情,只要巧妙地找準(zhǔn)了“催化劑”,就可以迎迎刃而解。古時男女成婚,只要找到頂用的媒人,事基本上就成了,這里的媒人就像催化劑,所以催化劑又叫觸媒。
四、 化學(xué)反應(yīng)中的“變與不變”
化學(xué)反應(yīng)雖然變幻無窮復(fù)雜多樣,但其背后隱藏著不變的東西:原子守恒,能量守恒,電荷守恒等,這些知識的學(xué)習(xí),讓我們充分領(lǐng)略到事物千變?nèi)f化的表象后隱藏著不變的法則,這種發(fā)現(xiàn)有一種驚人的美。這個世界的物質(zhì)絢麗多彩種類超過千萬,其反應(yīng)更是不計其數(shù),但不變的是周期表中的百十號元素。多樣性和復(fù)雜性的背后隱藏著統(tǒng)一性、簡單性和規(guī)律性。
五、 化學(xué)中的條件敏感與競爭反應(yīng)
如銅與硝酸在不同濃度時發(fā)生不同反應(yīng),乙醇與濃硫酸在不同溫度下發(fā)生不同反應(yīng),碳酸鈉與硫酸銅溶液混合存在多個競爭反應(yīng),電解時溶液中陰陽離子存在放電競爭反應(yīng)等。這些化學(xué)事實可以讓我們對事物所處的環(huán)境條件有較敏感的意識,同時認(rèn)識到事物的發(fā)展具有多種可能性,改變條件可以改變結(jié)果。為何打開窗戶就能減少煤氣中毒?為何古代有“孟母三遷”?條件與環(huán)境太重要了,境變可促生命之變。
六、 語言即力量
從元素符號到化學(xué)方程式,化學(xué)語言的形式簡潔內(nèi)涵豐富和國際通用給我們留下了深刻印象。以氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式“2H2(g)+O2(g)2H2O(l),ΔH=-571.6kJ/mol”這一化學(xué)語言為例,看看它所傳遞的化學(xué)信息有多豐富:物質(zhì)變化,氫氧化合成新物質(zhì)水;能量變化,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱量;數(shù)量關(guān)系,氫氣與氧按2∶1恰好反應(yīng),每2摩爾氫氣完全反應(yīng)放出571.6kJ熱量;守恒關(guān)系,反應(yīng)前后氫氧原子的種類數(shù)目都保持不變……上面那么繁瑣的文字信息卻可以用一個簡單的熱化學(xué)方程式來表達(dá),這讓我們在驚嘆化學(xué)語言巧妙的同時,也體會到解決問題時選擇恰當(dāng)語言格式的重要性。
七、 分類法
化學(xué)中分類思想隨處可見,如對純凈物的層層分類,對混合物中分散系的分類,對物質(zhì)性質(zhì)的分類,再到對化學(xué)反應(yīng)分類。分類法的應(yīng)用在現(xiàn)實生活隨處可見,從超市到圖書館,從人類文化知識的發(fā)展傳承到國家機構(gòu)的運行,無不分類進(jìn)行。不同的分類標(biāo)準(zhǔn)得到不同的分類結(jié)果。下面舉例說說分類法在化學(xué)中的廣泛應(yīng)用:
(一) 物質(zhì)分類
1. 純凈物:其中化合物可分為無機物與有機物,有機物一般可按官能團再分類?;衔镞€可分為電解質(zhì)與非電解質(zhì)?;衔镏械乃釅A鹽氧化物等又可再細(xì)分。
如鹽,若按其組成特點可分五類:正鹽,酸式鹽,堿式鹽,復(fù)鹽,絡(luò)鹽;若按其形成又可分為:強酸強堿鹽,強酸弱堿鹽,強堿弱酸鹽,弱酸弱堿鹽等四類。再如氧化物,通常的氧化物指氧的氧化態(tài)為負(fù)二,可按性質(zhì)分為酸性氧化物,堿性氧化物,兩性氧化物和不成鹽氧化物;按化學(xué)鍵分共價型氧化物和離子型氧化物;按組成分為金屬氧化物和非金屬氧化物。
2. 混合物:關(guān)注形成分散系的那部分混合物,即溶液濁液和膠體。
(二) 物質(zhì)的性質(zhì)分類
1. 物理性質(zhì):熔沸點,密度,導(dǎo)電性,硬度,外觀等。
2. 化學(xué)性質(zhì):酸堿性,氧還性,絡(luò)合性,穩(wěn)定性,溶解性,毒性等。
(三) 化學(xué)反應(yīng)分類
1. 離子反應(yīng)與否;
2. 氧化還原反應(yīng)與否;
3. 可逆反應(yīng)與否;
4. 自發(fā)反應(yīng)與否;
5. 放熱反應(yīng)與否;
6. 有機反應(yīng)中還有:取代,加成,消去,聚合,裂化,異構(gòu)化反應(yīng)等。
總之,化學(xué)教學(xué)的核心內(nèi)容是:掌握化學(xué)基礎(chǔ)知識,從原子、分子層次認(rèn)識物質(zhì)世界,并形成基本的學(xué)科視角和學(xué)科素養(yǎng)?;瘜W(xué)的學(xué)習(xí)只有具備了上述認(rèn)知與視野,才算真正的入門和融會貫通。
作者簡介:
連蓮,福建省泉州市,福建省泉州市泉港區(qū)第一中學(xué)。