韓穎婷,李丹菁
(1.江西省撫州市第一中學(xué),江西 撫州;2.江西省萍鄉(xiāng)市萍鄉(xiāng)中學(xué),江西 萍鄉(xiāng))
化學(xué)是什么?作為化學(xué)教育工作者,查閱相關(guān)資料后,筆者從以下幾點(diǎn)加以闡述。
中國(guó)五代時(shí)道家譚峭更著有《化書(shū)》,但無(wú)“化學(xué)”一詞。國(guó)外學(xué)者認(rèn)為拉丁文chemia是從阿拉伯文“煉金術(shù)”演變而來(lái),也可能來(lái)源于希臘語(yǔ)“澆鑄”(“浸液”)、埃及語(yǔ)“黑色”或漢語(yǔ)“金液”。
漢語(yǔ)“化學(xué)”如何產(chǎn)生?1970年,日本學(xué)者坂出祥伸指出“化學(xué)”首見(jiàn)于上海墨海書(shū)館出版的雜志《六合叢談》(1857年-1858年)。1981年,國(guó)內(nèi)第一篇探討“化學(xué)”譯名來(lái)歷的論文發(fā)表。潘吉星和袁翰青先后指出:“化學(xué)”一詞首出于韋廉臣(威廉森,Alexander Williamson)所著的《格物探源》。1992年,劉廣定從王韜(上海墨海書(shū)館學(xué)者)的日記(1855年)中找到了“化學(xué)”出處,認(rèn)為“化學(xué)”是由華洋學(xué)者提出。隨后沈國(guó)威據(jù)王韜日記推斷出:“化學(xué)”最早出處源自來(lái)華傳教士戴德生。日記記載:“十有四日,丁未,是晨郁泰峰來(lái),同詣各園游玩,戴君特出奇器,盛水于桮,交相注,曷頓復(fù)變色,名曰化學(xué),想系磺強(qiáng)水所制。”[1]這是“化學(xué)”的最早首創(chuàng)。
化學(xué)的概念,中學(xué)和大學(xué)教材的提法是“化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)?!蔽覈?guó)最近出版的《辭海》及《化工辭典》中也具有相似的提法。相關(guān)文獻(xiàn)中出現(xiàn)數(shù)十種新的提法。如美國(guó)著名高分子化學(xué)家弗洛里建議把化學(xué)定義為“分子的科學(xué)”。我國(guó)科學(xué)出版社出版的《化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史》中提出“化學(xué)是研究物質(zhì)在原子和分子水平的變化規(guī)律及變化過(guò)程中的能量關(guān)系的科學(xué)?!?/p>
我國(guó)化學(xué)哲學(xué)家廖正衡[2]先生提出:“化學(xué)主要是研究物質(zhì)的分子轉(zhuǎn)變規(guī)律的科學(xué)?!惫P者認(rèn)為這是較恰當(dāng)?shù)亩x。理由是:(1)對(duì)化學(xué)研究對(duì)象表述準(zhǔn)確。指明研究對(duì)象是物質(zhì)中的分子,而非其他粒子。(2)指明研究運(yùn)動(dòng)是分子轉(zhuǎn)變。是分子與分子間一種或多種的轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng),而非物理的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。這點(diǎn)很好地區(qū)分了物理與化學(xué)學(xué)科對(duì)象的不同。(3)“主要”,說(shuō)明在化學(xué)研究的一般規(guī)律下存在一定的特殊性,存在著相互統(tǒng)一而又對(duì)立的學(xué)科滲透及聯(lián)系。
廖先生這個(gè)定義也有不足之處?;瘜W(xué)研究還有一個(gè)重要方面是研究分子的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。但在該定義中未能體現(xiàn)。所以筆者提出如下嘗試性的定義:“化學(xué)主要是在微觀粒子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和轉(zhuǎn)變規(guī)律的科學(xué)?!?/p>
筆者認(rèn)為上述關(guān)于化學(xué)的定義有一定的缺陷。它未能把化學(xué)研究的特殊對(duì)象同其他科學(xué),特別是物理學(xué)的研究對(duì)象相區(qū)別。為了把化學(xué)定義確切,必須要弄清化學(xué)運(yùn)動(dòng)和物理運(yùn)動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系。
化學(xué)中心在“化”?!盎毙氯A字典中解釋為性質(zhì)狀態(tài)或情形和以前不同。自然科學(xué)研究的是天體、四季、動(dòng)植物變化規(guī)律。物理變化指物質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生改變,但物質(zhì)本身的性質(zhì)并未改變?;瘜W(xué)研究各種物質(zhì)的化學(xué)本身的性質(zhì)及變化,什么是化學(xué)變化?
生活中大多化工產(chǎn)品的使用都涉及物理和化學(xué)變化,如天然氣的燃燒、人類(lèi)使用的六大綸(滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸)都來(lái)源于簡(jiǎn)單的有機(jī)物的化學(xué)合成。
化學(xué)研究各種物質(zhì)的化學(xué)本身的性質(zhì)及變化,筆者結(jié)合中學(xué)授課實(shí)例具體闡述:如:碘單質(zhì)受熱變碘蒸汽,物理變化;高錳酸鉀受熱分解產(chǎn)生氯化鉀和氧氣,有新物質(zhì)生成,為化學(xué)變化。再比如:把硝酸鉀、二氧化碳、硫化氫、硝酸、酒精等放入水中,變成對(duì)應(yīng)溶液。其中硝酸鉀溶于水,在水分子的作用下變成水合鉀離子和硝酸根離子,為物理變化。宏觀解釋?zhuān)瑳](méi)有新物質(zhì)生成,微觀分析只有舊鍵(K+、NO3-)斷鍵,無(wú)新鍵生成。二氧化碳溶于水生成碳酸,碳酸(H2CO3)電離出H+和HCO3-等,二氧化碳變成碳酸,新物質(zhì)生成,屬化學(xué)變化。硫化氫和硝酸溶于水,變成對(duì)應(yīng)的酸溶液,電離出氫離子和對(duì)應(yīng)酸根離子,為物理變化,原因與硝酸鉀相同。而酒精溶于水因?yàn)榛瘜W(xué)鍵并未斷裂,屬物理變化,但有些學(xué)者認(rèn)為這改變了氫鍵的連接方式,為化學(xué)變化。物質(zhì)的溶解度、溶解熱、擴(kuò)散力等這些因素都需進(jìn)一步研究。由實(shí)例知化學(xué)是從分子、原子等微觀粒子層次揭示物質(zhì)變化規(guī)律的學(xué)科。
化學(xué)所涵蓋的內(nèi)容廣泛而豐富。主要是從以下方面研究物質(zhì)的科學(xué):(1)采用多種方式測(cè)定物質(zhì)的組成,粒子間的成鍵方式。如簡(jiǎn)單立方堆積還是體心立方堆積,是線狀還是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(2)利用原料對(duì)物質(zhì)進(jìn)行提取、分離、合成及應(yīng)用。如六大綸的合成。(3)形成多分支學(xué)科共同研究化學(xué)反應(yīng),解釋客觀規(guī)律。
根據(jù)中學(xué)生認(rèn)知水平,“化學(xué)是什么”的探析可以是一個(gè)遞變的過(guò)程,符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,不能對(duì)概念或內(nèi)涵限定過(guò)死,可以從不同層面對(duì)這一概念給予不同的理解,這需教師結(jié)合情境,采用不同教法和學(xué)法。