翟春玉
摘? 要:高中化學(xué)作為高中課程中的主要學(xué)科之一,對(duì)高中生的整體成績有著極大的影響,其中各種性質(zhì)定義之間關(guān)系密切卻又存在一定的差異。但由于以前的化學(xué)教材中對(duì)于一部分物質(zhì)的表述不夠清晰,導(dǎo)致了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生了一定程度的阻礙,所以,該文主要以矛盾之一的金屬性與非金屬性展開討論,探討其中存在的問題與不足,并提出些許建議。
關(guān)鍵詞:高中? 化學(xué)? 金屬性? 非金屬性
中圖分類號(hào):G64 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2020)05(c)-0099-02
物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論作為一項(xiàng)化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)定義,貫穿了整個(gè)高中化學(xué),在高中課程中占據(jù)了一席之地。在高中化學(xué)教材必修(一)中,最能夠體現(xiàn)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的核心效用,對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、研究化學(xué)有著非同一般的意義,能夠?yàn)閷W(xué)生了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)提供良好的基礎(chǔ)。但是化學(xué)教材中對(duì)于某些定義與性質(zhì)的解釋太過于絕對(duì),在一定方面局限了學(xué)生思考問題的能力,無論是物理還是化學(xué),所有的理論模型幾乎都不可能完整地描述出全部的真實(shí)情況,理論是基于假設(shè)之下成立的。所以,下文將分析現(xiàn)今我國高中化學(xué)教材中存在不全面的部分,并呼吁相關(guān)部門加以修正。
1? 金屬性與非金屬性的規(guī)律
金屬性與非金屬性的基本定義是:原子是不是容易丟失,或獲得電子的特性。如果元素輕易地就能夠丟失電子,則叫作金屬性強(qiáng);與此相反,如果能夠輕易地得到電子,就稱為非金屬性強(qiáng)。
在教材中對(duì)于這兩方面的描述是:“在同一周期中, 各元素的原子核外電子層數(shù)相同,從左到右核電荷數(shù)依次增多, 得電子能力逐漸增強(qiáng)[1]”。通過課本中的內(nèi)容反映出了元素的變化規(guī)律,但是對(duì)于遞進(jìn)過程中的部分元素有可能發(fā)生的不規(guī)律變化卻沒有表述。對(duì)于元素丟失電子的能力可以使用電力能的變化對(duì)比,相同的周期內(nèi),電力能是隨著原子序數(shù)的變化而變化,如果原子序數(shù)增加的話,電力能也隨之增加??墒悄芰恳粯拥能壍离娮犹畛涑霈F(xiàn)全空(ns2 np0)、半滿(ns2 np3)和全滿(ns2 np6)等。這些元素的電離能相較于前后而言,可能會(huì)高于后者元素。在同族元素中,電離能與原子序數(shù)一同變化,可是從第6部分的鑭系元素開始,由于受到了其收縮性質(zhì)的波及,這一部分的原子與前期同族元素的半徑基本相同,電離能可能較前面一期元素來講略有升高。6期元素從鉿到鉛與一般規(guī)律相反,故可以認(rèn)為Pb的金屬性比Sn弱。
原子獲取電子的能力還與其親和能有一定的關(guān)系,基態(tài)氣態(tài)原子得到一個(gè)電子形成氣態(tài)陰離子所釋放出的能量稱為原子的第一電子親和能,親和能變小,元素原子獲得電子的能力就會(huì)升高,與此同時(shí),其非金屬性增強(qiáng)。一般情況下,原子的第一親和能多數(shù)都是負(fù)數(shù),僅最外電子亞層已全充滿的稀有氣體原子(ns2 np6)和ⅡA族原子(ns2)等必須吸收能量才能加合電子, 故其第一電子親和能為正值[2]。而電子的親和能力強(qiáng)弱同時(shí)受到兩個(gè)方面的影響:一是原子核的引力;二是與核外電荷的擯棄。不論在什么地方,主族內(nèi)的電子親和能與原子半徑的變化成正比,能夠隨著原子半徑的變大而變大,原子核對(duì)電子的引力減小,所以電子的親和能由左至右呈現(xiàn)逐步遞減的情況。在主族中由上至下呈現(xiàn)出遞減的狀態(tài)。所以,同期和同族元素的電子親和能都不存在極其規(guī)律的變化,由于各個(gè)方面的影響,其中會(huì)發(fā)生與常規(guī)規(guī)律相駁的情況。電子親和能最小的元素?zé)o法在每部分二周期的元素內(nèi)出現(xiàn),反而是從三周期或者四五周期開始出現(xiàn)。如第二周期元素F、O就比和三周期同族元素Cl、S的電子親和能大,是通過添加一個(gè)電子從而產(chǎn)生陰離子量減小所引發(fā)的,所以對(duì)于F原子非金屬性最強(qiáng)這種說法無法得到證實(shí)[3]。
2? 判別金屬性與非金屬性的強(qiáng)弱
由上文分析可知,判別金屬性與非金屬性的強(qiáng)弱,能夠通過電力能或者親和能來進(jìn)行判斷。
教材中對(duì)于金屬性與非金屬性有著不甚明確的定義,其中主要表述了金屬性的強(qiáng)弱與單質(zhì)和酸置換氫能力的大小有關(guān),還有其與最高價(jià)氧化物的水化物—?dú)溲趸锏膲A性高低有一定的聯(lián)系。若是單質(zhì)與酸或者水極容易發(fā)生反應(yīng)得到氫,那么證明這這種元素的氫氧化物堿性較大,所以金屬性就較強(qiáng),與之相反則金屬性較弱。而元素非金屬性的強(qiáng)弱判斷,主要依靠最高價(jià)氧化物水化物的酸性大小,或跟氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度以及氫化物的穩(wěn)定性來判斷。若是其水化物的酸性較大,那么這種元素的非金屬性較強(qiáng),反之則弱。
根據(jù)教材中所表述的定義可以發(fā)現(xiàn),其中沒有將單獨(dú)原子與原子反應(yīng)后化合物的變化規(guī)律加以區(qū)分。但是事實(shí)上,元素單質(zhì)置換氫的過程主要是其在產(chǎn)生水合離子的能力高低,與其金屬性的強(qiáng)弱沒有直接必然的聯(lián)系。通過上文分析可知,比較金屬性與非金屬性的強(qiáng)弱,可以用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)來判斷,電極電勢(shì)越小,金屬活動(dòng)性越強(qiáng),反之則越弱。由于金屬活動(dòng)性與電勢(shì)的變化有關(guān)。所以,一般情況下,金屬活動(dòng)性與金屬性成正比,但是僅僅限于一般情況而言。
堿金屬電離能排序是Li最大到Cs最小,標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)卻是從Na到Cs逐漸遞減,可是Li的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)低于比Cs,這是因?yàn)長i的半徑相對(duì)來說比較小,易與水分子結(jié)合生成水合離子而釋放出較多能量所造成的。
3? 關(guān)于元素金屬性與非金屬性準(zhǔn)確表述的參考
由于各個(gè)方面的局限性,高中化學(xué)課本對(duì)于上文所概述的問題沒有辦法一一進(jìn)行對(duì)比修改,但是,在現(xiàn)今的高中化學(xué)課本中需要體現(xiàn)出這些定義的議論性,真理是一種相對(duì)的學(xué)術(shù)觀念,它無時(shí)無刻不在發(fā)生變化,通過科學(xué)家以及相關(guān)人士的不斷研究,我國高中化學(xué)課本也隨之不斷地完善,但是其中仍舊存在諸多不確定的化學(xué)定律,這些具有不確定性的定義在一定程度上影響了學(xué)生對(duì)于化學(xué)問題的思考方向,并且某些設(shè)定會(huì)對(duì)學(xué)生的延伸性思考產(chǎn)生局限。以此文金屬性與非金屬性為例,上文通過幾種案例說了在高中化學(xué)教材中對(duì)其定義不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膸讉€(gè)方面,這些問題對(duì)于學(xué)生的影響是無法忽視的。所以,在不改變整體框架的前提下,需要在高中化學(xué)教材中對(duì)金屬性與非金屬性的變化規(guī)律與強(qiáng)弱遞進(jìn)的性質(zhì)描述中添加“可能”“一般情況下”“普遍”等詞語。拒絕既定的性質(zhì)定義,將其表述為一般情況下可能會(huì)發(fā)生的事件,而不是必然會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象。由于化學(xué)知識(shí)的體系較為龐大,所涉及到的化學(xué)變化過于抽象,化學(xué)理論的決定基本完全依賴于相關(guān)實(shí)驗(yàn),理論上的知識(shí)對(duì)于未知的預(yù)測(cè)能力有限,所以其中所發(fā)生的各種現(xiàn)象不能使用過于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋硎?,這樣能夠?yàn)閷W(xué)生思考化學(xué)問題提供相對(duì)較大的空間,能夠使其突破定義的桎梏,調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為化學(xué)學(xué)習(xí)留有一定的懸念,能夠促進(jìn)學(xué)生在探索真理方面的積極性,從而實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)。
4? 結(jié)語
根據(jù)上文所述,由于高中化學(xué)教學(xué)需要學(xué)生有一定的邏輯思維能力,能夠?qū)τ诮饘傩耘c非金屬性在書本中的定義展開思考,分析其中不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟糠?,并且加以?yàn)證,對(duì)于這些定義不全面、語言描述存在漏洞的部分進(jìn)行著重探討,選擇合適的表述方式對(duì)具有不確定性質(zhì)的定義進(jìn)行修改,避免學(xué)生根據(jù)書本中所寫的內(nèi)容進(jìn)行思考,從而對(duì)其思維能力的發(fā)展產(chǎn)生了局限性。高中化學(xué)作為一門與實(shí)際生活息息相關(guān)的學(xué)科,其中所涉及到的性質(zhì)定義不計(jì)其數(shù),學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中需要對(duì)其規(guī)律進(jìn)行深度思考,該文通過對(duì)金屬性與非金屬性的性質(zhì)進(jìn)行了分析研究,以實(shí)踐證實(shí)了其不足之處,所以,希望日后在高中化學(xué)教材編寫方面能夠針對(duì)此類問題進(jìn)行整改,以此豐富學(xué)生的教材內(nèi)容,推動(dòng)我國教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1] 孫元成.金屬性的比較與高中化學(xué)多知識(shí)模塊的銜接探析[J].延邊教育學(xué)院學(xué)報(bào),2018,32(5):129-131.
[2] 汪傳飛.高中化學(xué)教學(xué)中元素金屬性和元素非金屬性強(qiáng)弱比較的研究[J].西部素質(zhì)教育,2016,2(8):167.
[3] 石華軍.基于化學(xué)史教育的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐[D].山東師范大學(xué),2013.