美在化學中

【摘 要】化學這門科學是人類在漫長的時間、廣闊的空間里認識自然、征服自然、改造自然的過程中產生和發(fā)展起來的科學，因此化學科學美的審美主體和客體在眾多的時間和空間內體現出來。本文闡述了化學呈現出的統一、和諧、簡單、深遠、守恒之美，供大家鑒賞。

【關鍵詞】化學美 統一 對稱 簡潔 深遠

國務院頒布的《中國教育改革和發(fā)展綱要》指出：“美育對于培養(yǎng)學生健康的審美觀點和審美能力，陶冶高尚的道德情操，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才具有重要的作用。” 因而，美育愈來愈受到教育工作者的高度重視。 化學本來很美，但在許多人眼中卻是“化學不美”，總把它與“有毒”“有害”“危險”“污染”等詞聯系在一起。“廢水、廢渣、廢氣”的任意排放，使環(huán)境不斷惡化，蔬菜水果上殘留的過量農藥使人惶恐不安，化學似乎成了今天環(huán)境惡化的罪魁禍首。這是因為人們沒有把化學科學與美聯系起來，其實，化學美的存在是不容置疑的。偉大的科學家居里夫人曾說：“科學的探索和研究，其本身就有至美。”況且，化學中能以具體的、簡單的形態(tài)、形象為人所感知，令人陶醉的東西隨處可見，如晶瑩華貴的金剛石、美如藍寶石的膽礬、灑脫如珍珠的水銀、鮮艷柔軟的腈綸、狀如魚卵的尿素等赤橙黃綠青藍紫，千姿百態(tài)。化學教學模型、化學實驗裝置、化工生產設備，其造型勻稱、色彩調和、比例適當、組合錯落有致，無不顯示出優(yōu)美的形態(tài)。

一、 多樣統一

門捷列夫周期表的創(chuàng)制是以美求真的范例。在化學元素周期表 （律 ）中充分體現了物質世界結構的合規(guī)律性中的有序性和物質世界演化的合規(guī)律性中的周期性。已發(fā)現的100多種元素，名稱、結構、性質都不同，但門捷列夫在他生命的九十年里孜孜不倦的探索化學元素的辯證統一，終于他成功了，他把當時已知的63種似乎毫不相干的元素進行精心排列，把化學元素按相對原子質量和化學性質之間的相關秩序排列成盡可能和諧的層次和系列，使它們自然地統一在一起，一個秩序井然的規(guī)律奇跡般展現在我們面前，它勾畫出了元素世界的生動活潑的辨證圖景，使周期表在整體上呈現出美妙的循環(huán)和節(jié)奏，留下的空位預言了未知元素的化學性質，顯示了理論良好的簡潔性、自洽性和預見性。這不僅是形式上的美，一排排，一列列，奇妙的對稱又統一，而且具有內容上的完美性，深刻地揭示了元素之間的協調與和諧，這就是元素周期律的統一美，可見多樣給人豐富、活潑之美，統一給人以單純、程序、完整之美。隨著科學的發(fā)展，今天元素周期律取得了高度的完美統一，這也許正是其發(fā)展歷程中的不和諧因子所激發(fā)的科學家的創(chuàng)美熱情的體現，“0”族元素的發(fā)現、電子殼層結構模型、原子序數定律的建立使元素周期表美更加和諧統一。

二、簡潔深遠

19世紀前半葉，苯環(huán)的結構是有機專家感到困惑、迷惘的問題，致使有機芳香類處在一個像維勤在1835年前描述的那樣，“是一個令人煩惱和恐懼，找不到出山之路的原始熱帶森林。”然而，凱庫勒發(fā)現苯環(huán)后，給人們提供了一份詳細的“導游圖”，芳香族化合物誕生了，這是簡單與深遠的體現，我們在簡單明了的苯環(huán)結構中，體會到了豐實而深刻的內涵。再看看元素周期表，在門捷列夫最初排列元素周期表中留下的十一個空位和對九種元素原子量的修訂，均被后來新元素的發(fā)現和原子量的精確測定可證實。不僅如此，元素周期律，還指導人們擺脫尋找元素的盲目性，促進新元素的迅速發(fā)現。從1869年到1930就發(fā)現了26種，直到今天發(fā)現了達112種，元素周期律有序的指導著化學實踐，是化學發(fā)展中的一個重要里程碑，他對化學和哲學關系的發(fā)展做出了巨大的貢獻，所以恩格斯評價說：“門捷列夫不自覺的應用黑格爾的量轉化為質的規(guī)律，完成了科學史上的一個勛業(yè)，這個勛業(yè)可與勤維烈計算尚未知道的行星海王星的軌道的勛業(yè)居于同等地位。”難道這不是一張簡單的元素周期表深刻的蘊含所表現出來的深淵之美嗎？

三、對稱均衡

從熱化學方程式中我們就可體會到守恒思想的表現：C（s）+O2=CO2（g）+3.9×1000000J。從這一簡單的公式中，我們不僅可看到物質質量的守恒，而且3.9×1000000J這個常數的顯示，使得我們這一方程更具有科學性，從而質量也更為守恒，它使方程變得和諧完美，這正是人們所要追求的。而凱庫勒的苯環(huán)結構就是一個C、H元素組成的相當漂亮的、高度對稱、統一和諧的正六邊形的環(huán)形結構，它真實地反映了苯的性質及其變化規(guī)律，給予我們的就是一種強烈的對稱美感。又如金剛石中每個碳原子與周圍呈正四面體排列的碳原子成鍵，仿佛金字塔般優(yōu)美壯觀，締造了金剛石的堅硬。石墨由六邊形構成的網狀碳原子平面以0.335nm的間距一層一層地疊在一起，和諧、穩(wěn)定、均衡。C60分子由12個五邊形和20個六邊形構成的多面體的每個頂點上有一個碳原子，每個五邊形面的周圍環(huán)繞著5個六邊形面，是一個由60個碳原子構成的足球狀的球體結構，擁有完美的對稱性。通常人們只會對金剛石打磨后的鉆石的璀璨之美贊嘆不已，而認識到它內在結構的人們更會驚嘆其和諧、穩(wěn)定、均衡之美。

四、實踐創(chuàng)新化學美還表現于實驗與創(chuàng)新之美

化學實驗的美在于實驗設計的創(chuàng)造性、裝置的新穎性、實驗技術的藝術性和對真理的驗證性以及對謬論的批判性。17世紀建立的“燃素說”就當時的科學水平來看，它能解釋燃燒、金屬銹蝕和還原等現象，以及化學親和力、物質酸堿性等性質。但拉瓦錫的精確定量實驗，通過獨到的想象和思維創(chuàng)建了新的燃燒（氧化）學說，將統治化學一個多世紀并一度和諧的理論擊得粉碎，使近代化學真正建立在科學的基礎之上。實驗檢驗著理論的真理性，使科學理論散發(fā)真的光彩、美的光輝。此外，實驗中晶瑩剔透的玻璃儀器、流暢的裝置設計、規(guī)范的操作，無不體現著嚴謹、準確、簡潔、有序的實驗之美，誘發(fā)人們的興趣，提供給人們審美和求美的時間和空間，促使他們不斷探索問題，體驗實驗成功的快感和實事求是的科學精神，真正體會實驗之美。