從三個角度欣賞化學學科中的“美”

孫宇航

摘 要： 化學是一門歷史悠久而又富有活力的學科，化學的成就是社會文明的重要標志。本文從化學化學用語、化學實驗的操作規范性、實驗現象多樣性及化學學科中守恒思想等方面，論述了化學學科的“美”主要表現，使讀者喜愛化學這門學科。

關鍵詞： 博雅教育 化學學科 獨特美

南京市第九中學的校訓之一是博雅尚美，在我校學生課內課外吸收大量知識的基礎上，會欣賞各個學科的獨特之美，對學生獲得知識、鞏固和運用知識能力的提高有很好的推進作用。“授人以魚，不如授人以漁”，與其泛泛地告訴學生學科的美，不如教會學生如何欣賞各個學科的獨特的美，從心里喜愛學科的美，產生學習知識、探究知識的動力，獲得學習知識的成就感。南京市第九中學“新博雅教育”，旨在培養“廣見識、雅氣質、會思想的人”，是在新的教育環境下對“博雅教育”的繼承與發展。本文以高中化學學科為例，從三個方面探討屬于化學學科的獨特美，引導讀者學會欣賞化學的美妙之處。

化學是一門以實驗為基礎的自然科學。門捷列夫提出的化學元素周期表大大促進了化學發展。化學是自然科學的一門基礎科學，在原子層次上研究物質的組成、結構、性質及其變化規律的自然科學；化學是創造新物質的科學。

化學是一門歷史悠久而又富有活力的學科，化學的成就是社會文明的重要標志。化學的獨特的“美”主要表現在三個方面：（1）化學用語的簡便之美；（2）化學實驗的操作規范性和實驗現象多樣性之美；（3）化學學科中守恒思想的嚴謹之美。學習化學知識，不僅能培養學生不斷進取、發現、探索、好奇的心理，而且能激發人類對理解自然、了解自然的渴望，豐富人的精神世界。

化學是一門是實用的學科，它與數學物理等學科共同成為自然科學迅猛發展的基礎。化學的核心知識已經應用于自然科學的各個區域，化學是改造自然的強大力量的重要支柱。化學家們運用化學的觀點觀察和思考社會問題，用化學知識分析和解決社會問題，例如能源問題、糧食問題、環境問題、健康問題、資源與可持續發展問題等。

生活中的四要素：衣食住行都離不開化學，普及化學知識就是為了提高人們的生活質量。化學學科的美有很多，筆者認為主要從三個以下方面學會欣賞化學之美。

一、化學用語的簡便之美

化學用語是化學學科用來表示物質組成、結構、性質、化學變化的專用符號，也是學習化學學科的重要工具。化學用語語言簡練，含義豐富，表達準確，全球通用，便于溝通。

常用的化學用語有：元素符號、核素、化學式、分子式、離子符號、原子結構示意圖、核素表達式、電子式、結構式、核外電子排布式、化學反應方程式、離子反應方程式、電離方程式、電極反應方程式、熱化學反應方程式等。

1.欣賞方法

“○”表示原子核，圈內“+”號，表示質子所帶電荷的是正電性；圈內數字“12”，表示核內12個質子；圈外弧線，表示電子層，弧線所夾的數字為該電子層容納的電子的數目。鎂原子有3條弧線，表示它共有3個電子層。

原子結構示意圖不僅可以表示中性原子，還可以表示帶電的原子——離子（包括陽離子和陰離子）核外電子排布的情況。構成原子的結構粒子之間的數量關系

①質量數（A）=質子數（Z）+中子數（N）

②質子數=核電荷數=原子核外電子數=原子序數

注意：質子數、中子數決定原子種類（同位素），質量數決定原子的近似相對原子質量，質子數（核電荷數）決定元素種類；原子最外層電子數決定整個原子顯不顯電性，也決定著鎂元素的化學性質。

化學思維的一個最重要思想是：結構決定性質，性質決定用途。結合鎂原子結構示意圖，就可以推測鎂原子的原子核外電子排布、原子半徑、元素的主要化合價、最高價氧化物對應的水化物的酸堿性、元素的金屬性與非金屬性等。

化學用語在化學學習、科學研究和生產實踐中的作用與價值是獨一無二的。

2.表示物質之間化學變化和物質的化學性質

用化學式表示鈉及其化合物之間轉換關系，簡潔明了，一目了然。如圖所示：

二、化學實驗的操作規范性和實驗現象多樣性之美

1.化學實驗操作的規范性

儀器的選用和組裝，試劑的狀態和用量，操作的順序和時間，實驗現象的觀察，尾氣的處理，儀器的清洗方法、試劑的儲存等都有嚴格要求和規則。化學實驗規范性操作，是化學實驗安全的有力保障，根據實驗目的選擇合適的實驗儀器和實驗步驟，是完成實驗的基礎。

2.化學實驗現象的多樣性

化學反應時，物質的顏色、狀態、氣味等在反應前后都可能發生變化，有時還有火焰及其顏色變化，有的實驗還伴有聲響、煙霧等現象。美妙的化學實驗現象不僅能吸引學生學習的注意力，而且能提高學生學習化學的興趣。

化學反應的現象中色、態、味的變化，與參加反應物質的量和反應條件密切聯系。正確觀察實驗現象是得到實驗結論的有效手段，實驗各個環節的有機組合才能確保實驗的完美。

三、化學學科的嚴謹之美

物質在發生化學變化時，除了遵循一定性質變化規律進行質的轉變之外，在數量上也有緊密聯系，主要遵循三大守恒規律。簡單地歸納為：（1）化學反應中得失電子守恒；（2）化學反應前后原子守恒即質量守恒，也稱為物料守恒；（3）在電解質溶液或離子化合物中陰、陽離子的電荷守恒。示例如下：

1.電荷守恒

在電解質溶液或離子化合物中，無論存在多少種離子，陰離子所帶負電荷數的總和一定等于陽離子所帶正電荷數的總和，即電解質溶液是呈電中性的。

2.質量守恒

質量守恒定律是指，參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和[1]，微觀上是化學反應前后原子的種類和個數不變。

3.電子守恒

化學學科的美妙之處有很多，本文僅介紹其中的三個方面。化學學科發展前景誘人，它在保證人類的生存并不斷提高生活質量方面起著重要作用。如：利用化學生產化肥和農藥，以增加糧食的產量；利用化學合成藥物，以抑制細菌和病毒，保障人體健康；利用化學開發新能源和新材料，以改善人類的生存條件；利用化學綜合應用自然資源和保護環境，以使人類生活得更加美好[2]。

目前，化學知識的應用廣泛，日益滲透到生活的各個方面，特別是與人類社會發展密切相關的重大問題。化學與人類的衣、食、住、行，以及能源、信息、材料、國防、環境保護、醫藥衛生、資源利用等方面都有密切的聯系，它是一門社會迫切需要的實用學科。為了生活質量的提高和會欣賞化學知識，我們沒有理由不掌握一些基本的化學知識。

參考文獻：

[1]義務教育教科書《化學》.九年級上冊人民教育出版社，2012，6（第一版）：94.

[2]義務教育教科書《化學》.九年級上冊人民教育出版社，2012，6（第一版）：2.