一、以原子為基本構(gòu)件分析物質(zhì)的構(gòu)成 “宇宙是由無窮多個星體構(gòu)成的”,這是以“星體”為基本構(gòu)件說宇宙的構(gòu)成。宇宙不是星體的胡亂堆放,說“宇宙是由無窮多個星體組成的”,這是不符合直覺的說法。使用“星體”概念分析宇宙,要從構(gòu)成的角度去分析。原子是化學(xué)變化中的最小粒子,以原子為基本構(gòu)件分析物質(zhì)的構(gòu)成比較常見,比如,以下四圖所示結(jié)論(詳細(xì)解讀就省了)。 ![]() ![]() ![]() ![]() 物質(zhì)的構(gòu)成決定了物質(zhì)是什么,決定了物質(zhì)的性質(zhì)?;瘜W(xué)上的“原子”概念,一般是從微觀角度分析物質(zhì)構(gòu)成用到的概念。 二、化學(xué)視角下分析物質(zhì)組成需用到“元素”概念 在有些情況下,把我們潛意識的東西顯意識化也是一件很困難的事情。“化學(xué)視角下分析物質(zhì)組成為什么需用到“元素”概念?”,從教材到一些課例來看,化學(xué)上所說“元素”概念是什么,講的還是不是很清晰明了,特別是關(guān)于““元素”概念是宏觀視角分析物質(zhì)組成用到的概念?!钡慕忉專夯驔]有下文、或解釋模糊不清。一個學(xué)科概念的建立是有用且必要的,化學(xué)學(xué)科里為什么存在“元素”概念,作如下解釋: 以原子為基本構(gòu)件分析物質(zhì)的構(gòu)成,從另外一個角度看,它是分析物質(zhì)里原子的存在狀態(tài)。原子是化學(xué)變化中的最小粒子,原子層面分析物質(zhì)組成,不能直接運(yùn)用“原子”概念,需要有能指稱原子的概念——元素,用“元素”指稱原子而不考慮原子的狀態(tài)是怎樣的。單個的原子或分子不是宏觀說所說的物質(zhì),用“元素”指稱的原子一定是數(shù)量眾多的原子。關(guān)于“用“元素”指稱原子而不考慮原子的狀態(tài)是怎樣的?!钡慕忉屨f明如下: 教材(課題3 元素 60頁)“圖3-17 地殼中的元素含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))”所示,“氧48.60%”,是指地殼中所有氧原子質(zhì)量的占比,“氧元素”指稱的氧原子是在地殼中多種存在狀態(tài)的氧原子,可以認(rèn)為用“氧元素”指稱氧原子是不考慮氧原子的存在狀態(tài)的。 選用化學(xué)法制取氧氣的藥品時的思維活動。首先,從可能性上考慮(從組成上分析化學(xué)藥品):所選化學(xué)藥品(氧氣除外)要含氧元素(不考慮氧原子的存在狀態(tài))。水、雙氧水、高錳酸鉀、氯酸鉀、碳酸鈣、二氧化碳等物質(zhì),這些物質(zhì)中的氧原子的狀態(tài)是不一樣的,但它們都是可考慮的對象。其次,考慮可行性。物質(zhì)的構(gòu)成決定物質(zhì)的性質(zhì),要考慮所選化學(xué)藥品的化學(xué)性質(zhì)及其他條件。這個例子說明,在化學(xué)思維活動中存在需要“元素”概念的情形。 計(jì)算物質(zhì)組成元素的質(zhì)量比質(zhì)、計(jì)算物質(zhì)中某元素的質(zhì)量比、根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算等,在思維活動中都是負(fù)略物質(zhì)原子的存在狀態(tài)的。 三、“元素”概念相當(dāng)于一個代詞 “化學(xué)上將質(zhì)子數(shù)(即核電荷數(shù))為8的所有氧原子統(tǒng)稱為氧元素”,“氧元素”概念的內(nèi)涵并不揭示所有氧原子的特征屬性,“氧元素”概念的內(nèi)涵是指稱氧原子?!把踉亍备拍畹膬?nèi)涵相當(dāng)于一個代詞,用它來指稱一類原子——氧原子?!皻湓?、鋁元素、硅元素、鐵元素”等概念都一樣。 “氧元素、硅元素、鋁元素、鐵元素”等概念指稱的原子的類屬明了,“質(zhì)子數(shù)(即核電荷數(shù))相同的一類原子的總稱”是它們的共同特征,“元素是質(zhì)子數(shù)(即核電荷數(shù))相同的一類原子的總稱”,可認(rèn)為“元素”概念是“氫元素、鋁元素、硅元素、鐵元素”等概念的屬概念。這樣定義“元素”概念,在應(yīng)用上沒問題,對初學(xué)者而言,理解上有困難?!拔镔|(zhì)是由元素組成的”,即“物質(zhì)里有若干原子”,這里的“元素”概念指稱物質(zhì)里的所有原子,原子的類屬不明了??梢赃@樣定義“元素”概念:元素是物質(zhì)原子的總稱。 初學(xué)者形成“元素”概念,最難的地方在于下圖所示內(nèi)容的理解。 ![]() 四、教材分析上的疑點(diǎn)與見解 利用化學(xué)方法分析眾多的物質(zhì),發(fā)現(xiàn)它們的基本成分--元素只有一百多種,就像可數(shù)十萬個英文單詞的字母一樣(課題3 元素 59頁),依據(jù)從教材上這種描述,對“元素”概念的理解應(yīng)是:元素就是原子。“元素是質(zhì)子數(shù)(即核電荷數(shù))相同的一類原子的總稱”,元素不是原子。 像金剛石、石墨是兩種不同的物質(zhì),它們的元素組成是都是碳元素,教材上“由一百多種元素組成的上億種物質(zhì)”的描述改成這樣比較好:“目前,已發(fā)現(xiàn)和人工合成的上億種物質(zhì)的元素組成不外乎是一百多種元素中的一種或多種”。 |
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