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吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

来源:未知作者:戴飞 点击:所属专题: 摩尔
前段时间讲了《物质的量》,感觉还是有点累。 其实,每年讲到这里都是信心十足的,想方设法要把这个话题讲好,然而总会有学生觉得不好理解,所以到现在我也做不到信心十足了。 江苏化学教师QQ群的网络研讨活动,2017年9月29日,由新沂市教师发展中心的袁林主任,主讲了

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吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

前段时间讲了《物质的量》,感觉还是有点累。

其实,每年讲到这里都是信心十足的,想方设法要把这个话题讲好,然而总会有学生觉得不好理解,所以到现在我也做不到信心十足了。

江苏化学教师QQ群的网络研讨活动,2017年9月29日,由新沂市教师发展中心的袁林主任,主讲了“如何突破《物质的量》的教学瓶颈” ,我们跟着学习了,受益匪浅。最近,又参与了鲁名峰老师组织的“高中化学教师群”网络研讨活动,学习了专家的报告,有了些认识,再去查资料,就又有了想法,所以,忍不住要吐槽一下这个物理量。

吐槽前,再次学习了曹英老师、龙琪教授等专家学者的文章。所以,接下来写的内容,尤其是后面一部分,准确来说应该是摘录了专家学者的文章。


吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

 “物质的量”,一个物理量而已。讲起来为什么那么悲催?

要是我们讲“打”,那是一个怎么样的场景?一打12个,两打24个,就这么简单。我们要不要讲“打”是怎么来的?学生的计算会不会出现障碍?以“打”为起点,会不会有其他的计算需要继续讨论?好像都不需要!

“物质的量”,问题出在哪里?我的看法有这些:

1,“物质的量”这个名儿取得不好。物理量的名词,两个字蛮好的,速度,质量,长度,时间;三个字的也还好,比热容,加速度,看看,还行吧,但是,看着也有点眼生,是不是。现在来一个四个字的,“物质的量”,什么鬼,怎么这么拗口啊!什么的干活――物质的量!哈哈哈哈,拜托,能不能换一个?堆量?团体?集团体?团量?微群?微群数?微数量?从里面选一个用,这样是不是好一点?可惜,目前没有哪个能一呼百应地出来说句话,或者说,能说话的又怕麻烦,不肯改变这个局面。所以,一直没人能把这事搞定!

“物质的量”这个词儿应该是来源于对这个词英文版的直译,“amount  of   substance”。当初,这个翻译,是一个人整出来的,还是几个人商量的?不得而知。反正是,没取到一个好名字。王菲原来不叫王菲,叫王靖雯,关芝琳原来叫关家慧,成龙原来也不叫成龙,很接地气地叫陈港生。要是用他们原来那个老土的名字,估计没那么火,是不是。所以,取个好名字很重要。“物质的量”,真拗口。学生不喜欢这个名字,对他们来说,印象深刻的是另外一个词“摩尔”。“聪明”的老师一开始讲这玩意儿就开始跟学生绕“物质的量”和“摩尔”,甚至还有的题目在“物质的量”这四个字上绕。学生苦不堪言!

其实,我们上学时,这个物理量有另外一个名词,在这就不说了,说了更乱。

吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

2,讲“物质的量”这个物理量,还要讲他怎么来的!这就尴尬了!你知道质量这个物理量怎么来的,怎么定义的?不知道是吧,你不是从小学就开始用了吗?你吃鸡蛋时,你知道这个蛋怎么来的,什么长相的鸡在什么时候什么心情下生的?这个会影响你吃炸鸡蛋,炒鸡蛋的心情吗?应该不会的!

问题是,能不能就简单地,直接地讲1mole多少个?回答是,不能!高中生了,要让他们形成微观宏观辩识思想,要培养他们推理证明的能力。培养这些能力用什么素材,对不起,就你了――物质的量!命苦不能怪政府,物质的量,辛苦你了。

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3,NA。这啥玩意儿?往俗了说,一摩尔的个数。取个名字叫什么呢,“摩尔个数”呗。要真是这样,蛮好的故事,蛮好的结局。

可是,偏偏故事的发生不是这样的,人家给他取名字叫阿伏加德罗常数。天那,搞事情!阿伏加德罗是什么鬼?是人名?什么人?我们到哪去找到他,把他打一顿?什么,这些事不是他干的,是为了纪念他?那为什么是阿伏加德罗,那么长的名字?为什么不是道尔顿,为什么不是汤姆逊,为什么不是姚明,为什么不是周润发?为什么不是F4?长一点的也有啊,十八罗汉,三十六金刚好不好?为什么偏偏是阿伏加德罗?谁来解释一下,不能就你们几个不靠谱的专家随便定啊!救救我们吧!😂️😃️😄️😅️

更加悲催的故事是这样的,你以后将经常遇到这样的题目,设NA为阿伏加德罗常数的值,以下说法正确的是:ABCD。什么什么,NA怎么又变了,变成一个数值了?不是不能这样说吗?您是命题人您了不起啊,这么随性?难怪ABCD我从来没有选对过!你们每次都这样,我们老师这样讲,你们偏偏要那样考。我上学上到现在容易吗,我认真学习,每年都交学费,我招谁惹谁了,你们说?

何况,说好了考NA,问的都是电子得失数,化学键的个数,电离平衡,水解平衡等等高大上的问题。命题人,您能不能厚道一些?

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也有人说,阿伏加德罗常数难理解吗?这个要是难理解,以后怎么理解离子积常数,法拉第常数,适气体常数,玻尔兹曼常数 ?

还有人说,高中的孩子了,该去学习有一定思辨深度的内容了。

这个时候,是不是有的孩子就被分化出去了,准备学文科了?孩子们请注意,宁可学政治历史,不要选物理生物。不选化学,上大学学生物就是个美丽的谎言。好多孩子上了大学问我高中化学问题,真心对不起,不是我不肯讲,真不好讲,因为不是一两句话说清楚的。

记住,高中不选化学,大学就不要选相关专业!尤其是医学,哪个孩子高中不选化学,以后还去学医,参加工作以后一定要告诉我您在哪里上班!一定一定!

珍爱生命,我远离您!

吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

4,每次打开阿伏加德罗的头像图片,孩子们就被吓趴下了。我们不知道阿伏加德罗究竟长什么样,找来找去就这个图片,确实蛮吓唬人的!这个图片好像来自于一张邮票,不知道能不能找一个像样点的画像?至少要像个人,不要去吓唬孩子们。哪位有路子的能不能找他家后人问问呢,提供一个像样的照片?坐等!

吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

摩尔质量的概念其实是蛮好理解的,但是,孩子们在前面已经被吓唬住了,所以到这里,心有余悸!偏偏老师们还不放过他们。再整一些高深的题目来吓唬人。等物质的量的氧气和吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史臭氧含有的氧原子数,等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应生成二氧化碳那个多,等质量又怎么说?绕吧,继续绕吧,孩子们已经不耐烦了!

吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

5,下一个悲催的物理量粉亮登场――气体摩尔体积。讲概念还算好理解,讲来历也好懂,计算也不难。偏偏,往往,不考计算!继续跟你绕,标准状况和一般状况,0摄氏度和常温常压,气体和液体。。。。。。绕啊,反复地绕,不把你绕丢了,誓不罢休!

还好的是,现在没什么人去绕阿伏加德罗定律和推论了,否则也是个阻挡学生喜欢化学的拦路虎。

吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

物质的量浓度,比较正常,本来可以不吐槽的。但是前面伤害比较大,加之配置实验往往不给你做,放一个视频结束教学任务。你继续悲催吧!

吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

算了,不谈这些了。我们还是来讲故事吧。讲关于物质的量的故事。不想听?不要这样嘛!虽然接下来的故事更加复杂、啰嗦!但是你发现没有,凡事是要比较的。你总是觉得你的老师讲课难听,那是因为你没有听过更难听的。

下面,我们讲一个更绕的故事。

吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

有个故事背景,大家都知道,远古时代的化学――假如有这个学科的话,认为组成世间万物的元素是金木水火土,并且五大元素可以相互转化。呵呵,所以,那个年代的化学学科,以及那些研究化学的人们都很悲催,他们一直在黑暗中摸索,长达几千年。

还有个故事背景,一直到18世纪,人类已经发现了金银铜铁汞铅硫氧氮等若干种物质(元素)。但是,人类对一些物质的认识还是比较迷糊的,不知道化合物这个概念,原子的概念不靠谱,没有分子的说法,认识物质种类也不多。

还要交代一个人。这个人叫里希特,他是一位数学家。他上大学学的是数学和哲学,毕业以后做化验师、化学师。所以,问题来了,他要搞化学。他认为化学应该是应用数学的分支(化学老师们,看看吧,学数学的不好好研究数学,他搞起了化学,还要把化学拉过去,作数学的分支!不强大就被人欺负,看到啦!)。他对化合物中有关元素的含量进行了测定,归纳出诸元素之间必有某一固定的质量比的结论。他还发现了中和定律。

碰巧的是,化学家们也开始考虑将数学应用于化学。

里希特一高兴,提出了“化学计量学”。

根据当时的知识水平,他们提出了“当量”这个词儿,这个词儿现在教学基本不用了,我就不说了,说了,你会觉得更乱。其实我也说不清楚。所以,不说了不说了。

这里面还有一个题外话,一个传说中的笑话,说当时有个物理学家,他老婆跟他离婚了,他比较难过。而更让他恼火的是,“我以为他至少得嫁一个杀猪的,他居然嫁给一个化学家!”笑话归笑话,可见,化学家没地位。我们有的老师感慨化学老师没地位,那是因为他没去过万恶的旧社会。

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还有一个背景故事,1802年,普鲁斯特(1754――1826)认为,不管什么物质,不管他是天然的还是人工得到的,还是实验室得到的,只要是同种物质,它们之间没有区别。如果一种化合物是纯净物,他的组成是不变的。这个假说是定比定律。(这个算什么?现代人,谁不知道?还假说?呵呵😊)。

这个观点,有人反对。谁?贝托雷(1748――1822)。他认为化合物组成不是固定的,而是可变的,其组成由得到该化合物的方式决定,他们的组成可以在一定范围内变动。(看看,我们现在的孩子多幸福,这些问题都是初中学生就会了的!)

很显然,他们吵起来了。一个都不让。

也很显然,最后是普鲁斯特赢了。

但是,关于化合物,纯净物的研究仍然在继续。

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下一位人物出场,道尔顿。约翰·道尔顿(1766年9月6日――1844年7月27日),他研究了前面几位大神的学说或理论,把原子量概念引入化学,并且于1803年提出原子论。主要内容如下。

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道尔顿擅长测原子量,他将氢原子的质量视为1,通过实验测定其他原子的相对原子质量。他整出来一个表格,原子量表,他要以这个表格去代替以往里希特弄的当量表。他还捣腾出一个公式,将宏观质量( m ) 与微观基本单元数目( N ) 联系了起来。


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那个时代很乱,比战国时期还要乱!

武拉斯顿(1766――1828,几乎没人记得他了)不服!他维护“当量”。呵呵😊他对原子不可分割抱有怀疑态度(好啊!)。

他们吵起来了,不可开交!并且,朋友圈里也分为两派,分别支持道尔顿的原子学说和里希特的当量理论,他们天天发帖子,斗图,拉人投票,忙得不亦乐乎。

我们顺便回顾一下中国,

清道光二十年,即公元1840年,天干地支纪年法为庚子年,农历鼠年。这一年处于满清王朝后期,这一年发生了第一次鸦片战争,西方列强敲开了古老封闭满清王朝的大门,1842年,我国签订丧权辱国的《南京条约》,是我国近代半殖民地地半封建社会的开端。此后,我国陆续签订各种丧权辱国的不平等条约,清王朝走上了亡国之路。一直到1911年,辛亥革命爆发,1912年清宣统四年,清逊帝发布《退位诏书》,结束了我国2000多年的封建帝制。

那个时候,中国在经历什么?不说了,说起来都是泪!

这个时候,化学开始指导西方列强的工业发展。工业发达起来,也促进了化学学科的发展。

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有个人,叫贝采尼乌斯(1779――1848),他是道尔顿的粉丝,铁杆粉丝!他的贡献主要在于测定原子量和制定元素符号。对,对,好多元素符号就是他定的,你可能觉得不好记,但是要是没有他,物质的符号更不好识记。他还有其他成就,就不说了。

吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

盖·吕萨克(1778――1850),他也是道尔顿的粉丝。他好好学习,做实验,主要是关于气体的实验。他得出一个结论:在同温同压下,相同体积的不同气体含有相同数目的原子。这句话怎么那么耳熟?哦,把最后的原子换位分子不就是阿伏加德罗定律吗?可惜啊,可惜,他当时不懂分子和原子的区别,初中化学没学好!他认为他这个结论可以支持道尔顿的原子论,并且有助于道尔顿原子论的发展。

他把自己的研究成果告诉了道尔顿。

但是,道尔顿不接受他的结论,而且是非常怀疑!道尔顿认为,盖·吕萨克得到的实验数据并不是整数,而是将他的实验数据近似处理为整数。他认为不同元素的原子大小不会一样,其质量也不一样,因而相同体积的不同气体不可能含有相同数目的原子。看看,不但不知道原子分子的区别,高中必修一《物质的聚集状态》也没学好。

道尔顿公开反对盖·吕萨克的说法。道尔顿当时是大哥级别的人物,他一反对,吕萨克悲剧了啊!

盖·吕萨克想,这个不行啊!我是您的粉丝啊,我很支持您的呀!您发朋友圈,我第一个点赞;您开会发言,我带头鼓掌;您出书,我第一个买回来看。现在,您居然对我的说法,为了证明您正确而搞出来的说法,千辛万苦捣腾出来的实验事实持怀疑态度?大家都在江湖上,我以后怎么混?

不行,怎么办?

我单干!

盖·吕萨克把自己的观点天天发朋友圈,到贴吧灌水,圈粉。。。。。。

道尔顿威望很高。

道尔顿有时也想跟盖·吕萨克谈谈。但是,大哥的位置在那,不怎么好开口啊😄

这个江湖,水太深,浪太大。。。。。。

长江后浪推前浪,一浪更比一浪高!

吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

重量级人物出场了,但是也是位悲催的科学家。阿伏加德罗(1778――1856),上大学是学法律的,是物理学家、化学家(是励志,还是打脸?)。这孩子好,他天天在家,一会儿看道尔顿发朋友圈,一会儿看盖·吕萨克刷微博。他想,你们说的都有理啊,但是老是这样斗下去不是个事儿啊。我来帮你们调和吧。

就这样说,没人理我。上学时老师说了,做什么事都要有理论支撑。所以,阿伏加德罗先提出了分子假说。阿伏加德罗认为,原子是参加化学反应的最小质点,分子则是游离态单质或化合物能独立存在最小质点。分子由原子组成,单质分子由相同元素的原子组成,化合物分子则由不同元素的若干原子组成。然后他提出一个现在印在我们课本上的假设:同温同压下,相同体积的气体含有相同的分子数目。(盖·吕萨克在家后悔呢,我跟道尔顿斗什么朋友圈啊,我再在家想想,不也会想得出来啊!哎,后悔啊!)

但是,阿伏加德罗朋友少,他的假说就在那躺着,呵呵,没人理他。

1856年阿伏加德罗逝世,他的学说仍没有被大多数化学家所承认。直到1860年,阿伏加德罗的分子论终于被化学届所确认,可惜他已经不在了。要是还在的话,应该有82岁了。有的教授到82岁时,新生活才刚刚起步!所以,身体健康很重要!

无论是物理还是化学界大家没有形成共识!所以,世界还是那么乱。

1860年,凯库勒(1829――1896)、武兹(1817――1884)和维尔蔡因(1813――1870)发起,在德国卡尔斯鲁厄召开了首次国际化学会议。会议上,有个人,叫康尼查罗(1826――1910)把道尔顿的原子论和阿伏加德罗的分子假说协调成一个合理的理论系统,形成原子分子说。

理所当然的,还是有人对此持怀疑态度。

这个时候,有的科学家开始说,当初说,原子学说可以取代当量的概念和使用,我们跟在后面瞎吆喝,到最后你们自己把事情搞那么乱,我们还是用当量吧😄哈哈,我们还是用当量吧。

当量理论仍在使用。

好吧,到这个份上了,我们不得不说一下,什么叫当量。当量,是指与特定或俗成的数值相当的量;化学专业用语,用作物质相互作用时的质量比值的称谓。术语中常用到的有化学当量、热工当量、TNT当量等。

化学当量主要包括元素当量、化合物当量、物质的克当量、当量浓度等概念。

懂吗?不懂?再来一段:

当量--- 当量指化学方面的当量数。诸如 当量、克当量、当量浓度、酸碱盐当量、电化当量 等 。 物质的当量及当量浓度 根据定组成定律,我们知道物质的组成总是一定的,例如组成水的氢和氧的重量比是1.008 : 8。各种物质彼此进行反应时,它们的重量比也总是一定的。 元素的当量          任何纯净的化合物都有固定的分子式。我们从化合物的分子式,可以看出化合物都是由一定数量的元素所组成。例如水,分子式是H2O,其中氢元素和氧元素的重量比为2.016 : 16即1.008 : 8。事实上通过水的合成或分解都能得到这样的重量比。 再从元素间反应生成化合物来看,同样也得出各元素间存在着一定数量比的关系。例如氢与氧化合生成水,氢与氯化合生成氯化氢,碳与氧化合生成二氧化碳,镁与氧化合生成氧化镁,从这些反应的化学方程式看,每两种元素之间都有一个数量比的关系。

这下懂啊?😃️😄️😜️

还不懂?不懂就算了吧,你这辈子都用不上。什么什么,你的老师居然懂,你老师年龄够大了吧!他该退休了吧!😆️😄️

19世纪中叶理论化学体系十分混乱!混乱的局面严重影响了化学的发展。

有个孩子,他叫奥斯特瓦尔德(1853――1932),德国的物理化学家。他坚定不移地支持当量理论,质疑原子理论和分子假说,不愿意采用分子重量。为了反对原子理论和分子假说,他首先提出了“摩尔”的概念。对的,你没有看错,人类先提出来的是“摩尔”,不是“物质的量”。他将摩尔定义为一个关于质量的量,他说,物质的质量,用克来表示,数值等于物质的相对分子质量。

看出来啦,当时的“摩尔”是与“克原子”,“克分子”,“克离子”,“克当量”等概念一样的概念。

“摩尔”概念的引进为化学中的一个新量级“物质的量”的发展奠定了基础。

但是,化学届的计量还是比较乱。除了上述原因外,还有语言的障碍物信息传输的不通畅。

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1950年代,物理化学家和物理学家都在考虑是否需要引进一个新的量级“amount  of  substance”,并将摩尔作为其单位。1961年,化学家E. A. Guggenheim将摩尔称为“化学家的物质的量”,并阐述了其涵义:与12克C - 12含有相同数目基本单元(原子、离子、分子等)的物质的量。

为了给以往被冷落的阿伏加德罗一个说法,把1mol的个数称为阿伏加德罗常数!

1961年,1965年,1971年,国际上分别开了几个会,各个领域就把这事给认可了。

两军交战,指挥官骑在马🐴上指挥战斗。后面有一个逗逗的士兵点燃了大炮,把自家的主帅打下来了。

奥斯特瓦尔德就干了这样的事,他为了反对道尔顿的原子学说和阿伏加德罗的分子假说,支持当量理论,他贡献出“摩尔”的概念,最后居然把“当量”给干掉了。

从此以后,化学计量世界,出现了长时间的和平时期。

吐槽一个悲催的物理量(物质的量)―那些你应该知道的化学史

故事就差不多这么多了。再后来的事,你都知道了,当然还有其他的曲折。至于说后来的后来,说不定还有其他变化。咱们等着瞧吧!就怕时间太久,你们等不及啊😄

孩子们,关于“物质的量”,你们懂了吗?

还不懂?更糊涂了?那就对了。

这个时候再去听老师的课,是不是轻松些了?

再去看看书吧,跟自己老师沟通沟通。还不会?那就别管他了,放那,过一段时间再说吧!那么多牛人,下这个定义,花了那么长时间,你一下子没明白也正常,慢慢来吧😁

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