前段時間講了《物質的量》,感覺還是累。其實,每年講到這裡都是信心十足的,想方設法要把這個話題講好,而總會有學生覺得不好理解,所以到現在我也做不到信心十足了。所以,忍不住要吐槽一下這個物理量。吐槽前,學習了曹英老師的文章,龍琪教授等專家學者的文章。所以,接下來寫的內容,尤其是後面一部分,準確來說應該是摘錄了專家學者的文章。
「物質的量」,一個物理量而已。講起來為什麼那麼悲催?要是我們講「打」,那是一個怎麼樣的場景?一打12個,兩打24個,就這麼簡單。我們要不要講「打」是怎麼來的?學生的計算會不會出現障礙?以「打」為起點,會不會有其他的計算需要繼續討論?好像都不需要!「物質的量」,問題出在哪裡?我的看法有這些:1,「物質的量」這個名兒取得不好。物理量的名詞,兩個字蠻好的,速度,質量,長度,時間;三個字的也還好,比熱容,加速度,看看,還行吧,但是,看著也有點眼生,是不是。現在來一個四個字的,「物質的量」,什麼鬼,怎麼這麼拗口啊!什麼的幹活――物質的量!能不能換一個?堆量?團體?集團體?團量?微群?微群數?微數量?從裡面選一個用,這樣是不是好一點?可惜,目前沒有哪個能一呼百應地出來說句話,或者說,能說話的又怕麻煩不肯改變這個局面。所以,一直沒人能把這事搞定!「物質的量」這個詞兒應該是來源於對這個詞英文版的直譯,「amount of substance」。當初,這個翻譯,是一個人整出來的,還是幾個人商量的?不得而知。反正是,沒取到一個好名字。王菲原來不叫王菲,叫王靖雯,關芝琳原來叫關家慧,成龍原來也不叫成龍,很接地氣地叫陳港生。要是用他們原來那個老土的名字,估計沒那麼火,是不是。所以,取個好名字很重要。「物質的量」,真拗口。學生不喜歡這個名字,對他們來說,印象深刻的是另外一個詞「摩爾」。其實,我們上學時,這個物理量有另外一個名詞,就不說了,說了更亂。
2,講「物質的量」這個物理量,還要講他怎麼來的!這就尷尬了!你知道質量這個物理量怎麼來的,怎麼定義的?不知道是吧,你不是從小學就開始用了嗎?你吃雞蛋時,你知道這個蛋怎麼來的,什麼長相的雞在什麼時候什麼心情下生的?這個會影響你吃炸雞蛋,炒雞蛋的心情嗎?應該不會的!問題是,能不能就簡單地,直接地1mole多少個?回答是,不能!高中生了,要讓他們形成微觀宏觀辯識思想,要培養他們推理證明的能力。用什麼素材,對不起,就你了,物質的量!命苦不能怪政府,物質的量,辛苦你了。
3,NA。這啥玩意兒?往俗了說,一摩爾的個數。取個名字叫什麼呢,「摩爾個數」唄。蠻好的故事,蠻好的結局。偏偏故事的發生不是這樣的,人家給他取名字叫阿伏加德羅常數。天那,搞事情!阿伏加德羅是什麼?是人名?什麼人?我們到哪去找到他,把他打一頓?什麼,這些事不是他做的,是為了紀念他?那為什麼是阿伏加德羅,那麼長的名字?為什麼不是道爾頓,為什麼不是湯姆遜,為什麼不是姚明,為什麼不是周潤發?為什麼不是F4?為什麼不是十八羅漢三十六金剛?誰來解釋一下,不能就你們幾個不靠譜的專家隨便定啊!救救我們吧!😂️😃️😄️😅️更加悲催的故事是這樣的,你以後將經常遇到這樣的題目,設NA為阿伏加德羅常數的值,以下說法正確的是:ABCD。什麼什麼,NA怎麼又變了,變成一個數值了?不是不能這樣說嗎?您是命題人您了不起啊,這麼隨性?難怪ABCD我從來沒有選對過!你們每次都這樣,我們老師這樣講,你們偏偏要那樣考。我上學上到現在容易嗎,我認真學習,每年都交學費,我招誰惹誰了,你們說?何況,說好了考NA,問的都是電子得失數,化學鍵的個數,電離平衡,水解平衡等等高大上的問題。命題人,你能不能厚道一些?
也有人說,阿伏加德羅常數難理解嗎?這個要是難理解,以後怎麼理離子結常數,法拉第常數,普適氣體常數,玻爾茲曼常數 ?還有人說,高中的孩子了,該去學習有一定思辨深度的內容了。 這個時候,是不是有的孩子就被分化出去了,準備學文科了?孩子們請注意,寧可學政治歷史,不要準備選物理生物。不選化學,上大學學生物就是個美麗的謊言。好多孩子上了大學問我高中化學問題,真心對不起,講不清楚,因為不是一兩句話說清楚的。
記住,高中不選化學,大學就不要選相關專業!尤其是醫學,哪個孩子高中不選化學,以後還去學醫學,參加工作以後一定要告訴我在哪裡上班!一定一定!珍愛生命,我遠離你!4,我們不知道阿伏加德羅究竟長什麼樣,找來找去就這個圖片。確實蠻嚇唬人的!這個圖片好像來自於一張郵票,不知道能不能找一個像樣點的畫像?至少要像個人,不要去嚇唬孩子們。哪位有路子的能不能找他家後人問問呢,提供一個像樣的照片?
摩爾質量的概念其實是蠻好理解的,但是,孩子們在前面已經被嚇唬住了,所以到這裡,心有餘悸!偏偏老師們還不放過他們。再整一些高深的題目來嚇唬人。等物質的量的氧氣和臭氧含有的氧原子數,等物質的量的碳酸鈉和碳酸氫鈉與鹽酸反應生成二氧化碳那個多,等質量又怎麼說?繞吧,繼續繞吧,孩子們已經不耐煩了!
5,下一個悲催的量粉亮登場――氣體摩爾體積。講概念還算好理解,講來歷也好懂,計算也不難。偏偏,往往,不考計算!繼續跟你繞,標準狀況和一般狀況,0攝氏度和常溫常壓,氣體和液體。。。。。。繞啊,反覆地繞,不把你繞丟了,誓不罷休!還好的是,現在沒什麼人去繞阿伏加德羅定律和推論了,否則也是個學生喜歡化學的攔路虎。
物質的量濃度,比較正常,本來可以不吐槽了。但是前面傷害比較大,配置實驗不給你做,放一個視頻結束教學任務。你繼續悲催吧!
算了,不談這些了。我們還是來講故事吧。講關於物質的量的故事。不想聽?不要這樣嘛!雖然接下來的故事更加複雜、囉嗦!但是你發現沒有,凡事是要比較的。你總是覺得你的老師講課難聽,那是因為你沒有聽過更難聽的。下面,我們講一個更繞的故事。
有個故事背景,大家都知道,遠古時代的化學,假如有這個學科的話,認為組成世間萬物的元素是金木水火土。五大元素可以相互轉化。呵呵,所以,化學這個學科,和那些化學家們一樣也很悲催,他們一直在黑暗中摸索,長達幾千年。還有個故事背景,一直到18世紀,人類已經發現了金銀銅鐵汞鉛硫氧氮等若干種物質(元素)。但是,人類對一些物質的認識還是比較迷糊的,不知道化合物這個概念,原子的概念不靠譜,沒有分子的說法,認識物質種類也不多。
還要交代一個人。這個人叫裡希特,他是一位數學家。他上大學學的是數學和哲學,畢業以後做化驗師、化學師。所以,問題來了,他要搞化學。他認為化學應該是應用數學的分支(化學老師們,看看吧,不強大就被人欺負,看到啦!)。他對化合物中有關元素的含量進行了測定,歸納出諸元素之間必有某一固定的質量比的結論,發現了中和定律等等。碰巧的是,化學家們也開始考慮將數學應用於化學。裡希特一高興,提出了「化學計量學」。根據當時的知識水平,他們提出了「當量」這個詞兒,這個詞兒現在教學基本不用了,我就不說了,說了,亂。其實我也說不清楚。所以,不說了不說了。
還有一個背景故事,1802年,普魯斯特(1754――1826)認為,不管什麼物質,不管他是天然的還是人工得到的,還是實驗室得到的,只要是同種物質,它們之間沒有區別。如果一種化合物是純淨物,他的組成是不變的。這個假說是定比定律。(這個算什麼?現代人,誰不知道?還假說?呵呵😊)。這個觀點,有人反對。誰?貝託雷(1748――1822)。他認為化合物組成不是固定的,而是可變的,其組成由得到該化合物的方式決定,他們的組成可以在一定範圍內變動。(看看,我們現在的孩子多幸福,這些問題都是初中學生就會了的!)很顯然,他們吵起來了。一個都不讓。也很顯然,最後是普魯斯特贏了。
但是,關於化合物,純淨物的研究仍然在繼續。
下一位人物出場,道爾頓。約翰·道爾頓(1766年9月6日――1844年7月27日),他研究了前面幾位大神的學說或理論,把原子量概念引入化學,並且於1803年提出原子論。主要內容如下。
道爾頓擅長測原子量,他將氫原子的質量視為1,通過實驗測定其他原子的相對原子質量。他整出來一個表格,原子量表,他要以這個表格去代替以往裡希特弄的當量表。他還搗騰出一個公式,將宏觀質量( m ) 與微觀基本單元數目( N ) 聯繫了起來。
那個時代很亂,比戰國時期還要亂!武拉斯頓(1766――1828,幾乎沒人記得他了)不服!他維護「當量」。呵呵😊他對原子不可分割抱有懷疑態度(好啊!)。他們吵起來了!不可分交!並且,朋友圈裡也分為兩派。
有個人,叫貝採尼烏斯(1779――1848),他是道爾頓的粉絲,鐵桿粉絲!他的貢獻主要在於測定原子量和制定元素符號。對,對,好多元素符號就是他定的,你可能覺得不好記,但是要是沒有他,物質的符號更不好識記。他還有其他成就,就不說了。
蓋·呂薩克(1778――1850),他也是道爾頓的粉絲。他好好學習,做實驗,主要是關於氣體的實驗。他得出一個結論:在同溫同壓下,相同體積的不同氣體含有相同數目的原子。這句話怎麼那麼耳熟?哦,把最後的原子換位分子不就是阿伏加德羅定律嗎?可惜啊,可惜,他當時不懂分子和原子的區別,初中化學沒學好!他認為他這個結論可以支持道爾頓的原子論,並且有助於道爾頓原子論的發展。
他把自己的研究成果告訴了道爾頓。
但是,道爾頓不接受他的結論,而且是非常懷疑!並且是公開表示反對。道爾頓當時是大哥級別的人物,他一反對,呂薩克悲劇了啊!
道爾頓認為,蓋·呂薩克得到的實驗數據並不是整數,而是將他的實驗數據近視處理為整數。他認為不同元素的原子大小不會一樣,其質量也不一樣,因而相同體積的不同氣體不可能含有相同數目的原子。看看,不但不知道原子分子的區別,高中必修一《物質的聚集狀態》也沒學好。
蓋·呂薩克想,這個不行啊!我是您的粉絲啊,我很支持您的呀!您發朋友圈,我第一點讚;您開會發言,我帶頭鼓掌;您出書,我第一個買回來看。現在,您居然對我的說法,為了證明您正確而搞出來的說法,千辛萬苦搗騰出來的實驗事實證明持懷疑態度?大家都在江湖上,我以後怎麼混?不行,怎麼辦?單幹!蓋·呂薩克繼續把自己的觀點天天發朋友圈,到貼吧灌水,圈粉。。。。。。這個江湖,水太深,浪太大。。。。。。一浪更比一浪高,後浪推前浪!
阿伏加德羅(1778――1856)上大學是學法律的,是物理學家,化學家(是勵志,還是打臉?)。這孩子好,他天天在家,一會兒看道爾頓發朋友圈,一會兒看蓋·呂薩克刷微博。他想,你們說的都有理啊,但是老是這樣鬥下去不是個事兒啊。我來幫你們調和吧。就這樣說,沒人理我。上學時老師說了,做什麼事都要有理論支撐。所以,阿伏加德羅先提出了分子假說。然後他提出一個現在印在我們課本上的假設:同溫同壓下,相同體積的氣體含有相同的分子數目。(蓋·呂薩克在家後悔呢,我跟道爾頓鬥什麼朋友圈啊,我再在家想想,不也會想得出來啊!哎,後悔啊!)但是,阿伏加德羅朋友少,他的假說就在那躺著,呵呵,沒人理他。所以,世界還是那麼亂。大家沒有形成共識!1860年,凱庫勒(1829――1896)、武茲(1817――1884)和維爾蔡因(1813――1870)在德國卡爾斯魯厄召開了首次國際化學會議。會議上,有個人,叫康尼查羅(1826――1910)把道爾頓的原子論和阿伏加德羅的分子假說協調成一個合理的理論系統,形成原子分子說。理所當然的,還是有人持懷疑態度。科學家們開始說,當初說,原子學說可以取代當量的概念和使用,你們搞那麼亂,我們還是用當量吧😄當量理論仍在使用。19世紀中葉理論化學體系十分混亂!混亂的局面嚴重影響了化學的發展。
有個孩子,他叫奧斯特瓦爾德(1853――1932),德國的物理化學家。他堅定不移地支持當量理論。他質疑原子理論和分子假說,不願意採用分子重量。他首先提出了「摩爾」的概念。對的,你沒有看錯,先出來的是「摩爾」。他將摩爾定義為一個關於質量的量,他說,物質的質量,用克來表示,數值等於物質的相對分子質量。「摩爾」是與「克原子」,「克分子」,「克離子」,「克當量」等概念一樣的概念。「摩爾」概念的引進為化學中的一個新量級「物質的量」的發展奠定了基礎。當時,還是比較亂。
1950年代,物理化學家和物理學家都在考慮是否需要引進一個新的量級「amount of substance」,並將摩爾作為其單位。1961年,化學家E. A. Guggenheim將摩爾稱為「化學家的物質的量」,並闡述了其涵義:與12克C - 12含有相同數目基本單元(原子、離子、分子等)的物質的量。1961年,1965年,1971年,國際上分別開了幾個會,各個領域就把這事給認可了。
故事就差不多這麼多了。再後來的事,你都知道了,當然還有其他的曲折。至於說後來的後來,說不定還有其他變化。咱們等著瞧吧!就怕時間太久,你們等不及啊😄
孩子們,關於「物質的量」,你們懂了嗎?還不懂?更糊塗了?那就對了。這個時候再去聽老師的課,是不是輕鬆些了?
再去看看書吧,跟自己老師溝通溝通。還不會?那就別管他了,放那,過一段時間再說吧!那麼多牛人,下這個定義,花了那麼長時間,你一下子沒明白也正常,慢慢來吧😁
註:文章轉載自江蘇戴飛老師的美篇!
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