物质的量 【来龙去脉】“物质的量”相关概念的起源与发展

“物质的量”相关概念的起源和发展

戴菲

(陕西Xi工业大学附属Xi安高710000)

电子邮件:475399606@qq.com

抽象的

以“物质量的单位——摩尔”为内容，试图从“集合”的思想、摩尔的物质量、12C的摩尔质量等方面介绍摩尔。指出关注概念的起源和发展有助于学生更深刻、更准确地理解概念所承载的意义。

关键词

物质的量；痣；发展史；教学设计

“物质的量”的相关概念一直是高中化学教学的重点和难点。其重要性体现在学生开始从微观角度对物质和反应进行定量研究，形成独特的化学研究微观视角，这种思维会贯穿高中化学学习始终，甚至影响整个化学学习。难点在于材料量等概念抽象难懂，远离学生生活体验，体系庞大，内容繁多。对于刚入高中的学生来说，思维跨度和挑战性都很大；另一方面也是由于教师对相关化学史的储备不足，缺乏对概念的社会历史背景和演化意义的认识(一般的大学化学教学很少涉及概念的起源和演化)，导致对这一教学内容的挖掘不足。常用的教学方法是概念辨析、重复记忆、强化练习，只针对概念教学，效果不大。那么，突破“物质量”相关概念教学难点最有效的方法就是从研究“教什么”入手，即基于概念的起源与发展、价值与影响来设计教学。

一个概念的出现有其特定的社会历史背景。只有了解背景，才能了解概念背后的价值。而且随着科技的发展和人类的进步，一些概念往往在内涵和外延上都有一些变化，那么这些变化的意义是什么呢？为什么要换？如何改变？只有理解了这些，才能对概念所承载的意义有更深更准的理解。

“物质的量”相关概念的起源和发展

摩尔的出现先于物质的数量

德国化学家奥斯特瓦尔德(1853-1932)在质疑道尔顿的原子假说和Ave Gadereau的分子假说的基础上，于1900年首次提出“摩尔”这个名称，并将其定义为关于质量的量。“摩尔”用于统一“克分子”、“克原子”、“克离子”和“克当量”的概念。这与当时盛行的等效理论是一致的，但与分子原子理论不一致。采用“摩尔”的主要目的是反对原子假说和分子假说，因为摩尔是拉丁语，意思是“大质量，一堆”，与原子和分子中“小质量”的意思正好相反。

随着科学技术的发展和人类认识的深入，摩尔的内涵也在发生变化，已经偏离了最初的定义。

物质的量表现为摩尔的物理量

在微观层面，我们需要得到化学反应中粒子数之间的关系；宏观上，我们需要得到化学反应中物质的质量或体积的关系。引入“物质的量”会更容易得到粒子数，因为我们不能直接统计粒子数，只能通过间接的方式得到粒子数，即通过与质量或体积建立关系。所以“物质的量”的主要作用是在宏观层面上利用物质的质量或体积来间接测量物质的粒子数。

1950年，物理学家和化学家都在考虑是否有必要引入一个以摩尔为单位的新的量级。1971年，在有41个国家参加的第14届国际计量大会上，国际纯粹与应用化学联合会、国际纯粹与应用物理联合会和国际标准化组织正式宣布了必须定义物质数量单位的建议，并作出了决议。此后，“物质的量”成为国际单位制中的基本物理量，其单位为摩尔，符号为“mol”。“摩尔”定义为物质的量，一摩尔物质中包含的分子(或离子、原子、电子等粒子)数等于12 g碳12中的原子数。

可见，“物质量”的物理量出现得比“摩尔”晚，这在科学界是罕见的。

Ave Gadereau常数不是由Ave Gadereau决定的

1811年，阿米迪欧的阿伏伽德罗(1776-1856)提出了分子假说，即在相同的温度和压力下，任何相同体积的气体都含有相同数量的分子。但是他自己也不知道一定体积里有多少气体分子。第一个测量这个数字的是奥地利物理学家约瑟夫·洛希米特(1821-1895)，他在1865年估计了在标准条件下1 cm3气体中包含的分子数量。法国物理学家让·巴蒂斯特·皮兰(1870-1942年)最早(1908年)提出把这个数称为阿威欧·加代劳常数。原因是为了纪念Ave Gadereau。也就是说，任何物质的一摩尔所含的粒子数称为Ave Gadereau常数。可见，阿威加得罗常数的命题和确定都是阿威加得罗死后的事，与他没有直接关系。实验测得的平均Gadereau常数的数学近似值约为6.02×1023。随着科学技术的发展，阿夫伽德罗常数的测量越来越精确。很多中学生把6.02×1023当成定值或者Ave Gadereau常数的代名词显然是错误的。

戴菲。基于概念形成历史的教学——“物质量的单位——摩尔”教学设计[J]。化学教育(英汉)，2018，39(13): 16-19。

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