“物质的量”相关概念的起源与发展

代飞

(西安工业大学附中 陕西西安 710000)

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摘要

以“物质的量的单位——摩尔”为内容，尝试由“集合”的思想引出摩尔、由摩尔引出物质的量、由12C引出摩尔质量等进行教学设计，指出关注概念的起源和发展有助于学生更加深刻和准确地理解概念所承载的意义。

关键词

物质的量；摩尔；发展史；教学设计

“物质的量”相关概念一直以来都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的角度定量研究物质和反应，形成化学研究独特的微观视角，且这种思维将贯穿高中化学学习的始终，甚至将影响着整个化学学科的学习。其作为难点是因为物质的量等概念抽象难懂，远离学生的生活经验，体系庞大，内容繁多，对于刚升上高中的学生来说思维的跨度和挑战都较大；另一方面也是由于教师的相关化学史储备不足,缺乏概念产生的社会历史背景和演变意义的知识（一般大学化学教学中很少涉及到概念的起源和演化），导致对这一教学内容的挖掘不够，常采用的教学方式是概念辨析、重复记忆和强化练习,仅是为了教概念，效果甚微。那么，要突破“物质的量”相关概念的教学难点，最有效的方法就是从研究“教什么”入手，即基于概念的起源和发展、价值和影响设计教学。

一个概念的产生是有其特定的社会历史背景，了解了概念的产生背景才能理解概念背后的价值。并且，随着科技的发展、人类的进步，一些概念在内涵和外延上往往会有一些变化，那么这些变化的意义何在？为什么要变化？如何变化？只有当我们了解了这些，才能对概念所承载的意义认知得更加深刻和准确。

“物质的量”相关概念的起源与发展

摩尔的出现先于物质的量

德国化学家奥斯特瓦尔德（Osrwald,Friedrich Wilhelm,1853-1932）基于对道尔顿原子假说和阿伏加德罗分子假说的质疑，于1900年首次提出“摩尔（mole）”这个名称，将其定义为一个关于质量的量。采用“摩尔”来统一“克分子”“克原子”“克离子”“克当量”等概念。这与当时盛行的当量理论一致，与分子原子论不一致。采用“摩尔”主要是达到反对原子假说和分子假说的目的，因为摩尔是拉丁语，其含义是“质量很大、一堆”，刚好与原子、分子的含义“质量很小”相反。

随着科技的发展和人类认识的深入，摩尔的内涵也在发生着变化，现已偏离了最初的定义。

物质的量是作为摩尔的物理量而出现的

微观水平，我们要得到化学反应中微粒数目之间的关系；宏观水平，我们要得到化学反应中物质质量或体积之间的关系。引进“物质的量”将会较容易得到微粒的数目，因为我们不可能直接数出微粒的数目而是只能以间接的方式即通过与质量或体积建立关系得到微粒的数目。因此，“物质的量”的主要功能就是能够在宏观水平上，通过利用物质的质量或体积间接地计量物质的粒子数目。

1950年，物理学家和化学家都在考虑是否需要引进一个新量级，将摩尔作为其单位。1971年，在由41个国家参加的第14届国际计量大会上，正式宣布了国际纯粹和应用化学联合会、国际纯粹和应用物理联合会和国际标准化组织关于必须定义一个物质的量的单位的提议，并做出了决议。从此，“物质的量”就成为了国际单位制中的一个基本物理量，其单位是摩尔，符号“mol”。“摩尔”被定义为物质的多少，1摩尔物质中所包含的分子数（或离子、原子、电子以及其他粒子）与12 g碳12的原子数目相等。

可见，“物质的量”这一物理量的出现晚于“摩尔（mole）”，这种先有单位后有物理量的现象在科学界比较少见。

阿伏加德罗常数并非阿伏加德罗所测定

1811年，阿伏加德罗（Avogadro,Amedeo,1776-1856)提出了分子假说，即同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。但他本人对于一定容积内的气体分子究竟有多少并不了解。最早测出这个数目的是奥地利物理学家洛喜密脱(Joseph Loschmidt,1821-1895),他于1865年估算出在标准状况条件下1 cm3气体中所含有的分子数。法国物理学家让·佩兰(JeanBaptiste Perrin,1870-1942)最早（于1908年）提出将这个数目称为阿伏加德罗常数。其原因是为了纪念阿伏加德罗。即把1摩尔任何物质中含有的微粒数，称为阿伏加德罗常数 。可见，阿伏加德罗常数的提出和测定都是阿伏加德罗去世以后的事情，与他本人没有直接关系。实验测出阿伏加德罗常数的数学近似值约为6.02×1023，随着科技技术的发展，对于阿伏加德罗常数的测定越来越精确。很多中学生把6.02×1023当成一个固定的数值或阿伏加德罗常数的同义词显然是不对的。

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