錢榮
據(jù)文獻(xiàn)記載,人類研究過的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)超過3000萬種,物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)更是數(shù)不勝數(shù).隨著化學(xué)科學(xué)的發(fā)展,為表示這些物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)以及彼此發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),逐步形成了一整套化學(xué)符號系統(tǒng),這是化學(xué)最顯著的學(xué)科特點,沒有一個學(xué)科可以比擬.在中學(xué)化學(xué)里,這套符號系統(tǒng)被稱為化學(xué)用語,化學(xué)用語的掌握需不斷強(qiáng)化記憶,因此化學(xué)課常被稱為“第二外語”,其實化學(xué)的這種書面語言有著嚴(yán)密的、內(nèi)在的邏輯關(guān)系,與外語畢竟是兩碼事,只要教學(xué)得法,不僅不會成為化學(xué)學(xué)習(xí)的攔路虎,反而能夠促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展,提高科學(xué)素養(yǎng).
一、元素符號是化學(xué)符號系統(tǒng)的起點
原子是化學(xué)變化中的最小微粒,元素是質(zhì)子數(shù)(即核電荷數(shù))相同的一類原子的總稱,元素符號是化學(xué)符號系統(tǒng)的起點.
近代化學(xué)的奠基人道爾頓在提出原子論后曾用一些圓的幾何圖形表示當(dāng)時已知的化學(xué)元素,如氫⊙、氧○、氮○| 等,與現(xiàn)在初中化學(xué)中的微觀示意圖相仿.1813年,瑞典化學(xué)家貝采利烏斯第一次發(fā)表了他的元素符號,他是采用每種元素的拉丁文名稱的開頭字母作為化學(xué)元素符號的,這一原則一直沿用至今,他還規(guī)定元素符號在宏觀上表示一種元素,在微觀上則可表示該元素的一個原子.所以貝采利烏斯是把元素的“圖示”演變?yōu)椤胺枴钡牡谝蝗?,這種演變是一種創(chuàng)舉并很快被各國所接受,對化學(xué)的發(fā)展和傳承發(fā)揮了重要作用.
以元素符號為起點的化學(xué)符號系統(tǒng)可分為兩個子系統(tǒng),一是表示物質(zhì)的符號,另一個是表示化學(xué)變化的符號.
二、表示物質(zhì)的符號系統(tǒng)
1.元素符號
元素符號可以直接表示大多數(shù)元素的單質(zhì),例如所有的金屬單質(zhì),稀有氣體以及固態(tài)非金屬單質(zhì)如硫、磷等,用元素符號直接表示固態(tài)非金屬單質(zhì)是一種簡化,并不代表他們的分子組成,如硫分子為S8,白磷分子為P4.
20世紀(jì)初,人們發(fā)現(xiàn)了原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并發(fā)現(xiàn)了同位素的存在,為了區(qū)別同一元素的不同核素,對元素符號進(jìn)行“充實”后得到核素符號,寫做AZX,其中X-元素符號,A-質(zhì)量數(shù),Z-核電荷數(shù),由核素符號可計算中子數(shù)N=A-Z.又因為同種元素的核電荷數(shù)是相同的,通常又可簡寫為AX,如12C、235U等,讀作碳12、鈾235.
在元素符號的右上角注明電荷的種類及數(shù)目即得離子符號,離子符號可表示某一種離子,也表示一個離子,對復(fù)雜離子還能表示其構(gòu)成,如SO2-4離子由一個硫原子、4個氧原子構(gòu)成并帶有2個負(fù)電荷.
2.原子結(jié)構(gòu)示意圖和電子排布式
為表示原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu),在初中化學(xué)里引入原子結(jié)構(gòu)示意圖,如硫的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,又因此種示意圖不能表示亞層排布,到高中階段又出現(xiàn)了電子排布式,硫的電子排布式為1s22s22p63s23p4,為書寫方便,用稀有氣體的元素符號代替相應(yīng)的內(nèi)層電子可簡化為[Ne]3s23p4.排布式與示意圖相比,不僅表達(dá)的內(nèi)容深刻了,而且表達(dá)的方法也由具體的圖[JP3]示變?yōu)槌橄蟮姆?,這與中學(xué)生的思維方式的進(jìn)步是相適應(yīng)的.[JP]
示意圖與排布式同樣適用于表示離子的結(jié)構(gòu).[HJ1.1mm]
3.化學(xué)式
化學(xué)式是用元素符號表示物質(zhì)組成的式子,大部分物質(zhì)由分子構(gòu)成,其化學(xué)式又稱分子式,分子式既代表一種物質(zhì),又代表該物質(zhì)的一個分子,還能表示分子的構(gòu)成,如水的分子式為H2O,表明1個水分子由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成.在貝采利烏斯的年代,水的化學(xué)式寫成H2O,到電離學(xué)說確立后,分子中的原子個數(shù)才讓位給離子的電荷下移到右下角的位置.由離子構(gòu)成的物質(zhì)不存在單個分子,化學(xué)式不能稱為分子式.分子式中各原子的個數(shù)如存在公約數(shù)時可化簡為最簡式,如甲醛(CH2O)、乙酸(C2H4O2)、葡萄糖(C6H12O6)的最簡式都是CH2O,所以化簡后得到的最簡式不能代表物質(zhì),只有測定該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量后才能求得分子式.
4.電子式
化學(xué)式表示物質(zhì)組成,而電子式則進(jìn)一步表示物質(zhì)的微粒是怎樣結(jié)合的.化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是價電子的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變,內(nèi)層電子在反應(yīng)中基本沒有變化,為突出反應(yīng)的實質(zhì),體現(xiàn)元素的性質(zhì),可略去內(nèi)層電子,用表示價電子的小黑點(或其他記號)點在元素符號的周圍即得電子式,因陽離子的最外層電子已失去,所以其電子式就是它的離子符號,陰離子的電子式則需標(biāo)注最外層電子并用括號括起來.如過氧化鈉的電子式為Na+[∶O····∶O····∶]2-Na+,由電子式可知Na2O2由Na+和O2-2通過離子鍵結(jié)合而成,O2-2中的兩個氧原子又是共價結(jié)合.電子式不僅表示了粒子的結(jié)合方式(化學(xué)鍵)又表示出結(jié)合順序,因此當(dāng)含有多個相同粒子時不得合并,如上式中的兩個Na+和O2-2中的兩個氧原子都不能合并.
5.結(jié)構(gòu)式
當(dāng)用電子式表示較復(fù)雜的物質(zhì)時常會使人眼花繚亂,書寫時也很麻煩,所以又簡化出結(jié)構(gòu)式.結(jié)構(gòu)式與電子式有兩點區(qū)別,一是把成鍵電子對改為短線,二是略去未成鍵電子,如N2的電子式為∶NN∶
據(jù)文獻(xiàn)記載,人類研究過的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)超過3000萬種,物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)更是數(shù)不勝數(shù).隨著化學(xué)科學(xué)的發(fā)展,為表示這些物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)以及彼此發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),逐步形成了一整套化學(xué)符號系統(tǒng),這是化學(xué)最顯著的學(xué)科特點,沒有一個學(xué)科可以比擬.在中學(xué)化學(xué)里,這套符號系統(tǒng)被稱為化學(xué)用語,化學(xué)用語的掌握需不斷強(qiáng)化記憶,因此化學(xué)課常被稱為“第二外語”,其實化學(xué)的這種書面語言有著嚴(yán)密的、內(nèi)在的邏輯關(guān)系,與外語畢竟是兩碼事,只要教學(xué)得法,不僅不會成為化學(xué)學(xué)習(xí)的攔路虎,反而能夠促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展,提高科學(xué)素養(yǎng).
一、元素符號是化學(xué)符號系統(tǒng)的起點
原子是化學(xué)變化中的最小微粒,元素是質(zhì)子數(shù)(即核電荷數(shù))相同的一類原子的總稱,元素符號是化學(xué)符號系統(tǒng)的起點.
近代化學(xué)的奠基人道爾頓在提出原子論后曾用一些圓的幾何圖形表示當(dāng)時已知的化學(xué)元素,如氫⊙、氧○、氮○| 等,與現(xiàn)在初中化學(xué)中的微觀示意圖相仿.1813年,瑞典化學(xué)家貝采利烏斯第一次發(fā)表了他的元素符號,他是采用每種元素的拉丁文名稱的開頭字母作為化學(xué)元素符號的,這一原則一直沿用至今,他還規(guī)定元素符號在宏觀上表示一種元素,在微觀上則可表示該元素的一個原子.所以貝采利烏斯是把元素的“圖示”演變?yōu)椤胺枴钡牡谝蝗耍@種演變是一種創(chuàng)舉并很快被各國所接受,對化學(xué)的發(fā)展和傳承發(fā)揮了重要作用.
以元素符號為起點的化學(xué)符號系統(tǒng)可分為兩個子系統(tǒng),一是表示物質(zhì)的符號,另一個是表示化學(xué)變化的符號.
二、表示物質(zhì)的符號系統(tǒng)
1.元素符號
元素符號可以直接表示大多數(shù)元素的單質(zhì),例如所有的金屬單質(zhì),稀有氣體以及固態(tài)非金屬單質(zhì)如硫、磷等,用元素符號直接表示固態(tài)非金屬單質(zhì)是一種簡化,并不代表他們的分子組成,如硫分子為S8,白磷分子為P4.
20世紀(jì)初,人們發(fā)現(xiàn)了原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并發(fā)現(xiàn)了同位素的存在,為了區(qū)別同一元素的不同核素,對元素符號進(jìn)行“充實”后得到核素符號,寫做AZX,其中X-元素符號,A-質(zhì)量數(shù),Z-核電荷數(shù),由核素符號可計算中子數(shù)N=A-Z.又因為同種元素的核電荷數(shù)是相同的,通常又可簡寫為AX,如12C、235U等,讀作碳12、鈾235.
在元素符號的右上角注明電荷的種類及數(shù)目即得離子符號,離子符號可表示某一種離子,也表示一個離子,對復(fù)雜離子還能表示其構(gòu)成,如SO2-4離子由一個硫原子、4個氧原子構(gòu)成并帶有2個負(fù)電荷.
2.原子結(jié)構(gòu)示意圖和電子排布式
為表示原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu),在初中化學(xué)里引入原子結(jié)構(gòu)示意圖,如硫的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,又因此種示意圖不能表示亞層排布,到高中階段又出現(xiàn)了電子排布式,硫的電子排布式為1s22s22p63s23p4,為書寫方便,用稀有氣體的元素符號代替相應(yīng)的內(nèi)層電子可簡化為[Ne]3s23p4.排布式與示意圖相比,不僅表達(dá)的內(nèi)容深刻了,而且表達(dá)的方法也由具體的圖[JP3]示變?yōu)槌橄蟮姆枺@與中學(xué)生的思維方式的進(jìn)步是相適應(yīng)的.[JP]
示意圖與排布式同樣適用于表示離子的結(jié)構(gòu).[HJ1.1mm]
3.化學(xué)式
化學(xué)式是用元素符號表示物質(zhì)組成的式子,大部分物質(zhì)由分子構(gòu)成,其化學(xué)式又稱分子式,分子式既代表一種物質(zhì),又代表該物質(zhì)的一個分子,還能表示分子的構(gòu)成,如水的分子式為H2O,表明1個水分子由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成.在貝采利烏斯的年代,水的化學(xué)式寫成H2O,到電離學(xué)說確立后,分子中的原子個數(shù)才讓位給離子的電荷下移到右下角的位置.由離子構(gòu)成的物質(zhì)不存在單個分子,化學(xué)式不能稱為分子式.分子式中各原子的個數(shù)如存在公約數(shù)時可化簡為最簡式,如甲醛(CH2O)、乙酸(C2H4O2)、葡萄糖(C6H12O6)的最簡式都是CH2O,所以化簡后得到的最簡式不能代表物質(zhì),只有測定該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量后才能求得分子式.
4.電子式
化學(xué)式表示物質(zhì)組成,而電子式則進(jìn)一步表示物質(zhì)的微粒是怎樣結(jié)合的.化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是價電子的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變,內(nèi)層電子在反應(yīng)中基本沒有變化,為突出反應(yīng)的實質(zhì),體現(xiàn)元素的性質(zhì),可略去內(nèi)層電子,用表示價電子的小黑點(或其他記號)點在元素符號的周圍即得電子式,因陽離子的最外層電子已失去,所以其電子式就是它的離子符號,陰離子的電子式則需標(biāo)注最外層電子并用括號括起來.如過氧化鈉的電子式為Na+[∶O····∶O····∶]2-Na+,由電子式可知Na2O2由Na+和O2-2通過離子鍵結(jié)合而成,O2-2中的兩個氧原子又是共價結(jié)合.電子式不僅表示了粒子的結(jié)合方式(化學(xué)鍵)又表示出結(jié)合順序,因此當(dāng)含有多個相同粒子時不得合并,如上式中的兩個Na+和O2-2中的兩個氧原子都不能合并.
5.結(jié)構(gòu)式
當(dāng)用電子式表示較復(fù)雜的物質(zhì)時常會使人眼花繚亂,書寫時也很麻煩,所以又簡化出結(jié)構(gòu)式.結(jié)構(gòu)式與電子式有兩點區(qū)別,一是把成鍵電子對改為短線,二是略去未成鍵電子,如N2的電子式為∶NN∶
據(jù)文獻(xiàn)記載,人類研究過的化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)超過3000萬種,物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)更是數(shù)不勝數(shù).隨著化學(xué)科學(xué)的發(fā)展,為表示這些物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)以及彼此發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),逐步形成了一整套化學(xué)符號系統(tǒng),這是化學(xué)最顯著的學(xué)科特點,沒有一個學(xué)科可以比擬.在中學(xué)化學(xué)里,這套符號系統(tǒng)被稱為化學(xué)用語,化學(xué)用語的掌握需不斷強(qiáng)化記憶,因此化學(xué)課常被稱為“第二外語”,其實化學(xué)的這種書面語言有著嚴(yán)密的、內(nèi)在的邏輯關(guān)系,與外語畢竟是兩碼事,只要教學(xué)得法,不僅不會成為化學(xué)學(xué)習(xí)的攔路虎,反而能夠促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展,提高科學(xué)素養(yǎng).
一、元素符號是化學(xué)符號系統(tǒng)的起點
原子是化學(xué)變化中的最小微粒,元素是質(zhì)子數(shù)(即核電荷數(shù))相同的一類原子的總稱,元素符號是化學(xué)符號系統(tǒng)的起點.
近代化學(xué)的奠基人道爾頓在提出原子論后曾用一些圓的幾何圖形表示當(dāng)時已知的化學(xué)元素,如氫⊙、氧○、氮○| 等,與現(xiàn)在初中化學(xué)中的微觀示意圖相仿.1813年,瑞典化學(xué)家貝采利烏斯第一次發(fā)表了他的元素符號,他是采用每種元素的拉丁文名稱的開頭字母作為化學(xué)元素符號的,這一原則一直沿用至今,他還規(guī)定元素符號在宏觀上表示一種元素,在微觀上則可表示該元素的一個原子.所以貝采利烏斯是把元素的“圖示”演變?yōu)椤胺枴钡牡谝蝗耍@種演變是一種創(chuàng)舉并很快被各國所接受,對化學(xué)的發(fā)展和傳承發(fā)揮了重要作用.
以元素符號為起點的化學(xué)符號系統(tǒng)可分為兩個子系統(tǒng),一是表示物質(zhì)的符號,另一個是表示化學(xué)變化的符號.
二、表示物質(zhì)的符號系統(tǒng)
1.元素符號
元素符號可以直接表示大多數(shù)元素的單質(zhì),例如所有的金屬單質(zhì),稀有氣體以及固態(tài)非金屬單質(zhì)如硫、磷等,用元素符號直接表示固態(tài)非金屬單質(zhì)是一種簡化,并不代表他們的分子組成,如硫分子為S8,白磷分子為P4.
20世紀(jì)初,人們發(fā)現(xiàn)了原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并發(fā)現(xiàn)了同位素的存在,為了區(qū)別同一元素的不同核素,對元素符號進(jìn)行“充實”后得到核素符號,寫做AZX,其中X-元素符號,A-質(zhì)量數(shù),Z-核電荷數(shù),由核素符號可計算中子數(shù)N=A-Z.又因為同種元素的核電荷數(shù)是相同的,通常又可簡寫為AX,如12C、235U等,讀作碳12、鈾235.
在元素符號的右上角注明電荷的種類及數(shù)目即得離子符號,離子符號可表示某一種離子,也表示一個離子,對復(fù)雜離子還能表示其構(gòu)成,如SO2-4離子由一個硫原子、4個氧原子構(gòu)成并帶有2個負(fù)電荷.
2.原子結(jié)構(gòu)示意圖和電子排布式
為表示原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu),在初中化學(xué)里引入原子結(jié)構(gòu)示意圖,如硫的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,又因此種示意圖不能表示亞層排布,到高中階段又出現(xiàn)了電子排布式,硫的電子排布式為1s22s22p63s23p4,為書寫方便,用稀有氣體的元素符號代替相應(yīng)的內(nèi)層電子可簡化為[Ne]3s23p4.排布式與示意圖相比,不僅表達(dá)的內(nèi)容深刻了,而且表達(dá)的方法也由具體的圖[JP3]示變?yōu)槌橄蟮姆?,這與中學(xué)生的思維方式的進(jìn)步是相適應(yīng)的.[JP]
示意圖與排布式同樣適用于表示離子的結(jié)構(gòu).[HJ1.1mm]
3.化學(xué)式
化學(xué)式是用元素符號表示物質(zhì)組成的式子,大部分物質(zhì)由分子構(gòu)成,其化學(xué)式又稱分子式,分子式既代表一種物質(zhì),又代表該物質(zhì)的一個分子,還能表示分子的構(gòu)成,如水的分子式為H2O,表明1個水分子由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成.在貝采利烏斯的年代,水的化學(xué)式寫成H2O,到電離學(xué)說確立后,分子中的原子個數(shù)才讓位給離子的電荷下移到右下角的位置.由離子構(gòu)成的物質(zhì)不存在單個分子,化學(xué)式不能稱為分子式.分子式中各原子的個數(shù)如存在公約數(shù)時可化簡為最簡式,如甲醛(CH2O)、乙酸(C2H4O2)、葡萄糖(C6H12O6)的最簡式都是CH2O,所以化簡后得到的最簡式不能代表物質(zhì),只有測定該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量后才能求得分子式.
4.電子式
化學(xué)式表示物質(zhì)組成,而電子式則進(jìn)一步表示物質(zhì)的微粒是怎樣結(jié)合的.化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是價電子的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變,內(nèi)層電子在反應(yīng)中基本沒有變化,為突出反應(yīng)的實質(zhì),體現(xiàn)元素的性質(zhì),可略去內(nèi)層電子,用表示價電子的小黑點(或其他記號)點在元素符號的周圍即得電子式,因陽離子的最外層電子已失去,所以其電子式就是它的離子符號,陰離子的電子式則需標(biāo)注最外層電子并用括號括起來.如過氧化鈉的電子式為Na+[∶O····∶O····∶]2-Na+,由電子式可知Na2O2由Na+和O2-2通過離子鍵結(jié)合而成,O2-2中的兩個氧原子又是共價結(jié)合.電子式不僅表示了粒子的結(jié)合方式(化學(xué)鍵)又表示出結(jié)合順序,因此當(dāng)含有多個相同粒子時不得合并,如上式中的兩個Na+和O2-2中的兩個氧原子都不能合并.
5.結(jié)構(gòu)式
當(dāng)用電子式表示較復(fù)雜的物質(zhì)時常會使人眼花繚亂,書寫時也很麻煩,所以又簡化出結(jié)構(gòu)式.結(jié)構(gòu)式與電子式有兩點區(qū)別,一是把成鍵電子對改為短線,二是略去未成鍵電子,如N2的電子式為∶NN∶