化学中的自然辩证法

化学学科中的自然辩证法

[摘要]：化学是一门自然科学，其内容充满了丰富的辩证法，本文主要从化学研究的是物质、化学元素周期表、化学变化、化学平衡等方面着手，阐述在化学领域中要善于挖掘其中的辩证法，以便培养学生科学的辩证思维。

[关键词]：化学；自然辩证法；元素周期表；物质；变化

化学是以实验为基础，研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的基础自然科学，自然辩证法是关于自然界和自然科学发展的普遍规律，是马克思主义的自然观和科学观[1]，又是认识自然和改造自然的方法论。化学中蕴含着丰富的辩证思想，我作为一名化学师范生，挖掘化学领域中的辩证法，对以后的学习和教学都有着深远的意义。学生通过学习自然辩证法，在掌握专业知识的同时，也提高哲学素养，树立正确的世界观，掌握科学的方法论。

化学研究的是物质，物质是由元素组成的，元素其实只有一百多种，就像可拼写出数十万个英文单词的字母只有26个一样。例如，蛋壳、贝壳和石灰石的主要成分都是碳酸钙，而碳酸钙是由碳、钙、氧三种元素组成的。再如，氧气（O2）、二氧化碳（CO2）的组成和性质不同，但是它们都含有氧元素。世间万物都是由元素组成的，物质是客观存在的，是不以人的意志为转移的，不管你承认与否它都是存在着的，正如列宁所说:“唯物论的基本前提是承认外部世界，承认物质存在我们的意识之外并且不依赖于我们的意识而存在着。”这体现了自然辩证法中的唯物观[2]。从宏观的角度看，物质是由元素组成的，而从微观的角度分析，物质是由原子、分子、离子构成的，比如金属铁由铁原子构成；氧气是由氧分子构成；食盐中的主要成分氯化钠是由氯离子和钠离子构成。道尔顿和阿伏加德罗在分子和原子层次上研究物质，认为物质是由分子和原子构成的，分子的破裂和原子的重新组合是化学变化的基础。这就是说，在化学变化中分子会破裂，而原子不会破裂，但可以重新组合成分子。化学原子论的提出使化学成为一门独立的学科，它的发现同样具有极大的哲学意义，这是因为,整个十八世纪,化学家们受旧的形而上学思想所束缚,把各种化学现象及其定律看作是没有内在联系的、孤立的东西。原子论深入到化学变化的本质,用原子的化合和分解这种对立统一的观点说明了各种化学现象和化学定律的内在联系,对当时各种化学变化的材料进行了一次大的综合,从而打击了形而上学机械割裂的僵死的自然观。

元素周期表是学习和研究化学的重要工具，它的内容十分丰富。元素周期律表明,各种元素随着原子量(后来证明是核电荷)的增加,会引起化学元素性质周期性的变化，比如同一周期从左到右,原子半径减小,电离势增大、电负性增大,最外层的电子越来越不易失去,金属性渐弱,非金属性渐强,其氧化物的水化物的碱性减弱,酸性增强等等。同理,对同一族元素来说,随原子量的不同,一系列性质也发生了变化。量的增加引起质的飞跃,这一点在自然界中具有普遍的意义。这就用科学的事实证明了辩证唯物主义中的质量互变的规律[3],为辩证唯物主义自然观提供了坚实的自然科学基础。唯物辩证法认为,事物的发展总是由量变到质变,质变又引起新的量变,量变是质变的必要准备,质变是量变的必然结果。这种“量

[1]巫传玲.化学教学中的自然辩证法[J].教育教学论坛,2012(02):239-241.

[2]化学的发展始终存在着唯物论和唯心论的激烈斗争——学习恩格斯《自然辩证法》的一点体会[J].化学通报,1974(03):10-16.

[3]吴杰颖,李爱炳,施林生.谈化学运动中的量变和质变——自然辩证法在无机化学教学中

变的积累”一般有两种形式，一种是连续的，另一种是不连续的。如果引起质变的量变是以连续的方式进行的，那么这就是一种化学运动中量到质转化的渐变形式。例如在碱金属元素（Li、Na、K、Ru、Cs）这一主族中，随着电子层数增加，金属的熔沸点依次降低，离子的氧化性依次减弱，还原性依次增强，与一些物质比如水反应越来越剧烈。如果引起质变的量变积累是不连续的方式进行,那么这是一种突变形式的量到质的转化。例如:从F元素到Ne元索,原子序数仅差1,而导致两元素原子的性质突变。F表现为特别易接受一个电子,变成F-负离子,能与周期表中几乎所有的元素结合形成化合物。而Ne是一种惰性元素,非常不活泼,几乎不与任何元素起反应。恩格斯高度评价了周期律的发现,他指出:“门捷列夫不自觉地应用黑格尔的量转化为质的规律,完成了科学上一个勋业,这个勋业可以和勒维勒计算尚未知道的行星海王星的轨道的勋业居于同等地位。”[4]

化学是一门研究变化的学科，没有变化，世界就不会那么的多姿多彩。化学变化（亦称化学反应）从微观角度分析是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程，反映了化学变化中物质微粒之间固有的对立和统一的关系。对立统一规律是唯物辩证法的实质和核心。它揭示了事物运动、变化、发展的根本原因在于事物的矛盾性。科学地解释了事物发展的道路、方向、形式等问题;对立统一是唯物辩证法全部规律和范畴的实质,它提供了理解唯物辩证法其它规律和范畴的钥匙。如离子键的形成过程：活泼非金属原子和活泼金属原子相互作用时，发生电子得失，形成阴阳离子，阴阳离子间存在异性电荷的吸引力及电子与电子、核电荷与核电荷之间的排斥力，离子间距达到一定程度时，吸引力和排斥力大小相等，方向相反，达到一种动态的平衡状态而形成离子键。对立统一规律在化学领域是普遍存在的。例如，物质的化合与分解、氧化与还原、溶解与结晶、酸和碱等等。运用对立统一的观点分析问题，可以揭示事物变化发展的本质规律，从而更加深刻理解掌握有关知识。以酸碱质子理论为例，质子理论认为：凡能给出质子的物质都是酸，凡能接受质子的物质都是碱。即酸是质子的给体，碱是质子的受体（对立）。但是，酸和碱不是孤立的，酸给出质子后所余下的部分就是碱，碱接受质子后即成为酸（统一）。由此可见，有酸必有碱，有碱必有酸；酸中含有碱，碱可变为酸；酸碱相互依存，又可相互转化。若酸给出质子的倾向愈强，则其共轭碱接受

质子的倾向愈弱，反之亦然，用关系式表示就是K

a K

b

=K

w

；还有氧化还原反应也是

如此。氧化反应为失去电子，还原反应是得到电子（对立），失去电子数等于得到的电子数，氧化反应与还原反应同时存在，同共组成一个完整的氧化还原反应（统一）。辩证法认为，矛盾是指事物之间或事物的内部各要素之间的既对立又统一的关系。矛盾就是对立统一。矛盾有普遍性和特殊性。矛盾的普遍性和特殊性是相互区别、相互联系的，在一定条件下可以相互转化。例如有机化学中的马尔科夫尼可夫规则：不对称烯烃与卤化氢发生加成时，氢原子将加在含氢较多的碳原子上，这是一个普遍适用的规律，具有普遍性。但当分子中存在较强的吸电子基团时，则情况恰恰相反，这是马尔科夫尼可夫规则的一个特例，具有特殊性[5]。酸与活泼金属作用放出氢气，这是酸的共性，但硝酸和浓硫酸具有强氧化性，跟金属反应得不到氢气，这是它们的特殊性；又如有机化合物中酮和醛都能发生加成反应、a-氢的反应、还原反应等，但醛却具有特殊的氧化反应，如银镜反应、

[4]娜英.浅析自然辩证法对化学史学习的指导[J].化工之友,2007(15):62-63.

[5]邓星亮.化学发展史与自然辩证法[J].邵阳师专学报,1994(06):75-78+74.