辯證唯物主義哲學(xué)思想在化學(xué)平衡體系教學(xué)中的指導(dǎo)應(yīng)用*

張雪嬌，楊黎燕，楊莉?qū)帲?靜，成 昭

(西安醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，陜西 西安 710021)

哲學(xué)是關(guān)于自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)以及思維科學(xué)所共有的普遍規(guī)律的概括和總結(jié)，是理論化、系統(tǒng)化的世界觀和方法論的統(tǒng)一。其中自然科學(xué)是研究大自然中有機(jī)或無(wú)機(jī)的事物和現(xiàn)象的科學(xué)，包括物理學(xué)、化學(xué)、天文學(xué)以及生物學(xué)等領(lǐng)域。它與哲學(xué)之間既是實(shí)踐和理論的關(guān)系，又存在相互依存、相互促進(jìn)的密切聯(lián)系。作為自然科學(xué)的重要分支，化學(xué)世界中的各種現(xiàn)象和規(guī)律，從物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)到性質(zhì)的變化規(guī)律，往往也與哲學(xué)思想有著密切的聯(lián)系。

基礎(chǔ)化學(xué)是我校臨床醫(yī)學(xué)及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，在進(jìn)入大學(xué)的第一學(xué)期所學(xué)習(xí)的一門重要基礎(chǔ)課，其內(nèi)容以無(wú)機(jī)化學(xué)為主，額外增加了滴定分析和光度分析兩章分析化學(xué)的內(nèi)容。通過(guò)多年的一線教學(xué)，筆者發(fā)現(xiàn)如果能適當(dāng)運(yùn)用辯證唯物主義哲學(xué)思想指導(dǎo)教學(xué)，不但能夠加深學(xué)生對(duì)基本概念和知識(shí)要點(diǎn)的理解，而且還有利于提高學(xué)生對(duì)科學(xué)世界的認(rèn)知能力，培養(yǎng)其辯證的思維能力。

化學(xué)平衡是基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容，主要包括酸堿解離平衡、沉淀溶解平衡、氧化還原平衡和配位解離平衡。本文以四大平衡體系為例，詳細(xì)介紹了辯證唯物主義哲學(xué)思想在化學(xué)平衡體系教學(xué)中的體現(xiàn)及應(yīng)用。

1 利用物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)屬性理解平衡狀態(tài)的本質(zhì)特征

恩格斯曾經(jīng)說(shuō)過(guò)[1]：“運(yùn)動(dòng)，就它被理解為物質(zhì)的存在方式、物質(zhì)的固有屬性這一最一般意義來(lái)說(shuō)，涵蓋宇宙中發(fā)生的一切變化和過(guò)程，從單純的位置變動(dòng)直到思維”。 也就是說(shuō)，運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的根本屬性，它是標(biāo)志一切事物和現(xiàn)象的變化及其過(guò)程的哲學(xué)范疇[2]。任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)都是由于分子的運(yùn)動(dòng)所引起的，而分子的運(yùn)動(dòng)特征是高速且無(wú)任何規(guī)律可循。當(dāng)一個(gè)在密閉系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，從表面上來(lái)看，反應(yīng)物和生成物的濃度各自維持一個(gè)恒定的值，反應(yīng)似乎處于一種靜止?fàn)顟B(tài)。然而，分子的運(yùn)動(dòng)是永不停歇的，這種“靜止”實(shí)質(zhì)上是正、逆反應(yīng)相互轉(zhuǎn)化的速率相等，分子的運(yùn)動(dòng)在一定條件下達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)的平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。這一靜一動(dòng)之間相互依賴，相互滲透。對(duì)于相對(duì)靜止的平衡狀態(tài)而言，生成物和反應(yīng)物之間在一定條件下維持一種恒定的量比關(guān)系，即標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(Kθ，常用實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)Kc或Kp來(lái)表示)；同時(shí)，由于分子的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，平衡狀態(tài)時(shí)的反應(yīng)物和生成物之間的相互轉(zhuǎn)換從未停止。改變某一分子的濃度時(shí)，會(huì)引起平衡狀態(tài)發(fā)生移動(dòng)，但并不影響標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的大小，即分子的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)和特定條件下的平衡狀態(tài)構(gòu)成了既對(duì)立又統(tǒng)一的關(guān)系。

需要特別指出的是平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度而改變。這是因?yàn)闇囟鹊母淖冇绊懥朔肿舆\(yùn)動(dòng)的速率，進(jìn)而影響了反應(yīng)物和生成物之間的轉(zhuǎn)化率，導(dǎo)致平衡常數(shù)發(fā)生變化。另外，即使是在相同溫度下進(jìn)行的同一個(gè)反應(yīng)，如果方程式的寫(xiě)法不同，平衡常數(shù)也會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)進(jìn)度的不同而有所不同。

2 利用矛盾的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律掌握一些重要概念

矛盾是反映事物內(nèi)部和事物之間對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系的哲學(xué)范疇[2]。其對(duì)立性是指矛盾的雙方具有相互排斥的性質(zhì)或相互分離的趨勢(shì)；而統(tǒng)一性既是指矛盾的雙方相互依賴、共存一體，又表明對(duì)立面之間相互影響，甚至在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。

在講到平衡體系中的一些重要概念，如共軛酸和共軛堿、氧化性和還原性，沉淀與溶解、配位與解離等時(shí)，如果能借助矛盾的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律指導(dǎo)教學(xué)，則有利于學(xué)生對(duì)這些概念的理解和掌握。在酸堿解離平衡體系中，關(guān)于質(zhì)子的給予與得到，酸和堿表現(xiàn)出對(duì)立的一面；但在酸堿反應(yīng)中它們又相互依賴，相互影響，通過(guò)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的共軛堿和共軛酸而構(gòu)成一個(gè)完整的反應(yīng)。更為典型的還有氧化還原反應(yīng)中所涉及到的氧化劑和還原劑，從得失電子能力來(lái)看，二者的表現(xiàn)截然相反；但也正是這一失一得的電子將這一對(duì)矛盾體緊密地聯(lián)系在一起，使它們相互轉(zhuǎn)化，構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體(氧化還原反應(yīng))。再比如，對(duì)于氧化還原電對(duì)的概念來(lái)說(shuō)，其氧化型和還原型從性質(zhì)上來(lái)說(shuō)是明顯對(duì)立的，但這種對(duì)立又存在相互影響，氧化型的氧化性越強(qiáng)，其還原型的還原性就越弱。于是，對(duì)于不同的氧化還原電對(duì)，可以利用這一概念的對(duì)立統(tǒng)一性，根據(jù)電極電位的大小判斷出氧化型的氧化性或還原型的還原性強(qiáng)弱順序。與此相類似的還有酸堿質(zhì)子理論以及共軛酸堿對(duì)的概念等。

從以上的舉例中可以看出，矛盾的對(duì)立性和統(tǒng)一性往往是相互聯(lián)系、相輔相成的，它們的相互結(jié)合和相互作用貫穿事物發(fā)展的整個(gè)過(guò)程。結(jié)合矛盾的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律，不但能有效地幫助學(xué)生掌握平衡體系中的一些重要概念，而且還可以使學(xué)生深刻理解“矛盾是推動(dòng)事物發(fā)展的動(dòng)力”這一重要結(jié)論，啟發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中無(wú)論遇到何種困難，都要充分利用現(xiàn)有條件轉(zhuǎn)化矛盾，使其朝著預(yù)期的方向發(fā)展。

3 利用質(zhì)量互變規(guī)律加深對(duì)平衡體系的理解

量變和質(zhì)變是事物發(fā)展過(guò)程中常見(jiàn)的兩種形式。量變主要體現(xiàn)事物發(fā)展?jié)u進(jìn)過(guò)程中的連續(xù)性；而質(zhì)變是量變積累到一定程度后，使事物從一種質(zhì)態(tài)向另一種質(zhì)態(tài)飛躍，體現(xiàn)事物發(fā)展的飛躍性。量變和質(zhì)變相互依存、相互貫通，交替循環(huán)就形成了事物發(fā)展的質(zhì)量互變規(guī)律[2]。簡(jiǎn)單地說(shuō)，任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)本身就可以看做是一個(gè)量變引起質(zhì)變的過(guò)程。在平衡體系的教學(xué)中，這種辯證關(guān)系也較為多見(jiàn)。

例1：錐形瓶中放入20 mL濃度為0.1 mol·dm-3的氨水，現(xiàn)以0.1 mol·dm-3的HCl滴定之，試計(jì)算：(1)當(dāng)?shù)稳?0 mL后混合液的pH值。(2)當(dāng)?shù)稳?0 mL后混合液的pH值。(3)當(dāng)?shù)稳?0 mL后混合液的pH值。

解答：這是一道典型的量變引起質(zhì)變的變化過(guò)程，隨著HCl加入量的增加，溶液的組成和性質(zhì)發(fā)生變化，確定pH值的方法也不盡相同。問(wèn)題(1)氨水相對(duì)過(guò)量，構(gòu)成NH3H2O-NH4Cl緩沖體系，利用緩沖溶液的求酸公式進(jìn)行求解；問(wèn)題(2)中氨水和HCl等量混合構(gòu)成NH4Cl溶液，利用弱酸的求酸公式進(jìn)行求解；問(wèn)題(3)中溶液的pH值則根據(jù)過(guò)量的HCl按強(qiáng)酸溶液進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)Nernst方程

(1)當(dāng)pH=3.00時(shí)，[H+]=1.0×10-3mol·dm-3，帶入上式得

(2)當(dāng)pH=6.00時(shí)，[H+]=1.0×10-6mol·dm-3，帶入上式得

除此之外，解釋平衡移動(dòng)的Le Chatelier’s principle、沉淀-溶解平衡體系中的溶度積規(guī)則、分步沉淀等問(wèn)題，在實(shí)際教學(xué)中都可以通過(guò)質(zhì)量互變規(guī)律進(jìn)行指導(dǎo)，使學(xué)生能夠透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，加深對(duì)平衡體系的理解。同時(shí)，也能使學(xué)生深刻體會(huì)到量變是質(zhì)變的必要準(zhǔn)備，質(zhì)變是量變的必然結(jié)果，二者之間相互滲透這一辯證關(guān)系[2]。

4 利用事物的聯(lián)系和發(fā)展特性總結(jié)平衡體系之間關(guān)系

事物的聯(lián)系和發(fā)展觀點(diǎn)是唯物辯證法的總特征。恩格斯在談到事物的普遍聯(lián)系性時(shí)就曾說(shuō)過(guò)[1]：“當(dāng)我們通過(guò)思維來(lái)考察自然界或人類歷史或我們自己的精神活動(dòng)的時(shí)候，首先呈現(xiàn)在我們眼前的，是一幅由種種聯(lián)系和相互作用無(wú)窮無(wú)盡地交織起來(lái)的畫(huà)面?！奔热皇澜缟系娜魏问挛锒际呛推渌挛锫?lián)系而存在的，那么相互聯(lián)系的事物之間必然存在相互作用，進(jìn)而推動(dòng)事物的運(yùn)動(dòng)、變化和發(fā)展。

解答：銅電極一端所對(duì)應(yīng)的的半電池反應(yīng)為:

銀電極一端所對(duì)應(yīng)的的半電池反應(yīng)為:

根據(jù)Nernst方程

φ(Ag+/Ag)=φθ(Ag+/Ag)+0.05916lg[Ag+]

由于形成了AgBr沉淀，則[Ag+]通過(guò)[Br-]確定

又因?yàn)樵撛姵氐碾妱?dòng)勢(shì)，E=φ(Cu2+/Cu)-φ(Ag+/Ag)

則φ(Ag+/Ag)=0.31-0.22=0.09v

解得Ksp,AgNO3=9.7×10-14

以上舉例能夠充分說(shuō)明任何一個(gè)平衡體系都不是孤立存在的，總是和其他的平衡體系之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。教學(xué)中可以通過(guò)辯證唯物主義關(guān)于事物普遍聯(lián)系的原理，啟發(fā)學(xué)生在分析問(wèn)題時(shí)能開(kāi)放思維，充分利用已知條件，找到其與待解決問(wèn)題之間的聯(lián)系。

5 結(jié) 語(yǔ)

以上所述僅是將物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)屬性、矛盾的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律、質(zhì)量互變規(guī)律及事物的聯(lián)系和發(fā)展特性等哲學(xué)思想在化學(xué)平衡體系教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行探討?；仡櫄v史，化學(xué)學(xué)科的發(fā)展過(guò)程也是人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的過(guò)程，這與哲學(xué)研究的最終目標(biāo)高度一致，都是為了更好地服務(wù)于全人類[7]。因此，作為自然科學(xué)的重要組成部分，化學(xué)學(xué)科中處處都有辯證唯物主義哲學(xué)思想的滲透[8-10]。

素質(zhì)教育在醫(yī)藥衛(wèi)生人才的培養(yǎng)中越來(lái)越受到重視,而唯物辯證法是人們認(rèn)識(shí)世界和改造世界的根本方法。作為一名醫(yī)學(xué)院校的化學(xué)教師，我們必須在日常備課中有意識(shí)地提高自己的哲學(xué)意識(shí)，重視對(duì)哲學(xué)素材的挖掘，并將理論的哲學(xué)價(jià)值在課堂教學(xué)中進(jìn)行穿插，潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用科學(xué)的思維方式對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整理、歸納和總結(jié)。通過(guò)鞏固學(xué)過(guò)的知識(shí)，探索未知世界的奧妙，從而掌握新的知識(shí)要點(diǎn)。對(duì)于學(xué)生而言，一旦掌握了辯證唯物主義哲學(xué)思想在基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)體系的滲透規(guī)律，就會(huì)自發(fā)地將辯證的觀點(diǎn)應(yīng)用于其他學(xué)科的理論及實(shí)踐學(xué)習(xí)，有利于對(duì)知識(shí)點(diǎn)的全面理解和靈活掌握，為提升學(xué)生的綜合素質(zhì)奠定基礎(chǔ)。另外，通過(guò)對(duì)一些名人傳記和經(jīng)驗(yàn)定律的介紹，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷，幫助學(xué)生逐步樹(shù)立正確的人生觀、價(jià)值觀和世界觀，為培養(yǎng)合格的社會(huì)主義接班人奠定基礎(chǔ)。