【831】亲子阅读百科新知系列之《化学变!变!变!》

我是昭君,我想记录我生活工作的点点滴滴,今天是我每日一篇文章的第831天。


有人说,世界上唯一不变的就是变化,这句话对于我们周围的世界的描述可谓是精妙绝伦,富有哲理。

风云变幻,沧海桑田,虽然这个世界看起来变化莫测,但人类却从长期的生活中总结出了许多的规律。并进一步在规律之上创建了一个专门研究变化的学科,这就是化学。

化学是人类用来认识和改造物质世界的主要方法和手段之一。它在分子原子层次上研究物质的组成,性质,结构与变化规律,并且创造新物质。

学会使用火是人类与化学的第一次相遇,是人类最早的化学实践活动。刀耕火种为人类开辟出了文明的道路,我们的祖先学会在熊熊烈火中,把黏土烧成陶器,用矿石烧成金属,学会用谷物酿出美酒,给丝麻染上颜色。这些在长期的实践经验中摸索出来的最早的化学工艺,正是化学的萌芽。

约从公元前1500年到公元1650年。化学被炼丹术,炼金术所控制,为了得到长生不老的仙丹和象征富贵的黄金。炼丹家和炼金术士们开始了最早的化学试验。而记载总结炼丹术的书籍也成为了最早的实验记录。虽然长生不老药和点石成金术从来没有成功过,但是他们在这个过程中实现了人工进行化学变化。并且积累了许多化学变化发生的条件和现象。

现代药物学,冶金学的发展与看似荒唐的炼丹术,炼金术就有着密不可分的关联。许多器具和方法经过改进,如今仍然在使用。这一时期的尝试为化学的发展积累了丰富的实践经验。

而从1650年到1775年是近代化学的孕育时期,也被称为“燃素时期”,人们对化学的研究从表面现象推进到了理论研究。化学也脱离炼金术,成为了自然科学的一个分支。

这个时期流行的“燃素说”,认为可燃物能够燃烧是因为它含有“燃素”。燃烧过程是可燃物中燃素放出的过程。尽管这个理论是错误的,但是在尝试将燃烧现象归类的实验中,人们发现了质量守恒定律,定比定律等等规律,奠定了近代化学思维的基础。

从1775年到1900年是近代化学蓬勃发展的时期。这一时期涌现了许多化学史上的名人,首先是通过“钟罩实验”确定氧气在燃烧中作用的拉瓦锡。他不仅开创了定量化学的时代,还提出了元素的定义。

而后十九世纪初,英国化学家道尔顿提出近代原子学说。这是当时的化学知识和理论得到了合理的解释,成为了说明化学现象的统一理论。接着意大利科学家阿伏加德罗提出分子概念。自从用原子分子论来研究化学,化学才真正被确立为一门科学。

到了1869年,俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律,编写出了第一张元素周期表。这一时期还有多为科学家为化学引入和发展了有机结构,热力学等等理论,这些使化学成为了一门系统的科学。也为现代化学的发展奠定了基础。

进入二十世纪之后。化学和其他自然科学互相影响,广泛地应用于社会实践当中。同时,在理论方面也取得了许多重要的成果。一方面,化学为生产和技术部门提供尽可能多的新物质新材料。另一方面,化学在与其他自然科学相互影响的进程中不断产生新学科。并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。

如今化学已经渗透到我们生活的方方面面,未来也会继续推动生产力的发展。对孩子来说,学习化学是他们认识客观世界的重要基础。或许不久的将来,他们也能利用化学知识,让我们的世界变得更美好。

为孩子打开学习化学的大门并不是什么难事儿,我们的生活处处充满有趣的现象。比方为什么打火机里的“水”能打出火焰?为什么油乎乎的盘子要用洗洁精来清洗?为什么白色的砂糖在油锅里变成了黑色?小朋友在生活中难免会提出类似的问题,不如借助这样一个机会,带领孩子一起了解这现象背后的化学知识。

要带孩子了解变化的秘密,首先要搞清楚变化的类型。化学中,存在着化学变化和物理变化两种变化形式。比方说水结冰,水变成水蒸气,这是物理变化。而像燃烧生锈这样的变化叫做化学变化。

仔细思考一下,就能发现物理变化与化学变化的根本区别,就是有没有产生新的物质。所以无论是冷冻变成冰,还是加热变成水蒸气,都没有产生新的物质,所以这些变化过程都是物理变化。

无论什么物质,都能变成固体,液体,气体三种状态。但是,在生活中有些物质的某些形态,我们却很难见到。比如说氧气的固态,金属铁的气态等等。这是因为物质发生凝固,蒸发等物理变化有难易之分。比如水在常压下0℃就能凝固,而氧气要在五倍的大气压,零下118℃以下才有可能变成液体。

所以,并不是每种物质的变身都像水那样容易。水是“变身界”的名人,以三种不同形态围绕在我们的生活中。坚硬的冰,温柔的水,为什么相同的物质在不同状态下看起来区别这么大呢?

我们知道,世间所有的物质都是由元素组成的。而元素的存在形式是原子,原子结合又形成了分子。正是原子分子这样的极小微粒,构成了世界上所有物质。

比如水是由水分子构成的,在固体状态下,水分子们手拉手规律地排列在一起,基本就很难移动,这就是坚硬的冰。而液体状态下水分子虽然有相互之间的吸引力。但是可以自由移动,所以能随意改变形状。气体状态下的水分子相互之间的吸引力非常地小。它们会分散开来,因为每个水分子都很小,所以我们就看不到了。

以水为例,我们可以看到,在发生蒸发、凝固的物理变化时,微观上改变的其实是分子间的距离。如果我们继续放大,会发现分子又是由原子组成的。我们刚刚说过,当发生物理变化时,改变的是分子间的距离,此时原子的组合方式并不会发生变化,但是当发生化学变化时,改变的正是原子的组合方式。原子组合方式的改变,从宏观上来看就是产生了新的物质。那么让原子结合在一起的力量又是什么呢?

这就是原子键了。原子键指的是原子之间的相互作用,也可以这样来理解,如果把两个原子比作小球,它们之间用一根棍子连接。这根棍子让它们相互之间处于一个稳定的状态。这根棍子就叫做原子键,不同种类的分子中原子键又有所不同。比如氧气分子中,氧原子间以共价键结合,组成食盐的氯化钠分子中,氯原子与钠原子以离子键结合。而金属铁中,铁原子结合的方式则是金属键。化学反应就是破坏原有的原子键,组成新的原子键的过程。

从微观角度认识物质的变化之谜是很有必要的,这有助于我们发现物质变化的规律,举一反三。不过在最初引导孩子学习化学时,还是要从我们生活当中的宏观现象入手,水蒸发成为水蒸气时为什么需要加热呢?

分子通过分子间的相互作用力聚集在一起。要把水分子们分开,这需要外部施加一个力量。这就是加热的作用了。水在这个过程中发生了蒸发这种物理变化。

另外我们知道树叶变红的秘密。秋天树叶中叶绿素被破坏,同时产生花青素,所以树叶就变红了。花青素是常见的植物色素,它们有一些有趣的性质。不知道你有没有认真观察过牵牛花,牵牛花的颜色在一天里并不是一成不变的。它在早晨是蓝紫色的,而到了中午和傍晚却慢慢变成红色。这是为什么呢?

牵牛花所呈现的颜色变化,是因为它所含有的花青素发生了变化。花青素是一种水溶性的植物色素,存在于植物细胞的细胞液中。会随着细胞液的酸碱度产生颜色的变化。当细胞液呈酸性时会偏红,当细胞液呈碱性时则偏蓝。

酸性,碱性,中性是液体的三种性质。比如食醋,碳酸饮料就是酸性液体,而洁厕灵洗衣液则是碱性液体。有些化学反应需要在合适条件的液体环境当中才能发生。比如花青素在碱性和酸性液体环境中就会发生不同的化学反应,产生出不同颜色的物质。可是牵牛花细胞液的酸碱性又是为什么变化呢?

牵牛花在太阳出来以后,不断地吸收空气中的二氧化碳来进行光合作用。二氧化碳溶于水,呈弱酸性,于是细胞液就从早晨的碱性逐渐变成酸性。牵牛花也就从蓝紫色变成了红色,花青素的变色过程显然是生成了新的物质。所以这是化学变化。

如果你对牵牛花变色的秘密很感兴趣,而且身边恰好也能采到牵牛花,不妨动手做一做花青素的变色小实验。和孩子们一起在有趣的科学实验中增进亲子关系吧。

仔细观察我们周围的环境,就会发现原来到处都在进行着物理变化或者化学变化。阳台上晾着的衣服在慢慢变干,热水壶里的内壁上慢慢结起了水垢。这些变化有结束的时候吗?

物质处于不断的循环当中,那些在变化中消耗的物质最终又会循环回来。比如动物呼吸消耗氧气,产生二氧化碳。而植物光合作用就会吸收这些二氧化碳,产生氧气。这就构成了一个循环。

植物死亡后,被微生物分解成小分子营养物质。再被其他植物吸收成为新植物的一部分。物质的变化实在是个奇妙的过程,只要用心去观察,就能发现有趣的东西。

而提到化学,还没有系统学习过它的小朋友们可能觉得它很遥远。但是翻开《化学变!变!变!》就会发现,原来化学与我们如此地亲近。秋天的树叶为什么会变色?汽水的小气泡是如何而来?为什么面包会疏松多孔?

这些问题都可以在这本书中找到答案。我们可以跟随这本书,从生活中的现象出发,一同认识奇妙的分子和原子,了解生活中常见的变色、溶解、燃烧等等现象背后的化学原理。

此外,书中还准备了适合亲子一起做的趣味实验。以及为家长和老师们准备的专业化学讲解。小朋友们自学的过程中,家长和老师可以给予他们适当的指点。像小朋友养成勤思考,善观察的好习惯。同时,激发出学习化学的兴趣,领略化学的奇妙。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 199,340评论 5 467
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 83,762评论 2 376
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 146,329评论 0 329
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 53,678评论 1 270
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 62,583评论 5 359
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 47,995评论 1 275
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,493评论 3 390
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,145评论 0 254
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,293评论 1 294
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,250评论 2 317
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,267评论 1 328
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,973评论 3 316
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,556评论 3 303
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,648评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,873评论 1 255
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,257评论 2 345
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 41,809评论 2 339

推荐阅读更多精彩内容