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像卢瑟福那样咬

 木香草堂 2018-10-11
 
像卢瑟福那样咬 - ddmxbk - 木香关注家庭教育

彭敦运

——咬文嚼字,细读慢咽,不仅是学生需要的行为,而且应该养成习惯。孩子如果具有良好的学习习惯,再辅以正确的学习方法,就能提高自己的综合素质,而粗枝大叶,囫囵吞枣是高中学习的大敌。

高中阶段,为什么能拉开彼此之间成绩的距离?好多就是因为学习习惯的差异。

1910年。

英国。

物理学家卢瑟福正在做一个实验:用α粒子猛烈轰击金箔。

他在抽成真空的容器里,放了一个小铅盒,里面放有少量的放射性元素钋,它发出的α粒子,从铅盒的一个小孔射出,形成很细的一束射线照在金箔上。穿过金箔后,打到荧光屏上的α粒子产生一个个的闪光,这些闪光可以用显微镜清楚地观察到。

他详细地记下了实验结果。

根据当时的汤姆生模型理论,α粒子穿过金箔后偏离原来方向的角度是很小很小的。因为电子的质量太小了,还不到α粒子的七千分之一,α粒于碰到它,就像飞弛着的汽车碰到一个篮球一样,运动方向几乎不会发生明显改变;而原子内的正电荷又是均匀分布的,α粒子穿过原子时,它受到的原子内两侧正电荷的斥力,相当大一部分互相抵消了,α粒子受到偏转的力也不会大。

但是,实验却得到了出乎意料的结果。绝大多数α粒子穿过金箔后,仍沿原来的方向前进,少数粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数粒子偏转角超过了900 ,有的甚至被彻底弹回,偏转角几乎达到 1800

卢瑟福大惊,也大惑不解。

为了解释这个结果,卢瑟福反复咀嚼实验数据,反复假设:如果不是原子内有巨大空间,α粒子怎么会大部分顺利通过?如果原子内没有一个质地坚实、质量巨大的核,α粒子怎么会碰开,甚至弹回?

终于,现代原子结构学说在他的思考里诞生了:原子中有一个很小的原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数。电子绕核旋转所需的向心力,就是核对它的库仑引力。

卢瑟福因此而不朽。

卢瑟福为什么能不朽?因为他会咬文嚼字,咬出了奠定近代化学基础的原子结构;因为他嚼出了比汤姆生理论更接近实际的原子模型。

 

我把这不朽的故事讲给孩子们听,我希望我的孩子,也能像故事的主人翁那样,不放弃任何一个疑点,咬文嚼字,我也希望这不朽的科学精神,能带给孩子们以智慧。

进了高中,孩子开始接触有机化学了,在老师的帮助下,他们完成了相应的化学实验,知道了以甲烷、乙烷为代表的烷烃的性质,明白了为什么它们会发生取代反应,而不发生加成反应。

他们也做了相应的化学实验,掌握了以乙烯为代表的烯烃性质——加成反应。依据老师的介绍,他还知道了,烷烃的键长较大;而烯烃的键长较短。他罗列各种数据,组合成这样一张数据表:

 

乙烷

乙烯

乙炔

分 子 式

C2H6

C2H4

C2H2

C6H6

键 长(10-10m

1.54

1.33

1.20

1.40

键  角

109?28

120?

180?

120?

  

CC

C==C

 

大不饱和

“爸爸,看完了这样一张表,我能不能提出这样的假设?”此时,孩子并没有学习《苯》这一新课,但是,他看到了苯的结构简式。

“什么假设?”我问。

“烷烃、烯烃、炔烃与苯,分子内都含有碳与氢,都可以发生氧化反应,尤其是都很容易燃烧,而且放出大量的热。”

“啊,这在绪言里不是已经说过了吗?绝大多数有机物质都可以燃烧。”

“由于烷烃、烯烃、炔烃与苯分子中,只有苯的含碳量最高,所以,它燃烧的黑烟最多?”

“对呀。”我开始凝聚我的注意了,因为孩子的问题,是一般老师不讲的东西,他能够提出这样的问题,说明他在认真思考教材提供的信息了。一点不假,烃类燃烧产生的黑烟,就是不能完全燃烧的碳所造成的。

“煤油灯芯上的黑碳,是烟凝结的结果吗?”

“是呀。”我开始吃惊,这孩子!

“在所有的烃里,只有炔烃与苯完全燃烧时,需要的氧气量最大?”

“你怎么知道的呢?”

“因为它们的含碳量最大。”孩子回答。

“在你的知识范围内,这一结论是对的。今后,你还可以用计算得到的数据,来证明这一问题。不错。”受到了两次肯定,孩子开始兴奋起来。

“苯内也具有CC,因此,它具有与乙烷、乙烯相近似的化学性质,但是它的CC长比乙烷的要短,比乙烯的要长,所以,它具有两者的化学性质,既可以像乙烷那样发生取代反应,又没有乙烷那样容易;它也可以发生像乙烯的加成反应,却又没有乙烯那样简单,需要催化剂存在才可以发生,是吗?”

“嗯。”我欣喜地看着他继续说。

“能不能说,苯的化学性质,既接近烷烃又接近烯烃?”我点头再次肯定。

“苯的结构与乙烷、乙烯也不一样,它是环状的,虽然具有单键,但是与乙烷中的单键存在的环境不一样,因此,它虽然可以发生取代反应,却不像乙烷那样容易;也是因为苯的结构是环状的,它的不饱和键与乙烯也不一样,所以,它发生加成反应也没有乙烯那样容易,需要催化剂。”

“好,很精彩。”这次,轮到了我的兴奋。

“能不能说,它可以发生取代反应,但又没有烷烃那样容易;可以发生加成反应,又没有烯烃那样方便?”

“是呀,你怎么分析的?”

“您不是要多读表,多分析数据,咬文嚼字吗,我从表上看出来的。”

“这,是你读这个表的心得?”

“是的。”

“非常不错,这是非常难得的发现,说实在的,到目前,还没有一个学生与我谈过这些。”

“谢谢爸爸。”

我在他发言的基础上,告诉他:“苯与乙烷、乙烯都由碳氢元素组成,只是内部结构不一样,而这种不一样的内部结构是决定它们之间化学性质不同的关键所在。哲学上说,量变会引起质变,你从化学键的长短来讨论苯的化学性质既像乙烷,又与乙烷有差异的,既像乙烯又与乙烯有区别……”

“我就是依据您平时所说的量变与质变的关系来思考的。我记得卢瑟福发现原子结构的故事”孩子说。

“卢瑟福?”我想起,那是一则在刚进入高一时,闲聊时我给他讲的关于科学家的故事。

“是的。”

“你从化学键存在的小环境,以及周围化学键的影响来讨论苯的化学性质与乙烷的乙烯区别与联系,很有新意,更值得欣赏。”

“……我还想说,他们之间可以相互转化。”

“为什么?”

“因为它们含有相同的化学成分。”

“的确如此。”

这次谈话,使我看到,我的笨孩子,由于从小学开始的养成教育,综合素质开始提升了。他开始从养成教育与激励教育中受益了。

厚积而薄发,这是一种必然,在教育中是不是也是如此?

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