科学:小学教师指南/化学目标
在你周围,你触碰和看到的每一件事物都是由原子构成的——化学的基本构成单元。然而,原子通常并不以单个元素的“纯净”形式存在。相反,大多数事物都是多个元素结合成新的分子的组合。原子不同的排列会导致不同的物理和化学性质——例如,当两个氢原子结合在一起时,它们会形成 H2,这是一种密度低于正常空气的气体。这种性质是它被用来填充兴登堡号飞艇的原因。不幸的是,它也具有高度易燃的特性,在尝试对接飞艇时,它着火并爆炸了!火本身只是一次快速的化学反应。在这种情况下,氢气(H2)实际上是在与空气中的氧气(O2)结合并形成水(H2O)。
一旦这些氢原子与氧原子结合并形成水(H2O),这些新的分子就具有完全不同的性质,并且绝对不具有可燃性。
地球上物质的数量在过去 60 亿年中基本保持不变(唯一增加的物质来自坠落到地球上的陨石)。但是,这种物质可以通过化学反应反复重新排列,并且至今仍在继续重新排列(一个类比是,如果你有一个巨大的乐高积木盒——你可以用它创造出无数新的作品,而不需要获得任何新的乐高积木)。但是,正如制造新的乐高积木需要能量一样,许多化学反应也需要能量才能进行。生命的存在是因为精心控制的化学反应。这些反应在每个生物的每个细胞中以惊人的速度进行!在地面、水中和空气中也存在着不需要生物参与的化学反应,但这些反应通常进行得要慢得多,而且没有受到控制。生命对整个星球的化学性质产生了深刻的影响,甚至创造了允许我们呼吸的大气成分(顺便说一下,正是你血液中化学物质的变化导致了你在屏住呼吸时产生的呼吸欲望)。化学解释了能量如何从太阳转移到植物,再转移到你的身体,因此化学和生物学密切相关。卡尔·萨根说,生物的美丽不在于构成它的原子,而在于这些原子如何组合在一起。化学也可以与生物无关地进行研究。每年,化学家都会发明数千种新的分子并研究它们的性质。化学必须遵守所有的物理定律,为了使任何化学反应进行,必须存在正确的物理条件。化学家弄清楚需要满足哪些条件,然后反应就可以非常快地进行,就像制造这种尼龙一样。
化学是一个广泛的学科。如果你想了解更多,这里有一些不错的资源