形成化學概念的思維方法
化學先生 / 2019-08-13
模型方法和數(shù)學方法：
理想模型作為一種抽象方法，對化學概念的形成有重要作用。例如，原子序數(shù)是一個重要化學概念。1913年莫斯菜（H. Moseley，1887~-1915）系統(tǒng)地測定了各種元素的特征X射線的波長（λ），發(fā)現(xiàn)把各種元素按其特征X射線波長的大小排列起來，其排列順序與元素在周期表中的順序驚人地一致。他把這個排列序數(shù)稱為元素的原子序數(shù)（Z）。他還根據(jù)實驗結(jié)果，用數(shù)學方法概括出λ和Z之間的經(jīng)驗公式，即莫斯萊定律：
＿＿
√1/λ=a(Z-b)
進一步研究發(fā)現(xiàn)，把莫斯菜定律和盧瑟福原子模型聯(lián)系起來，元素的原子序數(shù)正好等于其原子的核電荷數(shù)。莫斯菜定律是一個對化學有重大意義的發(fā)現(xiàn)。此定律與原子結(jié)構(gòu)的量子力學模型相結(jié)合，為現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)理論中關(guān)于核外電子排布的理論奠定了堅實的基礎(chǔ)，并深人地揭示出元素周期律的本質(zhì)。由此可見，思想模型方法和數(shù)學方法的結(jié)合對現(xiàn)代化學概念的形成有重要作用。
形象思維和想象方法：
在探索科學概念形成機理時，愛因斯坦強調(diào)思維的自由創(chuàng)造。他認為形象的整合與想象，便能導致形成新的科學概念。他認為想象力是“知識進步的源泉”，是“科學研究中的實在因素”；在現(xiàn)代自然科學的條件下，概念和公理離經(jīng)驗越來越遠，因此想象就顯得更為重要。
在科學研究中，在運用歸納和概括方法得出概念和定律時，往往包含有想象和猜測的成分，這是由于研究者不可能一下子窮盡事物的全部內(nèi)容，需要豐富的想象和猜測，而這種想象和猜測所得結(jié)果的可靠程度依賴于研究者的知識和經(jīng)驗，并要由實驗事實來檢驗。愛因斯坦的科學方法論思想正是把歸納概括方法中所包含的想象因素突出地提到主導地位。在化學研究中，在建立思想模型和進行思想實驗的過程中，形象思維和想象更起著十分重要的作用。
根據(jù)有機化學大師凱庫勒本人的自述，1866年他提出苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)模型，取得重大成就，其中想象起了很大作用。在范霍夫運用模型方法創(chuàng)立立體化學（提出不對稱碳原子概念和碳四面體構(gòu)型學說）的工作中，在他設(shè)計和應(yīng)用范霍夫平衡箱思想實驗和關(guān)于電解質(zhì)溶液滲透壓的思想實驗的工作中，都表現(xiàn)出豐富的想象力。又如，1916年劉易斯（G.N. Lewis，1875~1946）提出共價鍵的電子理論，對于化學的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。巴特薬特（Deo曾指出、“劉易有著特球的解和大膽的主張，他把物理學家的電子放慢至某種程度、以致有機化學家取于將它們置于自己的宏觀理解之下……“可見、在劉易期的這一工作中不僅運用了軸象思維、也運用了形象思維和想象。實際上、形象思維和想象屬手創(chuàng)造性思維、因就受到愛因斯坦等一批大科學家的重視。
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