Lượng và chất trong hóa học

Tài liệu phân tích về mối liên hệ về sự chuyễn đổi giữa lượng và chất trong môn hóa học. Sự vận động của vật chất, tức là “sự biến đổi nói chung” là kết quả của sự tác động và phát triển của các mâu thuẫn, một khi mâu thuẫn được giải quyết có nghĩa là có một chất lượng mới được ra đời, có riêng ngay từ đầu những mâu thuẫn của mình. Điều đó có nghĩa là sự đấu tranh giữa các mặt đối lập là nội dung bên trong của sự chuyển hóa chất lượng cũ thành chất lượng mới. Cơ chế của quá trình trên, là sự chuyển hóa từ những thay đổi về số lượng thành sự thay đổi về chất lượng, loại bỏ cái cũ và sinh ra cái mới, đã được phát hiện trong một quy luật khác của phép biện chứng, quy luật chuyển hóa từ những thay đổi về lượng thành những thay đổi về chất và ngược lại. Hóa học có liên hệ đặc biệt chặt chẽ với các phạm trù chất và lượng, với sự nghiên cứu Triết học về phép biện chứng của những mối quan hệ giữa các phạm trù đó.

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

PHÒNG SAU ĐẠI HỌC



TIỂU LUẬN TRIẾT HỌC

MỐI LIÊN HỆ GIỮA SỐ LƯỢNG

VÀ CHẤT LƯỢNG TRONG HÓA

HỌC

NHDKH : TS Nguyễn Ngọc Khá

TS Nguyễn Chương Nhiếp HVCH : Nguyễn Thị Thanh Thủy Chuyên ngành : Lý luận và phương pháp dạy học

Bộ môn hóa học Khóa : 25

Thành phố Hồ Chí Minh 02/2015

MỤC LỤC

PHẦN 1: PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài:

Sự vận động của vật chất, tức là “sự biến đổi nói chung” là kết quả của sự tác động và pháttriển của các mâu thuẫn, một khi mâu thuẫn được giải quyết có nghĩa là có một chất lượngmới được ra đời, có riêng ngay từ đầu những mâu thuẫn của mình Điều đó có nghĩa là sựđấu tranh giữa các mặt đối lập là nội dung bên trong của sự chuyển hóa chất lượng cũ thànhchất lượng mới Cơ chế của quá trình trên, là sự chuyển hóa từ những thay đổi về số lượngthành sự thay đổi về chất lượng, loại bỏ cái cũ và sinh ra cái mới, đã được phát hiện trong

một quy luật khác của phép biện chứng, quy luật chuyển hóa từ những thay đổi về lượng thành những thay đổi về chất và ngược lại Quy luật này cho biết phương thức của sự vận động và phát triển và được thể hiện rõ nét nhất trong hóa học Chính vì thế, Ăng-ghen đã viết: " Người ta có thể gọi hóa học là khoa học của sự biến đổi về chất của vật thể sinh ra

do sự thay đổi về thành phần số lượng".

Hóa học có liên hệ đặc biệt chặt chẽ với các phạm trù chất và lượng, với sự nghiên cứuTriết học về phép biện chứng của những mối quan hệ giữa các phạm trù đó G.Hê-ghen

cũng đã dựa vào những dữ kiện hóa học khi lập luận về những phạm trù này "Không phải ngẫu nhiên mà Ăng-ghen đã nhấn mạnh lĩnh vực hoá học là lĩnh vực trong đó quy luật của

tự nhiên do Hê-ghen tìm ra đã đạt được những thắng lợi rực rỡ nhất"

Đó là điều tất nhiên, vì đối tượng của khoa học hóa học chính là nghiên cứu những hiệntượng, qua đó có xảy ra sự biến đổi chất của các chất hóa học, tức là những quá trình biếnđổi các chất hóa học

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: phương thức của sự vận động và phát triển trong vận động hóa học.

- Phạm vi nghiên cứu: quy luật chuyển hóa từ sự thay đổi về lượng thành sự thay đổi

về chất và ngược lại Vận dụng quy luật vào trong hóa học.

3 Mục đích nghiên cứu

Để có tri thức đúng cũng như hiểu rõ hơn bản chất của của các chất, các phản ứng hóahọc cũng như các quá trình hóa học Vận dụng quy luật sự chuyển hóa từ sự thay đổi vềlượng dẫn đến sự thay đổi về chất và ngược lại để từ việc biết cấu tạo suy ra các tính chất,đồng thời giải thích được nhiều hiện tượng hóa học Tránh suy nghĩ rập khuôn, máy móc,không hiểu được bản chất của các quá trình hóa học Đồng thời cũng góp phần vào nhậnthức thực tiễn khách quan, tránh những tư tưởng mang tính tả khuynh, hữu khuynh.

4 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về quy luật chuyển hóa từ những thay đổi về lượng thành những thay đổi về chất và ngược lại

- Nghiên cứu các tài liệu về phương thức của sự vận động và phát triển

- Nghiên cứu các tài liệu phù hợp với quy luật chuyển hóa từ sự thay đổi về lượng thành sự thay đổi về chất và ngược lại để từ đó đưa ra được đặc điểm tác động và phương

thức của nó trong hoá học

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu, phân tích và tổng hợp tài liệu liên quan đến đề tài

- Phương pháp so sánh, đối chiếu

- Tìm kiếm các tư liệu phục vụ cho việc nghiên cứu đề tài

- Tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn, bạn bè

6 Kết cấu tiểu luận

Ngoài mục lục, phần mở đầu và kết luận, tài liệu tham khảo, nội dung tiểu luậnđược chia làm thành 3 chương

Chương 1 Cơ sở lý luận

• Phạm trù chất và lượng trong triết học

• Mối quan hệ giữa sự thay đổi về lượng và sự thay đổi về chất (Mối quan hệ biệnchứng giữa lượng và chất)

Chương 2 Quy luật sự chuyển hóa sự thay đổi về lượng dẫn đến sự thay đổi về chất và ngược lại trong hóa học.

• Tính đặc thù của việc thể hiện quy luật trong hóa học

• Các bước nhảy vọt trong hóa học

• Tính có nhiều chất lượng trong hóa học

Chương 3 Kết luận.

Chất là một phạm trù triết học dùng để chỉ tính qui định khách quan vốn có của sự vật và

hiện tượng, là sự thống nhất hữu cơ các thuộc tính làm cho nó là nó mà không phải là cái khác.

Trong thế giới có vô vàn các sự vật và hiện tượng, mỗi sự vật và hiện tượng đều có một chấtriêng Và mỗi sự vật và hiện tượng không phải chỉ có một chất mà có nhiều chất tùy theonhững quan hệ cụ thể (ta sẽ làm sáng tỏ hơn quan điểm này trong việc xác định chất củamột chất hóa học hay một quá trình biến đổi hóa học trong phần (3)

Khái niệm chất nói trên cũng không đồng nghĩa với khái niệm thuộc tính Mỗi sự vật vàhiện tượng đều có nhiều thuộc tính, có những thuộc tính cơ bản và thuộc tính không cơ bản.Những thuộc tính này không tham gia vào việc qui định chất như nhau Chỉ những thuộctính nào là thuộc tính cơ bản mới nói lên chất của sự vật và hiện tượng, bởi vì trong quátrình vận động và phát triển của sự vật, những thuộc tính không cơ bản có thể sẽ thay đổi,mất đi hoặc sinh thêm nhưng chất nói chung của sự vật và hiện tượng vẫn chưa thay đổi.Chỉ khi nào những thuộc tính cơ bản thay đổi thì chất của sự vật mới thay đổi

Trong tự nhiên và trong xã hội có không ít sự vật mà nếu xét riêng về các yếu tố cấu thành,chúng hoàn toàn đồng nhất, nhưng các sự vật đó lại khác nhau về chất Ví dụ kim cương vàthan chì tuy đều do cacbon tạo thành nhưng lại có sự khác biệt rất căn bản: kim cương thìrất cứng, không dẫn điện, Còn than chì thì giòn và dẫn điện, Sự khác nhau về chất ấyđược quyết định bởi phương thức liên kết khác nhau của các nguyên tử cacbon trong mạngtinh thể kim cương và than chì

Lượng là một phạm trù triết học để chỉ tính qui định vốn có của sự vật biểu thị số lượng, qui

mô, trình độ, nhịp điệu của sự vận động và phát triển của sự vật cũng như của các thuộc tính của nó.

Lượng của sự vật nói lên kích thước dài hay ngắn, qui mô to hay nhỏ, tổng số ít hay nhiều,trình độ cao hay thấp, tốc độ vận động nhanh hay chậm, màu sắc đậm hay nhạt,…

Trong thực tế, lượng có thể được xác định bằng những đơn vị đo lường cụ thể và chính xácnhư chiều dài, khối lượng ,…

Ví dụ: Điện tích electron bằng 1,6.1019 C, một phân tử metan gồm 4 nguyên tử hidro và 1nguyên tử cacbon

Cũng như chất của sự vật, lượng của sự vật cũng mang tính khách quan Trong sự tồn tạikhách quan của mình, sự vật có vô vàn chất, do đó nó cũng có vô vàn lượng Tuy nhiên,chất và lượng là hai mặt qui định lẫn nhau, không thể tách rời; một chất nhất định trong sựvật có lượng tương ứng của nó

Ví dụ: sự khác nhau về chất (trạng thái) của nước ở thể lỏng và nước ở thể hơi được qui

định bởi lượng là nhiệt độ, sự khác nhau giữa metanol (CH3OH) và etanol (C2H5OH) đượcqui định bởi lượng là số nguyên tử cacbon và hidro tạo nên phân tử các chất đó Sự biến đổitương quan giữa chất và lượng tạo nên tiến trình phát triển của sự vật

Sự phân biệt giữa chất và lượng cũng chỉ có ý nghĩa tương đối Tùy theo từng mối quan hệ

mà xác định đâu là chất, đâu là lượng của sự vật Có cái trong mối quan hệ này nó là chất,

nhưng trong mối quan hệ khác nó lại là lượng và ngược lại Ăng-ghen viết:” con số là một

sự qui định về số lượng thuần tuý nhất mà chúng ta được biết Nhưng nó cũng đầy rẫy những sự khác nhau về chất lượng 16 không chỉ là tính cộng của 16 đơn vị mà nó còn là bình phương của 4, tứ thừa của 2".

2. Mối quan hệ giữa sự thay đổi về lượng và sự thay đổi về chất (Mối quan hệ biệnchứng giữa lượng và chất)

Bất kỳ sự vật, hiện tượng nào cũng có chất và lượng Trong quá trình vận động và pháttriển, chất và lượng của sự vật cũng biến đổi Sự thay đổi của lượng và của chất không diễn

ra độc lập đối với nhau, trái lại chúng có quan hệ chặt chẽ với nhau Nhưng không phải bất

kỳ sự thay đổi nào của lượng cũng ngay lập tức làm thay đổi căn bản bản chất của sự vật.Lượng của sự vật có thể thay đổi trong một khoảng giới hạn nhất định mà không làm thayđổi căn bản chất của sự vật Chẳng hạn, khi xét các trạng thái tồn tại khác nhau của nướcvới tư cách là những chất khác nhau, ứng với chất - trạng thái đó, lượng ở đây là nhiệt độ,thì dù lượng thay đổi trong phạm vi khá lớn (nhiệt độ từ 0oC đến 100oC), nước vẫn ở trạngthái lỏng (ở áp suất 1 atm), tức là chưa thay đổi về chất - trạng thái Sự thay đổi của lượngchưa dẫn tới sự thay đổi của chất trong những giới hạn nhất định Vượt quá giới hạn đó làmcho sự vật không còn là nó, chất cũ mất đi, chất mới ra đời Khuôn khổ mà trong đó, sự thayđổi về lượng chưa làm thay đổi về chất của sự vật được gọi là độ

Độ là một phạm trù triết học dùng để chỉ sự thống nhất giữa lượng và chất, nó là khoảng

giới hạn, mà trong đó, sự thay đổi về lượng chưa làm thay đổi căn bản về chất của sự vật.

Trong ví dụ vừa nêu ở trên, sự thống nhất giữa trạng thái lỏng của nước và nhiệt độ trongkhoảng từ 0oC đến 100oC (với điều kiện là nước nguyên chất và áp suất là 1 atm) là độ tồn

tại của nước ở trạng thái lỏng

Nếu nhiệt độ của nước giảm tới 0oC và được duy trì ở nhiệt độ đó thì nước từ trạng thái lỏngchuyển sang trạng thái rắn, tức là thay đổi về chất

Những điểm giới hạn mà tại đó sự thay đổi về lượng sẽ làm thay đổi về chất của sự vật

được gọi là điểm nút Trong ví dụ về chất - trạng thái của nước được nêu trên, 0oC và 100oC

là điểm nút Bất kỳ độ nào cũng được giới hạn bởi hai điểm nút

Sự thay đổi về lượng khi đạt tới điểm nút sẽ dẫn tới sự ra đời chất mới Sự thống nhất giữalượng và chất mới tạo thành một độ mới với điểm nút mới Vì vậy, có thể hình dung sự pháttriển dưới dạng một đường nút của những quan hệ về độ

Sự thay đổi về chất do những sự thay đổi về lượng trước đó gây ra gọi là bước nhảy Nói

cách khác, bước nhảy là một phạm trù triết học được dùng để chỉ giai đoạn chuyển hóa về chất của sự vật do những thay đổi về lượng trước đó gây ra.

Sự thay đổi về chất là kết quả của sự thay đổi về lượng khi đạt tới điểm nút Sau khi rađời, chất mới có tác động trở lại sự thay đổi của lượng Chất mới có thể làm thay đổi qui môtồn tại của sự vật, làm thay đổi nhịp điệu của sự vận động và phát triển của sự vật đó

CHƯƠNG 2: QUY LUẬT SỰ CHUYỂN HÓA SỰ THAY ĐỔI VỀ LƯỢNG DẪN ĐẾN SỰ THAY ĐỔI VỀ CHẤT.

1. Mối quan hệ biện chứng giữa chất và lượng trong hóa học:

Khi nêu lên đặc tính của quy luật chuyển hóa từ số lượng thành chất lượng với tính cách làmột quy luật chung của sự phát triển Ănghen đã viết: “Trong tự nhiên, những sự thay đổi vềchất-được thực hiện một cách hoàn toàn xác định- chỉ xảy ra bằng cách tăng thêm hoặcgiảm bớt về số lượng vật chất và vận động (gọi là năng lượng)” Tác dụng của quy luật nàyđược thể hiện trong hóa học với những hình thái đặc biệt Như đã biết, bản chất của cácphản ứng hóa học thể hiện ra ở sự sắp xếp lại các mối liên kết hóa học, ở việc xây dựng lạicấu trúc phân tử hoặc cấu trúc cao phân tử Khi đó hình thành phân tử và các tiểu phân mới

và do đó các chất mới được tạo thành Thực nghiệm cho thấy rằng sự tạo thành những chấtkhác nhau về chất lượng là kết quả của sự thay đổi cấu tạo hóa học, thường là sự thay đổithành phần của chúng F.Ănghen đã chú ý đến điều này, khi nói về sự khác nhau về chấtlượng trong tự nhiên ông đã vạch ra rằng tất cả mọi sự khác nhau đó đều đặc biệt có cơ sở ở

đi những nguyên tử trong phân tử, mà còn do sự thay đổi cấu trúc của phân tử, thay đổi sựkết hợp của các nguyên tử Do đó, bản chất của phản ứng hóa học là ở sự thay đổi thànhphần cũng như cấu trúc của phân tử Vì vậy F.Ănghen coi sự đồng phân như một ví dụ về sựthay đổi về chất

Cơ học lượng tử và những quan điểm về điện tử đã khẳng định luận điểm cơ bản của thuyếtButlêrôp Cấu tạo là tính chất căn bản của phân tử, quy định tất cả những tính chất và đặcđiểm khác của nó Thứ tự kết hợp khác nhau và sự phân bố khác nhau trong không gian củacùng một số nguyên tử và nhóm nguyên tử (điều này xảy ra ở những đồng phân) gắn liềnvới sự thay đổi khoảng cách giữa chúng với nhau, sự thay đổi độ dài của những liên kết mớiđược hình thành và tất nhiên gắn liền với mức năng lượng và momen lưỡng cực của chúng,chưa kể đến sự thay đổi loại liên kết giữa các nguyên tử xảy ra trong đa số trường hợp Tất

cả các đại lượng này và các đại lượng khác (mức độ phân cực của liên kết, kích thước củacác góc hóa trị,…) đặc trưng cho mức độ tinh vi của các chất hữu cơ, cho tính đặc thù củacấu tạo các phân tử Chính điều này gây ra sự khác biệt về chất của các dạng đồng phân cấutrúc và đồng phân không gian: đồng phân mạch cacbon, đồng phân vị trí nhóm chức, đồngphân cis-trans, đồng phân quang học

Trong đa số trường hợp cấu tạo là nhân tố quyết định (so với thành phần) trong việc xácđịnh tính chất của một chất

Ví dụ: đimetyl ete (CH3-O-CH3) và ancol etylic (C2H5OH) có cùng công thức phân tử là

C2H6O nhưng là hai hợp chất khác nhau về chất, nguyên nhân là ở cấu tạo của chúng Trongphân tử ancol etylic có chứa nhóm chức hidroxyl –OH H trong nhóm này có tính chất kháchẳn các nguyên tử H khác liên kết trực tiếp với C Nó linh động và dễ dàng thay thế bằngcác kim loại kiềm Còn 6H trong đimetyl ete đều giống nhau Chúng có cùng tính chất, rấtbền dưới tác dụng của các kim loại kiềm Sở dĩ như vậy là do trong đimetyl ete có 6 liên kếtC-H giống nhau, và 2 liên kết CO, còn trong ancol có 5 liên kết C-H, 1 liên kết C-C, 1 liênkết C-O và 1 liên kết O-H Điều này dẫn đến sự phân bố mật độ electron khác nhau trongđám mây electron chung của phân tử những chất được xét (đó cũng là đặc điểm về cấu trúc).Qua hiện tượng tautome ta thấy cấu tạo có ý nghĩa to lớn như thế nào trong việc quy địnhtính chất của một chất Như ta đã biết đó là trường hợp đặc biệt về sự đồng phân ở thế cânbằng động rất phổ biến trong hóa học hữu cơ Trường hợp này xảy ra khi 2 chất đồng phânkhác nhau về nhóm chức dễ dàng chuyển hóa cho nhau đến khi đạt đến cân bằng,

Ví dụ sự tautome sau:

Dạng enol Dạng xeto

Gắn liền với sự chuyển chỗ dễ dàng liên kết đôi và ion hidro Trong trường hợp này đã chochuyển hóa từ dạng xeto với độ dài liên kết đơn C-C bằng 1,54 thành dạng enol với độ dàicủa của liên kết đôi C=C bằng 1,34

Những sự thay đổi về cấu trúc này dẫn tới sự thay đổi về chất lượng, thể hiện ở tính chấthóa học khác nhau của dạng xeto và enol

Khi phân tích trường hợp mà một trong hai đồng phân có tính chất lý học và hóa học nhưnhau làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sáng trái (dạng L) và đồng phân làm quay mặtphẳng ánh sáng phân cực sang phải (dạng D), Lơ Ben và Van Hốp đã đi đến kết luận (độclập với nhau) rằng hiện tượng này gọi là đồng phân quang học_ là do cấu trúc không giankhác nhau của phân tử hai chất đối xứng quang học

Mối liên quan chặt chẽ giữa cấu tạo và tính chất của các chất được phát hiện ra ở các hợpchất cao phân tử sự kiện đã được xác định và chứng minh qua thực tế này là cơ sở của phéptổng hợp polyme “Tính chất của các polyme phụ thuộc vào cấu tạo hóa học của các mắcxích cơ bản, vào số lượng các mắc xích trong đại phân tử và cấu trúc của các đại phân tử”.Các nhà hóa học Xô viết nổi tiếng B.A Kacgin, B.B kocsak, K.A Anđrianôp, M.B.Vonkenstên, A.E Acbuzôp và nhiều người khác đã chứng minh được rằng có thể tạo ranhững tính chất hóa học cho trước không những bằng cách thay đổi tương ứng thành phầnhóa học, mà còn bằng cách giữ nguyên thành phần hóa học mà xây dựng lại cấu trúc nhữngmonome ấy trong phân tử polime, những nhà bác học này xây dựng một học thuyết dựa theo

đó có thể dự đoán được tính chất của các polime và thực tế tổng hợp được chất đó trên cơ sởbiết được cấu tạo hóa học

Mọi người đều biết tính đặc thù của việc thể hiện quy luật chuyển hóa từ lượng thành chấttrong hóa học vô cơ Người ta đã nguyên cứu và phát hiện ra điều này ở định luật tuần hoàn,

ở các định luật hợp thức, ở hiện tượng đa hình, qua ví dụ về những phản ứng quan trọngnhất