quy luật lượng chất trong hóa học

Ba quy luật cơ bản, phổ biến của phép biện chứng phản ánh quá trình vận động và phát triển từ những phương diện cơ bản nhất của nó là : - Quy luật chuyển hóa từ những thay đổi về lượng t

MỤC LỤC

-Trang

1-PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Triết học ra đời đã chỉ ra rằng thế giới vật chất không chỉ tồn tại trong sự thống nhất đa dạng của các sự vật hiện tượng mà còn giữa chúng có mối liên hệ biện chứng trong sự vận động và phát triển không ngừng theo những quy luật vốn có của nó Ba quy luật cơ bản, phổ biến của phép biện chứng phản ánh quá trình vận động và phát triển từ những phương diện cơ bản nhất của nó là :

- Quy luật chuyển hóa từ những thay đổi về lượng thành những thay

đổi về chất và ngược lại (cho biết phương thức của sự vận động và phát triển)

- Quy luật thống nhất và đấu tranh của các mặt đối lập (làm sáng tỏ

nguồn gốc của sự vận động và phát triển)

- Quy luật phủ định của phủ định (cho biết khuynh hướng của quá

trình phát triển qua việc làm sáng tỏ mối liên hệ giữa những nấc thang khác nhau của quá trình đó)

Triết học Mác – Lênin đã chứng minh rằng mọi sự phát triển của thế giới vật chất đều bị chi phối bởi các quy luật này, trong đó, quy luật chuyển hóa từ những thay đổi về lượng thành những thay đổi về chất và ngược lại cho biết phương thức vận động và phát triển của sự vật, hiện tượng, sự liên hệ, tác động qua lại làm cho các sự vật vận động và phát triển không ngừng.Phát triển theo quan điểm của chủ nghĩa duy vật biện chứng là kết quả của quá trình thay đổi về lượng dẫn tới sự thay đổi về chất Đây là nội dung quan trọng của quy luật chuyển hóa về lượng dẫn đến những thay đổi về chất và ngược lại – một trong những vấn đề cơ bản của phép biện chứng duy vật triết học Mác- Lênin

Hóa học có liên hệ đặc biệt chặt chẽ với các phạm trù chất và lượng, đối tượng của khoa học hóa học chính là nghiên cứu những hiện tượng, qua đó có xảy ra sự biến đổi chất của các chất hóa học, tức là những quá trình biến đổi các chất hóa học Chương trình Hóa học phổ thông có rất nhiều khả năng giúp cho học sinh hiểu sâu sắc quy luật chung trên đây của tự nhiên Chính vì vậy, trong

phạm vi bài tiểu luận này, với những kiến thức đã được học tập, tiếp cận và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của các giảng viên , tôi xin tập trung nghiên cứu những vấn đề xung quanh quy luật lượng – chất và sự vận dụng quy luật vào bộ môn hóa học, nhằm có được những hiểu biết, những bài học bổ ích trong học tập , giảng dạy và cuộc sống

2 Mục đích , nhiệm vụ của đề tài

- Vận dụng triết học Mác – Lênin vào giảng dạy hóa học

b Nhiệm vụ

- Nghiên cứu một số vấn đề lý luận có liên quan đến đề tài:

+ Các khái niệm, nội dung, ý nghĩa của quy luật chuyển hóa từ những thay đổi về lượng thành những thay đổi về chất và ngược lại

+ Lịch sử hình thành và một số nội dung Hóa học

- Tìm hiểu sự biểu hiện quy luật lượng – chất trong hóa học

3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp biện chứng duy vật

- Phương pháp phân tích và tổng hợp

- Phương pháp diễn dịch và quy nạp

4 Kết cấu tiểu luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận , danh mục tài liệu tham khảo, mục lục, bài tiểu luận bao gồm 2 chương và được chia thành 7 tiết

- Chương 1: Vấn đề lý luận chung về quy luật

- Chương 2: Vấn đề thực tiễn trong hóa học

-Trang

3-CHƯƠNG 1:

VẤN ĐỀ LÝ LUẬN CHUNG VỀ QUY LUẬT

1.1 Một số khái niệm cơ bản

1.1.1 Khái niệm chất

Chất là một phạm trù triết học dùng để chỉ tính quy 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.

Khái niệm chất nói trên cũng không đồng nghĩa với khái niệm thuộc tính Mỗi sự vật và hiện 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 thuộc tính nào là thuộc tính cơ bản mới nói lên chất của sự vật và hiện tượng, bởi vì trong quá trình 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

1.1.2 Khái niệm lượng

Lượng là một phạm trù triết học để chỉ tính quy định vốn có của sự vật

biểu thị số lượng, quy 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 v.v

Cũng như chất của sự vật, lượng của sự vật cũng mang tính khách quan Trong sự tồn tại khách 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 quy định lẫn nhau, không thể tách rời; một chất nhất định trong sự vật có lượng tương ứng của nó

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

Trong phạm vi một độ nhất định hai mặt chất và lượng tác động qua lại lẫn nhau làm cho sự vật vận động Mọi sự thay đổi về lượng đều có ảnh hưởng đến trạng thái chất của sự vật, nhưng không phải những thay đổi về lượng nào cũng dẫn đến thay đổi về chất Chỉ trong trường hợp khi sự thay đổi về lượng đạt tới mức phá vỡ độ cũ thì chất của sự vật mới thay đổi, sự vật chuyển thành sự vật khác

1.2 Nội dung quy luật

Mọi sự vật hiện tượng đều vận động, phát triển bằng cách thay đổi dần về lượng, lượng thay đổi đến một lúc nào đó vượt quá độ tồn tại của sự vật tới

-Trang

5-điểm nút thì diễn ra bước nhảy, tạo sự thay đổi về chất của sự vật Kết quả là sự vật cũ, chất cũ mất đi và sự vật mới, chất mới ra đời Chất mới lại tác động trở lại lượng mới, lượng mới lại tiếp tục thay đổi dần, đến lúc nào đó, vượt quá độ tồn tại của sự vật tới điểm nút thì lại diễn ra bước nhảy tạo sự thay đổi về chất,

cứ như vậy sự tác động qua lại giữa hai mặt chất và lượng tạo ra con đường vận động, phát triển không ngừng của mọi sự vật, hiện tượng

1.3 Ý nghĩa phương pháp luận

 Đối với nhận thức:

Để có tri thức đầy đủ về sự vật, ta phải nhận cả hai mặt lượng và chất của

nó, khi đạt tới tri thức về sự thống nhất giữa chất và lượng chúng ta sẽ có tri thức hoàn chỉnh về sự vật đó [1,tr 75]

 Đối với hoạt động thực tiễn

- Cần chú ý khâu tích lũy về lượng để đến khi đầy đủ điều kiện chin muồi

sẽ thay đổi chất

- Phải chống lại bệnh chủ quan duy y chí, bệnh bảo thủ trì trệ

- Xác định được bước nhảy, có thái độ ủng hộ bước nhảy và tạo mọi điều kiện cho bước nhảy được thực hiện

- Cần có những biện pháp cụ thể để thay đổi chất của sự vật, như :

 Thay đổi số lượng các yếu tố cấu thành nên sự vật (tăng hoặc giảm)

 Thay đổi cơ chế tác động giữa các yếu tố cấu thành nên sự vật hoặc

cơ chế tác động giữa sự vật đó với các sự vật khác

 Thay đổi trật tự sắp xếp giữa các yếu tố cấu thành (thay đổi cấu trúc của sự vật)

 Thay đổi chức năng của các yếu tố cấu thành hoặc của toàn bộ sự vật

 Thay đổi môi trường tồn tại và hoạt động của sự vật

- Trong đời sống xã hội, cần vận dụng một cách phù hợp khi giải quyết mối quan hệ giữa chất tự nhiên và chất xã hội của sự vật

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"

Trong lịch sử hóa học,thời Công nghiệp luyện kim phát triển mạnh mẽ, nhà luyện kim người Anh R.E Sepfin (1858- 1940) nghiên cứu ảnh hưởng của các kim loại khác nhau khi cho thêm chúng vào thép Ông chú ý đến Mn, biết rằng khi thêm nó vào thì thép sẽ giòn, nhưng ông chủ tâm thêm vào nhiều hơn so với mức thường trong luyện kim thời bấy giờ Khi ông đưa lượng Mn lên 12% thì ông thu được loại thép hết giòn , và hơn thế nữa , nếu nung lên 10000C rồi nhúng vào nước, làm lạnh nhanh thì nó trở thành cứng hơn nhiều so với thép

ban đầu Như vậy ông đã thay đổi thành phần ( lượng ) của thép dẫn đến đặc tính (chất) của thép đã thay đổi [4,tr 98]

Sự khác nhau giữa mêtan (CH4) và êtan (C2H6) được qui định bởi lượng là

số nguyên tử cacbon và hidro tạo nên phân tử các chất đó Sự biến đổi tương quan giữa chất và lượng tạo nên tiến trình phát triển của sự vật

Kim cương và than chì tuy đều do cacbon tạo thành nhưng lại có sự khác biệt rất căn bản: kim cương thì rất cứng, không dẫn điện còn than chì thì giòn

và dẫn điện Sự khác nhau về chất ấy được quyết định bởi lượng là phương

thức liên kết khác nhau của các nguyên tử cacbon trong mạng tinh thể kim cương và than chì

Những tính chất vật lý và hóa học của một chất hóa học như khối lượng riêng, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, tính dẫn điện, tính hòa tan, khả năng phản ứng thì có những giá trị như nhau ở những điều kiện như nhau Khi thay

đổi các điều kiện thì một vài tính chất của chất hóa học có thể đổi khác về căn bản, có khi đi đến biến mất hoàn toàn.

Sự khác nhau về chất (trạng thái) của nước ở thể lỏng và nước ở thể rắn (nước đá) được qui định bởi lượng là nhiệt độ, khi xét các trạng thái tồn tại

khác nhau của nước với 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 trạng thái lỏng (ở áp suất 1 atm), tức là chưa thay đổi về chất - trạng thái Sự thay đổi của lượng chưa dẫn tới sự thay đổi của chất trong những giới hạn nhất định Vượt quá giới hạn đó làm cho sự vật không còn là nó, chất cũ mất đi, chất mới ra đời Khuôn khổ mà trong đó, sự

thay đổi về lượng chưa làm thay đổi về chất của sự vật được gọi là độ.

Trong thí 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.

-Trang

9-Thuộc loại bước nhảy đột biến là sự chuyển từ nguyên tố này qua nguyên

tố khác trong bảng hệ thống tuần hoàn do điện tích hạt nhân của nguyên tử các nguyên tố thay đổi từng đơn vị, hoặc sự biến đổi "tức khắc" tính chất nổ của các sản phẩm nitro hóa toluen khi đưa vào dần dần từng nhóm nitro: mononitrotoluen thì bốc cháy, khác với toluen, nhưng không nổ, đinitrotoluen

đã là chất nổ yếu, trinitrotoluen là một chất nổ mạnh nhất; hay ví dụ lượng uranium 235 được tăng đến giới hạn nhất định sẽ tạo ra vụ nổ

nguyên tử….

Ba trạng thái tồn tại của nước

Sự chuyển dần dần từ chất hóa học này sang chất khác đặc trưng cho bước

nhảy dần dần Khi đó sự tiêu diệt chất hóa học cũ và tích lũy những yếu tố của

chất mới xảy ra qua một loạt các giai đoạn trung gian Sự chuyển hóa như vậy

dù với tính liên tục của nó cũng vẫn là sự nhảy vọt, một bước ngoặt quyết định dẫn tới sự phát sinh ra chất mới Bước nhảy dần dần được đặc trưng chủ yếu ở tính chất của sự chuyển hóa, chứ không phải ở thời gian dài hay ngắn (nó có thể xảy ra tương đối nhanh), thí dụ như sự cháy (thời gian ngắn) khác với các dạng oxi hóa khác như sự gỉ, sự rữa nát (thời gian dài)

Trong hóa học thường xảy ra sự phối hợp các bước nhảy, chứa đựng những yếu tố của cả hai dạng giới hạn

Ví dụ : Quá trình điều chế clorofom CHCl3 (một dung môi trong hóa học hữu cơ) từ metan (CH4) và clo (Cl2), về toàn bộ là một bước nhảy, xảy ra qua ba mức trung gian:

Định luật tuần hoàn của Mendeleep đã tỏ rõ tính chất đúng đắn và tác dụng to lớn của nó trong việc nghiên cứu hóa học Tuy nhiên chính Mendeleep

đã nói "Tôi không rõ nguyên nhân của định luật tuần hoàn" (1889) Ngoài ra còn có một số trường hợp ngoại lệ, một số trường hợp chưa rõ ràng:

Theo Định luật tuần hoàn mà Mendeleep phát biểu thì tính chất của các nguyên

tố biến đổi tuần hoàn theo chiều tăng của khối lượng nguyên tử, nhưng ở một số trường hợp Co và Ni, Ar và K, Te và I muốn bảo đảm tính tuần hoàn phải đảo lộn thứ tự sắp xếp, chẳng hạn phải xếp Co trước Ni mặc dù khôi lượng nguyên

tử của Co nhỏ hơn Ni

-Trang

11-Số nguyên tố khí hiếm và vị trí của nó trong bảng HTTH cũng chưa được xác định một cách dứt khoát.

Rõ ràng trong cấu tạo nội tại của nguyên tử có điều gì đó gây nên hiện tượng tuần hoàn mà dựa vào khối lượng nguyên tử không giải đáp được

Bước tiến quan trọng đầu tiên của việc giải quyết vấn đề này là tìm được

phương pháp xác định điện tích hạt nhân nguyên tử, từ đó các nhà bác học đã đi tới quyết định:

“Điện tích hạt nhân nguyên tử, về trị số số học bằng số thứ tự cuả nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn”

Như vậy vấn đề đã rõ ràng, các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn được sắp xếp theo chiều tăng dần của điện tích hạt nhân nguyên tử, đồng thời là

số thứ tự của nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn Mỗi nguyên tố ứng với điện tích hạt nhân hoàn toàn xác định, nó quy định số e trong lớp vỏ nguyên tử trung hoà và chính lớp vỏ e này lại quyết định tính chất hoá học của nguyên tố

Khi số proton thay đổi, nguyên tử đó không còn là nguyên tử của nguyên

tố đó nữa Như nguyên tử Ne chắc chắn phải có Z = 10, còn Z = 11 thì kết luận ngay là nguyên tử Na Việc tăng thêm 1 proton đã thay đổi từ 1 khí hiếm thành

1 kim loại kiềm

Ngày nay người ta đã biết được nhiều nguyên tử có điện tích hạt nhân như nhau, và do đó chúng có tính chất hoá học tương tự nhau mặc dù khối lượng nguyên tử khác nhau (các đồng vị)

Ví

dụ:

Nguyên tố Hidro có các đồng vị đã được phát hiện như sau:

 1H: Đồng vị phổ biến nhất của hiđrô, đồng vị ổn định này có hạt nhân chỉ chứa duy nhất một prôton; vì thế trong miêu tả (mặc dù ít) gọi là proti

 2H: Đồng vị ổn định có tên là đơteri, với thêm một nơtron trong hạt nhân

Nó chiếm khoảng 0,0184-0,0082% của toàn bộ hiđrô; tỷ lệ của nó tới proti được xác định liên quan với nước tham chiếu tiêu chuẩn của

VSMOW

 3H: Đồng vị phóng xạ tự nhiên có tên là triti Hạt nhân của nó có hai nơtron và một prôton Nó phân rã theo phóng xạ bêta và chu kỳ bán rã là 12,32 năm.

 4H: Hiđrô-4 được tổng hợp khi bắn phá triti bằng hạt nhân đơteri chuyển động cực nhanh Nó phân rã tạo ra bức xạ nơtron và có chu kỳ bán rã 9,93696x10−23 giây

 5H: Năm 2001 các nhà khoa học phát hiện ra hiđrô-5 bằng cách bắn phá hiđrô bằng các ion nặng Nó phân rã tạo ra bức xạ nơtron và có chu kỳ bán rã 8,01930x10−23 giây

 6H: Hiđrô-6 phân rã tạo ra ba bức xạ nơtron và có chu kỳ bán rã 3,26500x10−22 giây

 7H: Năm 2003 hiđrô-7 đã được tạo ra tại phòng thí nghiệm RIKEN ở

Nhật Bản bằng cách cho va chạm dòng các nguyên tử hêli-8 năng lượng cao với mục tiêu hiđrô lạnh và phát hiện ra các triton - hạt nhân của nguyên tử triti - và các nơtron từ sự phá vỡ của hiđrô-7, giống như phương pháp sử dụng để sản xuất và phát hiện hiđrô-5

Đúng với tư tưởng của phép biện chứng duy vật, chỉ thuộc tính nào là thuộc tính cơ bản mới nói lên chất của sự vật, khi nào những thuộc tính cơ bản thay đổi thì chất của sự vật mới thay đổi Mặc dù số notron thay đổi tạo ra rất nhiều đồng vị, nhưng những đồng vị đó vẫn là những nguyên tử đại diện cho nguyên tố Hidro Còn chỉ khi số proton thay đổi, nguyên tố hóa học mới thay đổi , tính đa dạng về chất của các nguyên tử phụ thuộc vào số lượng các hạt prôtôn có trong hạt nhân nguyên tử đó, khi số prôtôn tăng hay giảm thì nguyên

tử sẽ trở thành nguyên tử của nguyên tố khác

Từ đó thấy rằng không có mối liên hệ trực tiếp giữa khối lượng nguyên

tử và tính chất hoá học của nó Tính chất của nguyên tố là hàm số tuần hoàn với điện tích hạt nhân của chúng Vì vậy ngày nay định luật tuần hoàn được phát biểu như sau:

-Trang