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浅谈《易经》思想对化学的几点启示

发表时间：2020/8/20 来源：《未来教育家》2020年第07期作者：张国远崔鹏涛

[导读] 易经认为，阴阳运动是事物发展的基本规律，宇宙中的一切事物和现象，都普遍存在者阴阳两种对立的势力，宇宙中一切事物、现象的发生和发展都是阴阳两种势力的相互作用的结果。这一方法论，渗透到医学领域，成为中医学的独特的思维方法。

《易经》是中华文化的宝库，其思想博大精深，源远流长，对中国文化和世界文化有极大的影响。易经最著名的思想是阴阳思想，即“一阴一阳之谓道”。易经认为，阴阳运动是事物发展的基本规律，宇宙中的一切事物和现象，都普遍存在者阴阳两种对立的势力，宇宙中一切事物、现象的发生和发展都是阴阳两种势力的相互作用的结果。这一方法论，渗透到医学领域，成为中医学的独特的思维方法。比如“阳盛则阴病，阴胜则阳病，阳虚则阴盛，阴虚则阳亢”是指人体阴阳偏衰引起的病理变化。另外，易经认为，世间万物具有“各从其类的特性”即所谓的“同声相应和同气相求”。这一理论在日常生活中的现象较为普遍，比如物理学的共振原理，成语中所说的“物以类聚，人以群分”等。在中医学中，人们发现，自然界的六淫（风、寒、湿、署、燥、火）之气，对人体的侵害存在“阳邪易伤阳位，阴邪易伤阴位”的特点，比如，风为阳邪，人体的上部为阳位，因此，伤风感冒时，风邪容易伤及头部与肺脏，从而则得风邪引起的疾病。
       笔者认为，在化学中同样存在着易经的一些思想，现分别举例如下。
       1.萃取实验
       化学中的萃取实验的理论与易经的“同气相求”类同。萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从另一溶剂所组成的溶液里提取出来的操作方法。例如，用四氯化碳从碘水中萃取碘，就是采用萃取的方法。其本质是利用溶质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来，萃取时如果各成分在两相溶剂中分配系数相差越大，则分离效率越高。那么，物质在不同溶剂中的溶解性为何不同呢？化学上，物质在不同溶剂中溶解性的差异可用“相似相溶原理”进行解释，相似相溶原理中“相似”是指溶质与溶剂在结构上相似，“相溶”是指溶质与溶剂彼此互溶。简单的说，就是极性溶剂（如水）易溶解极性物质（离子晶体、分子晶体中的极性物质如强酸等）；非极性溶剂（有机溶剂如苯、汽油、四氯化碳、酒清等）能溶解非极性物质（大多数有机物、Br2、I2等），含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基（—OH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸等。由于溶质与溶剂极性相似，因而容易聚集在一起，这与易经中的“同气相求”思想基本类同。
       2.原子结构及化合物的生成问题。
       易经认为，阴阳是相互依存的。阴阳相互依存是指阴阳双方各以其对立面的存在为自己存在的前提，任何一方不能脱离另一方而单独存在。如同数学中的正数与负数，物理学中的正电荷与负电荷，生物学中的雌性与雄性，人类中的男性与女性，它们不可能独立存在。正是由于阴阳两方面的相互依存关系，才构成了纷繁复杂的多彩的世界。原子结构也是如此，我们知道，原子是有原子核和核外电子构成的，原子核内有质子，原子核外有电子，而且，原子核内的质子和原子核外的电子所带电量相等，电性相反，因此原子呈现电中性。原子中的质子与电子可看做阴阳对立的两个方面，它们相互作用，相互依存，构成丰富多彩的物质世界。
       阴阳相互作用，相互依存还可以用于解释化合物的生成与存在。化合物可分为离子化合物和共价化合物，离子化合物是由阴阳离子通过离子键的作用而形成的，在离子化合物中，阴阳离子相互作用，相互依存。共价化合物是原子间通过共价键而形成的，在化合物分子中，不同种原子形成的共价键，由于两个原子吸引电子的能力不同，电子云偏向吸引电子能力较强的原子一方，因而吸引电子能力较弱的原子一方相对的显正电性，吸引电子能力较强的的原子一方相对的显负电性。这样的共价键叫做极性共价键。因此，在共价化合物中，可认为存在带有部分电荷的原子。因此，我们认为，无论是离子化合物还是共价化合物，都存在带有相反电荷的微粒，对于离子化合物而言，是阴阳离子，而对于共价化合物而言，是带有部分电荷的原子，它们相互作用，相互依存，形成多种多样的各种化合物。
       3.化学反应问题。
       易经认为，“一阴一阳之谓道”是指宇宙中一切事物、现象的发生和发展都是阴阳两种势力的相互作用的结果。化学反应亦是如此。阴阳对立双方的相互作用，在化学中可认为是性质相反的两种物质之间的反应。在中学阶段，有两类重要的反应机理，分别为酸碱性反应机理和氧化还原机理，都可概括为阴阳作用机理。例如，酸碱中和反应，是由于酸显酸性，碱显碱性，由于二者性质相反，从而发生化学反应，使其性质向减弱的方向进行，即所谓的“中和”，因此，酸碱性反应理可概括为酸性强的物质与碱性强的物质发生反应，生成酸性较弱和碱性较弱的物质，即“两强生两弱”。我们以Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3为例进行分析，从性质上来说是由于Na2CO3显碱性，H2CO3显酸性，而NaHCO3的酸碱性介于两者之间，因此发生反应。用关系式可表示如下：

也可用数轴来表示如下：

相互促进水解的反应的反应也可用此理论解释，如Al3+ + 3AlO2 — + 6H2O == 4Al(OH)3↓该反应机理可认为Al3+ 显酸性， AlO2 —显碱性，二者酸碱性性质相反，而Al(OH)3的酸碱性介于两者之间，因此，发生反应。用关系式可表示如下：

也可用数轴来表示如下：

与此类似，氧化还原反应机理也可用阴阳理论解释。氧化还原反应是由于得失电子引起的，氧化剂得电子能力越强，还原剂失电子能力越强，两者越易发生反应。如:Fe+Cu2+=Fe2++Cu 的发生可认为是Fe的还原性比Cu强， Cu2+氧化性比Fe2+的氧化性强，符合“两强生两弱”的基本理论。用关系式可表示如下：

也可用数轴来表示如下：

笔者认为，“两强生两弱”理论在化学上的强弱可定量表示，酸碱的强弱可用电离常数表示，盐的碱性强弱可用对用水解常数表示。而氧化性和还原性的强弱可用电位大小表示。因此，酸碱性反应机理和氧化还原反应机理从其性质上看，是由于性质相反的两种物质之间发生反应，而且性质相差越大，二者越易发生化学反应。性质的强弱若用数度量，可概括为“两大（大常数）生两小（小常数）”。由此我们可以推广其它一些反应机理，如沉淀溶解平衡机理。下面看一个例题。
例题：已知一些难溶物的溶度积常数如下表。

为除去工业废水中含有的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的________(填选项)。A．NaOH B．FeS C．Na2S。
本题列出了FeS、CuS、PbS、HgS的溶度积常数，按照常数大小排列顺序如下：

       FeS、CuS、PbS、HgS共同的离子的S2-，溶度积常数大表明从性质上说易失去S2-，因此，上面一行中的物质从右往左易失S2-，而下面一行中的金属离子结合硫离子的能力正好相反，从左往右结合S2-能力逐渐增强。因此按照“两强生两弱”反应规律可用FeS除去
        Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，而且由于FeS本身为固体，不仅能够除去杂质离子，而且不引入新杂质。
        综上所述，本篇浅谈了易经思想在化学中的几点启示。易经的阴阳理论是解释宇宙万物万象的发生、发展和变化的一种理论，化学是自然科学的重要组成部分，化学的一些现象及变化同样符合阴阳理论。因此，我们学习化学，包括其他一些学科，可以借助这一理论指导我们的学习和实践。