Предмет та завдання хімії. Місце хімії серед наук. Що вивчає хімія? хімічні методи аналізу - коли дані утворюються в результаті виділення осаду, виділення газу, зміни кольору забарвлення

Весь навколишній нас різноманітний світ – це матерія, що проявляється у двох формах: речовини та поля. Речовинаскладається з частинок, що мають власну масу. Поле- Така форма існування матерії, яка характеризується енергією.

Властивістю матерії є рух. Форми руху матерії вивчаються різними природничими науками: фізикою, хімією, біологією тощо.

Не слід вважати, що існує однозначна сувора відповідність між науками з одного боку, і формами руху матерії з іншого. Необхідно мати на увазі, що взагалі немає такої форми руху матерії, яка існувала б у чистому вигляді, окремо від інших форм. Усе це підкреслює складність класифікації наук.

Х іміюможна визначити як науку, що вивчає хімічну форму руху матерії, під якою розуміють якісну зміну речовин: Хімія вивчає будову, властивості та перетворення речовин.

До хімічним явищамвідносять такі явища, у яких одні речовини перетворюються на інші. Хімічні явища називають інакше хімічними реакціями. Фізичні явища не супроводжуються перетворенням одних речовин на інші.

В основі кожної науки лежить деякий набір попередніх переконань, фундаментальних філософських установок та відповідей на питання про природу реальності та людського знання. Цей набір переконань, цінностей, що поділяються членами цієї наукової спільноти, називається парадигмами.

Основні парадигми сучасної хімії:

1. Атомно-молекулярна будова речовини

2. Закон збереження матерії

3. Електронна природа хімічного зв'язку

4. Однозначний зв'язок будови речовини та її хімічних властивостей (періодичний закон)

Хімія, фізика, біологія лише з погляду можуть здатися далекими друг від друга науками. Хоча лабораторії фізика, хіміка та біолога дуже несхожі, всі ці дослідники мають справу з природними (природними) об'єктами. Це відрізняє природничі науки від математики, історії, економіки та багатьох інших наук, які вивчають те, що створено не природою, а насамперед самою людиною.

Близько природничих наук примикає екологія. Не слід думати, ніби екологія - це "хороша" хімія, на відміну від класичної "поганої" хімії, яка забруднює довкілля. Немає "поганої" хімії або "поганої" ядерної фізики - є науковий і технічний прогрес або його недолік у якійсь галузі діяльності. Завдання еколога - використовувати нові досягнення природничих наук для того, щоб при максимальній вигоді звести до мінімуму ризик порушення довкілля живих істот. Баланс "ризик-вигода" є предметом вивчення екологів.

Між науками немає суворих кордонів. Наприклад, відкриття та вивчення властивостей нових видів атомів колись було прийнято вважати завданням хіміків. Однак вийшло так, що з відомих на сьогоднішній день видів атомів частина відкрита хіміками, а частина – фізиками. Це лише один із багатьох прикладів "відкритих кордонів" між фізикою та хімією.

Життя є складним ланцюгом хімічних перетворень. Усі живі організми поглинають із довкілля одні речовини і виділяють інші. Значить, серйозному біологу (ботаніку, зоологу, лікареві) не обійтися без знання хімії.

Пізніше ми переконаємося в тому, що немає абсолютно точної межі між фізичними і хімічними перетвореннями. Природа єдина, тому ми завжди повинні пам'ятати про те, що неможливо розібратися в устрої навколишнього світу, заглибившись тільки в одну з областей людського знання.

Дисципліна "Хімія" пов'язана з іншими природничими дисциплінами міжпредметними зв'язками: попередніми - з математикою, фізикою, біологією, геологією та іншими дисциплінами.

Сучасна хімія – це розгалужена система багатьох наук: неорганічної, органічної, фізичної, аналітичної хімії, електрохімії, біохімії, які освоюються студентами наступних курсах.

Знання курсу хімії необхідне успішного вивчення інших загальнонаукових і спеціальних дисциплін.

Рисунок 1.2.1 – Місце хімії у системі природничих наук

Удосконалення методів дослідження, передусім експериментальної техніки, призвело до поділу науки на дедалі вужчі напрями. Через війну кількість і «якість», тобто. надійність інформації зросла. Однак неможливість для однієї людини мати повні знання навіть для суміжних наукових областей породила нові проблеми. Як у військовій стратегії найслабші місця оборони та наступи опиняються на стику фронтів, у науці найменш розробленими залишаються області, що не піддаються однозначній класифікації. Серед інших причин можна відзначити і складність з отриманням відповідного кваліфікаційного ступеня (наукового ступеня) для вчених, які працюють в галузях «стику наук». Але там робляться і основні відкриття сучасності.

Хімія – це наука. Як і інші природничі науки вона вивчає певний бік природи та природних явищ. На відміну від інших наук, хімія приділяє пильну увагу речовині. Речовою є, наприклад, вода, метал, сіль, певний білок.

Багато об'єктів, які оточують нас, складаються не з одного, а з безлічі речовин. Наприклад, живий організм складається з води, білків, жирів, вуглеводів та інших речовин. Навіть однорідні на вигляд речовини, можуть являти собою суміші різних речовин (наприклад, розчини).

Наука хімія протягом історії дозволила не лише вивчити будову та властивості речовин, а й отримати нові речовини, яких раніше у природі не було. Це, наприклад, різні пластмаси, органічні речовини.

Хімія як і математика має свою формальну мову. Взаємодії речовин тут виражають через певний запис хімічних реакцій, а самі речовини записувати у вигляді формул.

Хімія дозволяє пояснити багато змін у природі. Головне питання, на яке відповідає хімія, – чому одні речовини перетворюються на інші?

Урок №1

Тема:Хімія – природнича наука.

Ціль:дати поняття про хімію як науку; показати місце хімії серед наук; ознайомити з історією зародження хімії; розглянути значення хімії у житті; вивчити правила поведінки у кабінеті хімії; ознайомити з науковими методами пізнання у хімії; розвивати логіку мислення, вміння спостерігати; виховувати інтерес до предмета, що вивчається, наполегливість, старанність у вивченні предмета.

Хід уроку.

IОрганізація класу.

IIАктуалізація опорних знань.

Які природничі науки ви знаєте, вивчаєте?

Чому вони називаються природними?

IIIПовідомлення теми, цілі уроку, мотивація навчальної діяльності.

Після повідомлення теми та мети уроку вчитель ставить проблемне питання.

Як ви вважаєте, що вивчає хімія? (Учні висловлюють свої припущення, вони записуються на дошці). Потім вчитель каже, що під час уроку ми з'ясуємо, які припущення є вірними.

IIIВивчення нового матеріалу.

Перш ніж розпочати наш урок, ми повинні вивчити правила поведінки в хімічному кабінеті. Подивіться перед вами на стіні стенд, де записані ці правила. Щоразу, коли ви заходите до кабінету, ви повинні повторювати ці правила, знати їх і неухильно виконувати.

(Читаємо вголос правила поведінки у хімічному кабінеті.)

Правила поведінки учнів у кабінеті хімії.

Входити до кабінету хімії можна лише з дозволу вчителя

У кабінеті хімії потрібно ходити розміреним кроком. У жодному разі не можна різко рухатися, тому що можна перекинути обладнання та реактиви, що стоять на столах

Під час проведення експериментальних робіт у кабінеті хімії необхідно перебувати у халаті.

Під час проведення експериментальних робіт розпочинати роботу можна лише після дозволу вчителя

За виконання експериментів працюйте спокійно, без суєти. Не штовхайте сусіда по парті. Пам'ятайте! Акуратність – запорука успіху!

Після завершення експериментів необхідно упорядкувати робоче місце і ретельно вимити руки з милом.

Хімія - природнича наука, місце хімії серед природничих наук.

До природничих наук відносять фізичну географію, астрономію, фізику, біологію, екологію та інші. Вони вивчають об'єкти та явища природи.

Поміркуємо, яке місце займає хімія з-поміж інших наук. Вона забезпечує їх речовинами, матеріалами та сучасними технологіями. І водночас використовує досягнення математики, фізики, біології, екології для подальшого розвитку. Отже, хімія – центральна, фундаментальна наука.

Дедалі більше стираються кордони між хімією та іншими науками. На межі досліджень фізичних та хімічних явищ виникли фізична хімія та хімічна фізика. Біохімія - біологічна хімія - вивчає хімічний склад і структуру сполук, які у живих організмах.

Історія виникнення хімії.

Наука про речовини та їх перетворення зародилася в Єгипті – технічно найбільш передовій країні стародавнього світу. Єгипетські жерці були першими хіміками. Вони володіли багатьма досі нерозгаданими хімічними секретами. Наприклад, прийомами бальзамування тіл померлих фараонів та знаті, а також отриманням деяких фарб.

Такі галузі виробництва, як гончарне виробництво, склоробство, фарбування, парфумерія досягли в Єгипті значного розвитку ще задовго до нашої ери. Хімія вважалася «божественною» наукою, перебувала цілком у руках жерців і ретельно ховалася ними від усіх непосвячених. Однак, деякі відомості все ж таки проникали за межі Єгипту.

Приблизно у VII ст. н.е. араби перейняли надбання та прийоми роботи єгипетських жерців та збагатили людство новими знаннями. Араби додали до слова хемі приставку, і лідерство у вивченні речовин, яке стало називатися алхімією, перейшло до арабів. Слід зазначити, що на Русі алхімія поширення не мала, хоча праці алхіміків були відомі, і навіть перекладалися церковнослов'янською мовою. На відміну від давньогрецьких філософів, які лише спостерігали світ, а пояснення будували на припущеннях і роздумах, алхіміки діяли, експериментували, роблячи несподівані відкриття та вдосконалюючи методику експерименту. Алхіміки вважали, що метали - це речовини, що складаються з трьох основних елементів: солі - як символ твердості та здатності до розчинності; сірки - як речовини, здатної нагріватися та горіти при високих температурах; ртуті - як речовини, здатної до випаровування і має блиск. У зв'язку з цим передбачалося, що, наприклад, золото, що було дорогоцінним металом, теж має такі самі елементи, а значить і отримати його можна з будь-якого металу! Вважалося, що отримання золота з іншого металу пов'язані з дією філософського каменю, які безуспішно і намагалися знайти алхіміки. Крім того, вони вірили, що якщо випити еліксир, приготований із філософського каменю, то набудеш вічну молодість! Але ні філософського каменю, ні золота з інших металів алхімікам знайти й здобути не вдалося.

Роль хімії у житті людини.

Учні перераховують усі сторони позитивного впливу хімії життя людини. Вчитель допомагає і спрямовує думку учнів.

Вчитель: А чи корисне значення у суспільстві має хімія? Які проблеми виникають у зв'язку із застосуванням продуктів хімічного виробництва?

(Учні намагаються знайти відповідь і це питання.)

Методи пізнання у хімії.

Знання про природу людина одержує за допомогою такого найважливішого методу, як спостереження.

Спостереження- Це концентрація уваги на пізнаваних об'єктах з метою вивчення.

За допомогою спостереження людина накопичує інформацію про навколишній світ, яку потім систематизує, виявляючи загальні закономірності результатів спостережень. Наступний важливий крок – пошук причин, які пояснюють знайдені закономірності.

Для того, щоб спостереження було плідним, необхідно виконати ряд умов:

чітко визначити предмет спостереження, тобто те, на що буде звернено увагу спостерігача, - конкретна речовина, її властивості або перетворення одних речовин на інші, умови здійснення цих перетворень тощо;

сформулювати мету спостереження, спостерігач повинен знати, навіщо проводить спостереження;

скласти план спостереження, щоб досягти поставленої мети. Для цього краще висунути припущення, тобто гіпотезу (від грец. hypothesis - основа, припущення) про те, як відбуватиметься явище, що спостерігається. Гіпотеза може бути висунута і в результаті спостереження, тобто коли отримано результат, який слід пояснити.

Наукове спостереження відрізняється від спостереження у життєвому значенні цього слова. Як правило, наукове спостереження проводиться в строго контрольованих умовах, причому ці умови можна змінювати за бажанням спостерігача. Найчастіше таке спостереження проводиться у спеціальному приміщенні – лабораторії.

Експеримент- наукове відтворення будь-якого явища з метою його дослідження, випробування у певних умовах.

Експеримент (від латів. experimentum - досвід, проба) дозволяє підтвердити або спростувати гіпотезу, що виникла під час спостереження, та сформулювати висновок.

Проведемо невеликий експеримент із вивчення будови полум'я.

Засвітимо свічку і уважно розглянемо полум'я. Воно неоднорідне за кольором, має три зони. Темна зона (1) знаходиться у нижній частині полум'я. Вона найхолодніша в порівнянні з іншими. Темну зону облямовує яскрава частина полум'я (2), температура якої вище, ніж у темній зоні. Однак найвища температура – ​​у верхній безбарвній частині полум'я (зона 3).

Щоб переконатися, що різні зони полум'я мають різну температуру можна провести такий досвід. Помістимо лучинку або сірник у полум'я так, щоб вона перетинала всі три зони. Ви побачите, що лучинка обвуглюється в зонах 2 і 3. Значить, температура полум'я там найвища.

Виникає питання, чи буде полум'я спиртування чи сухого пального мати таку ж будову, як і полум'я свічки? Відповіддю на це питання можуть бути два припущення - гіпотези: 1) будова полум'я буде такою самою, як і полум'я свічки, тому що в його основі лежить той самий процес - горіння; 2) будова полум'я буде різною, оскільки вона виникає в результаті горіння різних речовин. Щоб підтвердити чи спростувати одну з цих гіпотез, звернемося до експерименту - проведемо досвід.

Досліджуємо за допомогою сірника або лучинки будову полум'я спиртування.

Незважаючи на відмінності у формі, розмірах і навіть кольорі, в обох випадках полум'я має однакову будову - ті ж три зони: внутрішню темну (найхолоднішу), середню світну (гарячу) і зовнішню безбарвну (найгарячу).

Отже, виходячи з проведеного експерименту можна дійти невтішного висновку, що будова будь-якого полум'я однаково. Практична значимість цього висновку полягає в наступному: для того щоб нагріти в полум'ї якийсь предмет, його треба внести у верхню, тобто найгарячішу, частину полум'я.

Оформляти експериментальні дані прийнято в спеціальному лабораторному журналі, в якості якого підійде звичайний зошит, а записи в ньому роблять суворо визначені. Зазначають дату проведення експерименту, його назву, перебіг досвіду, який часто оформлюють у вигляді таблиці.

Спробуйте в такий спосіб описати експеримент із вивчення будови полум'я.

Усі природничі науки – експериментальні. А для постановки експерименту часто потрібне спеціальне обладнання. Наприклад, в біології широко використовуються оптичні прилади, які дозволяють у багато разів збільшити зображення об'єкта, що спостерігається: лупа, мікроскоп.

Фізики при вивченні електричних кіл застосовують прилади для вимірювання напруги, сили струму та електричного опору.

На озброєнні вчених-географів є спеціальні прилади - від найпростіших (компас, метеорологічних зондів) до науково-дослідних судів, унікальних космічних орбітальних станцій.

Хіміки у своїх дослідженнях також використовують спеціальне обладнання. Найпростіше з них - це, наприклад, вже знайомий вам нагрівальний прилад - спиртування і різний хімічний посуд, в якому проводять перетворення речовин, тобто хімічні реакції.

IV Узагальнення си систематизація отриманих знань.

То що вивчає хімія? (Протягом уроку вчитель звертав увагу на правильність чи помилковість припущень дітей щодо предмета вивчення хімії. І тепер настав момент узагальнити і дати остаточну відповідь. Виводимо визначення хімії).

Яку роль грає хімія у житті і суспільства?

Які методи пізнання у хімії вам тепер відомі.

Що таке спостереження? Яких умов необхідно дотримуватись, щоб спостереження було результативним?

Чим різняться гіпотеза та висновок?

Що таке експеримент?

Яка будова має полум'я?

Як слід проводити нагрівання?

V Рефлексія, підбиття підсумку уроку, виставлення оцінок.

VI Повідомлення домашнього завдання, інструктаж щодо його виконання.

Вчитель: Ви повинні:

Вивчити опорний конспект цього уроку.

Описати експеримент із вивчення будови полум'я використовуючи наведену таблицю.

Наука - одна з найважливіших галузей людської діяльності на етапі розвитку світової цивілізації. Сьогодні існують сотні різних дисциплін: технічні, суспільні, гуманітарні, природничі науки. Що вони вивчають? Як розвивалося природознавство в історичному аспекті?

Природна наука - це...

Що таке природознавство? Коли воно зародилося та з яких напрямків складається?

Природна наука - це дисципліна, що вивчає природні явища та феномени, які виступають зовнішніми по відношенню до суб'єкта досліджень (людини). Термін "природознавство" у російській походить від слова "природа", що є синонімом до слова "природа".

Фундаментом природознавства вважатимуться математику, і навіть філософію. З них, за великим рахунком, вийшли всі сучасні природничі науки. Спочатку натуралісти намагалися відповісти на всі питання, що стосуються природи та її усіляких проявів. Потім, у міру ускладнення предмета досліджень, природознавство почало дробитися на окремі дисципліни, які згодом ставали все більш відокремленими.

У контексті сучасного часу природнича наука - це комплекс наукових дисциплін про природу, взятих у тому тісному взаємозв'язку.

Історія формування природничих наук

Розвиток природничих наук відбувався поступово. Однак інтерес людини до явищ природи виявився ще в давнину.

Натурфілософія (по суті, наука) активно розвивалася у Стародавній Греції. Античні мислителі, за допомогою примітивних методів досліджень і часом інтуїції, змогли зробити цілу низку наукових відкриттів і важливих припущень. Вже тоді натурфілософи були впевнені, що Земля обертається навколо Сонця, могли пояснити сонячні та місячні затемнення, досить точно виміряли параметри нашої планети.

В епоху Середньовіччя розвиток природознавства помітно сповільнився і був сильною залежністю від церкви. Багато вчених у цей час були гнані за так зване інаковір'я. Всі наукові дослідження та дослідження, по суті, зводилися до тлумачення та обґрунтування священних писань. Проте в епоху Середніх віків суттєво розвивалася логіка та теорія. Слід зазначити, що у цей час центр натурфілософії (безпосереднього вивчення природних явищ) географічно змістився убік арабо-мусульманського регіону.

У Європі бурхливий розвиток природознавства починається (відновлюється) лише XVII-XVIII століттях. Це час масштабного накопичення фактичних знань та емпіричного матеріалу (результатів "польових" спостережень та експериментів). Природні науки 18 століття також ґрунтуються у своїх дослідженнях на результатах численних географічних експедицій, плавань, вивчень знову відкритих земель. У ХІХ столітті знову перше місце виходить логіка і теоретичне мислення. У цей час вчені активно обробляють усі зібрані факти, висуваючи різні теорії, формулюючи закономірності.

До найвидатніших дослідників природи в історії світової науки слід віднести Фалеса, Ератосфена, Піфагора, Клавдія Птолемея, Архімеда, Галілео Галілея, Рене Декарта, Блеза Паскаля, Нікола Тесла, Михайла Ломоносова і багатьох інших відомих учених.

Проблема класифікації природознавства

До основним природничим наук відносяться: математика (яку також часто називають "королевої наук"), хімія, фізика, біологія. Проблема класифікації природознавства існує вже давно і непокоїть уми не одного десятка вчених та теоретиків.

Найкраще з цією дилемою впорався Фрідріх Енгельс - німецький філософ і вчений, який більш відомий як близький друг Карла Маркса і співавтора його найвідомішої праці під назвою "Капітал". Він зміг виділити два основні принципи (підходи) типології наукових дисциплін: це об'єктивний підхід, а також принцип розвитку.

Найбільш детальну запропонував радянський методолог Боніфатій Кедров. Вона не втратила своєї актуальності і в наші дні.

Список природничих наук

Весь комплекс наукових дисциплін прийнято ділити на великі групи:

• гуманітарні (чи суспільні) науки;
• технічні;
• природні.

Природу вивчають останні. Повний перелік природничих наук представлений нижче:

• астрономія;
• біологія;
• медицина;
• геологія;
• ґрунтознавство;
• фізика;
• природознавство;
• хімія;
• ботаніка;
• зоологія;
• психологія.

Що стосується математики, то вчені не мають єдиної думки, до якої групи наукових дисциплін її варто відносити. Одні вважають її природною наукою, інші – точною. Деякі методологи відносять математику до окремого класу про формальних (або абстрактних) наук.

Хімія

Хімія - це велика область природознавства, основним об'єктом вивчення якої є речовина, її якості та будова. Ця наука розглядає і об'єкти на атомно-молекулярному рівні. Вона також вивчає хімічні зв'язки та реакції, що виникають при взаємодії різних структурних частинок речовини.

Вперше теорію у тому, що це природні тіла складаються з дрібніших (не видимих ​​людині) елементів, висунув давньогрецький філософ Демокріт. Він припустив, що кожна речовина включає більш дрібні частинки, подібно до того, як слова складаються з різних літер.

Сучасна хімія - це складна наука, що включає кілька десятків дисциплін. Це неорганічна та органічна хімії, біохімія, геохімія, навіть космохімія.

Фізика

Фізика - одне з найдавніших наук Землі. Відкриті нею закони виступають базисом, фундаментом всієї системи дисциплін природознавства.

Вперше термін "фізика" вжив ще Аристотель. У ті далекі часи вона була практично тотожною філософією. На самостійну науку фізика почала перетворюватися лише у XVI столітті.

Сьогодні під фізикою розуміють науку, що вивчає матерію, її будову та рух, а також загальні закони природи. У її структурі виділяють кілька основних розділів. Це класична механіка, термодинаміка, теорія відносності та деякі інші.

Фізична географія

Розмежування між природничими та гуманітарними науками жирною лінією пройшло по "тілу" колись єдиної географічної науки, розділивши окремі її дисципліни. Так, фізична географія (на відміну економічної та соціальної) опинилася у лоні природознавства.

Ця наука вивчає географічну оболонку Землі в цілому, а також окремі природні компоненти та системи, що входять до її складу. Сучасна фізична географія складається з ряду Серед них:

• ландшафтознавство;
• геоморфологія;
• кліматологія;
• гідрологія;
• океанологія;
• ґрунтознавство та інші.

Природні та гуманітарні науки: єдність та відмінності

Гуманітарні, природничі науки - чи такі вони далекі один від одного, як це може здатися?

Зрозуміло, ці дисципліни відрізняються за об'єктом досліджень. Природні науки вивчають природу, гуманітарні - концентрують свою увагу людині та суспільстві. Гуманітарні дисципліни не можуть змагатися з природними в точності, вони не здатні математично довести свої теорії та підтвердити гіпотези.

З іншого боку, ці науки тісно пов'язані, переплетені одна з одною. Особливо за умов ХХІ століття. Так, математика вже давно впровадилася в літературу та музику, фізика та хімія - у мистецтво, психологія - у соціальну географію та економіку тощо. Крім того, вже давно стало очевидним, що багато важливих відкриттів робляться якраз на стику кількох наукових дисциплін, які, на перший погляд, не мають абсолютно нічого спільного.

На закінчення...

Природна наука - це напрямок науки, що вивчає природні явища, процеси і феномени. Таких дисциплін існує безліч: і фізика, математика та біологія, географія та астрономія.

Природні науки, незважаючи на численні відмінності у предметі та методах досліджень, тісно пов'язані з суспільними та гуманітарними дисциплінами. Особливо сильно цей зв'язок проявляється у XXI столітті, коли всі науки зближуються та переплітаються.