Хімія. Повторне видання. 7 клас. Попель

§ 7. Досліджуємо речовини. Науковий метод, інженерний і молекулярний дизайн у хімії

Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте

• Як і для чого досліджують речовини?
• Як застосовують у хімії науковий метод, інженерний та молекулярний дизайн?
• Як підготуватися до експерименту з дослідження речовини?
• Як занотовують результати дослідження речовини?

На уроках хімії ви працюватимете з різними речовинами. Вам необхідно навчитися описувати їхній вигляд, виявляти властивості, порівнювати з іншими речовинами, уміти відрізняти одну речовину від іншої.

Нові речовини, одержані в хімічних лабораторіях, потребують ретельного дослідження. Якщо речовина виявляє властивості, цінні для практики, то науковці пропонують певні сфери її застосування. Іноді досліджують і відомі речовини, щоб підтвердити або уточнити їхні склад, будову, властивості.

У хімії, як і у фізиці, біології та інших науках, для отримання достовірних знань використовують науковий метод. Він налаштовує дослідника на спостереження за речовинами та їх перетвореннями, здійснення експериментів (виявлення властивостей речовин, особливостей їх перетворень), аналіз отриманих результатів та формулювання висновків. Якщо завдання полягає в дослідженні речовини, його реалізовують у такій послідовності:

¹ Якщо гіпотеза не підтвердилася, її змінюють, за потреби повторюють експеримент або виконують інший, і за його результатами роблять висновки.

Властивості речовини досліджують візуально (використовують також мікроскоп) і різними вимірюваннями. Її склад визначають за допомогою хімічного аналізу, а те, з яких найменших частинок складається речовина, їх розміщення в ній — з використанням наукових приладів.

Перед хімічним експериментом дослідник перевіряє речовини та їх розчини, з якими працюватиме, визначає, чи містяться в них видимі домішки. Важливо також знати, як зберігалася речовина, чи не пошкоджено етикетку та марковання на упаковці або посудині з нею. Іноді якість і чистоту речовини перевіряють за допомогою спеціальних приладів, здійснюють її хімічний аналіз. Усе це — необхідні передумови успішного виконання хімічного експерименту.

• Чи варто науковцеві виконувати дослідження з використанням розчину речовини, виготовленого на воді з водогону, а не на дистильованій? Відповідь аргументуйте.

Практичним складником досліджень є інженерний дизайн. У сфері хімії він спрямований на забезпечення процесу одержання нових речовин, матеріалів, підготовку до їх використання, розроблення нових хімічних технологій. Для дослідження речовин проєктують і створюють наукові прилади та обладнання. Результати досліджень подають у формі таблиць, графіків, схем, діаграм, готують малюнки і фотографії.

• На малюнку зображено конічну та плоскодонну колби з неоднорідними сумішами твердої і рідкої речовин після відстоювання. З колби якого дизайну можна вилити більшу кількість рідини, залишивши всю тверду речовину?

Хімія має ще свій дизайн — молекулярний. Приклади цього етапу в дослідженні речовин:

• створення моделей атомів, молекул, внутрішньої будови речовин (див., наприклад, мал. 63 і 64 на с. 103), їх коригування після дослідження;
• конструювання молекул із груп атомів, які надають речовинам властивості, необхідні для їх застосування¹.

¹ Перед створенням нових фармацевтичних препаратів моделюють їхні молекули, що містять біологічно активні групи атомів.

• Моделі молекул яких речовин ви бачили на уроках із природознавчих дисциплін? Намалюйте одну із цих моделей.

ДОСЛІДЖУЄМО РЕЧОВИНИ В ХІМІЧНОМУ КАБІНЕТІ/ЛАБОРАТОРІЇ

Вам видано штатив із трьома пробірками, у яких містяться калійна селітра², графіт³ і поліетилен. У вашому розпорядженні є склянка з водою (або промивалка), скляні палички.

² Добриво.

³ Замість графіту вам можуть видати сірку, мідні або залізні ошурки.

Розгляньте речовини. Який вигляд мають часточки кожної речовини? Це кристалики, дрібні шматочки довільної форми, порошок?

З’ясуйте, чи розчиняються речовини у воді, легші чи важчі вони за воду.

Запишіть фізичні властивості речовин у таблицю:

Фізичні властивості	Речовина
	калійна селітра	графіт	поліетилен

Проаналізуйте результати досліду. Укажіть:

• за якою властивістю (властивостями) можна відріз нити кожну речовину від двох інших;
• властивості, однакові для двох речовин, трьох речовин.

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, сформулюйте в зошиті висновки про те, як досліджують речовини.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

У команді

45. Об’єднайтеся в групи. Запропонуйте закінчення речення «Речовини досліджують для того, щоб...».

Аналізуйте

46. Порівняйте науковий метод та інженерний дизайн у хімії, назвіть спільне та відмінне.

Шанс для творчості

47. Підготуйте презентацію «Про речовину, яка є вдома». Ця речовина — лимонна кислота. Дослідіть лимонну кислоту, розгляньте її, опишіть властивості, характер часточок, з’ясуйте, чи розчиняється вона у воді (якщо розчиняється, підтвердьте кислотне середовище її розчину додаванням харчової соди). Розмістіть у презентації фотографію речовини, відомості про її поширення в природі, результати власного дослідження і схему, у якій укажіть, для чого використовують лимонну кислоту в побуті.

Формуйте словничок

48. Випишіть із тексту параграфа кілька ключових слів та словосполучень.

ДОСЛІДЖУЄМО РЕЧОВИНИ ВДОМА¹

Пропонуємо вам дослідити такі речовини: кухонну сіль, харчову соду, крохмаль, цукрову пудру.

Напишіть на невеликих аркушах паперу назви речовин і помістіть на кожний порцію (1/2 чайної ложки) відповідної речовини.

Розгляньте речовини. Чи однаковий характер їхніх часточок? Визначте це візуально, а також порівняйте свої відчуття під час розтирання речовин між пальцями.

З’ясуйте, чи розчиняється кожна речовина у воді, легша чи важча вона за неї.

Наберіть маленьку порцію речовини в металеву чайну ложку та обережно нагрівайте на плиті. Зафіксуйте плавлення речовини чи перетворення на інші речовини (це може супроводжуватися зміною кольору, появою запаху).

Зробіть висновок про те, чи можна ідентифікувати досліджені речовини за сукупністю виявлених властивостей.

¹ Перед виконанням експерименту отримайте дозвіл своїх батьків або рідних.