Хімія. 7 клас. Ярошенко

§ 7. Як досліджують властивості речовин

Вивчення параграфа допоможе вам:

• дізнатися про твердість, густину речовин та їх здатність розчинятись у воді;
• використовувати шкалу твердості речовин для їх дослідження;
• застосовувати знання про фізичні властивості речовин при виконанні лабораторного досліду

СПОСТЕРЕЖЕННЯ Й ЕКСПЕРИМЕНТ У ХІМІЇ. Як у всіх природничих науках, у хімії широко застосовують основні методи наукових досліджень — вимірювання, спостереження, експеримент.

Вимірювання проводять за допомогою вимірювальних приладів, зокрема термометрів, ареометрів, терезів (мал. 34).

Мал. 34. Вимірювальні прилади хімічної лабораторії (а — терези технохімічні: б — терези технічні; в — терези аналітичні; г — ареометри; д — термометри)

Досить поширеним методом дослідження властивостей речовин є експеримент. За його допомогою можна вивчати і фізичні, і хімічні властивості речовин. В обох випадках створюють певні умови для його проведення, добирають речовини, обладнання, лабораторний посуд (мал. 35).

Мал. 35. Зразок установки з кількох приладів для проведення експерименту

Тривалість проведення експериментів у хімії дуже різна — від хвилини і менше до кількох годин і більше.

Як правило, експеримент супроводжується вимірюваннями і спостереженнями за зміною кольору, появою або зникненням запаху, зміною агрегатного стану тощо. Одержані результати зіставляють та порівнюють.

Для порівняння деяких фізичних властивостей речовин розробляють спеціальні шкали (наприклад, шкали твердості), створюють таблиці, довідники, в яких розміщують дані про теплопровідність, електропровідність, температуру кипіння і плавлення, густину, розчинність речовин тощо.

ТВЕРДІСТЬ. Під твердістю речовин розуміють їх здатність чинити опір зовнішній механічній дії, тобто виявляти стійкість до зовнішніх навантажень.

Щоб порівняти твердість речовин чи матеріалів, можна скористатися шкалою твердості. За нею твердість алмазу найвища і становить 10 одиниць, а твердість мінералу тальку найнижча і дорівнює 1 (мал. 36).

Мал. 36. Шкала твердості мінералів

За цією шкалою твердість сталі становить 5-8,5 одиниць, скла — 4,5-6,5, алюмінію — 2,9, золота — 2,5.

Приблизну твердість речовини чи матеріалу можна визначити за допомогою нігтя або скла. Якщо ніготь залишає подряпину на поверхні зразка, то його твердість нижча від 2 одиниць. Якщо зразок залишає подряпини на поверхні скла, то його твердість вище за 8.

Можна скільки завгодно різати сало ножем і не боятися деформації сталевого полотна ножа. Це тому, що твердість сала низька, а сталі — висока. Ще більшу твердість мають інструменти з алмазним навершям. Їх використовують для різання скла, свердління бетону, буріння свердловин у гірських породах.

ГУСТИНА. Кожна речовина характеризується певним значенням густини.

• Густина — це маса одиниці об’єму речовини. Її позначають грецькою літерою ρ (вимовляють ро). Одиницями вимірювання густини є кг/м³, г/см³, г/л або г/мл.

Густину рідин вимірюють створеними спеціально для цього приладами — ареометрами (мал. 37).

Мал. 37. Вимірювання густини рідин ареометрами

Уявімо, що з льоду, алюмінію та срібла виготовили кубики зі стороною 1 см, тобто об’ємом 1 см³. Зважуванням виявили, що кубик льоду важить 0,92 г, алюмінію — 2,7 г, а срібла — 10,6 г. Тобто, маючи однаковий об’єм, ці кубики мають різну масу, а речовини — й густину. Найлегший — лід, його густина дорівнює 0,92 г/см³. Срібло в 11,5 разів важче за лід.

ЗДАТНІСТЬ РЕЧОВИН РОЗЧИНЯТИСЬ У ВОДІ. Досить часто у процесі вивчення речовин вдаються до дослідження їх здатності розчинятись у воді. Про здатність речовин розчинятись у воді роблять висновок на підставі встановлення маси речовини, що максимально розчиняється у 100 г води за певної температури. За властивістю речовин розчинятись у воді за температури 20-25 °С їх поділяють на добре розчинні (понад 1 г у 100 г води), малорозчинні (від 1 г до 0,001 г у 100 г води) й практично нерозчинні (менше 0,001 г у 100 г води). Цукор і кухонна сіль належать до перших, вапняне молоко, яким навесні білять стовбури дерев, — до других, а метали срібло, золото — до третіх. Зручною в користуванні є спеціальна таблиця розчинності деяких неорганічних речовин під назвою «Таблиця розчинності солей, кислот і основ у воді». Поцікавтесь нею.

Краще ознайомитися з фізичними властивостями речовин вам допоможе виконання лабораторного досліду № 1.

ДОСЛІДЖУЄМО НА УРОЦІ ТА ВДОМА

ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 1

ОЗНАЙОМЛЕННЯ З ФІЗИЧНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ РЕЧОВИН

Завдання 1. Ознайомтеся з назвами виданих вам речовин і перепишіть їх у зошит.

Завдання 2. Розгляньте кожну з речовин, з'ясуйте, по можливості, якнайбільше її фізичних властивостей. Для цього проведіть спостереження, а також скористайтесь інформаційними джерелами. Опис спостережень занесіть у таблицю.

№	Фізичні властивості речовин	Речовини
1	Температура плавлення
2	Температура кипіння
3	Колір
4	Запах
5	Прозорість
6	Твердість
7	Густина
8	Теплопровідність
9	Електропровідність
10	Здатність розчинятись у воді
11	Здатність притягуватися магнітом

Завдання 3. Згрупуйте розглянуті речовини за їх спільними фізичними властивостями. У висновку сформулюйте, яке значення для людини мають знання про фізичні властивості конкретних речовин.

Скарбничка ерудита

Сучасний розвиток хімічної науки ознаменувався створенням великих колективів науковців, які працюють на постійній основі і цілеспрямовано досліджують речовини та їх властивості. На чолі цієї роботи стоїть найвища наукова установа нашої держави — Національна академія наук України. Під її керівництвом вивчають речовини вчені в таких науково-дослідних інститутах, як Інститут біоорганічної хімії, Інститут біохімії, Інститут органічної хімії, Інститут надтвердих матеріалів, Інститут харчової хімії і технологій, Інститут хімії поверхні, Інститут чорних металів та ін.

Найвидатніші дослідження вчених здобувають світове визнання.

1. За допомогою яких методів вивчають речовини?

2. Що розуміють під твердістю та густиною речовин?

3. Як визначають густину речовин?

4. У якому випадку з’явиться подряпина:

• а) залізом провели по склу;
• б) графітовим стрижнем олівця провели по склу?

5*. Користуючись малюнком 36, розташуйте мінерали за збільшенням твердості.

• А кварц
• Б алмаз
• В тальк
• Г топаз

6. На які групи поділяють речовини за здатністю розчинятись у воді? Наведіть приклади.

7. Які фізичні властивості крейди використовують, коли роблять нею записи на дошці?

8. На підставі власного життєвого досвіду поясніть:

• а) чому шибки вікон виготовляють зі скла, а дах — із заліза чи черепиці;
• б) більшу чи меншу твердість має матеріал, з якого виготовлено зубну щітку, порівняно з твердістю емалі зубів

9. За малюнком 37 укажіть, у якому з циліндрів міститься рідина з більшою густиною.

10*. Свіже куряче яйце у стакані з водою опускається на дно, а яйце, що тривалий час зберігалося (навіть у холодильнику), тримається у верхніх шарах води. На підставі цього зробіть висновок про зміну густини речовин яйця.

• Як дослідним шляхом установити густину конкретної речовини чи матеріалу, наприклад, монетного сплаву? Використавши необхідні для цього посуд і прилади, встановіть густину сплаву, з якого виготовлено монети номіналом 10, 25, 50 копійок.

• Користуючись додатковими інформаційними джерелами, довідайтеся про походження назви Нобелівська премія, поцікавтесь іменами вчених-хіміків, удостоєних цієї премії в різні роки, та які відкриття вони зробили.