Хімія. Повторне видання. 7 клас. Ярошенко

§ 4. Як застосовують спостереження, вимірювання й експеримент у хімії

Варто пригадати, щоб нове пізнати

• Основними методами дослідження природи є спостереження (візуальне споглядання за допомогою органів чуття чи за допомогою збільшувальних приладів); вимірювання (встановлення, маси, розмірів, об’єму тіл і речовин); експеримент (вивчення досліджуваних об’єктів у спеціально створених для цього умовах).

• Колір, запах, блиск та деякі інші фізичні властивості речовин можна визначити за допомогою органів чуття — зору, слуху, дотику, нюху, смаку.

Накресли у зошиті й заповни таблицю 2.

Таблиця 2

Фізична величина	Одиниці вимірювання	Вимірювальні прилади
Маса
Об’єм
Температура

У разі виникнення утруднення повернись до цього завдання після опрацювання основного тексту параграфа.

Хіміки збагачують свої знання про речовини, використовуючи методи наукових досліджень: спостереження, вимірювання, експеримент.

СПОСТЕРЕЖЕННЯ ЯК МЕТОД НАУКОВОГО ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЧОВИН І ЯВИЩ. Спостереження полягає у цілеспрямованому спогляданні та сприйнятті дослідником/дослідницею речовин без жодних втручань. Спостереження зазвичай не потребує приладів, окрім збільшувальних (за потреби) і може відбуватись як у хімічній лабораторії, так і в природних умовах. В одержанні результатів дослідник покладається лише на власні органи чуття, тому вони не завжди достовірні.

Для того щоб спостереження стало джерелом інформації про спостережувані речовини чи явища, науковці дотримуються чіткого плану.

Основні етапи наукового спостереження

1. Обрати об’єкт спостереження (це буде одна речовина, якась конкретна властивість чи взаємодія речовин, умови цієї взаємодії тощо).
2. Сформулювати мету спостереження (усвідомити, навіщо проводиться спостереження, що хочеш з’ясувати).
3. Скласти план спостереження, щоб досягти визначеної мети. Передбачити тривалість спостереження, підібрати необхідне обладнання, визначити способи фіксування результатів.
4. Презентувати результати спостереження.

• Під час спостереження дослідник споглядає об’єкт спостереження за заздалегідь розробленим планом та в обраний спосіб фіксує одержані за допомогою органів чуття результати.

У, так би мовити, «чистому» вигляді спостереження використовується нечасто, тому що спостереженням можна встановлювати лише одиничні факти. Наприклад, що графіт темно-сірого кольору і має блиск, а крохмаль — речовина білого кольору, без запаху. Зазвичай спостереження застосовують у поєднанні з вимірюванням та експериментом.

ВИМІРЮВАННЯ. Значна частина хімічних досліджень передбачає проведення вимірювань з використанням вимірювальних приладів та обладнання. За допомогою них для речовин визначають цифрові значення вимірюваних фізичних величин, зокрема масу, об’єм, температуру. Кожна величина має певні одиниці. Пригадай, що масу вимірюють у кілограмах (кг), грамах (г); об’єм — у метрах кубічних (м³), літрах (л), мілілітрах (мл), сантиметрах кубічних (см³).

Електронні терези і термометри дають змогу проводити вимірювання з високою точністю. Приклади вимірювань в хімії ілюструє колаж. Зверни увагу на розташування очей дослідника, коли визначається об’єм рідини і зчитуються показники термометра.

Завдання 1. Назви фізичні величини, вимірювання яких ілюструє колаж. Наведи приклади вимірювань, які тобі доводилось здійснювати.

Для точного вимірювання маси беруть до уваги масу ємності, в якій зважують речовину. Для зручності набирання сипучих речовин користуються шпателями або мірними ложками.

• Виміряти фізичну величину — означає порівняти її з однорідною величиною, прийнятою за еталон.

Завдання 2. Озвуч закінчення речень:

Щоб виміряти масу речовини, потрібні ... і ... .

Щоб виміряти об’єм рідини, необхідно мати ... .

Щоб виміряти об’єм тіла, виготовленого з твердого, нерозчинного у воді матеріалу, необхідні ... .

Результати вимірювань називають даними, їх обов’язково фіксують, наприклад у таблицях.

З рубрики «Хімічна скарбниця» цього параграфа скарбниці ти дізнаєшся про сучасні вимірювальні прилади шкільного кабінету хімії. Вони, правда, дороговартісніші за вже відомі тобі, але точні у вимірюванні, зручні у використанні й завдяки під’єднанню до комп’ютера чи гаджета виконують обчислення, порівняння, побудову графіків та інші потрібні досліднику дії.

Завдання 3. Поясни різницю між спостереженням і вимірюванням.

ЕКСПЕРИМЕНТ — ОСНОВНИЙ МЕТОД ХІМІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ. Хімія — експериментальна наука. Як ти вже знаєш, предметом вивчення хімії є речовини та хімічні перетворення, що відбуваються з ними. Для хімічних досліджень важливі точність і надійність вимірювань. Хіміки проводять численні дослідження речовин і їх перетворень, використовуючи такий науковий метод, як експеримент (мал. 14).

Мал. 14. Світлини проведення хімічного експерименту дослідницею і дослідником

• Експериментом у хімії (хімічним експериментом) називають метод наукового дослідження властивостей речовин і хімічних явищ у змінених чи спеціально створених умовах. Один і той самий експеримент можна повторювати кілька разів.

У разі потреби проводять вимірювання маси, об’єму речовин, температури перед початком експерименту та після, часу тривалості експерименту, обов’язково фіксують результати експерименту в різний спосіб.

З’ясуйте й обговоріть зазначені на першому форзаці етапи експерименту. Який з них ваша група вважає найлегшим для виконання, а який викликає утруднення? Зверніться за поясненнями до інших груп чи вчительки/вчителя, щоб подолати утруднення.

Експерименту передує постановка проблеми. Наприклад, така проблема: необхідно з’ясувати, яка з двох речовин нерозчинна у воді. Наступний крок — висунення гіпотези. Так називають обґрунтоване припущення, засноване на власних спостереженнях чи знаннях. Для розв’язання зазначеної проблеми гіпотеза може бути сформульована так: якщо невелику порцію кожної речовини, наприклад по 5 г, помістити в окремі посудини, заповнені водою об’ємом 100 мл, то розчинна речовина розчиниться, з нерозчинна — ні. Формулюючи гіпотезу, досліднику/дослідниці варто бути впевненим/впевненою, що її можна перевірити під час дослідження. Результати проведеного експерименту слугуватимуть підтвердженням або спростуванням висунутого припущення. Якщо гіпотезу не підтверджено, тоді необхідно сформулювати іншу гіпотезу, розробити план і виконати дослідження знову.

• Проведення експерименту передбачає складання плану, в якому чітко визначені послідовність дослідницьких дій, необхідне обладнання. На уроках хімії учнівство виконує експерименти за інструкціями, наданими вчителем/вчителькою або вміщеними в підручнику, а також за самостійно складеним планом дослідження.

Під час вивчення хімії ти матимеш справу з двома видами хімічного експерименту — учнівським і демонстраційним. Учнівський експеримент виконують учні/учениці на уроці чи вдома.

Демонстраційний експеримент проводить учитель, або учні споглядають на відео.

За QR-кодом або покликанням переглянь відео виконання хімічного експерименту.

qr.orioncentr.com.ua/sXcE9

Завдання 4. Назви обладнання і речовини, використані в експерименті.

Завдання 5. Результати досліджень хіміки презентують колегам у наукових виданнях і мережі «Інтернет», на конференціях, симпозіумах, інших наукових заходах. Зрозуміло, що в сучасних умовах наука не знає державних кордонів. Як ти вважаєш, яке значення має такий обмін науковими ідеями, що зветься відкритою наукою?

ХІМІЧНА СКАРБНИЦЯ

Сучасні вимірювальні прилади. Бездротовий цифровий вимірювальний комплекс для кабінету хімії складається з набору програмного забезпечення та комплекту датчиків, що підключаються до смартфона, ПК, ноутбука або планшета (мал. 15). Це датчики температури, тиску газів, вмісту в повітрі вуглекислого газу, кисню, датчик-лічильник крапель, що автоматично видає їхній об’єм, та деякі інші.

Мал. 15. Цифровий вимірювальний комп’ютерний комплекс для кабінету хімії

ТОБІ ДО СНАГИ

1. Назви один приклад спостереження за допомогою органа нюху, два приклади вимірювань у хімії, три наукові методи хімічних досліджень.

2. Поясни, які знання і вміння необхідні, щоб провести спостереження і вимірювання в хімії.

3. Зроби словесний опис одного з проведених тобою чи переглянутих за покликанням експериментів з речовинами.

4. Підлітки на уроці виконували дослідження. Спершу до половини чайної ложки харчової соди долили 25 мл оцту і спостерігали виділення газу. Потім цей дослід повторили з кухонною сіллю і спостереженням ніяких змін не виявили. Визнач мету і сформулюй гіпотезу цього дослідження.

5. Запропонуй кілька досліджень, які можна виконати, використовуючи зображені речовини й обладнання.