>> Вещества и их свойства. Экспериментируем дома. Свойства некоторых продуктов питания
Первоначальные химические понятия
Вещества и их свойства
Материал параграфа поможет вам:
> различать вещества, физические тела и материалы;
> характеризовать вещества
по физическим свойствам.
Вещество.
В повседневной жизни мы сталкива емся со многими веществами. Среди них - вода, песок, железо, золото, сахар, соль, крахмал, уголь... Продолжать этот перечень можно очень долго. В сотни раз больше веществ используют и получают ученые .
Рис. 20. Природные вещества
Ныне известно свыше 20 млн веществ. Многие из них существуют в природе (рис. 20). В воздухе есть различные газы; в реках, морях и океанах, кроме воды, - растворенные в ней вещества; в твердом поверхностном слое нашей планеты - многочисленные минералы, горные породы, руды и т. п. Чрезвычайно большое количество веществ находится и в живых организмах.
Рис. 21. Искусственно полученные вещества
Алюминия, цинка, ацетона, извести, мыла, аспирина, полиэтилена, многих других веществ в природе нет. Их выпускает промышленность (рис. 21).
Некоторые вещества, существующие в природе, можно получить и в химической лаборатории. Так, при нагревании марганцовки выделяется кислород, а при нагревании мела - углекислый газ
. Ученые при высокой температуре и давлении превращают графит в алмаз, но кристаллики искусственных алмазов очень мелкие и непригодны для изготовления ювелирных украшений. Получить же полудрагоценный камень малахит с помощью химических опытов не удается.
Неотъемлемым признаком вещества является масса.
Световые лучи, магнитное поле не имеют массы и к веществам не относятся.
Вещество - это то, из чего состоит физическое тело.
Называют все, что имеет массу и объем. Физическими телами являются, например, капля воды, кристаллик минерала, обломок стекла, кусочек пластмассы, зерно пшеницы, яблоко, орех, а также любой предмет, изготовленный человеком, - часы, игрушка, книга, ювелирное украшение и т. д.
Назовите вещества, из которых состоят такие физические тела: льдина, гвоздь, карандаш.
Вещества, используемые для изготовления предметов, оборудования, а также в строительстве и других отраслях, называют материалами (рис. 22).
Первыми в истории человечества были природные материалы - древесина, камень, глина. Co временем люди научились выплавлять металлы и стекло, получать известь и цемент. В последние десятилетия на замену традиционным материалам приходят новые, в частности различные пластмассы.
Рис. 22. Строительные материалы
Из каких материалов (пластмасса, стекло, металл, ткань, древесина) могут быть изготовлены ваза, ожерелье, тарелка?
Агрегатные состояния вещества.
Вещество может существовать в трех агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном.
При нагревании твердые вещества плавятся, а жидкости закипают, превращаясь в пар. Понижение температуры
приводит к обратным превращениям. Некоторые газы при высоком давлении сжижаются. При всех этих явлениях мельчайшие частицы вещества не разрушаются. Таким образом, вещество, изменяя агрегатное состояние, не превращается в другое.
Каждый знает о трех агрегатных состояниях воды, в которых она существует в природе: лед, вода, водяной пар. Ho не всякое вещество может быть твердым, жидким и газообразным. Для сахара известны два : твердое и жидкое. При нагревании сахар плавится, затем его расплав темнеет, и появляется неприятный запах. Это свидетельствует о превращении сахара в другие вещества. Значит, газообразного состояния для сахара не существует. А такое вещество как графит нельзя расплавить: при температуре 3500 0C он сразу превращается в пар.
Кристаллические и аморфные вещества.
Если рассматривать соль и сахар через увеличительное стекло, то можно заметить, что крупинки соли имеют форму кубиков, а сахара - другую форму, но тоже правильную, симметричную. Каждая такая крупинка является кристаллом. Кристалл - это природное , имеющее плоские грани (поверхности) и прямые ребра (стыки граней). Следовательно, соль и сахар - кристаллические вещества. К таким веществам относятся лимонная кислота, глюкоза, алмаз, графит, металлы и др. (рис. 23). Во многих случаях кристаллы веществ настолько мелкие, что их можно увидеть только под микроскопом.
Стекло - не кристаллическое, а аморфное1 вещество. Если его измельчить, то получим бесформенные кусочки, не похожие друг на друга. Аморфными веществами являются также крахмал, мука, полиэтилен и др. (рис. 24).
Рис. 23. Кристаллические вещества
Рис. 24. Аморфные вещества
Физические свойства веществ.
Все вещества чрезвычайно разнообразны; каждое обладает совокупностью определенных свойств.
Свойства вещества - это признаки, по которым вещество отличается от другого или подобно ему.
1 Термин происходит от греческих приставки а- и слова morphe - форма.
Железо легко отличить от древесины по цвету, особому блеску, а также на ощупь: металл всегда кажется более холодным, так как лучше проводит теплоту. Особенностью железа является то, что оно притягивается к магниту, а древесина - нет. В отличие от железа древесина в воде не тонет, поскольку ее плотность меньше плотности воды, а плотность железа - больше. Железо выдерживает высокую температуру, а древесина сначала темнеет, затем чернеет и загорается.
Свойства вещества, которые определяют наблюдением или измерением, без превращения его в другое вещество, называют физическими.
Важнейшие физические свойства вещества:
Агрегатное состояние при определенных температуре и давлении;
цвет, блеск (или их отсутствие);
запах (или его отсутствие);
растворимость (или нерастворимость) в воде;
температура плавления;
температура кипения;
плотность;
теплопроводность;
электропроводность (или неэлектропроводность).
Перечень физических свойств твердых веществ можно расширить, включив в него твердость, пластичность (или хрупкость), а для кристаллических - еще и форму кристаллов. Характеризуя жидкость, указывают, какая она - подвижная или маслянистая.
Такие физические свойства как цвет, запах, вкус, форма кристаллов можно определить визуально, с помощью органов чувств, а плотность, электропроводность, температуру плавления и кипения определяют измерением. Сведения о физических свойствах многих веществ собраны в специальной литературе, в частности - в справочниках.
Рис. 25. Нагревание иода
Физические свойства вещества зависят от его агрегатного состояния. Например, плотность льда, воды и водяного пара различна. Газообразный кислород бесцветный, а жидкий - голубой.
Знание физических свойств помогает «узнавать» немало веществ. Например, медь - единственный металл красного цвета. Соленый вкус имеет только поваренная соль. Иод - почти черное твердое вещество, которое при нагревании превращается в темно- фиолетовый пар (рис. 25). В большинстве случаев для определения вещества нужно при нимать во внимание несколько его свойств.
Лабораторный опыт№ 1
Ознакомление с физическими свойствами веществ
Вам выдано три пробирки, в которых содержатся селитра 1 , графит и полиэтилен 2 . В вашем распоряжении есть стакан с водой (или промывалка) и стеклянные палочки.
Опишите вещества. Каков характер частиц каждого вещества (кристаллики, порошок, мелкие кусочки произвольной формы)? Выясните, растворяются ли вещества в воде, легче они или тяжелее ее.
Запишите физические свойства веществ в таблицу:
Какое свойство (свойства) позволяет отличить каждое вещество от двух других?
Назовите свойства , одинаковые для двух (трех) веществ.
Кроме физических свойств, каждое вещество имеет и химические свойства. О них пойдет речь позже.
1 Минеральное удобрение.
2 Учитель может заменить графит серой, медными или железными опилками, а полиэтилен - другим полимером.
Выводы
Вещество - то, из чего состоит физическое тело. Неотъемлемым признаком вещества является его масса.
Вещество может существовать в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Твердые вещества бывают кристаллическими и аморфными.
Свойства вещества - это признаки, по которым оно отличается от другого вещества или подобно ему.
Физические свойства вещества определяют наблюдением или измерением, без превращения его в другое вещество.
?
19. Что такое физическое тело, вещество, материал?
20. Найдите соответствие:
Вещество Физическое тело
1) золото; а) термометр;
2) ртуть; б) кольцо;
3) бумага; в) витрина;
4) стекло; г) тетрадь.
21.. Выберите среди приведенных слов и словосочетаний те, которые от носятся к веществам: стол, медь, лед, пластмассовая бутылка, спирт, газета, водяной пар, серебряная цепочка.
22. Какие из веществ являются строительными материалами: углекислый газ, железобетон, стекло, бумага, капрон, сталь?
23. Приведите примеры: а) нескольких предметов, сделанных из одного материала; б) предмета, сделанного из нескольких материалов; в) двух материалов, из которых изготовляют аналогичные предметы.
24. Опишите физические свойства мела.
25. Какие вещества, имеющиеся у вас дома, можно определить по за паху?
26. В сосудах без этикеток содержатся духи, растительное масло, поваренная соль, кусочки железа, мрамора. По каким свойствам можно определить каждое вещество?
27. Назовите несколько твердых веществ, которые вы легко можете отличить от остальных.
28. Приняв во внимание физические свойства веществ, объясните, почему отвертки и плоскогубцы имеют, как правило, пластмассовые ручки.
Экспериментируем дома
Свойства некоторых продуктов питания
Напишите на отдельных листочках бумаги названия веществ: мука, поваренная соль «Экстра», сахарная пудра, крахмал. Насыпьте на каждый листочек по несколько граммов соответствующего вещества.
Опишите внешний вид веществ.
Разотрите щепотку каждого вещества пальцами (определите, насколько мелкими являются его частички).
Попробуйте вещества на вкус (с веществами, имеющимися в химической лаборатории, это делать категорически запрещено).
Выясните, растворяются ли вещества в воде.
Запишите результаты исследований и наблюдений в таблицу, аналогичную представленной на с. 32.
|
Состояние |
Свойства |
|
Газообразное |
1. Способность принимать объем и форму сосуда. 2. Сжимаемость. 3. Быстрая диффузия (хаотичное движение молекул). 4. Е кинетич. > Е потенц. |
|
1. Способность принимать форму той части сосуда, которую занимает вещество. 2. Неспособность расширяться до заполнения сосуда. 3. Незначительная сжимаемость. 4. Медленная диффузия. 5. Текучесть. 6. Е кинетич. = Е потенц. |
|
|
1. Способность сохранять свойственную форму и объем. 2. Незначительная сжимаемость (под давлением). 3. Очень медленная диффузия за счет колебательных движений частиц. 4. Отсутствие текучести. 5. Е кинетич. < Е потенц. |
Агрегатное состояние вещества определяется силами, действующими между молекулами, расстоянием между частицами и характером их движения.
В твердом состоянии частицы занимают определенное положение относительно друг друга. Оно обладает низкой сжимаемостью, механической прочностью, поскольку молекулы не обладают свободой движения, а только колебания. Молекулы, атомы или ионы, образующие твердое вещество, называют структурными единицами. Твердые вещества делятся на аморфные и кристаллические (табл. 27).
Таблица 33
Сравнительная характеристика аморфных и кристаллических веществ
|
Вещество |
Характеристика |
|
Аморфное |
1. Ближний порядок расположения частиц. 2. Изотропность физических свойств. 3. Отсутствие конкретной точки плавления. 4. Термодинамическая нестабильность (большой запас внутренней энергии). 5. Текучесть. Примеры: янтарь, стекло, органические полимеры и др. |
|
Кристаллическое |
1. Дальний порядок расположения частиц. 2. Анизотропность физических свойств. 3. Конкретная температура плавления. 4. Термодинамическая устойчивость (малый запас внутренней энергии). 5. Есть элементы симметрии. Примеры: металлы, сплавы, твердые соли, углерод (алмаз, графит) и др. |
Кристаллические вещества плавятся при строго определенной температуре (Т пл), аморфные – не имеют резко выраженной температуры плавления; при нагревании они размягчаются (характеризуются интервалом размягчения) и переходят в жидкое или вязкотекучие состояние. Внутреннее строение аморфных веществ характеризуется беспорядочным расположением молекул. Кристаллическое состояние вещества предполагает правильное расположение в пространстве частиц, составляющих кристалл, и образованием кристаллической (пространственной ) решетки. Основной особенностью кристаллических тел является их анизотропия - неодинаковость свойств (тепло-, электропроводность, механическая прочность, скорость растворения и т.д.) по разным направлениям, в то время как аморфные тела изотропны .
Твердые кристаллы - трехмерные образования, характеризующиеся строгой повторяемостью одного и того же элемента структуры (элементарной ячейки) во всех направлениях. Элементарная ячейка - представляет собой наименьший объем кристалла в виде параллелепипеда, повторяющегося в кристалле бесконечное число раз.
Основные параметры кристаллической решетки :
Энергия кристаллической решетки (Е кр. , кДж/моль) – это энергия, которая выделяется при образовании 1 моль кристалла из микрочастиц (атомов, молекул, ионов), находящихся в газообразном состоянии и удаленных друг от друга на расстояние, исключающее их взаимодействие.
Константа кристаллической решетки ( d , [ A 0 ]) – наименьшее расстояние между центром двух частиц в кристалле, соединенных химической связью.
Координационное число (к.ч.) – число частиц, окружающих в пространстве центральную частицу, связанных с ней химической связью.
Точки, в которых размещены частицы кристалла, называются узлами кристаллической решетки
Несмотря на многообразие форм кристаллов, их можно классифицировать. Систематизация форм кристаллов была введена А. В. Гадолиным (1867 г.), она основана на особенностях их симметрии. В соответствии с геометрической формой кристаллов возможны следующие их системы (сингонии): кубическая, тетрагональная, орторомбическая, моноклинная, триклинная, гексагональная и ромбоэдрическая (рис. 18).
Одно и то же вещество может иметь различные кристаллические формы, которые отличаются по внутреннему строению, а значит, и по физико-химическим свойствам. Такое явление называется полиморфизмом . Изоморфизм – два разных по природе вещества образуют кристаллы одинаковой структуры. Такие вещества могут замещать друг друга в кристаллической решетке, образуя смешанные кристаллы.
Рис. 18. Основные системы кристаллов.
В зависимости от вида частиц, находящихся в узлах кристаллической решетки и типа связей между ними кристаллы бывают четырех типов: ионные, атомные, молекулярные и металлические (рис. 19).
Рис. 19. Виды кристаллов
Характеристика кристаллических решеток представлена в табл. 34.
Материал - материал обладает некоторыми общими свойствами), по которым его можно распознать. Другие его свойства могут варьировать, что позволяет различать сорта одного материала. Примерами материалов являются дерево, кожа, резина и латунь Различные сорта дерева имеют несколько различающиеся свойств: окраску, плотность, твердость. Изменение свойств, отличающих один сорт данного материала от другого сорта, невелико. Химический состав материала тоже может быть непостоянным, но его изменения обычно незначительны.
Вещество - вещество обладает свойствами, по которым его можно распознать. Эти свойства постоянны для всех образцов вещества. Химический состав вещества неизменен. Примерами веществ являются железо, сахар, поваренная соль. Многие вещества представляют собой соединения, некоторые вещества являются простыми веществами.
Соединение - вещество, состоящее из двух и более элементов, соединенных в определенной пропорции, которое можно разложить путем химической реакции на более простые вещества. Химический состав такого вещества известен, и ему можно приписать химическую формулу. Например, известь является соединением кальция и кислорода, один атом кальция соединяется с одним атомом кислорода, образуя одну молекулу извести (оксида кальция), химическая формула этого соединения СаО. Различие между понятиями материал, вещество и соединение заключается в следующем материал (например, дерево) имеет химический состав и свойства, которые могут изменяться в некоторых пределах, вещество (например, сахар) имеет определенные химический состав и свойства, но его строение слишком сложно для описания, соединение (например, серная кислота) имеет определенный химический состав, известное химическое строение, и ему может быть приписана точная химическая формула.
Простое вещество - вещество, которое не поддается дальнейшему разложению при обычной химической реакции. Каждое простое вещество состоит из атомов только одного элемента.
Свойство - то, что можно видеть, слышать, обонять или осязать и что позволяет распознавать какой-либо материал или вещество и отличать его от других материалов или веществ Все материалы и вещества обладают физическими свойствами и химическими свойствами.
Физическое свойство - свойство вещества, которое не зависит от воздействия на последнее других материалов или веществ. Примерами физических свойств являются форма, окраска, запах, растворимость, температура плавления, плотность.
Экстенсивное свойство - свойство, не зависящее от количества материала или вещества, такие свойства используются для идентификации материала или вещества. Например, окраска, запах, плотность, температура кипения.
Интенсивное свойство - свойство, зависящее от количества материала или вещества, такие свойства используются для идентификации различных образцов одного материала или вещества. Например, масса, объем
Характерный (характеристический) - свойство, которое позволяет легко различать какой-либо предмет, материал, вещество, кристаллографический мотив среди всех прочих аналогичных объектов. Например, медь имеет характерный красновато-коричневый цвет, по которому ее легко отличить от других металлов.
Признак - отличительное свойство, общее для какой-либо группы материалов или веществ.
Описание - перечень свойств объекта, материала, вещества, кристаллографического мотива, формы энергии либо перечень совокупности или последовательности событий в процессе.
Физическое состояние - твердая, жидкая или газообразная форма существования вещества. Любое вещество может находиться в одном из этих трех физических состояний.
Изменение состояния - физическое превращение вещества, переводящее его из одного физического состояния в другое, например из твердого в жидкое, из жидкого в газообразное. Изменение состояния обычно вызывается нагреванием или охлаждением.
Твердое тело (вещество) - одна из форм существования вещества. Твердое тело имеет определенный объем и определенную форму, которые трудно изменить. Сохранение объема и формы - свойство твердого тела. Например железо при комнатной температуре является твердым веществом.
Расплавлять - превращать твердое вещество в жидкость путем нагревания. Например, нагреванием расплавляют лед; лед плавится при нагревании. В этом процессе принимает участие только одно вещество, в котором участвуют два или несколько веществ.
Расплавленный - термин описывает вещество в жидком состоянии. Такое вещество предполагается твердым при комнатной температуре.
Отверждать(ся) (затвердевать) - превращать жидкость в твердое вещество путем охлаждения. Затвердевание - процесс, противоположный плавлению, в этом процессе принимает участие только один материал или вещество. Это понятие применяется только к материалам и веществам, которые обычно находятся в твердом состоянии при комнатной температуре. Например, расплавленное железо затвердевает при охлаждении приблизительно до 1500 °С
Схватывание - затвердевание жидких суспензий по мере испарения жидкости схватываться.
Замораживать (замерзать) - превращать жидкость в твердое вещество путем охлаждения до температуры ниже комнатной. Это понятие применяется к веществам, которые при обычных условиях являются жидкими при комнатной температуре. Например, вода замерзает, образуя лед. Замерзание - процесс, противоположный плавлению.
Жидкость - одно из физических состояний вещества. Жидкость имеет определенный объем, но не имеет определенной формы. Форму жидкости изменить легко, а изменить объем трудно. Например, вода и керосин являются жидкостями при комнатной температуре. Жидкость принимает форму сосуда, в который она.
Кипеть -термин характеризует превращение жидкости в пар при нагревании. Пузырьки пара, образующегося при кипении жидкости, и пузырьки растворенного воздуха выделяются из нее. В процессе кипения температура жидкости остается постоянной.
Кипяченая вода - вода, которая кипела в течение некоторого времени. Такая вода уже не содержит растворенного воздуха
Сжижать - превращать газ в жидкость путем охлаждения, сжижение.
Ожижать - превращать твердое вещество в текучую форму (флюид).
Газ - одно из физических состояний вещества. Газ не имеет определенных объема и формы, их легко изменить. Газ обладает еще одним особенным свойством: он способен расширяться, заполняя весь объем сосуда, в котором он находится.
Газообразный (газовый) - термин характеризует вещество в форме газа или химическую реакцию между газами
Пар - вещество в газообразном состоянии. Пар можно превратить в жидкость, повышая давление. Газ называют паром при температуре ниже критической температуры вещества. Сопоставление газа с паром, оба представляют собой газообразное состояние вещества, но выше критической температуры вещество является газом и не поддается сжижению при сколь угодно большом давлении, а ниже критической температуры вещество представляет собой пар и может быть превращено в жидкость при достаточном увеличении давления испарять
Испаряться - превращаться в пар при температуре ниже температуры кипения вещества. Например, нафталин испаряется при комнатной температуре испарение.
Испарять - превращать жидкость в пар и таким способом постепенно уменьшать объем жидкости. Существенным обстоятельством здесь является уменьшение объема.
Конденсироваться - превращать пар в жидкость путем охлаждения или повышения давления либо тем и другим способом одновременно; превращение пара в жидкость в результате его охлаждения или повышения давления. Этот термин применяется к материалам и веществам, жидким при комнатной температуре, обычный метод их конденсации - охлаждение.
Конденсация - образование жидкости из ее пара. Например, конденсация водяного пара в жидкую воду.
Флюид (текучая среда) - вещество в текучей форме - жидкость или газ текучий
Температура (точка) кипения - температура, при которой жидкость превращается в пар. При температуре кипения давление насыщенного пара жидкости равно атмосферному давлению. Чем ниже атмосферное давление, тем ниже температура кипения жидкости. Температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении равна 100 °С.
Температура (точка) плавления - температура, при которой твердое вещество становится жидким. При температуре плавления твердая и жидкая формы вещества существуют одновременно. Температура плавления твердого вещества слабо зависит от окружающего давления. Термин температура плавления применяется к веществам, которые при комнатной температуре находятся в твердом состоянии.
Температура (точка) замерзания - температура, при которой жидкое вещество, становится твердым. Термин «температура замерзания» применяется к веществам, находящимся при комнатной температуре в жидком состоянии. Например, температура замерзания воды равна 0 °С, но температура плавления нафталина равна 80 °С.
Масса - свойство материала или вещества, которое обусловливает его притяжение к земле. Сила притяжения предмета или какого-нибудь вещества к земле - это его вес. Масса измеряется в килограммах, вес измеряется в ньютонах.
Объем - пространство, занимаемое предметом в трех измерениях.
Плотность - масса материала или вещества в единице объема (1 м 3). Плотность для любого образца материала или вещества равна отношению масса/объем. Плотность представляет собой экстенсивное свойство, используемое при идентификации материалов и веществ. Размерность плотности кг/м 3 .
Относительная плотность - плотность материала или вещества, отнесенная к плотности воды (поделенная на нее). Относительная плотность - безразмерная численная величина.
Относительная плотность пара - плотность газа или пара, отнесенная к плотности водорода (поделенная на нее) при тех же температуре и давлении. Относительная плотность пара - безразмерная численная величина, не зависящая от температуры и давления. Относительная плотность пара любого вещества численно равна половине его молекулярной массы.
Плотность пара - то же самое, что и относительная плотность пара.
Физическое превращение - превращение, при котором не образуются новые материалы или вещества. При физическом превращении материал или вещество могут изменить свое физическое состояние или какое-нибудь из своих физических свойств; например, переход воды в водяной пар представляет собой физическое превращение.
Степень измельчения - размер частиц твердого вещества. Например, мрамор может иметь три разные степени измельчения: куски, крошка или порошок.
Частица - очень маленькая часть твердого материала или вещества.
Кусок - отдельная часть чего-нибудь, например большой обломок твердого материала или вещества неправильной формы кусковой.
Крошка - маленькая частица твердого материала или вещества. Крошка меньше куска, но больше гранулы.
Хлопья - маленькие плоские частицы твердого материала или вещества. По размеру хлопья подобны крошкам.
Гранула (зерно) - маленькая частица твердого материала или вещества, состоящая из нескольких крупинок.
Крупинка - очень маленький кусочек твердого материала или вещества, частица, различимая невооруженным глазом. Песок и соль состоят из крупинок.
Порошок - твердый материал или вещество, состоящие из частиц настолько малых, что они неразличимы невооруженным глазом.
Опилки - мелкие частицы, образующиеся при обработке материала пилой или напильником; по размеру они подобны крупинкам или гранулам, но длиннее и тоньше.
Стружки - тонкие, узкие частицы, срезанные острым инструментом при обработке материала, они намного больше опилок.
Мелкозернистый - термин характеризует порошки или опилки с очень высокой степенью измельчения.
Крупнозернистый - термин характеризует порошки и опилки с более крупными частицами, чем у мелкозернистых.
Тонкоизмельченный - термин характеризует твердый материал или вещество в виде порошка с очень мелкими частицами, т е в виде мелкозернистого порошка.
Текстура - характер поверхности твердого материала или вещества, например шершавая или гладкая поверхность. Текстура порошка, гранул или зерен зависит от мелкозернистости или крупнозернистости частиц. Например, поверхность может иметь гладкую текстуру; порошок может иметь грубую текстуру.
Массивный - термин характеризует твердый материал или вещество, в частности металл, взятые в виде больших кусков. Например, массивный цинк состоит из больших кусков цинка. Термин массивный используется в противоположность термину тонкоизмельченный.
Упругий (эластичный) - термин характеризует твердый материал или вещество, изменяющие свою форму под действием приложенной силы, но восстанавливающие исходную форму после устранения этой силы. Например, кусок резины - упругий (эластичный). Указанное свойство подобных веществ называется упругость.
Пластичный - термин характеризует твердый материал или вещество, изменяющие свою форму под действием приложенной силы, но не восстанавливающие исходную форму после прекращения действия силы. Например, глина является пластичной. Указанное свойство подобных веществ называется пластичность.
Хрупкий - термин характеризует твердый материал или вещество, которые разламываются на мелкие куски под действием приложенной силы. Например, стекло - хрупкое, оно рассыпается при ударе на мелкие куски. Указанное свойство подобных веществ называется хрупкость.
Тягучий - термин характеризует твердый материал или вещество, которые могут вытягиваться в тонкую проволоку. Металлы и сплавы являются тягучими. Указанное свойство подобных твердых тел называется тягучесть.
Ковкий - термин характеризует твердый материал или вещество, которые могут изменять свою форму, превращаясь в тонкие листы, когда их бьют молотом. Например, железо является ковким. Указанное свойство твердых тел называется ковкость.
Абразивный - термин характеризует материал, который истирает (шлифует поверхность другого материала).
Огнеупорный (тугоплавкий) - термин характеризует твердый материал или вещество, свойства которых не изменяются при нагревании до высокой температуры. Например, кирпичи некоторых сортов являются огнеупорными.
Пористый - термин характеризует твердый материал, пронизанный очень мелкими отверстиями-порами, через которые могут проходить текучие вещества. Например, кирпич является пористым.
Кристаллический - термин характеризует твердый материал или вещество, которые состоят из молекул, атомов или ионов, упорядоченных в правильную структуру. Кристаллическое вещество образует кристаллы; металлы имеют кристаллическое строение, но не образуют крупных кристаллов.
Аморфный - термин характеризует твердый материал или вещество, не имеющие кристаллической структуры. Стекло, резина и многие пластики являются аморфными.
Окрашенный (цветной) - термин характеризует материал или вещество, имеющие окраску (цвет),например, окрашенный раствор может быть коричневым, голубым, зеленым, черным и т п. Материал или вещество могут быть охарактеризованы как белый или окрашенный. Например, молоко - белая жидкость, а сульфид свинца образуется в виде черного осадка, который рассматривается как окрашенный (цветной) осадок.
Бесцветный - термин характеризует материал или вещество, не имеющие окраски (цвета), например, вода бесцветна, воздух бесцветен. Бесцветный - противоположно по смыслу окрашенному. Нужно отличать белый от бесцветного, бумага этой книги белая, а оконное стекло бесцветное
Запах - свойство материала или вещества, которое распознается обонянием. Например, лук имеет вполне определенный запах пахучий .
Лишенный запаха - термин характеризует материал или вещество, не имеющие запаха.
Качество - существенные признаки, особенности - свойства материала или вещества, которые нельзя измерить количественно. Например, окраска, запах или текстура являются качественным свойствомматериалов и веществ.
Придавать - сообщать новое качество какому-либо объекту или изменять количественную характеристику какого-либо объекта. Например, сахар придает сладкий вкус чаю, соли калия придают сиреневую окраску пламени
Поверхность - внешняя часть твердого предмета; она имеет длину, ширину и площадь, но не имеет толщины (глубины) и объема. Жидкость имеет поверхность на границе с воздухом. Примеры кирпич имеет шесть поверхностей; поверхность воды в чашке.
Гранулярный (зернистый) - термин 1) характеризует поверхность, как бы состоящую из множества крупинок или зерен (гранул); 2) крупнозернистый порошок, состоящий из гранул (зерен).
Тусклый (матовый) - термин характеризует поверхность, которая слабо отражает падающий на нее свет. Тусклый имеет смысл, противоположный яркому. Например, воск имеет тусклую поверхность.
Блеск - свойство поверхности сильно отражать падающий на нее свет. Блеск - это качественное свойство. Например, поверхность серебра имеет блеск.
Прозрачный - термин характеризует твердый предмет, материал или вещество, которые пропускают через себя свет, позволяя видеть сквозь них. Например, стекло прозрачно.
Полупрозрачный (просвечивающий) - термин характеризует твердый предмет, материал или вещество, которые пропускают через себя свет, но не позволяют ясно видеть сквозь них. Например, вощеная бумага - полупрозрачная, но не прозрачная, молоко - полупрозрачная, просвечивающая жидкость.
Непрозрачный - термин характеризует предмет, материал или вещество, не пропускающие сквозь себя свет. Например, кожа и толстая бумага непрозрачны, ртуть - непрозрачная.
Светлый - термин характеризует прозрачную жидкость. Например, вода представляет собой светлую жидкость. Светлая жидкость может быть окрашенной либо бесцветной. Например, чай - это светлая коричневая жидкость; керосин - светлая бесцветная жидкость.
Растворимый - термин характеризует твердое или газообразное вещество, которое может быть растворено в жидкости; такой жидкостью обычно является вода. Вещество может быть охарактеризовано как легкорастворимое, малорастворимое, плохорастворимое, нерастворимое или растворимое. Например, сахар растворим в воде (сахар может быть растворен в воде), известь малорастворима в воде, растворимость.
Нерастворимый - термин характеризует твердое или газообразное вещество, которое не растворяется в жидкости. Это понятие по смыслу противоположно термину растворимый. Очень немногие вещества полностью нерастворимы.
Малорастворимый - термин характеризует вещество, лишь малая часть которого растворима в жидкости. Например, известь малорастворима в воде.
Плохорастворимый - термин характеризует вещество, лишь очень малая часть которого растворима в жидкости, много меньшая, чем у малорастворимого вещества. Например, воздух плохорастворим в воде.
Хлопьевидный - термин характеризует осадок, имеющий вид шерстяных волокон, плавающих в жидкости. Например, осадок гидроксида алюминия является хлопьевидным.
Молочный - термин характеризует жидкость с белым осадком, который придает жидкости вид молока. Такой осадок - очень легкий. Например, при пропускании диоксида углерода через известковую воду образуется легкий осадок карбоната кальция, который превращает известковую воду в молочную жидкость.
Отстаивающийся - термин характеризует белый («сливочный») осадок, более тяжелый, чем осадок, образующий молочную жидкость, но все еще плавающий в жидкости и медленно оседающий в ней. Например, хлорид серебра образует отстаивающийся осадок.
Тяжелый - термин характеризует осадок, который опускается на дно сосуда с жидкостью. Например, сульфат бария образует тяжелый осадок.
Смешивающийся - термин характеризует жидкости, которые могут смешиваться во всех пропорциях; в результате образуется однородная жидкость. Например, вода и спирт могут полностью смешиваться друг с другом и в результате выглядят как однородная жидкость.
Несмешивающийся - термин характеризует жидкости, которые совершенно не смешиваются друг с другом. Например, масло и вода образуют два слоя жидкости, так как масло и вода - несмешивающиеся жидкости.
Слой - плоская порция вещества, лежащая на поверхности другого вещества или между двумя веществами. Слой может быть толстым или тонким. Например, слой кожуры покрывает апельсин, сэндвич имеет три слоя - хлеб, колбаса и снова хлеб.
Пленка - тонкий слой вещества. Это может быть тонкий слой жидкости, пара или твердого вещества, тонкий слой одной жидкости на другой жидкости, тонкий слой твердого вещества на другом твердом веществе. Например, тонкая пленка масла на воде, тонкая пленка оксида на металле.
Граница (поверхность) раздела - место соприкосновения двух слоев жидкости, твердого вещества и жидкости или двух твердых веществ. Например, если масло плавает на воде, то место их соприкосновения является границей раздела.
Вязкость - свойство жидкости, препятствующее ее быстрому течению. Например, оливковое масло имеет высокую вязкость, вода имеет очень низкую вязкость.
Летучий - термин характеризует жидкость, которая легко испаряется. Например, бензин - сильнолетучая жидкость.
Новые программы и учебники ориентируют нас на достижение органического единства обучения и развития учащихся. Задача учителя – не только вооружить школьников знаниями и практическими умениями, но и мыслительными операциями.
Одной из важнейших умственных операций, с помощью которых приобретаются знания, является сравнение. В логическом плане сравнение представляется как основа обобщения – с одной стороны, и как единство таких логических операций, как анализ и синтез, с другой. Но чтобы сформировать сравнение у учащихся как прием их умственной деятельности, необходимо использовать сравнение как прием обучения (дидактический прием). Использование сравнения как дидактического приема является непременным условием формирования у школьников аналитико-синтетической деятельности.
Использование сравнения в процессе обучения рассматривалось К.Д.Ушинским, И.Г.Песталоцци, Я.А.Коменским. Российские ученые углубили и конкретизировали понимание роли сравнения и возможности его применения. “Важным дидактическим приемом формирования понятий, - отмечает Г.И.Щукина, - являются сравнения, помогающие глубже понять сходство и различие между предметами и явлениями”. По мнению Л.В.Занкова, сравнение более точно и верно определяет своеобразные черты объекта.
Сравнение, как и каждый прием, формируется поэтапно. Если рассматривать этапы как последовательные, взаимосвязанные действия, то прием сравнения можно определить следующим образом: сравнение – это учебная работа и прием мышления, в процессе осуществления которых умственная деятельность учащихся направлена на:
Выявление признаков, по которым можно сопоставлять явления, вещества или другие заданные объекты;
установление сходства или различия между ними;
обобщение результатов сравнения в виде вывода.
Формирование приема сравнения и простейших видов обобщения я начинаю на одном из первых уроков в 8 классе при изучении физических свойств веществ. Специально выделяю время на уроке для ознакомления учащихся с приемом сравнения, кратко определив его следующим образом: сравнение – это установление сходства или различия между веществами, явлениями или другими заданными объектами. Здесь я рассказываю о значении приема и его видах:
а) при неполном сравнении по признакам сходства или по признакам различия;
б) при полном сравнении с выявлением, как признаков сходства, так и признаков различия.
Знание приема лучше усваивается учащимися, если они пользуются планом действия, который я предлагаю оформить им в виде таблицы:
Для сокращения времени на изображение таблицы в тетрадях при ее неоднократном использовании учащимися предлагаю оформить ее следующим образом:
Сравнение веществ (явлений)
В зависимости от задания вывод учащиеся делают на основе неполного или полного сравнения или наиболее существенных признаков, по которым сопоставляются и противопоставляются изучаемые объекты.
Использование, особенно на первых занятиях, данного плана, в котором отражены все этапы формирования приема сравнения, способствует быстрому запоминанию учащимися необходимого порядка действий.
На этом же уроке сначала с моей помощью, а потом самостоятельно учащиеся выполняют задания, сравнивая свойства хорошо известных им веществ (соли и сахара, мела и угля, воды и подсолнечного масла, железа и серы, меди и алюминия и т.д.), и отвечают по предложенному плану устно или письменно. В необходимых случаях использую средства наглядности и ТСО.
Однако, знание приема еще не есть умение. Умение, по моему мнению, может быть сформированным лишь тогда, когда на последующих занятиях учащиеся легко и с достаточной самостоятельностью, учитывая все этапы действия, могут применять знания и выполнять аналогичные и более сложные задания. В 8 классах в качестве таких заданий я предлагаю сравнение простых и сложных веществ, чистых веществ и смесей, типов химических реакций и т.п., например, водорода и кислорода, озона и кислорода, серы и железа, смеси серы с железом, реакции соединения и разложения и др.
Развитие умения требует более длительного времени, чем формирование его, и осуществляется в основном с помощью заданий нарастающей трудности, в условии которых предусмотрен более глубокий и широкий перенос знаний, а также большая самостоятельность действий в установлении различных видов взаимосвязей в учебном материале. Усложнение заданий с использованием приема сравнения я осуществляю в нескольких направлениях, которые в общем виде выглядят так:
Варианты усложнения на различных
этапах
формирования приема сравнения
| Варианты возрастания степени трудности заданий |
Формирование и
развитие |
||
|---|---|---|---|
I этап – |
II этап – |
III этап – |
|
перечень признаков предложен в готовом виде |
сравнение двух веществ (явлений) |
вывод в результате неполного сравнения (сопоставления или противопоставления) |
|
перечень признаков вспоминается или частично устанавливается учащимися |
сравнение групп веществ (явлений) |
вывод в результате полного сравнения |
|
перечень признаков определяется учащимися самостоятельно |
сравнение по существенным признакам |
вывод по наиболее существенным признакам, характеризующим данное вещество (явление) |
|
Я приведу примеры некоторых заданий, приняв для них следующую нумерацию: I-1; I-2; I-3; II-1; II-2; II-3; III-1 и т.д. Римская цифра в данном обозначении соответствует определенному этапу формирования приема, а арабская цифра указывает степень трудности задания, уровень задания и уровень выполняемого при решении задания действия, или, иначе, меньший по значению арабской цифрой обозначен более легкий вариант задания, больший по значению цифрой – задание повышенной трудности. Таким образом, по номеру я легко могу определить степень трудности задания и произвести отбор нужных для работы задач, например:
I-1. Сравните (устно) свойства: а) серы и углы; б) меди и цинка; в) кислорода и углекислого газа. Запишите ответ о сравнении одной пары веществ в таблицу. При выполнении задания учтите, где требуется указать следующие признаки сравнения: агрегатное состояние, кристаллическую или аморфную структуру вещества, плотность, цвет, блеск, прозрачность, запах, растворимость, вкус, температуру плавления или кипения, плотность, тепло- или электропроводность.
I-2. В сосудах без этикеток даны: а) порошок серы и железа; б) сахарная пудра и крахмал; в) поваренная соль и нафталин; г) алюминий (расплавленный) и ртуть. По каким характерным признакам можно различить эти вещества?
I-3. В сахарную пудру попала угольная пыль. Перечислите все операции, которые вы должны были бы последовательно выполнять, чтобы очистить сахар.
II-1. Укажите несколько сходных физических свойств алюминия и меди, благодаря которым эти металлы находят одинаковое применение.
II-2. Прочитайте по учебнику химии материал “Химические элементы”. Сравните свойства металлов и неметаллов. Для этого сначала сопоставьте между собой свойства трех выбранных вами металлов, затем – свойства трех неметаллов (устно); после чего осуществите противопоставление свойств данных групп металлов и неметаллов по наиболее характерным признакам (II-III). Ответ и сделанные вами выводы запишите в таблицу.
При выполнении вышеперечисленных заданий я предлагаю учащимся заполнить следующую таблицу:
Сравнение физических свойств и металлов и неметаллов
III-1. Перечислите признаки: а) сходства; б) отличия реакций соединения и замещения, учитывая количество взятых и полученных веществ, а также являются ли эти вещества простыми или сложными. Сравните реакции разложения и замещения.
III-2. В бесцветный раствор сулемы опустили медную пластинку. Допишите уравнение соответствующей реакции HgCl 2 + Cu > ? если известно, что при этом получаются новые простые и сложные вещества. Какие признаки реакции можно предположить в данном случае?
III-3. Сравните реакции разложения и замещения. Отметьте, в чем некоторое сходство между ними. Какие признаки указывают на существенное отличие данных реакций?
Некоторые из приведенных выше заданий применяю на различных этапах обучения приему. В этом случае и нумерацию заданий делаю тройную и более сложную. Каждый этап формирования сравнения у учащихся, особенно это наблюдается в 8-х классах, имеет свои трудности.
I этап – формирование умения различать признаки, явления. Восьмиклассники еще не умеют выделять существенные признаки. Они нередко производят сравнение по одному (причем несущественному) признаку. Например, указывают на сходство металлов и неметаллов по вкусу, физическому состоянию, а электропроводность и теплопроводность не отмечают. Признаком сходства сахара и поваренной соли называют отсутствие запаха, а о их растворимости и кристаллической структуре забывают.
Довольно часто учащиеся сравнивают вещества или явления по несопоставимым признакам. Так, при сравнении двух предложенных веществ были даны ответы: “Медь красного цвета, а алюминий серебристого” (спутан цвет и блеск); “Вода бесцветная, а подсолнечное масло темное” (цвет и оттенок); “Масло жирное, а вода пресная” (жирность и вкус); “Соль состоит из мелких, как крупа, кристаллов, а сахар бывает кусковой” и т.п.
Избегать подобных ошибок учащимся помогает работа по плану сравнения и упражнения, в которых сначала сравнение осуществляется по готовому перечню признаков с использованием средств наглядности или без них, затем с использованием перечня признаков, который вспоминается и частично устанавливается учащимися, и, наконец, сравнение с использованием перечня признаков, самостоятельно выявленных учащимися, или сравнение по выявленным существенным признакам.
II этап – формирование и развитие умения сравнивать. Учащиеся 8-х классов легко запоминают виды сравнений: сопоставление, противопоставление, полное и неполное сравнение. Они довольно легко овладевают сравнением двух веществ по предложенному плану. Но на уроках химии чаще приходится сравнивать группы веществ или два вещества по нескольким признакам. Этому необходимо обучать учащихся специально.
Если учащиеся испытывают затруднения при сравнении групп веществ, я рекомендую им такой порядок работы. Сначала сравнить между собой 2-3 вещества, принадлежащих к каждой из групп, выявить наиболее характерные признаки сходства между ними, а потом устанавливать признаки сходства и различия между группами. Такие упражнения я предлагаю при изучении металлов и неметаллов, сравнении состава и свойств оксидов, кислот, оснований, а также при обобщении материала и повторении классификации неорганических соединений.
Учащиеся, имеющие недостаточные знания и умения применять приемы умственных действий, осуществляют сравнение не только по несопоставимым признакам, но и тем, которые не предусмотрены в задании. Так, сравнивая физические свойства серы и железа, некоторые учащиеся отвечали: “Сера и железо – простые вещества, твердые, но отличаются цветом” (противопоставление состава и агрегатного состояния физическим свойствам); или: “Большие кусочки серы и железа тонут, а маленькие плавают на воде” (неправильный вывод о плотности веществ в результате ошибочных наблюдений); или: “Сера ядовита, а железо нет, сера горит, а железо нет. Сера применяется в порохе, а железо нет” (вместо противопоставления физических свойств ссылки на химические свойства и применение). В подобных случаях учащимся разъясняю, что их ответ не на вопрос задания и не может быть учтен.
III этап – формирование приемов обобщения. Учащиеся 8-х классов затрудняются в обобщении материала. Нередко вместо вывода после сравнения веществ или явлений они вновь перечисляют установленные ранее признаки сходства или отличия. В этом случае для формирования умения сравнивать и делать обобщения на основе сравнения я использую задания нарастающей трудности; а) задания, в которых выводы являются ответами на контрольные вопросы; б) задания, в которых слово “вывод” напоминает обобщение, и, наконец, в) задания, в которых предусмотрено самостоятельное обобщение учебного материала учащимися.
Умение сделать вывод в результате сравнения по существенным признакам легче формируется, когда в задании четко определен перечень сравниваемых признаков. В отдельных случаях перечень сравниваемых признаков даю учащимся в готовом виде или предварительно составленный учащимися с некоторой моей помощью. Поясняю сказанное примерами заданий и ответов учащихся.
Задание 1. Сопоставьте физические свойства водорода и кислорода, ответ допишите в таблицу.
Сравнение физических свойств водорода и кислорода
Задание 2. Противопоставьте химические свойства водорода и кислорода, запишите ответ в таблицу.
Сравнение химических свойств водорода и кислорода
Таким образом, сравнение как прием мыслительной деятельности может формироваться двумя путями. Первый путь – стихийный, определяемый такой постановкой учебного процесса, когда сравнение не выступает как специальный предмет усвоения, становление этого приема идет по ходу усвоения знаний, в процессе решения задач. Опыт показывает, что обучение идет вторым путем: через систему заданий, требующих от учащихся систематического использования усложняющегося по своему содержанию сравнения.
Любой прием мыслительной деятельности должен быть, прежде всего, многократно использован в объяснении учителя, в учебных текстах. Однако этого мало. Прием формируется только на основе упражнений и творческих заданий, собственной деятельности обучаемых. Вот почему мы не только широко используем данный прием при объяснении, но и разработали систему специальных заданий, в которых сравнение, будучи необходимым способом деятельности, по усвоению конкретного материала, выступало бы и как особый предмет усвоения.