# Что изучает химия Химия · 8 класс · Химия – важная область естествознания и практической деятельности человека Источник: https://razlozheno.ru/subject/himiya/8/chto-izuchaet-himiya Первый урок химии: что это за наука, где она живёт среди физики и биологии, из чего состоят вещества и как их различать и разделять, каким методом химик добывает новое знание. ## Чему научишься - Объяснять, что изучает химия и чем она отличается от физики и биологии — на примерах превращений вокруг тебя. - Различать чистые вещества и смеси, однородные и неоднородные смеси — и предлагать способ разделения смеси. - Описывать физические свойства вещества по плану наблюдения, как это делают в лаборатории. ## С чего начать Стакан воды закипает — идёт пар. Гвоздь пролежал на дожде — покрылся рыжим налётом. Оба случая — превращение. Но только одно из них изучает химия. Какое и почему — разберёшься к концу урока. ## 1. Химия среди наук Стакан воды закипает — идёт пар. Гвоздь пролежал на дожде — покрылся рыжим налётом. Оба случая — превращение. Но только одно из них изучает химия. Какое и почему — разберёшься к концу урока, а для начала пойми, что вообще за наука химия и с кем она делит работу. Представь мир как одного огромного пациента, которого осматривает целая команда врачей-специалистов. Один смотрит на движение и энергию. Другой — на вещества и их превращения. Третий — на живые организмы как систему. Науки устроены похоже: у каждой свой «участок осмотра». **Естественные науки** Науки, изучающие внешние по отношению к человеку объекты и явления. **Гуманитарные науки** Науки, изучающие человека в сфере его умственной, нравственной и общественной деятельности. Физика, химия, биология, география, астрономия — всё это естественные науки: они смотрят наружу, на вещество, энергию, живое и планету. История, литература, обществознание смотрят внутрь — на самого человека, его мысли, поступки, общество. Химия — часть первой команды. *Рисунок: Глобус на подставке и компас с красно-белой стрелкой* Сама химия сложилась не сразу: у неё двое «родителей» — естествознание (наблюдения за природой) и алхимия (столетия попыток превращать одни вещества в другие, хотя бы металлы в золото). Из этой смеси практики и любопытства выросла наука со своим предметом. **Химия** Наука о веществах и их взаимных превращениях. **Предмет химии** Изучение состава, строения и свойств веществ, способов их получения и безопасного использования. Заметь ключевое слово в определении химии — «превращения». Физика тоже изучает изменения, но не превращает одно вещество в другое: лёд тает, вода остаётся водой, просто меняет форму. Химия же изучает случаи, когда из одних веществ получаются совсем другие, с новыми свойствами — как ржавчина из железа и кислорода. **Что изучает каждая наука** | | Физика | Химия | Биология | | --- | --- | --- | --- | | Главный предмет | тела, движение, энергия | вещества и их превращения друг в друга | живые организмы | | Пример явления | лёд тает — вода остаётся водой | гвоздь ржавеет — образуется новое вещество | растение растёт и цветёт | | Смежная наука с химией | физическая химия — энергия реакций | — | биохимия — вещества внутри клетки | Границы между науками — не стены, а пограничные зоны, где выросли отдельные дисциплины: физическая химия изучает, сколько энергии выделяется или поглощается при превращении веществ; химическая физика — как устроены частицы вещества методами физики; биохимия и биофизика разбираются, что происходит внутри живых клеток. *Рисунок: Вид сверху на коралловый остров в синем океане* **Неправильно:** Лёд растаял — значит, вещество изменилось, произошла химическая реакция. **Правильно:** Вода осталась водой, изменилась только её форма (агрегатное состояние) — это физическое явление, а не химическое. **Проверь себя:** Биохимия изучает вещества внутри живых клеток. Между какими двумя науками она стоит? **Ответ:** Между химией и биологией. ### Проверь себя **В чём заключается принципиальное отличие естественных наук от гуманитарных?** - Естественные науки изучают только сферу умственной деятельности человека - Между этими группами наук нет никаких различий в объектах изучения - Гуманитарные науки изучают тайны строения камня и физические тела - Естественные науки изучают внешние по отношению к человеку объекты и явления — верно > Ключевое отличие состоит в направленности внимания исследователя на окружающий материальный мир. **Какие науки возникли в результате тесной связи химии с физикой и биологией?** - Астрофизика и геология - Психология и социология - Биохимия и физическая химия — верно - Экономика и право > Эти дисциплины изучают явления, которые нельзя объяснить в рамках только одной науки. **Как раньше называли единую науку о природе, до её разделения на химию, физику и биологию?** - Философия - Естествознание — верно - Алхимия - Экология > Естествознание объединяло в себе все знания о мире, пока они не стали слишком специализированными. **Почему, согласно тексту, знания физики необходимы химику?** - Физика заменяет химию в изучении состава веществ - Чтобы правильно описывать исторические события - Без них нельзя объяснить, почему вещества превращаются друг в друга — верно - Знания физики нужны только для работы в полевых условиях > Превращение веществ часто связано с физическими процессами, такими как нагревание и изменение энергии. ## 2. Вещества и их состояния Стакан, вода в нём и лёд в морозилке — это одно и то же вещество или разные? А сам стакан? В химии различают тело и вещество. Тело — конкретный предмет: этот стакан, эта ложка, эта льдинка. Вещество — то, из чего тело сделано: стекло, металл, вода. Одно и то же вещество можно «слепить» в разные тела — как из одного куска пластилина можно скатать шарик или кубик; а одно и то же тело со временем может поменять форму или состояние, оставаясь тем же веществом. У каждого вещества есть физические свойства — то, что можно заметить или измерить, не превращая вещество ни во что другое: цвет, запах, плотность, температура плавления и кипения, растворимость в воде, электро- и теплопроводность, твёрдость. По ним вещество узнают, как человека — по росту и цвету глаз. На лабораторных занятиях эти свойства не просто перечисляют, а наблюдают: рассматривают и описывают образцы металлов и неметаллов — какие они на вид, тонут или плавают, притягиваются ли магнитом, проводят ли ток. Одно и то же вещество способно существовать в разных агрегатных состояниях — твёрдом, жидком и газообразном. Лёд, жидкая вода и водяной пар — это всё та же вода: меняется не вещество, а то, как плотно и подвижно расположены его частицы. Растопить лёд, вскипятить воду, заморозить лужу — это физические явления: вещество остаётся собой. *Рисунок: Стеклянные колбы с жидкостью и вулкан с облаком пепла* **Проверь себя:** Прикинь: воду в кастрюле довели до кипения, и она вся превратилась в пар. Вещество осталось прежним или стало другим? **Ответ:** Прежним — это всё та же вода, просто в газообразном состоянии; химического превращения не было. Знание физических свойств — не абстракция для контрольной: по плотности отличают настоящее золото от подделки, по температуре кипения очищают нефть на фракции, по электропроводности проверяют, дойдёт ли ток до лампочки, если провод сделан из нового сплава. ### Проверь себя **Какое из определений наиболее полно описывает химию как науку?** - Наука о географическом расположении природных ресурсов - Наука о веществах и их взаимных превращениях — верно - Наука, изучающая исключительно движение небесных тел - Наука о моральном и нравственном развитии общества > Это определение точно отражает основной фокус химии на изучении материи и процессах её изменения. **Что именно является предметом изучения химии согласно учебному материалу?** - Состав, строение, свойства веществ, способы их получения и безопасного использования — верно - Закономерности развития живых организмов в окружающей среде - Только изучение способов превращения меди в золото - Исключительно физические явления, происходящие при нагревании тел > Химия охватывает все аспекты существования веществ: от их внутренней структуры до практического применения. ## 3. Чистые вещества и смеси: как их различить и разделить Морская вода, воздух, молоко, гранит — в каждом что-то намешано. А дистиллированная вода — нет. Как отличить одно от другого, и что делать, если тебе нужно именно чистое вещество, а под рукой — смесь? **Чистое вещество и смесь** Чистое вещество состоит из частиц одного вида и всюду обладает одинаковыми свойствами: у дистиллированной воды в любой капле одна и та же температура кипения. Смесь — это несколько веществ вместе; в однородной смеси части не видны даже под лупой (морская вода, воздух, сладкий чай), а в неоднородной смеси видна граница между составляющими (гранит с его вкраплениями, вода с песком). Если тебе досталась смесь, а нужно чистое вещество — на помощь приходят способы разделения. Способ выбирают по тому, чем составляющие смеси отличаются друг от друга физически: размером частиц, растворимостью, температурой кипения, скоростью движения по бумаге. **Пример: Как очистить поваренную соль от песка** 1. Смесь соли с песком залей водой и размешай: соль растворяется в воде, песок — нет. 2. Раствор с песком пропусти через бумажный фильтр: нерастворившийся песок останется на фильтре, а прозрачный раствор соли пройдёт насквозь. 3. Профильтрованный раствор нагрей в выпарительной чашке: вода испарится, а на дне останутся чистые кристаллы соли. Так устроена практическая работа № 2 — очистка поваренной соли: растворение, фильтрование и выпаривание идут именно в этом порядке, потому что каждый следующий шаг убирает то, что не смогла убрать предыдущая операция. У фильтрования и выпаривания есть соседи: дистилляция разделяет жидкости по температуре кипения (так получают чистую воду или разделяют нефть на фракции), а хроматография разводит вещества по скорости их движения — например, по бумаге вместе с растворителем, из-за чего капля чернил расползается радужной полоской вместо одного пятна. А если в неоднородной смеси одна из частей — металл, который притягивается магнитом (например, железные опилки среди серы), проще всего вытащить его магнитом, не трогая остальное руками. **Неправильно:** Бензин и вода в одной банке — жидкость и жидкость, значит, это однородная смесь. **Правильно:** Между бензином и водой видна чёткая граница — плёнка бензина плавает сверху, — значит, смесь неоднородная: однородность определяют не по агрегатному состоянию, а по тому, видна ли граница между частями. **Проверь себя:** В стакане чай с плавающими чаинками и растворённым сахаром. Это чистое вещество, однородная или неоднородная смесь? **Ответ:** Неоднородная смесь: сахар растворён (не виден), но чаинки видны — значит, граница между частями есть. ### Проверь себя **Какую важную роль сыграли средневековые алхимики в развитии химии?** - Они первыми разделили естествознание на физику и биологию - Они запретили использование химических знаний в медицине - Они доказали, что золото можно получить из любого металла - Они изучили и описали свойства многих реальных веществ и условия их превращения — верно > Несмотря на ложные цели, их экспериментальная работа заложила фундамент знаний о поваренной соли, воде и других веществах. **Какое из перечисленных веществ упоминается в тексте как изученное алхимиками в ходе поиска философского камня?** - Алюминий - Нейлон - Нашатырь — верно - Пластик > В тексте прямо указывается, что поиск эликсира способствовал описанию свойств нашатыря и поваренной соли. ## 4. Как химик узнаёт новое: наблюдение и эксперимент Разглядывать пробирку от скуки и разглядывать её, добывая ответ на конкретный вопрос, — выглядит одинаково. А по сути это два разных занятия. Какое из них наука? Представь двух людей у окна поезда. Один просто смотрит на пейзаж, ни о чём не думая. Другой считает столбы, засекает время между ними по часам и вычисляет скорость поезда — у него есть цель, и он собирает данные. Наука занимается вторым способом смотреть. **Научные проблемы** Вопросы, для ответов на которые в науке пока нет необходимых знаний. **Научное наблюдение** Наблюдение, отличающееся от обыденного наличием определённой цели (поиск ответа на научную проблему) и направленностью на сбор максимальной информации об изучаемом объекте или явлении. *Рисунок: Измерительный прибор со шкалой, реостат и зигзаги молний в круге* В химии научное наблюдение — первый шаг работы в лаборатории. Прежде чем что-то менять с веществом, его описывают: цвет, запах (если можно безопасно понюхать — лёгким движением руки от сосуда к себе, а не носом в горлышко), агрегатное состояние, растворяется ли в воде, притягивается ли магнитом. Это и есть план наблюдения, по которому на лабораторных занятиях описывают образцы металлов и неметаллов. Вторая часть работы — эксперимент, то есть проверка своими руками: не просто посмотреть, а сделать (растворить, отфильтровать, нагреть) и увидеть результат. Демонстрации в начале курса — как раз про это: знакомство с химической посудой (пробирки, колбы, воронки), с правилами работы в лаборатории и приёмами обращения с оборудованием, а также демонстрация самих способов разделения смесей — фильтрования, выпаривания, дистилляции, хроматографии. **Правила безопасной работы в лаборатории** Прежде чем что-то трогать руками или нагревать, проводят практическую работу № 1 — она посвящена именно правилам работы в лаборатории и приёмам обращения с оборудованием. Без этих правил ни одно вещество трогать нельзя: посуда бьётся, а некоторые вещества опасны при неправильном обращении. Так выглядит вся цепочка метода химии: есть научная проблема (например, «из чего сделан этот сплав?») → её изучают целенаправленным наблюдением и экспериментом → результат описывают и проверяют. Именно эту цепочку от тебя ждут в письменных и устных ответах по химии: не пересказ параграфа, а объяснение через понятия — вещество, свойство, наблюдение, эксперимент. **Проверь себя:** Одноклассник просто повертел в руках кусок серы на перемене от скуки. Это научное наблюдение? **Ответ:** Нет: у него не было цели узнать что-то конкретное, и он не собирал информацию о веществе — это обычное разглядывание, а не научное наблюдение. ### Проверь себя **Как учёные называют вопросы, для ответов на которые в науке пока нет необходимых знаний?** - Научные проблемы — верно - Обыденные наблюдения - Лабораторные ошибки - Гуманитарные концепции > Именно решение научных проблем является двигателем прогресса и целью научных наблюдений. **Что является главной особенностью научного наблюдения, отличающей его от обыденного?** - Случайный характер и отсутствие каких-либо планов - Проведение наблюдений исключительно в домашних условиях - Наличие определённой цели и направленность на сбор максимальной информации — верно - Отказ от записи полученных результатов > Научное наблюдение всегда ищет ответ на конкретную проблему и требует фиксации всех деталей. ## Ключевые термины - **Химия** — Наука о веществах и их взаимных превращениях. - **Предмет химии** — Изучение состава, строения и свойств веществ, способов их получения и безопасного использования. - **Естественные науки** — Науки, изучающие внешние по отношению к человеку объекты и явления. - **Гуманитарные науки** — Науки, изучающие человека в сфере его умственной, нравственной и общественной деятельности. - **Научные проблемы** — Вопросы, для ответов на которые в науке пока нет необходимых знаний. - **Научное наблюдение** — Наблюдение с определённой целью и направленностью на сбор максимальной информации об изучаемом объекте или явлении. - **Чистое вещество** — Вещество из частиц одного вида, с одинаковыми свойствами во всём объёме. - **Смесь** — Несколько веществ вместе; однородная — части не видны, неоднородная — видна граница между частями. ## Итог - Химия — наука о веществах и их превращениях друг в друга; физика изучает движение и энергию, биология — живые организмы. - Естественные науки изучают мир вокруг нас, гуманитарные — самого человека. - Чистые вещества и смеси различают по составу; смеси бывают однородными и неоднородными. - Смеси разделяют по разнице в физических свойствах: фильтрование, выпаривание, дистилляция, хроматография. - Главный метод химии — целенаправленное научное наблюдение и эксперимент, а не случайное разглядывание. ## Шпаргалка ### Науки о мире - **Химия** — вещества и их превращения - **Физика** — движение, энергия, силы - **Биология** — живые организмы - **Естественные науки** — изучают то, что вне человека - **Гуманитарные науки** — изучают самого человека ### Вещества и смеси - **Чистое вещество** — один вид частиц, постоянные свойства - **Однородная смесь** — составные части не видны глазом - **Неоднородная смесь** — видна граница между частями - **Агрегатное состояние** — твёрдое, жидкое, газообразное — форма одного вещества ### Как очистить соль от песка 1. **Растворить** — залить смесь водой, соль растворяется, песок — нет 2. **Отфильтровать** — через фильтр песок остаётся, раствор соли проходит 3. **Выпарить** — нагреть раствор — вода испарится, соль останется ### Способы разделения смесей - **Фильтрование** — отделяет нерастворимое твёрдое от жидкости - **Выпаривание** — испаряет жидкость, оставляя растворённое вещество - **Дистилляция** — разделяет жидкости по температуре кипения - **Хроматография** — разделяет вещества по скорости движения на бумаге ## Любопытное - Слово «химия» многие связывают с алхимией — искусством, которым занимались столетия до появления науки в современном смысле: алхимики искали способ превращать металлы в золото и заодно накопили массу наблюдений о веществах. - Кораллы строят свой известковый скелет, забирая из морской воды растворённые вещества и превращая их в твёрдый минерал, — это самая настоящая химическая реакция, идущая прямо в океане.