ЯК ДОСЛІДЖУЮТЬ РЕЧОВИНИ

Тема 1 ПОЧАТКОВІ ХІМІЧНІ ПОНЯТТЯ

& 7. ЯК ДОСЛІДЖУЮТЬ РЕЧОВИНИ

Вивчення параграфа допоможе вам:

· дізнатися про твердість, густину речовин та їх здатність розчинятись у воді;

· застосувати знання про фізичні властивості речовин при виконанні лабораторного досліду;

· розвивати вміння використовувати додаткові джерела інформації

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).

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

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, подвою або

зникненням запаху, зміною агрегатного стану тощо. Одержані результати співставляють та порівнюють.

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

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

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

Щоб визначити твердість речовини чи матеріалу, вдаються до використання шкал твердості, за однією з яких (шкалою твердості мінералів) твердість алмазу найвища і становить 10 одиниць, а твердість мінералу тальку найнижча і дорівнює 1 (мал. 36).

За цією шкалою твердість сталі становить 6-8,5 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. 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.

Мал. 35. Зразок одного з приладів для проведення експерименту

Мал. 36. Шкала твердості мінералів

ГУСТИНА. Кожна речовина характеризується певним значенням густини.

Під густиною розуміють масу одного об’єму речовини. Густина позначається грецькою літерою р (вимовляють ро) і вимірюється найчастіше в кг/м3, г/см3 або г/мл.

Уявімо, що з льоду, алюмінію та срібла виготовили кубики із стороною 1 см, тобто об’ємом 1 см3. Зважуванням виявили, що кубик льоду важить 0,02 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.

Мал. 37. Вимірювання густини рідин ареометрами

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

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 гу 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 с спеціальна таблиця розчинності деяких неорганічних речовин під назвою “Таблиця розчинності солей, кислоті 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. Одержані результати 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 знання для людини мають знання про фізичні властивості конкретних речовин.

Сучасний розвиток хімічної науки ознаменувався створенням великих колективів науковців, які працюють у них 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. У якому випадку з’явиться подряпина:

А) залізом провели по склу;

Б) графітовим стержнем олівця провели по склу?

3. Користуючись малюнком 36, розташуйте мінерали за збільшенням твердості:

А кварц;

Б алмаз;

В тальк;

Г топаз.

4. На які групи поділяють речовини за здатністю розчинятись у воді?

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

6. 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.

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

8. 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.

9. Як дослідним шляхом встановити густину конкретної речовини чи матеріалу, наприклад монетного сплаву? За наявності вдома необхідних для цього посуду і приладів, встановіть густину сплаву, з якого виготовлено монети номіналом 10, 25, 50 к.

Користуючись додатковими інформаційними джерелами, довідайтеся про походження назви Нобелівська премія, поцікавтесь іменами вчених-хіміків, які отримували цю премію в різні роки, та які відкриття вони зробили.