Свойства веществ в разных агрегатных состояниях. Вопросы и задания

>> 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.

Свойства вещества	Кислород	Уксусная кислота	Алюминий
1. Агрегатное состояние при обычных условиях	Газ	Жидкость	Твердое вещество
2. Цвет	Без цвета	Без цвета	Серебристо-белый
3. Вкус	Безвкусный	Кислый	Безвкусный
4. Запах	Не имеет	Резкий специфический	Не имеет
5. Растворимость в воде	Плохо растворим	Растворима	Практически не растворимо
6. Теплопроводность	Низкая	Небольшая	Высокая
7. Электропроводность	Отсутствует	Малая	Высокая

Знание свойств веществ необходимо для их практического применения. Например, на рисунке 6 представлены области применения алюминия, обусловленные свойствами этого металла.

1. Какие учебные предметы относятся к естественным?

2. Приведите примеры положительного воздействия человека на окружающую среду.

3. Приведите примеры отрицательного воздействия человека на природу.

4. Что изучает химия?

5. Из следующего перечня названий выпишите отдельно тела и вещества: снежинка, капля росы, вода, льдинка, сахар-песок, кусочек сахара, мел, школьный мелок. Сколько тел и сколько веществ названо в этом списке?

6. Сравните свойства веществ (то есть установите общее и различное между ними):

а) углекислого газа и кислорода;

б) азота и углекислого газа;

в) сахара и соли;

г) уксусной и лимонной кислот.

7. Какие свойства алюминия лежат в основе его применения?

8. Почему химию начинают изучать позже, чем биологию, географию, физику?

Человек связан с окружающим миром тысячами незримых нитей, и сам является частью его. Природа дает все необходимое для жизни человека, обеспечивает его повседневные потребности, дарит несказанное удовольствие от общения с ней.

Однако взаимоотношения человека с окружающей средой складываются очень непросто. С одной стороны, человек восторгается природой и воспевает ее в стихах, отражает природу на превосходных картинах и фотографиях (рис. 1).

Рис. 1.
«Как прекрасен этот мир, посмотри!»

С другой стороны, рост экологических проблем - печальная расплата за многочисленные промахи и ошибки человека: вырубку лесов, истребление животных, загрязнение окружающей среды промышленными и бытовыми отходами и др. (рис. 2).

Рис. 2.
А вот так выглядит прекрасный мир в результате деятельности человека:
а - вырубка леса; б - отравление атмосферы промышленными выбросами; в - загрязнение водоемов; г - превращенная в свалку лесная поляна

Чтобы взаимоотношения человека и природы были добрыми и гармоничными, необходимо знать и понимать ее, бережно к ней относиться, разумно и рационально использовать природные богатства. Пониманию окружающего мира, знанию законов его существования призваны обучать предметы естествознания: биология, география, химия, физика (рис. 3). С некоторыми из них вы уже познакомились на предыдущих этапах обучения в школе.

Рис. 3.
Биология, география, физика, химия относятся к естественным наукам

В этом году вы начинаете изучать физику. И только через год, в 8 классе будете знакомиться еще с одним учебным предметом - химией.

Химия - это наука о веществах, их строении, свойствах и превращениях одних веществ в другие.

Все окружающие нас предметы принято называть физическими телами, а то, из чего они состоят, - веществами (рис. 4).

Рис. 4.
Физические тела и соответствующие им химические вещества:
а - стальные изделия и порошок железа; б - комплектующая часть компьютера и различные пластмассы; в - солнечная батарея и кремний

Всякое тело имеет форму и объем. В свою очередь, каждое вещество индивидуально и неповторимо по своим признакам - свойствам: агрегатному состоянию, плотности, цвету, блеску, запаху, вкусу, твердости, пластичности, растворимости в воде, способности проводить тепло и электрический ток.

Опишем, например, свойства трех веществ в разных агрегатных состояниях при обычных условиях: кислорода, уксусной кислоты и алюминия (табл. 1).

Таблица 1
Свойства кислорода, уксусной кислоты и алюминия

Знание свойств веществ необходимо для их практического применения. Например, на рисунке 5 представлены области применения алюминия, обусловленные свойствами этого металла.

Рис. 5.
Области применения алюминия, обусловленные его свойствами

Многие вещества являются ядовитыми, взрывоопасными, горючими, а поэтому требуют осторожного и грамотного отношения при работе с ними.

Наша книга призвана подготовить вас к изучению этого серьезного и важного предмета и поэтому называется «Химия. Вводный курс».

Является ли химия совершенно новой для вас дисциплиной, вы узнаете из следующих параграфов.

Химия - часть естествознания.
Взаимоотношения человека и окружающего мира.
Физические тела и вещества.
Свойства веществ.
Применение веществ на основе их свойств.

Вопросы и задания

Какие учебные предметы относятся к естественным?
Приведите примеры положительного воздействия человека на окружающую среду.
Приведите примеры отрицательного воздействия человека на природу.
Что изучает химия?
Из следующего перечня названий выпишите отдельно тела и вещества: снежинка, капля росы, вода, льдинка, сахар-песок, кусочек сахара, мел, школьный мелок. Сколько тел и сколько веществ названо в этом списке?
Сравните свойства веществ (т. е. установите сходство и различие между ними):
Какие свойства алюминия лежат в основе его применения (см. рис. 5)?

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 приема сравнения
Варианты возрастания степени трудности заданий	I этап – установление перечня сравниваемых признаков	II этап – сравнение	III этап – обобщение в форме вывода
	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.