Чем химический эксперимент отличается от наблюдения: Чем химический эксперимент отличается от наблюдения? Как и где следует проводить химический эксперимент?

Чем отличается опыт от эксперимента

Научный прогресс на 99% обязан любознательности человека и на 1% — случайности. Опыт и эксперимент являются основными методами исследования, благодаря которым учёные находят ответы на самые трудные вопросы. И хотя в литературе данные понятия отождествляются, мы попробуем разобраться, есть ли между ними разница и насколько она существенна.

Определение

Опыт – основной метод исследования, научный процесс, целенаправленное действие, при успешной реализации которого подтверждается или опровергается гипотеза. Для реализации задач может использоваться специальное оборудование, при этом опытное пространство всегда ограничено.

Эксперимент – метод исследования, осуществляемый в управляемых условиях для подтверждения гипотезы. Экспериментатор активно взаимодействует с объектом и направляет его, что отличает данный процесс от наблюдения.

к содержанию ↑

Сравнение

Таким образом, различия между указанными категориями действительно незначительны. Эксперимент проводится впервые, он призван подтвердить гипотезу, а опыт выполняется с заранее определённым результатом. И тот, и другой процесс протекает в управляемых условиях, при активном взаимодействии с объектом исследования.

Эксперимент преследует определённую цель, которая является для учёного основной. Это способ проверки идей, подтверждение гипотезы, уже возникшей в представлении исследователя. Опыт может выполняться без какой-то конкретной цели, а спонтанно, и перед учёным – «вилка» возможных исходов.

Впрочем, обозначенная нами разница не является существенной, и данные категории вполне могут использоваться в качестве синонимов. Ведь их главная цель – активное участие в процессе, не простое наблюдение, а взаимодействие с объектом, его направление в определённое русло.

к содержанию ↑

Выводы TheDifference.ru

1. Последовательность. Эксперимент призван подтвердить гипотезу, а опыт – закрепить её на практике.
2. Множественность. Единичное исследование, как правило, называют экспериментом, множественное – опытом.
3. Цели. При проведении эксперимента перед учёным уже возникла определённая цель, опыт может осуществляться спонтанно, наугад.

Чем отличаются наблюдения от опытов

Научный прогресс нельзя остановить, и методы изучения окружающей среды всегда совершенствовались и становились более сложными. Наблюдения и опыты известны в течение столетий, их не только сравнивают, но и отождествляют. В то же время, между указанными понятиями – колоссальная разница, которая отражает динамику развития научной мысли.

Определения

Наблюдения – это исследования, при которых учёный ведёт визуальный контроль за объектом, позволяя событиям развиваться естественным путём и отмечая любые изменения. Результат работы фиксируется на носителе информации для последующего анализа. Вести наблюдения можно без оборудования, а также с применением спецсредств.

Опыты – это исследования, при которых объекты помещаются в искусственно созданную или натуральную среду, а учёный входит с изучаемым предметом в активное взаимодействие. В процессе опытов подтверждается либо опровергается гипотеза, выстроенная на основе имеющихся теоретических данных.

к содержанию ↑

Сравнение

Таким образом, наблюдения не предполагают активного взаимодействия с объектом. Исследователь дистанцируется от них, фиксируя полученные данные. Это и есть основная цель – сбор информации, которая затем будет проанализирована. При опыте учёный вступает с объектом в активное взаимодействие. Цель данного действия – проверить гипотезу, подтвердив её неограниченное количество раз.

У опыта всегда есть план, у наблюдений он отсутствует. Для проведения эксперимента исследователю необходимо воссоздать определённые условия. Наблюдение ведётся в естественной среде, ведь вмешательство в жизнь изучаемых объектов будет означать начало опыта. Как первый, так и второй метод исследования крайне полезны для науки, они не противоречат, но взаимно дополняют друг друга.

к содержанию ↑

Выводы TheDifference.ru

1. Влияние на объект. Наблюдения не предполагают активного взаимодействия с изучаемым объектом, в то время как опыты построены на таком вмешательстве.
2. Использование специального оборудования. Исследование может вестись невооружённым глазом, для опыта всегда требуются приборы и другие научно-технические средства.
3. Наличие плана. Наблюдение ведётся одинаково, опыт – по заранее проработанному сценарию.
4. Среда. Наблюдение протекает в естественной среде, опыт – в искусственной.
5. Цель. Наблюдения осуществляются ради сбора информации для последующего анализа, опыты – для подтверждения гипотезы.

учебник» / ГДЗ к § 02. Методы познания в химии

Подумай, ответь, выполни…

1. Какие основные методы познания, используемые в химии, вам известны? Кратко опишите их.
2. Опишите физические свойства: а) меди; б) воды; в) соли.

 

---

 

1. Какие основные методы познания, используемые в химии, вам известны? Кратко опишите их.

Для изучения свойств веществ химики используют различные научные методы.

Метод — это способ достижения какой-либо цели, решения конкретной задачи.

Основные методы познания в химии:

• наблюдение;
• описание;
• химический эксперимент;
• измерение.

Наблюдение — это концентрация внимания на познаваемых объектах с целью их изучения.

Чтобы наблюдение было результативным необходимо соблюдать следующие условия:

• определить предмет наблюдения;
• сформулировать цель наблюдения;
• составить план наблюдения;
• отметить условия, в которых проводилось наблюдение.

Описание — это изображение какого-либо предмета или явления путем перечисления и раскрытия его признаков.

Химический эксперимент — это научное воспроизведение какого-либо явления с целью его исследования в определенных условиях.

Эксперимент отличается от наблюдения тем, что предполагает специальную организацию ситуации, которую надо исследовать, и активное вмешательство исследователя в эту ситуацию.

Для проведения эксперимента необходимо:

• составить план проведения эксперимента;
• правильно подобрать условия проведения эксперимента;
• подобрать необходимое оборудование;
• выполнять правила техники безопасности;
• в ходе опыта проводить наблюдения;
• записывать полученные результаты.

Измерение — это прием или совокупность приемов сравнения какой-либо величины с другой величиной, принятой за эталон, в результате чего определённые объекты получают количественные характеристики.

Химику измерения необходимы для описания количественных характеристик веществ. В химических экспериментах осуществляются измерения таких физических величин, как масса, объем, температура кипения, температура плавления и плотность вещества.

 

2. Опишите физические свойства: а) меди; б) воды; в) соли.

 

 

Свойство	Медь	Вода	Соль
Агрегатное состояние	твердое	жидкое	твердое
Цвет	красный	бесцветный	белый
Запах	без запаха	без запаха	без запаха
Плотность	8,96 г/см3	1 г/см3	2,165 г/см3
Растворимость в воде	не растворяется	—	растворяется
Теплопроводность	высокая	низкая	средняя
Электропроводность	проводит электрический ток	проводит электрический ток	не проводит электрический ток
Температура плавления	1083 °С	0 °С	801 °С
Температура кипения	2543 °С	100 °С	1490 °С

 

---

 

Тестовые задания

 

1. Установите соответствие между веществами и их свойствами.

1) порошок железа	А. хорошо проводит электричество
2) порошок серы	Б. имеет желтый цвет
	В. имеет темно-серый цвет
	Г. не смачивается водой
	Д. имеет металлический блеск
	Е. не проводит электрический ток

 

Ответ: 1) А, В, Д; 2) Б, Г, Е.

 

2. Чтобы избежать разбрызгивания смеси при разбавлении концентрированной серной кислоты водой, нужно

1) воду в кислоту добавлять по каплям

2) воду в кислоту добавлять струйкой

3) кислоту добавлять в воду небольшими порциями

4) одновременно вливать воду и кислоту в один сосуд

 

Ответ: 3).

 

3. Верны ли следующие суждения?

А. При работе со спиртовкой нельзя зажигать одну спиртовку от другой.

Б. Без указания учителя нельзя смешивать неизвестные вещества.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

 

Ответ: 3).

 

Что такое эксперимент, чем отличается от наблюдения

Содержание статьи:

Понятие эксперимент, отличия от наблюдения

С самого зарождения цивилизации люди познавали реальность. Много методов были разработаны со временем для этой цели, среди которых особое место занимают наблюдение и эксперимент.

Чем они отличаются, как ими пользоваться и для чего они применяются?

Наблюдение

Только наблюдение давало первичные данные об исследуемом объекте или субъекте. Это были факты, которые собирались наблюдателями в разное время. Наблюдение могло быть спонтанным, а могло  быть и целенаправленным.

Здесь не было гипотез, научных предположений, которые следовало бы подтвердить. Наблюдение используется только для сбора информации, которую иногда собирают по крупицам. Факты всегда отличаются достоверностью, простотой изложения.

Таким образом создаётся первоначальная характеристика предмета, описываются его реакции на взаимодействие с окружающей средой в естественных условиях.

Эксперимент

Этот метод применяется, когда необходимо доказать, опровергнуть какую-либо гипотезу. Он подразделяется на теоретическую и практическую части. Во время эксперимента исследуемый предмет, объект, субъект изымаются из среды привычного обитания и подвергаются различным воздействиям.

Условия могут меняться, но они всегда управляемые. Реакции объекта серьёзно изучаются, фиксируются.

Современная наука требует, чтобы автор эксперимента предварительно осветил:

• актуальность своей темы;
• проблему исследования;
• объект исследования;
• цель;
• задачи;
• реализацию результатов;
• гипотезу;
• значимость.

Эксперимент всегда подразделяется на несколько этапов. Проводится в форме научного проекта.

Подготовка к эксперименту

Поскольку это большое и длительное научное мероприятия, целесообразно провести

подготовительный этап, который включает:

1. Организацию и реализацию проекта.
2. Выявление алгоритма организации и реализации проекта, следование ему (оформление «паспорта», куда вносятся название эксперимента, данные о руководителе, научных сотрудниках, тема исследования, методы, гипотеза, сроки).
3. Описание выводов.

Начало

Работа начинается с исследования научных трудов на выбранную тему. Проводится диагностика, научная разведка, которая поможет определить, насколько раскрыта данная тема на текущий момент времени.

Определяются труды, где упоминается выбранный объект исследования. Исследуется объём раскрытия выбранной темы, насколько она освещена в науке и литературе.

Теория

Перед проведением эксперимента фиксируются тема, гипотеза, подтверждение и опровержение

гипотезы другими научными исследователями. Описываются концепции, даются определения, вносятся предположения.

Теоретическая часть очень важна, так как она является необходимой базой. Когда тема в теории раскрыта, гипотеза вынесена, приступают к опытам.

Опыт

Это практическая составляющая эксперимента. Проводится серия опытов, представляющих собой целенаправленное действие. При реализации опыта происходит подтверждение или опровержение гипотезы. Иногда требуется специальное оборудование.

Опыты представляют собой создание определённых, управляемых условий для испытуемого объекта, изучение его реакций.

Опыт призван подтвердить гипотезу на практике, а эксперимент закрепляет её.

Отличия наблюдения от эксперимента

Наблюдением считается метод познания, когда объект исследуется

в естественных условиях, без воздействия на него. Экспериментом называется метод познания, когда испытуемый предмет погружается в специально созданную среду, где его реакциями управляют. Это даёт возможность подтвердить, либо опровергнуть научное предположение.

Наблюдение может быть составляющей эксперимента, его частью, особенно на начальном этапе. Но эксперимент никогда не будет частью наблюдения, поскольку зона его воздействия намного шире.

Кроме того, наблюдение не требует выводов, оно всего лишь констатирует факты. При завершении эксперимента в обязательном порядке формулируются выводы, которые базируются на результатах проведённых опытов.

Отличия между наблюдением и экспериментом довольно существенны:

• При взаимодействии с окружающей средой наблюдатель избегает вмешательства, экспериментатор активно взаимодействует с ней, видоизменяет её.
• Условия проведения наблюдения всегда естественные, а при опытах искусственно созданные.
• Специальное оборудование необходимо при экспериментах, но не нужно наблюдателю.
• Различия цели. Наблюдение добывает новую информацию, опыты подтверждают, либо опровергают гипотезу, выдвинутую умозрительно.
• Среда при наблюдениях всегда открытая, природная, естественная, а при проведении опытов закрытая, искусственная.

Эксперимент появился гораздо позже, чем наблюдение.

Наблюдение и эксперимент — методы изучения естествознания и химии | Методическая разработка по химии (7 класс) на тему:

7 класс. Естествознание

    Урок                                  Наблюдение и эксперимент –

                                   методы изучения естествознания и  химии.

Цель:  

1. познакомить учащихся с понятиями наблюдение, эксперимент, гипотеза, лаборатория, вывод.

2. на примере эксперимента по изучению строения пламени составить алгоритм действий по оформлению экспериментальных данных.

3.  показать на примере как выдвигается гипотеза и проводится проверяющий её эксперимент.

Оборудование:  свечи, спички, асбестовые сетки, зубочистки, рисунок «Строение пламени», магниты и магнитная доска, сухое горючее, демонстрационный столик.

 

Организационная часть.

Основная часть.

1.  Наблюдение. Гипотеза. Эксперимент.

Учитель.   Люди получают информацию об окружающем мире разными методами. Наиболее важные из них наблюдение и эксперимент.

Что  такое наблюдение?

Ученик.  Пользуясь  текстом учебника, находят определение понятия «наблюдение», прочитав, записывают в тетрадь.

Учитель.  Приходилось ли вам применять метод наблюдения? Было ли это научное наблюдение?  Чем научное наблюдение отличается от наблюдения в житейском смысле этого слова?

Ученик. Может ответить на вопрос самостоятельно. После ответов детей уточнить отличия научного и житейского наблюдения по тексту учебника с. 11. Если учащиеся затрудняются дать ответ на поставленный вопрос, учитель предлагает прочитать текст на с. 11.

Учитель.  Что такое эксперимент?

Ученик. Пользуясь  текстом учебника, находят определение понятия «эксперимент», прочитав, записывают в тетрадь.

Учитель. Почему люди проводят эксперименты?

Ученик.  Учащиеся высказываю свои предложения.

Учитель. Цель эксперимента – подтвердить или опровергнуть различные предположения, гипотезы, которые человек выдвигает на основе наблюдений,  и сделать определённые выводы.

Как оформить экспериментальные данные? Прочитать текст с. 12 и рассмотреть таблицу на с. 13.

2.   Выполнение эксперимента и оформление экспериментальных данных.

Учитель.   Перед вами на столе оборудование для наблюдения за пламенем свечи.  Прежде, чем

мы начнём работу, познакомимся с условиями успешного проведения наблюдения.

Ученик.  Пользуясь текстом учебника с. 10, перечисляет условия, при которых наблюдение успешно.  

Учитель. Предлагает определить объект и цель наблюдения и составить его план.

Ученик.   Объект наблюдения – пламя свечи.   Цель – определить строение пламени и температуру в разных частях пламени. План – зажечь свечу, рассмотреть пламя, проверить температуру пламени.  (Возможно, что ученики самостоятельно предложат способ определения температуры пламени свечи).

Выполнение опыта.

Вместе с учителем дети зажигают свечи, рассматривают пламя и выделяют в пламени три части.  Учитель показывает части пламени на рисунке «Строение пламени», обращает внимание учащихся на рис. 7 с. 12. С помощью зубочистки проверяют, в какой зоне пламени наиболее высокая температура.

Результаты эксперимента оформляются в виде таблицы.

3.   Гипотеза и проверка гипотез.

Учитель.  Знакомит учащихся с образцом сухого горючего. Предлагает ученикам выдвинуть версии о строении и свойствах пламени сухого горючего.

Ученик.  Могут выдвинуть две версии. Пламя сухого горючего имеет такое же строение, что пламя свечи, так как протекает один и тот же процесс, горение. Пламя сухого горючего имеет другое строение, так как это отличное от парафина вещество.

Выполнение опыта. 

Учитель зажигает сухое горючее. Учащиеся рассматривают пламя и делают вывод о сходстве или отличии его от пламени свечи.

Результаты эксперимента оформляются в таблицу.

Домашнее задание.

1.  Прочитайте § 2

2.  Устно ответьте на вопросы  1  — 7 на с. 14.

3.  Подберите фотографии или рисунки химических лабораторий.

4.  Пользуясь текстом учебника  § 2  с. 13,  заполните таблицу.

Наука	Используемое при исследованиях оборудование
Биология
Физика
География
Химия

 

5.*  Предложите варианты экспериментов, которые можно провести со свечёй. Какие свойства пламени можно исследовать? Выдвиньте свои гипотезы. Составьте план выполнения эксперимента.

Итог урока.  

Учитель.  Предлагает ученикам перечислить понятия, рассмотренные на уроке, и навыки которыми овладели учащиеся. В завершении урока учитель предлагает детям оценить своё эмоциональное состояние.

Урок 3. экспериментальные методы в естественных науках — Естествознание — 10 класс

Естествознание, 10 класс

Урок 3. Экспериментальные методы в естественных науках

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

• Что значит уметь наблюдать?
• Чем отличается наблюдение от эксперимента?
• Что означает измерить?
• Можно ли измерить неизмеримое?

Глоссарий по теме:

Наблюдение — это преднамеренное, целенаправленное восприятие объектов и процессов с целью осознания их существенных свойств.

Наблюдательность — важное качество, определяющее число и характер увиденных и отмеченных человеком деталей при знакомстве с различными явлениями.

Научное наблюдение — специально организованное исследователем наблюдение, позволяющее приходить к ответам на заранее поставленный вопрос.

Эксперимент — исследование каких-либо явлений путем создания новых условий, соответствующих целям исследования.

Журнал наблюдений — документ, в котором наблюдатель фиксирует параметры происходящих процессов и их условия.

Гипотеза — предположение, выдвигаемое перед началом наблюдения или эксперимента, которое должно быть проверено в результате их проведения.

Измерения — действия, показывающие отношение одной величины относительно другой (эталонной).

Параметры — характеристики объектов, получаемые в результате измерений.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. – Лабиринт – с.14 – 15.
2. Капица П. Л. Эксперимент, Теория, Практика. – М.: 1991.
3. Перельман М. Е. Наблюдения и озарения, или Как физики выявляют законы природы. Издательство: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2012.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

Музей лабораторного оборудования URL: http://www.museum-ru.com/kollektsiya/

Метрологический музей URL: http://www.vniim.ru/etalon.html

Рубрика «Эксперименты» // Учебно-методическая газета «Физика» (электронной версии) URL: http://fiz.1september.ru/topic.php?TopicID=14&Page=5

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Наблюдение мы постоянно используем в повседневной жизни, даже не задумываясь об этом, когда смотрим в окно, чтобы определить погоду, идем в театр или просто ждем транспорт на остановке. Умение наблюдать — это одно из главных умений, позволяющее сохранить биологический вид.

Познание природы развивало наблюдательность древнего человека. Это позволило ему сделать множество замечательных открытий. Люди постепенно научились разбираться в окружающем их растительном мире. Они научились отличать полезные растения от тех, которые могут причинить вред. Многие растения они стали употреблять в пищу, узнали лечебные свойства некоторых из них.

Охотясь или занимаясь собирательством, человек ориентировался на местности. Этому он научился, наблюдая за положением Солнца и звезд на небе. 
Наблюдение звездного неба с древнейших времен формировало самого человека как мыслящее существо. Звездное небо до сих пор притягивает людей разных стран, поколений и профессий. Наблюдая за движением планет, звезд и галактик мы продолжаем ставить вопросы и искать на них ответы.

Наблюдение. Каковы особенности научного наблюдения?

Научное наблюдение отличается от обычного созерцания тем, что позволяет приходить к ответам на поставленный исследователем вопрос. Оно всегда целенаправленно, сознательно организовано, методически обдумано. Результаты наблюдения можно оценить, записать, измерить. Главным в научном наблюдении являются условия, в которых оно проходит и то, что сам наблюдатель не вмешивается в ход наблюдаемого процесса.

Наблюдения могут быть прямыми или косвенными, они могут вестись с помощью технических приспособлений или без таковых. Так, орнитолог видит птицу в бинокль и может слышать ее, а может фиксировать прибором звуки вне слышимого человеческим ухом диапазона; гистолог наблюдает с помощью микроскопа зафиксированный и окрашенный срез ткани, а, скажем, для молекулярного биолога наблюдением может быть фиксация изменения концентрации фермента в пробирке.

Исследователь знает, ради чего проводится наблюдение, какая поставлена цель. Наблюдателя интересуют все детали исследуемого процесса. Чем больше деталей он заметит, тем больше получит материала для обдумывания, обработки, размышлений. Поэтому обязательно ведется журнал наблюдений, где записывают все особенности происходящих процессов и их условия. Впоследствии часто приходится снова и снова возвращаться к этим описаниям. Журналы наблюдений должны долго храниться, они становятся материалом для сравнения результатов разных исследователей. Наблюдение дает материал для дальнейших исследований, позволяет сформулировать вопросы, на которые надо ответить, обозначить проблемы, которые следует решить.

Эксперимент. Чем эксперимент отличается от наблюдения?

В отличие от наблюдения эксперимент — это исследование каких-либо явлений путем создания новых условий, соответствующих целям исследования, или же изменения течения процесса в нужном направлении.

Самой крупной экспериментальной установкой в Мире является андронный коллайдер. Это ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в ЦЕРНе, находящемся около Женевы, на границе Швейцарии и Франции. Большой адронный коллайдер располагается в туннеле с длиной окружности 26,7 км. Специалисты надеются, что с помощью ускорителя смогут получить наиболее достоверную информацию о происхождении Вселенной.

Иногда используют так называемый мысленный эксперимент, когда исследователь мысленно моделирует процессы или системы, прогнозирует и описывает их поведение.

Реальный эксперимент — это метод, связанный с практическим, предметно-манипулятивным, «орудийную» познанием окружающего мира. В мысленном же эксперименте исследователь оперирует не материальными объектами, а их идеализированными образами само же оперирования происходит в его сознании, то есть чисто мысленно.

Научная деятельность Галилея, Ньютона, Максвелла, Карно, Эйнштейна и других ученых, заложивших основы современного естествознания, свидетельствует о существенной роли мысленного эксперимента в формировании теоретических идей. 

Экспериментатор должен четко представлять, какие параметры процесса он изменяет, чтобы определить, что влияет на результат, установить причину и следствие. При этом в эксперименте обязательно сравнивают поведение системы в обычных и специально измененных условиях. Результаты и условия эксперимента строго фиксируют и описывают. Если при соблюдении одних и тех же условий результаты нескольких опытов совпадают, то можно делать выводы о достоверности полученных данных.

И. П. Павлов в своей лаборатории, расположенной недалеко от Санкт-Петербурга, ставил эксперименты, изучая механизмы образования условного рефлекса. Суть знаменитого эксперимента состоит в изучении рефлексов животного, в данном случае собаки на внешнее воздействие. Именно Павлов вводит понятие безусловного рефлекса, данного от природы и условного рефлекса выработанного на протяжении жизни или в результате жизненного опыта. Все свои наблюдения Иван Петрович фиксировал в дневниках и журналах.

Гипотеза.

В естествознании между наблюдением и экспериментом в цепочке исследования лежит важное звено — гипотеза (от греч. hypóthesis — основание, предположение). Перед тем как организовать эксперимент, продумать его условия, выдвигают предположение, которое нужно проверить (подтвердить или опровергнуть) экспериментально.

Павлову было уже почти 50 лет, когда он начал свои знаменитые исследования условных рефлексов. Этот новый интерес родился из случайного наблюдения одной особенности слюноотделения у собак. Обычно слюна начинает выделяться у собаки, когда пища попадает на ее язык, это врожденный рефлекс. Но Павлов заметил, что у его собак слюна выделялась еще до того, как пища попадала им в рот; у собак начинала течь слюна, когда они видели, что им несут еду, или даже тогда, когда они слышали шаги человека, который их кормил. Получалось, что рефлекс теперь вызывался новыми, прежде нейтральными, раздражителями. Сначала появилась гипотеза, в дальнейшем подтвержденная экспериментально.

Таким образом, гипотеза — предположение, выдвигаемое перед началом эксперимента, которое должно быть проверено в результате их проведения.

Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений (примеров) и поэтому выглядит правдоподобно. Гипотезу впоследствии или доказывают, превращая её в установленный факт (теорию, теорему, закон), или же опровергают (например, указывая контрпример), переводя в разряд ложных утверждений. Таким образом, из гипотезы, подтвержденной экспериментом, рождается теория.

Измерение. Что значит измерить величину?

Основа эксперимента – измерение. Естественнонаучное экспериментальное исследование всегда опирается на точные измерения. Каждый из вас измерял длину линейкой в сантиметрах и миллиметрах; температуру с помощью градусника или термометра в градусах. А что означает измерить? Измерить величину — это значит сравнить ее с эталоном, с единицей измерения.

С развитием научных знаний возникает необходимость в более точной фиксации наблюдений. Для решения этой задачи начинают изобретаться различные измерительные приборы: линейка, секундомер, термометр, весы, транспортир и т.д.

Характеристики объектов, получаемые в результате измерений, называют параметрами. Для измерения параметров служат специальные приборы, например манометр для измерения давления, вольтметр для измерения напряжения в электрической цепи. Результаты измерений могут позволить рассчитать параметры объектов или характеристики процессов. Например, объем куба можно рассчитать, измерив его ребро, а скорость равномерно движущегося автомобиля можно оценить, зная путь и время, за которое он пройден.

С развитием торговых отношений и научных знаний появилась необходимость в развитии единой системы единиц измерений. Постепенно складывается метрическая система мер. На сегодняшний день международная система единиц (СИ) определяет семь базовых единиц измерения, являющихся основой для остальных единиц СИ: 1. Метр для длины; 2. килограмм для массы; 3.секунда для времени; 4. ампер для силы тока; 5. кельвин для термодинамической температуры; 6. кандела для силы света; 7. моль для количества вещества.

При обработке результатов измерений всегда нужно оценивать:

• с какой точностью вы измеряете, какую ошибку дает ваш прибор, т.е. определить погрешность измерений;
• как влияет сам процесс измерения на объект, который вы измеряете.

С помощью обыкновенной линейки мы не можем определить размер клетки растения или атома. Но для таких измерений применяются более точные измерительные приборы. Для определения параметров объектов микромира микроскопы. Клетку размером в 10^-3 мм можно рассмотреть и измерить с помощью оптического микроскопа; молекулы белков и ДНК, размеры которых имеют порядок 10^-5, — с помощью электронного микроскопа. Здесь важно, чтобы длина волны излучения, которое используют в измерении, была сравнима с исследуемым объектом или меньше его.

Выводы:

Экспериментатор должен четко представлять себе, какие параметры процесса он измеряет, чтобы определить, что влияет на результат и установить причину и следствие.

Измерить величину — это значит сравнить ее с эталоном, выбранным за единицу измерения этой величины.

Как правило, естественнонаучное исследование происходит по следующим этапам: Наблюдение – Гипотеза – Эксперимент – Вывод (научно обоснованный факт).

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Выпишите номера характерных черт научного наблюдения:

1. целенаправленно;
2. результат можно оценить;
3. спонтанно;
4. имеет только зрительную фиксацию;
5. позволяет приходить к ответам на поставленный вопрос;
6. сознательно организованно;
7. результат можно измерить.

Верные ответы: 1, 2, 5,6,7

Задание 2. Выберите один правильный вариант ответа:

Эксперимент – это…

А) предположение, выдвигаемое перед началом наблюдения;

Б) действия, показывающие отношения одной величины относительно другой;

В) исследование каких-либо явлений путем создания новых условий, соответствующих целям исследования;

Г) специально организованное исследователем наблюдение.

Правильный вариант ответа: в.

5 Изменения химического состава атмосферы | Глобальное изменение окружающей среды: направления исследований на следующее десятилетие

может только догадываться о причине. Спекуляции не приводят к эффективной государственной политике.

Важно проводить четкое различие между наблюдениями, предназначенными для определения долгосрочных тенденций в ключевых переменных, и наблюдениями, предназначенными для проверки конкретных гипотез, определяющих механизм или процесс, контролирующий систему. Оба они критически важны для научного прогресса, но в огромном количестве ключевых случаев они предъявляют очень разные экспериментальные требования.

Характер, доступность и стоимость платформ наблюдений вместе являются ключевым звеном между исследованиями глобальных изменений и национальными интеллектуальными ресурсами, соответствующими техническими и научными разработками, возможностями образования и реализацией эффективных инициатив государственной политики. Для многих ключевых вопросов подходящей платформой может быть небольшой спутник с быстрым откликом. Для других платформа должна быть способна проходить с по атмосферу по тщательно заданной траектории, которая ортогонально пересекает метеорологические поля (скорость, потенциальная завихренность, потенциальная температура и т. Д.)). Платформа должна быть достаточно прочной, чтобы соответствовать ограничениям на взлет и посадку. Интеграция инструментов с платформой должна быть простой. Платформа должна легко развертываться в удаленных местах. Он также должен быть способен достигать требуемых высот с адекватной продолжительностью полета и полезной нагрузкой для решения основных вопросов.

Проверка моделей методом «выборочной проверки» — еще один подход, который может быть полезным, хотя он имеет ограничения в эффективном связывании химических и динамических процессов, а также динамических и радиационных процессов.Необходимо постоянно тестировать модели и разрабатывать новые инновационные подходы, связывающие наблюдения и модели.

Фундаментальные, но неверные положения в этой области могут сохраняться десятилетиями, несмотря на многочисленные наблюдения.

Ухудшение пространственного разрешения, плохое соотношение сигнал / шум, отсутствие ключевых видов в выбранном массиве одновременных наблюдений и невозможность получить доступ к широтам, высотам, зенитным углам Солнца и временам года — это проблемы, которые серьезно подрывают наборы данных.Суть этого урока — помнить о различии между сбором данных, с одной стороны, и четкими ответами на конкретные вопросы, с другой.

Большая изменчивость внутри наборов данных и между ними является врагом однозначной интерпретации , если не будет одновременно получен надлежащий набор наблюдений; тогда изменчивость становится мощным союзником в установлении причины и следствия.

Хорошая государственная политика возникает на основе однозначных научных результатов.Опять же, спекуляции не являются адекватным основанием для государственной политики.

В дополнение к этим более общим урокам мы извлекли несколько более конкретных и важных научных уроков, которые явились результатом крупных научных изменений в изучении химического состава атмосферы (см. Вставку 5.6).

8 Управление отходами | Осмотрительная практика в лаборатории: обращение с химическими опасностями и управление ими, обновленная версия

лабораторных упаковок твердых органических веществ), предприятия по утилизации отходов и удаленные предприятия часто устанавливают профиль потока отходов. В некоторых случаях подробная аналитическая информация не требуется, если контейнеры для отходов подпадают под классификацию опасности профиля.

8.B.2.2 Обязанности всего персонала лаборатории по идентификации

Поскольку для надлежащего обращения с лабораторными отходами и их утилизации требуется информация об их свойствах, очень важно, чтобы лабораторный персонал точно и полностью идентифицировал и четко маркировал все контейнеры с химическими веществами и отходами в своей лаборатории, а также поддерживал целостность этикеток исходного материала.Рекомендуется хранить дополнительную информацию в отдельной легкодоступной записи (например, в лабораторной информационной системе, лабораторной записной книжке), особенно для очень маленьких контейнеров или коллекций. В академических лабораториях, где наблюдается частая текучесть студентов, идентификация особенно важна для используемых или созданных материалов. Эта практика так же важна для малых количеств, как и для больших.

8.B.2.3 Характеристика неизвестных

Установление опасных характеристик и оценка потенциального перечня четко идентифицированных отходов обычно довольно проста.Однако неопознанные материалы (неизвестные) представляют собой проблему, поскольку предприятиям по переработке, переработке и утилизации необходимо знать характеристики и опасности для безопасного обращения с отходами. Все химические вещества должны иметь достаточную характеристику для безопасной транспортировки за пределы объекта.

Анализ лабораторных неизвестных материалов стоит дорого, особенно если необходимо использовать методы EPA или исключить присутствие компонента, а обращение с неизвестными веществами сопряжено с риском из-за возможного присутствия нестабильных, реактивных или высокотоксичных химических веществ или побочных продуктов.Хотя это и дорого, некоторые фирмы по утилизации отходов предлагают на месте услуги по классификации неизвестных лабораторных отходов для их подготовки к отправке на их очистные сооружения.

8.B.2.4 Процедуры лабораторных испытаний неизвестных

Если идентичность материала неизвестна, могут быть выполнены простые процедуры лабораторных испытаний для определения класса опасности, к которому следует отнести материал. Поскольку генератор может предоставить некоторую общую информацию, может быть полезно провести процедуры испытаний до того, как материалы будут удалены из лаборатории.Выполняйте эти тесты только в том случае, если они могут быть выполнены безопасно, и только если они облегчают определение характеристик отходов, требуемое вашей фирмой по утилизации опасных отходов. Помните, что следующие процедуры испытаний предназначены только для предоставления дополнительной информации и не соответствуют нормативным требованиям EPA по анализу отходов.

В общем, точное определение молекулярной структуры неизвестного материала не требуется. Классификация опасностей обычно удовлетворяет нормативным требованиям и требованиям очистных сооружений. Однако важно установить, какие аналитические данные требуются для установки для захоронения.

Обученный лабораторный персонал, выполняющий аналитические процедуры, должен быть знаком с характеристиками отходов и всеми необходимыми мерами предосторожности. Поскольку опасность тестируемых материалов неизвестна, использование надлежащих средств индивидуальной защиты и безопасности, таких как химические колпаки и экраны, является обязательным. Более старые образцы особенно опасны, потому что они могли измениться по составу, например, из-за образования пероксидов.(См. Главу 4, раздел 4.D.3.2, для получения информации об образовании и идентификации пероксидов. См. Главу 6, раздел 6.G.3, для получения информации о тестировании и утилизации пероксидов.)

Обычно предприятиям по переработке и утилизации требуется следующая информация, прежде чем они согласятся работать с неизвестными материалами:

• физическое описание,

• реакционная способность воды,

• растворимость в воде,

• pH,

• воспламеняемость (воспламеняемость),

• наличие окислителя,

• наличие сульфидов или цианидов,

• наличие галогенов,

• наличие радиоактивных материалов,

• наличие биологически опасных материалов,

• наличие токсичных компонентов,

• присутствие полихлорированных дифенилов (ПХБ) и

• наличие соединений с сильным запахом.

Следующие ниже процедуры испытаний легко выполняются обученным лабораторным персоналом. Общая последовательность испытаний для жидких и твердых материалов показана на рисунке 8.1.

• Физическое описание. Укажите состояние материала (твердое, жидкое), цвет и консистенцию (для твердых веществ) или вязкость (для жидкостей). Для жидких материалов опишите прозрачность раствора (прозрачный, полупрозрачный или непрозрачный). Если неизвестный материал представляет собой двух- или трехслойную жидкость, опишите каждый слой отдельно, указав приблизительный процент от общего количества для каждого слоя.После

5.2: Методы определения порядка реакции

Для определения порядка реакции на основе экспериментальных данных можно использовать либо закон дифференциальной скорости, либо закон интегрированной скорости. Часто экспоненты в законе скорости представляют собой положительные целые числа: 1 и 2 или даже 0. Таким образом, реакции имеют нулевой, первый или второй порядок в каждом реагенте. 0 = k (1) = k \ tag {14.15} \]

Поскольку скорость не зависит от концентрации реагента, график зависимости концентрации любого реагента от времени представляет собой прямую линию с наклоном — k . Значение k отрицательно, потому что концентрация реагента со временем уменьшается. И наоборот, график зависимости концентрации любого продукта от времени представляет собой прямую линию с наклоном k , положительным значением.

График реакции нулевого порядка. Изменение концентрации реагента и продукта со временем представляет собой прямую линию.

Интегрированный закон скорости для реакции нулевого порядка также дает прямую линию и имеет общий вид

\ [[A] = [A] _0 — kt \ tag {14.16} \]

, где [A] ₀ — начальная концентрация реагента A. (Уравнение 14.16 имеет форму алгебраического уравнения для прямой линии, y = mx + b , где y = [A ], м x = — узлы и b = [A] ₀ . ) В реакции нулевого порядка константа скорости должна иметь те же единицы, что и скорость реакции, обычно молей на литр в секунду.

Хотя может показаться нелогичным, что скорость реакции не зависит от концентрации (концентраций) реагента, такие реакции довольно распространены. Чаще всего они возникают, когда скорость реакции определяется доступной площадью поверхности. Примером является разложение N ₂ O на поверхности платины (Pt) с образованием N ₂ и O ₂ , которое происходит при температурах от 200 ° C до 400 ° C:

\ [\ mathrm {2N_2O (g)} \ xrightarrow {\ textrm {Pt}} \ mathrm {2N_2 (g)} + \ mathrm {O_2 (g)} \ tag {14.17} \]

Без поверхности платины для реакции требуются температуры выше 700 ° C, но от 200 ° C до 400 ° C, единственный фактор, определяющий, насколько быстро N ₂ O разлагается, — это количество доступной поверхности Pt (а не количество Pt). Пока имеется достаточно N ₂ O для реакции со всей поверхностью Pt, удвоение или учетверение концентрации N ₂ O не повлияет на скорость реакции. При очень низких концентрациях N ₂ O, когда присутствует недостаточно молекул, чтобы занять всю доступную поверхность Pt, скорость реакции зависит от концентрации N ₂ O.0 = k \ tag {14.18} \]

Таким образом, скорость, с которой потребляется N ₂ O, и скорости, с которой производятся N ₂ и O ₂ , не зависят от концентрации. Как показано на рисунке 14.8, изменение концентраций всех видов со временем является линейным. Наиболее важно то, что показатель степени (0), соответствующий концентрации N ₂ O в экспериментально полученном законе скорости, не совпадает со стехиометрическим коэффициентом реагента в сбалансированном химическом уравнении (2).Для этой реакции, как и для всех других, закон скорости должен быть определен экспериментально.

Рисунок 14.8 Реакция нулевого порядка. На этом графике показаны концентрации реагентов и продуктов в зависимости от времени для катализируемого разложения нулевого порядка N ₂ O на N ₂ и O ₂ на поверхности Pt. Изменение концентраций всех видов во времени линейно.

Реакция нулевого порядка, протекающая в печени человека, — это окисление этанола (из алкогольных напитков) до ацетальдегида, катализируемое ферментом алкогольдегидрогеназой .При высоких концентрациях этанола эта реакция также является реакцией нулевого порядка. Общее уравнение реакции —

Рис. 14.9

, где NAD ⁺ (никотинамидадениндинуклеотид) и NADH (восстановленный никотинамидадениндинуклеотид) представляют собой окисленную и восстановленную формы, соответственно, видов, используемых всеми организмами для переноса электронов. Когда употребляется алкогольный напиток, этанол быстро всасывается в кровь. Затем его концентрация уменьшается с постоянной скоростью, пока не достигнет нуля (часть (а) на рисунке 14.10). Среднестатистическому человеку весом 70 кг обычно требуется около 2,5 часов, чтобы окислить 15 мл этанола, содержащегося в одной банке пива объемом 12 унций, стакане вина на 5 унций или порции дистиллированных спиртных напитков (например, виски или бренди). Однако фактическая скорость сильно варьируется от человека к человеку, в зависимости от размера тела и количества алкогольдегидрогеназы в печени. Скорость реакции не увеличивается, если за тот же период времени потребляется большее количество алкоголя, поскольку скорость реакции определяется только количеством фермента, присутствующего в печени.Вопреки распространенному мнению, кофеин в кофе неэффективен при катализе окисления этанола. Когда этанол полностью окислен и его концентрация падает практически до нуля, скорость окисления также быстро падает (часть (b) на рисунке 14.10).

Рис. 14.10 Катализированное окисление этанола (a) Концентрация этанола в крови человека линейно уменьшается со временем, что типично для реакции нулевого порядка. (b) Скорость, с которой окисляется этанол, является постоянной, пока концентрация этанола не достигнет практически нуля, после чего скорость реакции упадет до нуля.

Эти примеры иллюстрируют два важных момента:

1. В реакции нулевого порядка скорость реакции не зависит от концентрации реагента.
2. Линейное изменение концентрации со временем является четким признаком реакции нулевого порядка.

Реакции первого порядка

В реакции первого порядка скорость реакции прямо пропорциональна концентрации одного из реагентов.Реакции первого порядка часто имеют общий вид A → продукты. Дифференциальная скорость реакции первого порядка следующая:

\ [\ textrm {rate} = — \ dfrac {\ Delta [\ textrm A]} {\ Delta t} = k [\ textrm A] \ tag {14.19} \]

Если концентрация A удваивается, скорость реакции удваивается; если концентрация A увеличивается в 10 раз, скорость реакции увеличивается в 10 раз и так далее. Поскольку единицами скорости реакции всегда являются моль на литр в секунду, единицы константы скорости первого порядка — обратные секунды (с ^-1 ).{−kt} \ tag {14.20} \]

, где [A] ₀ — начальная концентрация реагента A при t = 0; k — константа скорости; и e — основание натурального логарифма, которое имеет значение 2,718 с точностью до трех десятичных знаков. Напомним, что закон интегрированной скорости дает зависимость между концентрацией реагента и временем. Уравнение 14.20 предсказывает, что концентрация A будет уменьшаться по плавной экспоненциальной кривой с течением времени. Взяв натуральный логарифм каждой части уравнения 14.20 и переставляя, получаем альтернативное логарифмическое выражение зависимости между концентрацией A и t :

\ [\ ln [A] = \ ln [A] _0 — kt \ tag {14.21} \]

Поскольку уравнение 14.21 имеет форму алгебраического уравнения для прямой линии, y = mx + b , где y = ln [A] и b = ln [A] ₀ , график ln [A] против t для реакции первого порядка должен дать прямую линию с наклоном — k и пересечением ln [A] ₀ .Либо закон дифференциальной скорости (уравнение 14.19), либо закон интегрированной скорости (уравнение 14.21) может использоваться для определения того, является ли конкретная реакция первым порядком.

Графики реакции первого порядка. Ожидаемые формы графиков зависимости концентрации реагента от времени (вверху) и натурального логарифма концентрации реагента от времени (внизу) для реакции первого порядка.

Реакции первого порядка очень распространены.В этой главе мы уже встречались с двумя примерами реакций первого порядка: гидролиз аспирина (рис. 14.6) и реакция т -бутилбромида с водой с образованием т -бутанола (уравнение 14.10). Другой реакцией, которая демонстрирует очевидную кинетику первого порядка, является гидролиз противоопухолевого лекарственного средства цисплатина.

Цисплатин, первое открытое «неорганическое» противоопухолевое лекарство, уникально своей способностью вызывать полную ремиссию относительно редких, но смертельных видов рака репродуктивных органов у молодых людей.Цисплатин и продукт его гидролиза имеют следующие структуры:

Как бы вы определили химию как науку?

2. Образование
3. Наука
4. Химия
5. Как бы вы охарактеризовали химию как науку?

Химия — это отрасль науки, изучающая состав и свойства вещества, а также изменения, которым оно претерпевает. Химия — это гораздо больше, чем набор фактов и совокупности знаний.Все дело в материи, то есть всем, что имеет массу и занимает пространство.

Материя состоит либо из чистых веществ, либо из смесей чистых веществ. Переход от одного вещества к другому — это то, что химики называют химическим изменением, или химической реакцией , и это очень важно, потому что, когда оно происходит, создается совершенно новое вещество.

Общая область химии настолько огромна, что изначально была разделена на несколько различных областей специализации.Но сейчас существует огромное количество совпадений между различными областями химии, как и между различными науками.

Вот традиционные области химии:

• Аналитическая химия: Эта отрасль активно занимается анализом веществ. Химики из этой области химии могут пытаться выяснить, какие вещества находятся в смеси (качественный анализ) или сколько конкретного вещества присутствует (количественный анализ) в чем-то. В аналитической химии используется много приборов.

• Биохимия: Эта отрасль специализируется на живых организмах и системах. Биохимики изучают химические реакции, которые происходят на молекулярном уровне организма — уровне, где предметы настолько малы, что люди не могут их напрямую увидеть.

  Биохимики изучают такие процессы, как пищеварение, обмен веществ, размножение, дыхание и т. Д. Иногда бывает трудно отличить биохимика от молекулярного биолога, потому что они оба изучают живые системы на микроскопическом уровне.Однако биохимик больше концентрируется на происходящих реакциях.

• Биотехнология: Это относительно новая область науки, которая представляет собой применение биохимии и биологии при создании или изменении генетического материала или организмов для конкретных целей. Он используется в таких областях, как клонирование и создание устойчивых к болезням сельскохозяйственных культур, и может в будущем устранить генетические заболевания.

• Неорганическая химия: Этот раздел занимается изучением неорганических соединений, таких как соли.Он включает изучение структуры и свойств этих соединений. Это также предполагает изучение отдельных элементов соединений. Химики-неорганики, вероятно, сказали бы, что это изучение всего, кроме углерода, которое они оставляют химикам-органикам.

  Так что же такое соединения и элементы? Просто больше об анатомии материи. Материя состоит либо из чистых веществ, либо из смесей чистых веществ, а сами вещества состоят из элементов или соединений.

• Органическая химия: Это исследование углерода и его соединений. Вероятно, это самая организованная из областей химии. Существуют миллионы органических соединений, и тысячи новых открываются или создаются каждый год. Такие отрасли, как полимерная, нефтехимическая и фармацевтическая промышленность, зависят от химиков-органиков.

• Физическая химия: В этом разделе выясняется, как и почему химическая система ведет себя именно так. Физические химики изучают физические свойства и поведение вещества и пытаются разработать модели и теории, описывающие это поведение.

Прочтите и переведите текст. Химия — изучение веществ

ХИМИЯ

Химия — это изучение веществ. Химики исследуют свойства веществ, из которых состоит Вселенная, и их поведение в различных условиях.Они пытаются объяснить поведение вещества с точки зрения его структуры и состава. Химики также стремятся понять химические изменения. Эти изменения связаны с изменениями химического состава вещества. Комбинация железа с кислородом из воздуха, образующая ржавчину, является химическим изменением. Вещества также могут претерпевать физические изменения без изменения своего химического состава. Когда замерзает, вода изменяется физически, но не химически.

Химики много узнали о химических веществах и процессах, происходящих в природе, и создали много полезных веществ, которые не встречаются в природе, поэтому они значительно улучшили жизнь людей.

Химия изучает многие вещества. Вещества сильно различаются по свойствам, структуре и составу. Методы, которые используют химики, и вопросы, на которые они пытаются ответить, также сильно различаются.

Самыми основными химическими веществами являются химические элементы. Они являются строительными блоками всех других веществ. Каждый химический элемент состоит только из одного вида атомов. Известно, что на Земле существует 91 элемент. Дополнительные 20 элементов изготовлены искусственно.Электрические силы на атомном уровне создают химические связи, которые соединяют два или более атомов вместе, образуя молекулы. Некоторые молекулы состоят из атомов одного элемента. Когда атомы двух или более разных элементов соединяются вместе, они образуют химическое соединение. Вода — это соединение двух атомов водорода и одного атома кислорода. Соединения образуются или разлагаются в результате химических реакций. Все химические реакции включают образование или разрушение химических связей.

Химия включает в себя следующие науки.

Аналитическая химия определяет идентичность и количество каждого элемента или соединения, присутствующего в веществе. Качественный анализ связан с определением типов элементов или соединений в образце. Количественный анализ показывает количество присутствующих элементов. Методы аналитической химии включают использование спектроскопа, масс-спектрографа, рентгеновской трубки, ультрафиолетовой флуоресценции и радиоизотопов.

Биохимия — это изучение химического состава живого вещества и химических процессов, происходящих в живых организмах.Эта область особенно важна в сельском хозяйстве, биологии, бактериологии, фармакологии, медицине и стоматологии.

Химическая инженерия — это комбинация химии и инженерии, которая развивает или улучшает промышленные процессы для получения коммерческих количеств желаемых химикатов, которые были произведены только в небольших количествах или в лаборатории.

Коллоидная химия — это изучение поведения частиц вещества, которые больше обычных молекул, но меньше объектов, которые можно увидеть в лучший оптический микроскоп. Частицы этого диапазона размеров (от 10 до 2.000 А в диаметре) обладают множеством уникальных свойств. Инструменты, используемые в этой области, включают ультрацентрифугу, ультрамикроскоп и электронный микроскоп.

Электрохимия — это изучение химических реакций, которые производятся электрическим током. Также изучается электропроводность растворов и явления, возникающие при наложении электродов. Электрохимия предоставляет методы химического анализа и производства химикатов электрическими средствами.

Неорганическая химия — это изучение всех элементов и соединений, не содержащих углерод. К ним относятся металлы, галогены и щелочи.

Ядерная химия — это исследование радиоактивности, атомного ядра и ядерных реакций, а также разработка приложений для радиоактивных изотопов в медицине и промышленности.

Органическая химия — это изучение углерода и его соединений. На углеродные соединения приходится около 96 процентов (около шести с половиной миллионов) всех известных соединений. Среди углеродных соединений, изученных химиками-органиками, есть ткани растений и животных, нефть, углеводы, белки, пластмассы и каучук.

Физическая химия — это применение физических методов к изучению химических проблем. В это поле входят атомная и молекулярная структура; теория скоростей реакции; механизм реакций; химические равновесия; энергетические изменения в реакциях; теории твердых тел, жидкостей, газов, плазмы и растворов; электрохимия; радиоактивность.

IV. Развитие языка.

1. Заполните пропуски словами из списка.

свойства, изменение, происходят, содержат, количество, связь, соединение, частица, уникальный, реакция, раствор, равновесие

1. Все химические элементы различаются по своим физическим и химическим свойствам

2. Попадание ртути в воду может привести к очень негативным последствиям.

3.Natural … был уничтожен из-за правительственных экспериментов с экосистемами.

4. Этот экземпляр …, я ничего подобного не видел.

5. Два этих элемента имеют ионную …, поэтому вместе они образуют очень стабильное сложное вещество.

6. Будьте очень осторожны при работе с … соляной кислотой, вы можете обжечься.

7. Когда различные элементы соединяются вместе, они подвергаются химическому ….

8.Наука химия … много разных, но, тем не менее, очень важных областей.

9. Когда фармацевт готовит лекарство, он должен думать не только о …, но и о качестве.

10. В результате многие последующие изменения могут ….

2. Ответьте на следующие вопросы.

1. Что такое химия?

2. Что изучают химики?

3. Что такое химические изменения?

4.В чем разница между химическими и физическими изменениями?

5. Чем химические элементы отличаются друг от друга?

6. Сколько элементов на Земле: природных и искусственно синтезированных?

7. Что такое аналитическая химия? Почему важно изучать количественный и качественный анализ?

8. Для каких профессий биохимия особенно важна?

9. Какие инструменты используются в коллоидной химии?

10.В чем разница между органической, неорганической химией и биохимией?

В. Разговор.

1. Задавайте вопросы вместо ответов. Затем по парам разыграйте диалог.

— _____________________________________________________?

— Химия — это изучение веществ.

— _____________________________________________________ ?

— Есть много областей химии, аналитической химии, биохимии, химической технологии, органической и неорганической химии, электрохимии.

— ____________________________________________________?

— Аналитическая химия определяет идентичность и количество каждого

элемент или соединение, присутствующее в веществе.

— ____________________________________________________?

— Биохимия — это изучение химического состава живого вещества и химических процессов, происходящих в живых организмах.

— _______________________________________________________?

— Неорганическая химия — это изучение всех элементов и соединений, не содержащих углерод.К ним относятся металлы, галогены и щелочи. Органическая химия — это изучение углерода и его соединений.

— ________________________________?

— Ядерная химия — это изучение радиоактивности, атомного ядра и ядерных реакций, а также разработка приложений для радиоактивных изотопов в медицине и промышленности.

— __________________________________________________________?

— Физическая химия — это применение физических методов к изучению химических проблем.

2. Предоставьте как можно больше информации о:

направления химии;

возможности карьерного роста в разных областях химии;

современных раздела химии, таких как биохимия и химическая инженерия.

Органическая химия.

.

И.Активный словарный запас.

углеводород ;

четырехвалентный ;

лейцин .. ;

метионин ;

альбумин ;

преобразовать ;

инулин ;

углевод ;

жирный ;

триглицерид ;

гидролиз ;

фосфолипид ;

лецитин ;

гликоген .

---

---

: 2015-11-05; : 1903 | |

---

:

:

:

© 2015-2020 lektsii.org — —

Характеристики жизни

Биология — это изучение жизни и живых организмов. Пока люди смотрели на окружающий мир, люди изучали биологию. Даже в те дни, когда еще не было письменной истории, люди знали и передавали информацию о растениях и животных.

Современная биология действительно началась в 17 ^-м веках.В то время Антон ван Левенгук из Голландии изобрел микроскоп, а Уильям Харви из Англии описал кровообращение. Микроскоп позволил ученым обнаружить бактерии, что привело к пониманию причин болезней, а новые знания о том, как работает человеческий организм, позволили другим найти более эффективные способы лечения болезней. Все эти новые знания необходимо было привести в порядок, и в 18, ^и годах шведский ученый Карл Линней классифицировал все живые существа по биологическим семействам, которые мы знаем и используем сегодня.

В середине ^-го века, незаметно для всех, австрийский монах Грегор Мендель создал свои законы наследования, положив начало изучению генетики, которая сегодня является такой важной частью биологии. В то же время, путешествуя по миру, Чарльз Дарвин сформулировал центральный принцип естественного отбора современной биологии как основы эволюции.

Трудно поверить, но природа вирусов стала очевидной только во второй половине 19, ^-го, века, и первый шаг на этом пути открытий сделал русский ботаник Дмитрий Ивановский в 1892 году.

В 20 ^-м веках биологи начали понимать, как живут растения и животные, и передавать свою генетически закодированную информацию следующему поколению. С тех пор, отчасти благодаря развитию компьютерных технологий, в области биологии были достигнуты большие успехи; это область постоянно растущих знаний.

За последние несколько сотен лет биология изменилась с сосредоточения внимания на структуре живых организмов к изучению того, как они работают или функционируют.За это время биологи многое узнали о здоровье и болезнях, о генах, которые контролируют деятельность нашего тела, и о том, как люди могут контролировать жизнь других организмов. Нам необходимо понимать, как наша деятельность влияет на окружающую среду, как люди могут взять на себя ответственность за свое здоровье и благополучие и как мы должны быть осторожны, чтобы установить соответствующие правила использования нашей генетической информации.

Сегодня биологи делают фантастические открытия, которые коснутся всей нашей жизни. Эти открытия дали нам возможность формировать нашу собственную эволюцию и определять тип мира, в котором мы будем жить. Последние достижения, особенно в области генной инженерии, сильно повлияли на сельское хозяйство, медицину, ветеринарию и промышленность, и наше мировоззрение изменилось. революционизировались современными достижениями в области экологии. Никогда не было более захватывающего и важного времени для изучения биологии.

Биология — это научное исследование жизни. Но что есть жизнь? Когда мы видим птицу на камне, может показаться очевидным, что птица живая, а камень нет, но что именно делает птицу живой, а камень нет? На протяжении всей истории мыслители во многих областях пытались дать определение жизни.Хотя они не смогли дать общепринятого определения, большинство ученых согласны с тем, что все живые существа обладают некоторыми основными характеристиками:

■ Живые существа состоят из организованных структур.

■ Живые существа размножаются.

■ Живые существа растут и развиваются.

■ Живое питание.

■ Живые существа дышат.

■ Выделения и отходы живых организмов.

■ Живые существа реагируют на свое окружение.

■ Живые существа двигаются.

■ Живые существа контролируют свое внутреннее состояние.

■ Живые существа могут развиваться.

Неживые системы могут проявлять некоторые характеристики живых существ, но жизнь — это комбинация всех этих характеристик.

Организация. Все вещи состоят из химикатов, но в живых существах химические вещества собраны в высокоорганизованные структуры. Основная структура жизни — это клетка.Сами клетки содержат небольшие органеллы, которые выполняют определенные функции. Клетка может существовать сама по себе или в ассоциации с другими клетками, образуя ткани и органы. Из-за своей высокоорганизованной структуры живые существа как организмы.

Репродукция. Размножение — это способность производить других особей того же вида. Он может быть половым или бесполым. Воспроизведение включает репликацию ДНК. Это химическое вещество содержит генетическую информацию, которая определяет характеристики организма, в том числе то, как он будет расти и развиваться.Дальнейшее существование жизни зависит от воспроизводства, и это, пожалуй, самая характерная черта живых существ. Воспроизведение допускает как преемственность, так и изменение. На протяжении бесчисленных поколений это позволило видам стать хорошо приспособленными к своей среде, а жизнь постепенно эволюционировала в более сложные формы.

Рост и развитие. Все организмы должны расти и развиваться, чтобы достичь размеров и уровня сложности, необходимых для завершения их жизненного цикла. Рост — это относительно постоянное увеличение размеров организма.Это происходит за счет поглощения веществ из окружающей среды и включения их во внутреннюю структуру организма. Рост можно измерить по увеличению линейных размеров (длина, высота и т. Д.), Но лучше всего измерять его по сухому весу, поскольку это устраняет временные изменения, вызванные потреблением воды, которые не рассматриваются как рост. Развитие предполагает изменение формы и формы организма по мере его взросления. Обычно это сопровождается увеличением сложности.

Кормление. Живые существа постоянно преобразуют одну форму энергии в другую, чтобы остаться в живых. Хотя во время этих преобразований энергия не разрушается, всегда образуется тепло. Тепло — это форма энергии, которую нельзя использовать для управления биологическими процессами, поэтому ее иногда считают «потраченной впустую».

Живые существа должны периодически обновлять свои запасы энергии из окружающей среды, чтобы продолжать преобразовывать энергию и заменять «потерянную энергию». Они также должны получать питательные вещества, химические вещества, из которых состоит их тело, или помогать им выполнять свои биологические процессы. Живые существа получают энергию и питательные вещества, питаясь или поедая другие организмы, или делая себе пищу из простых неорганических химикатов, используя энергию солнечного света или химических реакций.

Дыхание. Живым существам нужна энергия, чтобы оставаться в живых и выполнять работу. Хотя пища содержит энергию, ее нельзя использовать напрямую. Его нужно сломать.

Энергия, выделяющаяся при распаде, используется для производства АТФ (аденозинтрифосфата) в процессе, называемом дыханием.АТФ — это молекула, богатая энергией, и это единственное топливо, которое можно использовать непосредственно для запуска метаболических реакций в живых организмах.

Экскреция. Энергетические преобразования, происходящие в организме, связаны с химическими реакциями. Химические реакции, происходящие в организме, называются метаболическими реакциями.

В ходе этих реакций образуются отходы, некоторые из которых ядовиты, поэтому их необходимо каким-либо образом утилизировать. Удаление продуктов метаболизма называется экскрецией.

Отзывчивость. Все живые существа чувствительны к определенным изменениям в окружающей их среде (стимулы) и реагируют таким образом, чтобы повысить их шансы на выживание.

Степень реактивности зависит от сложности организма: бактерия может ограничиваться простыми реакциями, такими как движение в сторону благоприятных стимулов или уход от вредных; люди могут очень изощренно реагировать на самые разные стимулы, которые они могут воспринимать либо напрямую, либо с помощью технических устройств.

Механизм. Ответы обычно включают некоторую форму движения. Перемещение целых организмов из одного места в другое называется передвижением. Растения и другие организмы, закрепленные в одном месте, не передвигаются, но они могут двигать частями своего тела. Движения живых существ отличаются от движений неживых существ тем, что они являются активными энергозатратными процессами, возникающими внутри клеток.

Гомеостаз. Все живые существа в некоторой степени способны контролировать свои внутренние условия, так что их клетки имеют постоянную химическую и физическую среду, в которой они могут эффективно функционировать.Регулирование и поддержание относительно постоянного набора условий в организме называется гомеостазом. Гомеостаз — это свойство всех живых систем, от отдельной клетки до целой биосферы (части Земли, содержащей жизнь).

Evolution. Живые существа могут превращаться в новые формы жизни. Эта эволюция обычно происходит постепенно из поколения в поколение в ответ на изменения в окружающей среде.

Факт жизни:

Продолжительное существование жизни зависит от воспроизводства, и это, пожалуй, самая характерная черта живых существ.Воспроизведение допускает как преемственность, так и изменение. На протяжении бесчисленных поколений это позволило видам стать хорошо приспособленными к своей среде, а жизнь постепенно эволюционировала в более сложные формы.

Чем занимаются биологи?

Современная биология — это огромный предмет, имеющий множество разделов. Специалисты в отдельных отраслях включают:

● молекулярные биологи и биохимики, работающие на химическом уровне с целью раскрытия того, как ДНК, белки и другие молекулы участвуют в биологических процессах;

● генетики, изучающие гены и их участие в наследовании и развитии;

● клеточные биологи, изучающие отдельные клетки или группы клеток, часто путем их культивирования вне организмов; ты исследуешь, как клетки взаимодействуют друг с другом и с окружающей их средой;

● физиологи, выясняющие, как работают системы органов в здоровом организме;

● патологоанатомы, изучающие больные и дисфункциональные органы;

● экологи, изучающие взаимодействие организмов с окружающей средой.Некоторые сосредотачивают свое внимание на целых организмах; другие изучают популяции, особей одного вида, живущих вместе в одном месте.

Есть также биологи, которые специализируются на определенных группах организмов; например, бактериологи изучают бактерии, ботаники изучают растения, а зоологи изучают животных.

Биологи работают во многих областях, включая сохранение и управление дикой природой, промышленность, здравоохранение, садоводство, сельское хозяйство, зоопарки, музеи, информатику, а также морскую и пресноводную биологию.Кроме того, многие биологи работают учителями, лекторами или исследователями.

Часть C. Письмо студентам, изучающим биологию:

Уважаемые студенты,

Я пишу это письмо, чтобы поприветствовать всех вас, кто собирается начать свой первый год курса биологии здесь, в университете. Вы можете подумать, что мне еще рано просить вас подумать о том, что вы будете делать, когда уедете отсюда через три года.Однако в нашей науке, как и в любой другой, столько разных областей, что невозможно изучить их все. Первое, о чем вам нужно будет подумать, это о специализации. Это письмо предлагает вам несколько советов, над которыми вы должны подумать.

Как вы знаете, есть четыре основных области биологии, на которых мы сосредоточимся в ближайшие годы. Биологию можно разделить на зоологию, изучающую жизнь животных, и ботанику, изучающую жизнь растений. Мы также будем изучать молекулярную биологию, изучение того, как работают строительные блоки живых существ, клетки.Еще одна интересная тема — генетика, то есть, как биологическая информация передается от одного поколения к другому: то есть наследование. Вы должны специализироваться, но вам также необходимо знать обо всех этих четырех областях обучения. Растения и животные не живут отдельно друг от друга; все живые существа состоят из клеток, и генетика говорит нам, как растения и животные адаптируются к окружающим условиям.

Так что насчет того, когда курс закончится и вы закончите биологический факультет? Можете ли вы сделать карьеру в области биологии? Для тех, кто выбирает специализацию в области генетики или молекулярной биологии, есть важные возможности карьерного роста в медицине. В настоящее время ведется большое количество исследований в области генной терапии, в ходе которых биологи работают с докторами и химиками, чтобы найти новые способы лечения болезней. Другие биологи ищут способы изменить генетический состав растений, которые мы выращиваем в пищу; сделать их более способными бороться с болезнями и в то же время производить больше еды.

Мы тоже переживаем период климатических изменений, и это влияет на образ жизни животных и растений.Наука экологии становится все более важной; биологи, специализирующиеся на зоологии, работают во многих частях света. Некоторые работают над защитой таких видов, как тигр, которым серьезно угрожает изменение климата. Другие исследуют диких животных, от мельчайших насекомых до крупнейших млекопитающих, пытаясь понять, как все они живут вместе. Ботаники изучают влияние новых видов пищевых культур на окружающую среду и то, как изменения в этой области могут повлиять на наше общее состояние здоровья.Существует даже новая область биологии под названием астробиология, которая изучает возможности жизни на других планетах, но, возможно, это что-то для более отдаленного будущего.

В чем бы вы ни специализировались, пока есть жизнь на этой (или любой другой) планете, у биолога есть работа.

Удачи и приятной учебы!

Жан Ширер

Профессор биологии.

Часть D. Научный метод:

Согласно определению биологии, это «научное исследование». Это отличает биологию от других способов изучения жизни. Однако не существует единого жесткого научного метода, который используют биологи: существует множество способов научного изучения жизни. Тем не менее, биологические исследования обычно включают один или несколько из следующих ключевых элементов:

— наблюдение: проведение наблюдений и проведение измерений

— допрос: вопросы о наблюдениях и постановка задачи

— выдвижение гипотез: формулирование гипотезы, утверждение, которое объясняет проблему и может быть проверено

— прогнозирование: утверждение, что произошло бы, если бы гипотеза была верной

— тестирование: проверка гипотезы, обычно путем проведения контролируемого эксперимента, направленного на получение данных, которые будут поддерживать или опровергать гипотезу

— интерпретация: объективная интерпретация результатов теста и создание выводов, которые принимают, изменяют или отвергают гипотезу.

Биолог может начать расследование, делая наблюдения или используя наблюдения, описанные другими биологами. Такие наблюдения могут быть получены непосредственно с помощью органов чувств, например, при прослушивании пения птиц, или косвенно с помощью инструментов, таких как запись песни в компьютерной системе. С другой стороны, расследование может начаться просто биологом, имеющим представление о том, что что-то происходит определенным образом, а затем эта идея будет проверена путем проведения наблюдений или проведения экспериментов, чтобы убедиться, что это действительно так.Гипотеза предлагается, а затем проверяется во всех исследованиях. Одним из важных аспектов научного эксперимента является то, что его могут повторить другие ученые, работающие независимо.

Типичная гипотеза устанавливает четкую связь между независимой или управляемой переменной и зависимой переменной. Переменные — это условия или факторы (например, свет, температура или время), которые могут меняться или могут изменяться. В эксперименте независимая или управляемая переменная — это переменная, которая систематически изменяется; зависимая переменная — это измеряемый эффект или результат.Например, при исследовании активности фермента при разных температурах температура является независимой переменной, которой манипулирует ученый; скорость реакции является зависимой переменной, которая измеряется при каждой температуре. Другие переменные, называемые контролируемыми переменными, остаются постоянными или контролируются на заданном уровне.

По окончании эксперимента результаты следует интерпретировать как можно более объективно. Иногда они настолько ясны, что очевидно, поддерживают они гипотезу или опровергают ее.Однако часто результаты бывают разными и требуют статистического анализа, прежде чем можно будет сделать выводы. Выводы могут привести к принятию, изменению или отклонению гипотезы. Даже если результаты подтверждают гипотезу, она принимается только в предварительном порядке, потому что ее невозможно полностью доказать. Однако достаточно одного противоположного наблюдения, чтобы опровергнуть гипотезу (доказать ее ошибочность или неполноту). Следовательно, гипотеза — это только лучшее из возможных объяснений в любое время. Это делает биологию очень динамичным предметом, а не просто набором фактов.

Теория клеток

Клетки были открыты в 1665 году английским ученым и изобретателем Робертом Гуком. Гук разработал свой собственный составной световой микроскоп для наблюдения за структурами, слишком маленькими, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Среди первых исследованных им структур был тонкий кусок пробки (внешняя поверхность коры дерева). Гук описал пробку как состоящую из сотен маленьких коробочек, придавая ей вид сот. Он назвал эти коробочки клетками.Вскоре стало ясно, что практически все живые существа состоят из клеток и что эти клетки имеют определенные общие черты.

Теория клеток

Представление о клетках как основных единицах жизни было воплощено в теории, называемой клеточной теорией, которая включает в себя следующие основные идеи:

клеток образуют строительные блоки живых организмов

клеток возникают только в результате деления существующих клеток

ячеек содержат унаследованную информацию, которая контролирует их действия

клетка — функционирующая единица жизни; метаболизм (химические реакции жизни) происходит в клетках

в подходящих условиях клетки способны к независимому существованию.