Закон постоянства вещества химия: формулировка Ж. Пруста и современная — урок. Химия, 8 класс.

Содержание

формулировка Ж. Пруста и современная — урок. Химия, 8 класс.

Пример:

углекислый газ может быть получен в результате сгорания угля, метана или при разложении известняка. Но в любом случае в порции углекислого газа число атомов кислорода будет в два раза больше числа атомов углерода, а массовые доли углерода и кислорода всегда равны  \(27,29\) % и  \(72,71\) %.

Развитие химии внесло дополнения в закон постоянства состава. Оказалось, что этот закон строго выполняется только для веществ молекулярного строения. Так, в любой молекуле углекислого газа содержится один атом углерода и два атома кислорода, и состав этого вещества изменяться не может.

 

   

Рис. \(1\). Молекула углекислого газа

  

Молекулярное строение имеют все газообразные и жидкие вещества, а также твёрдые вещества с низкими температурами плавления. Постоянный состав имеют: вода, сернистый газ, сероводород, метан, аммиак, кислоты, спирт, сахар, глюкоза и т. д.

 

Количественный состав веществ немолекулярного строения может несколько изменяться в зависимости от способа получения.

 

Поваренная соль состоит из атомов натрия и хлора, расположенных в определённом порядке. Этот порядок может нарушаться, поэтому состав разных образцов соли несколько отличается. В поваренной соли, полученной разными способами, на \(1\) атом натрия может приходиться от \(0,99\) до \(1,01\) атомов хлора. Однако условно для простоты обычно указывают округлённые целые числа.

 

Рис. \(2\). Кристалл поваренной соли

  

Немолекулярное строение имеют и другие соединения (питьевая сода, мел, оксиды металлов, их соли), песок и некоторые другие вещества. Для этих веществ закон постоянства состава выполняется только приблизительно.

  

Современная формулировка закона постоянства состава:

Всякое чистое вещество молекулярного строения независимо от места нахождения и способа получения имеет постоянный качественный и количественный состав.

Из закона постоянства состава следует, что при образовании сложного вещества химические элементы соединяются в определённых численных и массовых соотношениях.

Источники:

Рис. 1. Молекула углекислого газа https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/af/Carbon-dioxide-3D-vdW.svg/1920px-Carbon-dioxide-3D-vdW.svg.png

Рис. 2. Кристалл поваренной соли https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/70/Lithium-chloride-3D-ionic.png/1024px-Lithium-chloride-3D-ionic.png

Урок 5. закон постоянства состава веществ. химические формулы. относительная атомная и молекулярная массы. массовая доля химического элемента в соединении — Химия — 8 класс


Закон постоянства состава. Относительная атомная и молекулярная массы. Массовая доля элемента
Атомы, как и молекулы обладают своей массой и размером. Массы атомов очень малы и определить ее путём точных измерений очень трудно, а в XVIII веке было невозможно. Большая заслуга в измерении атомных масс химических элементов принадлежит Джону Дальтону и Йенсу Якобу Берцелиусу, которые первыми попытались определить относительную атомную массу химических элементов.
В настоящее время для измерения массы атомов в качестве эталона принята масса одной двенадцатой части массы атома углерода. Массы атомов измеряют в атомных единицах массы. Такую массу называют относительной атомной массой, её условное обозначение взято от двух английских слов: A – atoms, r – relative (Ar). Значения относительных атомных масс можно узнать по периодической системе химических элементов: Ar (O) = 16. Эта запись означает, что относительная атомная масса кислорода равна 16. При вычислениях обычно используют округлённые значения. Относительную атомную массу хлора округлять до целого числа не принято: Ar (Cl) = 35,5.

Для того чтобы узнать массу молекулы необходимо знать ее состав. Вопрос определения качественного и количественного состава вещества являлся очень важным для дальнейшего развития химии как науки. На рубеже XVIII–XIX веков не было приборов, которые бы точно определяли атомы каких элементов входят в состав вещества, в каких соотношениях. Всё это можно было установить только косвенным путём. Французский химик Жозеф Луи Пруст сформулировал закон постоянства состава веществ: «каждое химически чистое вещество независимо от места нахождения и способа получения имеет один и тот же постоянный состав». Этот закон дал возможность описывать состав веществ при помощи уже известных символов – знаков химических элементов.
Известно, что в молекуле воды на два атома водорода приходится один атом кислорода: h3O. Химическая формула воды читается «аш-два-о». В серной кислоте на два атома водорода приходится один атом серы и четыре атома кислорода: h3SO4. Химическая формула серной кислоты читается «аш-два-эс-о-четыре». Условную запись состава вещества называют химической формулой. Знаки химических элементов указывают на качественный состав вещества, а индексы – на количественный состав вещества. Если нужно записать несколько молекул вещества, то используют коэффициенты. Тогда 3 молекулы воды можно записать так: 3h3O.
Зная состав вещества, легко определить и относительную массу молекулы. Она обозначается Mr и рассчитывается как сумма масс всех атомов в молекуле. Рассчитаем, чему равна относительная молекулярная масса водорода. Молекула водорода состоит из двух атомов, поэтому химическая формула водорода h3. Относительная молекулярная масса водорода нам известна, поэтому: Mr (h3) = 2 * Ar (H) = 2 * 1 = 2
Так же можно рассчитать и относительную молекулярную массу любой молекулы. Например, молекулы сахара: Mr (C12h32O11) = 12 * Ar (C) + 22 * Ar (H) + 11 * Ar (O) = 12 * 12 + 22 * 1 + 11 * 16 = 342
Ещё одной важной количественной характеристикой вещества является массовая доля химического элемента, т.е. отношения массы всех атомов данного химического элемента к массе вещества. Обозначается массовая доля греческой буквой омега – ω, вычисляется по формуле:
Например, в молекуле сероводорода массовая доля водорода составляет 5,9 %, а серы 94,1 %. Как определить состав сероводорода?
По условию задачи в ста атомных единицах массы (аем) 5,9 атомных единиц массы водорода и 94,1 атомная единица массы серы. Для того чтобы определить соотношения количества атомов водорода и серы в 100 единицах аем сероводорода, разделим значение аем каждого химического элемента на величину его относительной атомной массы.
Получившиеся величины необходимо привести к целочисленным значениям. Сделаем это, разделив оба числа на меньшее из них.
Эти числа принимаются в качестве индексов в простейшей формуле данного вещества.
x = 2; y = 1
Ответ: формула сероводорода h3S.
Справочный материал:
• Закон постоянства состава: «Каждое химически чистое вещество независимо от места нахождения и способа получения имеет один и тот же постоянный состав» (в начале 20 века было установлено существование веществ с переменным составом)
• Химическая формула – это условная запись состава вещества посредством химических знаков и индексов.
• Индекс – в химической формуле показывает число атомов данного химического элемента в молекуле данного вещества.
• Химический знак (символ) – условное обозначение химического элемента. Первая буква (заглавная) его латинского названия. Иногда добавляется вторая буква – одна из последующих, обязательно строчная.
• Относительная атомная масса – это величина, которая показывает, во сколько раз масса атома химического элемента больше 1/12 массы атома углерода. Условное обозначение Ar.
• Относительная молекулярная масса – это величина, которая показывает, во сколько раз масса молекулы больше 1/12 массы атома углерода. Условное обозначение Mr.
• Массовая доля химического элемента в веществе – это отношение массы атомов определённого химического элемента к массе вещества. Представляет собой количественную характеристику вещества. Обозначается ω [омега].

Химическая формула. Валентность. Закон постоянства состава вещества.

Тема урока: Химическая формула. Валентность. Закон постоянства состава вещества.

Тематическое и поурочное планирование по биологии. 7 класс

Цель урока: сформировать у учащихся знания о валентности, сотавлении химических формул по валентности, познакомить с законом постоянства сотава вещества

Задачи урока:

-дать понятие о валентности химических элементов, научить учащихся определять валентность элементов в формуле вещества и сотавлять формулы веществ по валентности, познакомить с законом постоянства вещества

-формировать интерес к изучению химии, понимание важности закона постоянства состава вещества как для химии, так и для других наук

-развивать мышление, умение составлять химические формулы, определять валентность химических элементов

Вид урока: комбинированный

Методы урока: словесные, частично-поисковые, наглядные

Ход урока:

I. Организационный момент

II. Актуализация опорных знаний

Химический диктант: записать формулу химического элемента, его относительную атомную массу:

Натрий, барий, углерод, азот, хлор, бор, кальций, калий, литий, фтор

— Что означают записи (по карточкам): 2СО2; 3Н2О; Н2; 4Н; 5Fe ?

— Какую информацию несёт химическая формула:

а) состав: качественный и количественный;

б) вещество: простое или сложное

в) соотношение атомов и т.д.?

III. Новая тема

Валентность – это способность атомов присоединять к себе определенное число других атомов.

С одним атомом одновалентного элемента соединяется один атом другого одновалентного элемента (HF, NaCl). С атомом двухвалентного элемента соединяются два атома одновалентного (H

2O) или один атом двухвалентного (CaO). Значит, валентность элемента можно представить как число, которое показывает, со сколькими атомами одновалентного элемента может соединяться атом данного элемента.

Правила определения валентности
элементов в соединениях

 Валентность водорода принимают за I (единицу). Тогда в соответствии с формулой воды Н2О к одному атому кислорода присоединено два атома водорода.

 Кислород в своих соединениях всегда проявляет валентность II. Поэтому углерод в соединении СО2 (углекислый газ) имеет валентность IV.

Учитель. Как определить валентность элемента, исходя из таблицы Д.И.Менделеева?

У металлов, находящихся в группах а, валентность равна номеру группы.

У неметаллов в основном проявляются две валентности: высшая и низшая (схема).

 Высшая валентность равна номеру группы.

 Например: сера имеет высшую валентность VI и низшую (8 – 6), равную II; фосфор проявляет валентности V и III.

Валентность может быть постоянной (у элементов главных подгрупп таблицы Д.И.Менделеева) или переменной (у элементов побочных подгрупп в таблице), но с этим явлением вы познакомитесь чуть позже, а если интересуетесь, то почитайте учебник 9-го класса.

Валентность элементов необходимо знать, чтобы составлять химические формулы соединений. Для этого удобно воспользоваться следующей таблицей.

Таблица

Алгоритм составления формулы соединения Р и О

P : О = 2 : 5

5. Записать индексы при символах элементов

РО5

6. Формула соединения (оксида)

Р2О5

— Запомните еще два правила для составления химических формул соединений неметаллов между собой.

1) Низшую валентность проявляет тот элемент, который находится в таблице Д.И.Менделеева правее и выше, а высшую валентность – элемент, расположенный левее и ниже.(Демонстрация таблицы Д.И.Менделеева.)

Например, в соединении с кислородом сера проявляет высшую валентность VI, а кислород – низшую II. Таким образом, формула оксида серы будет SO3.

В соединении кремния с углеродом первый проявляет высшую валентность IV, а второй – низшую IV. Значит, формула – SiC. Это карбид кремния, основа огнеупорных и абразивных материалов.

2) В формулах соединений атом неметалла, проявляющий низшую валентность, всегда стоит на втором месте, а название такого соединения оканчивается на «ид».

Например, СаО – оксид кальция, NaCl – хлорид натрия, PbS – сульфид свинца.

Теперь вы сами можете написать формулы любых соединений металлов с неметаллами.

Закон постоянства состава веществ был открыт французским ученым Прустом в 1808 г. Вот как этот закон звучал в его изложении: «От одного полюса Земли до другого соединения имеют одинаковый состав и одинаковые свойства. Никакой разницы нет между оксидом железа из Южного полушария и Северного. Малахит из Сибири имеет тот же состав, как и малахит из Испании. Во всем мире есть лишь одна киноварь».
Современная формулировка закона: каждое химически чистое вещество с молекулярным строением независимо от места нахождения и способа получения имеет один и тот же постоянный качественный и количественный состав.

IV. Закрепление:

Самостоятельная работа

Задание 1. Проверьте, правильно ли написаны формулы следующих соединений: Na2S, KBr, Al2O3, Mg3N2, MgO.

Задание 2. Напишите формулы соединений металлов с неметаллами: кальция с кислородом, алюминия с хлором, натрия с фосфором. Назовите эти соединения.

После выполнения работы ученики обмениваются тетрадями, происходит взаимопроверка. Учитель может выборочно проверить некоторые тетради, похвалить тех учащихся, которые справились быстрее всех и сделали меньше всего ошибок.

Беседа с учащимися по вопросам

1) Что такое валентность?

2) Почему валентность иногда называют атомностью элемента?

3) Чему равны валентности водорода и кислорода?

4) Какие два значения валентности могут проявлять неметаллы?

5) Как определить низшую и высшую валентности неметаллов?

6) Как найти наименьшее общее кратное между численными значениями валентностей?

7) Могут ли атомы в соединении иметь свободные валентности?

8) Какой из двух неметаллов в химической формуле их соединения занимает 1-е место, а какой – 2-е? Поясните на примере оксида NO2, используя таблицу Д. И.Менделеева.

Творческая работа в группах

Задание. Используя наборы для составления моделей молекул различных веществ, составьте формулы и модели молекул для следующих соединений:

1-я группа – меди и кислорода,

2-я группа – цинка и хлора,

3-я группа – калия и йода,

4-я группа – магния и серы.

После окончания работы один учащийся из группы отчитывается о выполненном задании и вместе с классом приводит анализ ошибок.

V. Домашнее задание: Тематическое и поурочное планирование по биологии. 7 класс

повторить §12-14, стр.33 №7, 10, стр.34 № 5

«Закон постоянства состава веществ. Химические формулы».(8 класс)

Открытый урок по химии в 8 классе учителя химии

МКОУ «Аладашская СОШ-детский сад»

Ибрагимовой Фатимат Мурадагаевной

Тема урока:«Закон постоянства состава веществ. Химические формулы».

Цели урока:

образовательная: ознакомить  учащихся с законом постоянства состава веществ и его применением; научить записывать химические формулы простых и сложных веществ, пользуясь химическими символами и индексами;

развивающая: продолжить развивать навыки анализа материала, умение делать выводы, обобщать, сравнивать, осознанно и обоснованно вести диалог;

воспитательная: продолжить  воспитывать  личность, способную  критически  мыслить  в  процессе  обучения.

Тип урока: изучение нового материала.

Базовые понятия: химические формулы, индекс, коэффициент.

Оборудование: ИКТ .прибор для разложения воды ,

Межпредметные  связи: с математикой, биологией, русским языком.

 

Ход урока.

I.                  Организационный момент.

1. Актуализация  знаний. «Мозговой штурм» (индивидуальная и групповая работа).

                  Что такое вещества?

                   Какие вещества называются простыми?

                   Что такое молекула?

                   Что такое атом?

                   Дайте определение химического элемента.

2. Работа по карточкам (по вариантам)

 

3.Работа у доски (два ученика). «Отгадай загадку». Правильно записанные символы элементов помогут составить искомое слово и прочитать по-русски. Запиши в строчку знаки химических элементов: водород, кислород, углерод. Что получилось? Прочитайте знаки — аш, о, це.  А  по  русски?   Что у тебя на лице? (нос).

Углерод, кислород, калий. Це, О, Калий на часок зашли в  кафе и пили? (сок).

II. Изучение нового материала.

1.Состав вещества.

Работа с учебником.

Стр.35  — выяснить:  какой состав определяется у вещества и что это такое?

 

 

 

 

2. Проблема: различается ли по составу чистое вещество вода, текущая из крана, родниковая и полученная синтетическим путём? Эта проблема легла в основу открытия одного из законов химии. Какого? §7, стр.35 – 37. (Закон постоянства состава веществ). Состав веществ записывают с помощью…(химических формул). Записывается тема урока. Работа с учебником и презентацией. (учащиеся находят ответы в учебнике). Когда и кем

 

был открыт закон постоянства состава веществ? Как читается закон?

3.экспериментальное подтверждение закона

а) рассмотреть  рисунки на стр.36 и прочитать инструкцию к опыту стр. 35-36.

Получили воду, в которой соотношение водорода к кислороду по объему составляет  2:1, а затем можно рассчитать и отношения масс.

б) получение и испытание углекислого газа.

Выясняем его свойства.  Он не поддерживает горения. Проводим опыт.

Двумя способами получаем СО2,  рассматриваем рис.24 на стр. 37 – один атом углерода и два атома кислорода.

 

 

 

 

 

 

 

CaCO3 = CaO + CO2

CaCO3 + 2Ch4COOH = (Ch4COO)2Ca  + h3O  + CO2

Испытываем лучинкой горящей. Она гаснет. Это углекислый газ, полученный разными способами, но свойства не изменяются.

в)закон постоянства состава веществ.

Да! Теперь – это прошлое, а  было это не всегда так. Проблема определения состава вещества всегда волновала умы ученых. Так ученый француз  Жозеф  Луи  Пруст с 1799 по 1806 годы  исследовал состав ряда химических соединений и установил,  что вещества имеют постоянный состав независимо: находятся они в природе или получены в лаборатории.

Где бы и как бы вещество не получили – состав будет один и тот  же!

Вещества имеют постоянный состав независимо от способа получения

Учитель: Закон справедлив только для веществ молекулярного строения.  И все равно он сыграл важную роль в науке, создал теоретическую  основу для выражения состава вещества с помощью формул.

4.химическая формула

При изучении химии очень важно научиться составлять формулы химических веществ. Это химический язык, буквами в котором служат символы химических элементов, с помощью которого химики из разных стран могут общаться и понимать друг друга. Работа с учебником и у доски.

Учитель:Для изучения нового материала нам нужны понятия.

 Химическая формула-это условная запись состава вещества посредством химических знаков и индексов.

Индекс-это цифра, которую записывают справа внизу у знака элемента, она показывает число атомов элемента, входящих в состав данного вещества. Записать химические формулы воды, углекислого газа и кислорода, железа. Каково значение данных веществ в жизни человека?

Учитель:H2O если в составе молекулы  один   атом  элемента, то индекс цифрой 1 не записывается.  Читается:   аш – два — о. Одна молекула воды.  Суммарное число атомов в молекуле 3.

Для записи количества молекул или отдельных атомов используется коэффициент. Его ставят перед химической формулой или атомом, если молекула одна и атом один, то коэффициент 1 опускается.

3H2O три молекулы воды; читается три-аш-два-о; суммарное число атомов девять.Ученик:(шаростержневая модель молекулы углекислого газа).СO2 Читается? Число молекул? Вопрос к классу: Вода и углекислый  газ- простые  или сложные вещества? Почему? Ученик: (молекула кислорода состоит из двух атомов) —  OЧитается?  Число молекул?  2О  Что обозначает запись?  Формулы металлов обозначаются знаком: железа Fe Почему кислород и   железо   простые   вещества?

  III. Закрепление:

1. Составить формулы веществ, состоящих из:

I-вариант.                                               II-вариант.

(мела)                          (серной кислоты)

одного атома кальция     двух атомов водорода

одного атома углерода                             одного атома серы

трёх атомов кислорода                             четырёх атомов кислорода

2. Прочитать;

3. Определить суммарное количество атомов.

Правильный ответ.

CaCO3                                                      H2SO4

кальций-це-о- три                 аш-два-эс-о-четыре

5                                                 7

  I V. Домашнее задание.

Изучить §7, Выполнить  задание  2  на стр.38.

 

V.   Рефлексия. Своей работой на уроке: доволен (довольна)

я не совсем доволен (довольна)

янедоволен (недовольна), потому что…

 

 

 

 

 

 

 

 


 

7. Закон постоянства состава. Закон кратных отношений. . Общая химия

Глубокие идеи Ломоносова о строении вещества не были поняты современниками. Кроме того, опытная проверка этих его взглядов была невозможна в то время. Поэтому разработка атомно-молекулярного учения во второй половине XVIII века не продвинулась вперед. Для окончательного формирования этого учения не хватало знания законов, определяющих отношения между количествами веществ, реагирующих друг с другом и образующихся при химических реакциях. Эти законы были открыты лишь в конце  XVIII — вначале XIX века.

— 21 —

В результате установления закона сохранения массы с конца  XVIII века в химии прочно утвердились количественные методы исследования. Был изучен количественный состав многих веществ. При этом был установлен закон постоянства состава:

Соотношения между массами элементов, входящих в состав данного соединения, постоянны и не зависят от способа получения этого соединения.

Многие элементы, соединяясь друг с другом, могут образовать разные вещества, каждое из которых характеризуется определенным соотношением между массами этих элементов. Так, углерод образует с кислородом два соединения. Одно из них — оксид углерода (II), или окись углерода — содержит 42,88%  (масс. ) углерода* и 57,12% (масс.) кислорода. Второе соединение — диоксид, или двуокись углерода — содержит 27,29% (масс.) углерода и 72,71% (масс.) кислорода. Изучая подобные соединения, Дальтон** в 1803 г. установил закон кратных отношений:

Если два элемента образуют друг с другом несколько химических соединений, то массы  одного из элементов, приходящиеся в этих соединениях на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа.

Дальтон придерживался атомной теории строения вещества. Открытие закона кратных отношений явилось подтверждением этой теории. Закон непосредственно свидетельствовал о том, что элементы входят в состав соединений лишь определенными порциями. Подсчитаем, например, массу кислорода, соединяющуюся с одним и тем же количеством углерода при образовании оксида углерода (II) и диоксида углерода. Для этого разделим друг на друга величины, выражающие содержание кислорода и углерода в том и в другом оксидах. Мы получим, что на одну единицу массы углерода в диоксиде углерода приходится ровно в 2 раза больше кислорода, чем в оксиде углерода (II).

* Здесь и ниже процентное соотношение масс будет обозначаться % (масс.), процентное соотношение объемов — % (об.).

** Джон Дальтон (1766-1844), английский ученый, работавший в области физики, химии, метеорологии. Изучая свойства газов, открыл закон парциальных давлений газов. Особенно велики заслуги Дальтона в развитии атомной теории.

— 22 —

Способность элементов вступать в соединения лишь определенными порциями свидетельствовала о прерывном строении вещества. Развивая атомную теорию, Дальтон ввел близкое к современному представление об атомах и об относительных атомных массах элементов; за единицу атомной массы он принял массу атома водорода как самого легкого. Он впервые в истории химии составил таблицу атомных масс, которая включала 14 элементов.

Законы постоянства состава и кратных отношений вытекают из атомно-молекулярного учения. Вещества с молекулярной структурой состоят из одинаковых молекул. Поэтому естественно, что состав таких веществ постоянен. При образовании из двух элементов нескольких соединений атомы этих элементов соединяются друг с другом в молекулы различного, но определенного состава. Например, молекула оксида углерода (II) построена из одного атома углерода и одного атома кислорода, а в состав молекулы диоксида углерода входит один атом углерода и два атома кислорода. Ясно, что масса кислорода, приходящаяся на одну и ту же массу углерода, во втором из этих соединений в 2 раза больше, чем в первом.

В отличие от закона сохранения массы, справедливость которого полностью подтверждена открытиями, сделанными после его установления, законы постоянства состава и кратных отношений оказались не столь всеобщими. В связи с открытием изотопов (§ 35) выяснилось, что соотношение между массами элементов, входящих в состав данного вещества, постоянно лишь при условии постоянства изотопного состава этих элементов. При изменении изотопного состава элемента меняется и массовый состав соединения. Например, тяжелая вода (§ 72) содержит около 20% (масс.) водорода, а обычная вода лишь 11%.

В начале XX века Н. С. Курнаков (см. стр. 536), изучая сплавы металлов, открыл соединения переменного состава. В этих соединениях на единицу массы данного элемента может приходиться различная масса другого элемента. Так, в соединении, которое висмут образует с таллием, на единицу массы таллия может приходиться от 1,24 до 1,82 единиц массы висмута.

В тридцатых годах XX века выяснилось, что соединения переменного состава встречаются не только среди соединений металлов друг с другом, но и среди других твердых тел, например, оксидов, соединений металлов с серой, азотом, углеродом, водородом.

Для многих соединений переменного состава установлены пределы, в которых может изменяться их состав. Так, в диоксиде титана TiO2 на единицу массы титана может приходиться от 0,65 до 0,67 единиц массы кислорода, что соответствует формуле TiO1,9-2,0 . Конечно, такого рода формулы указывают не состав молекулы — соединения переменного состава имеют не молекулярную, а атомную структуру, — а лишь отражают границы состава вещества.

— 23 —

Пределы возможного изменения состава у различных соединений различны. Кроме того, они изменяются с изменением температуры.

Если два элемента образуют друг с другом несколько соединений переменного состава, то в этом случае будет неприменим и закон кратных отношений. Например, титан образует с кислородом несколько оксидов переменного состава, важнейшими из которых являются TiO1,46-1,56 и TiO1,9-2,0. Ясно, что в этом и в подобных случаях закон кратных отношений не соблюдается.

Не соблюдается закон кратных отношений и в случае веществ, молекулы которых состоят из большого числа атомов. Например, известны углеводороды, имеющие формулы C20H42 и C21H44. Числа единиц массы водорода, приходящихся в этих и подобных им соединениях на одну единицу массы углерода, относятся друг к другу как целые числа, но назвать эти числа небольшими нельзя.

Кем и когда был открыт закон постоянства. Закон постоянства состава вещества

Химия относится к разряду точных наук, и наряду с математикой и физикой устанавливает закономерности существования и развития материи, состоящей из атомов и молекул. Все процессы, протекающие как в живых организмах, так и среди объектов неживой природы, имеют в своей основе явления превращения массы и энергии. вещества, изучению которого будет посвящена эта статья, и лежит в основе протекания процессов в неорганическом и органическом мире.

Атомно-молекулярное учение

Чтобы понять суть законов, управляющих материальной действительностью, нужно иметь представление о том, из чего она состоит. По словам великого российского ученого М. В. Ломоносова «Во тьме должны пребывать физики и, особенно, химики, не зная внутреннего частиц строения». Именно он в 1741 году, сначала теоретически, а затем и подтвердив опытами, открыл законы химии, служащие основой для изучения живой и неживой материи, а именно: все вещества состоят из атомов, способных образовывать молекулы. Все эти частицы находятся в непрерывном движении.

Открытия и ошибки Дж. Дальтона

Спустя 50 лет идеи Ломоносова стал развивать английский ученый Дж. Дальтон. Ученый выполнил важнейшие расчеты по определению атомных масс химических элементов. Это послужило главным доказательством таких предположений: массу молекулы и вещества можно вычислить, зная атомный вес частиц, входящих в её состав. Как Ломоносов, так и Дальтон считали, что, независимо от способа получения, молекула соединения всегда будет иметь неизменный количественный и качественный состав. Первоначально именно в таком виде был сформулирован закон постоянства состава вещества. Признавая огромный вклад Дальтона в развитие науки, нельзя умолчать о досадных ошибках: отрицании молекулярного строения простых веществ, таких как кислород, азот, водород. Ученый считал, что молекулы есть только у сложных Учитывая огромный авторитет Дальтона в научных кругах, его заблуждения негативно повлияли на развитие химии.

Как взвешивают атомы и молекулы

Открытие такого химического постулата, как закон постоянства состава вещества, стало возможным благодаря представлению о сохранении массы веществ, вступивших в реакцию и образовавшихся после нее. Кроме Дальтона, измерение атомных масс проводил И. Берцелиус, составивший таблицу атомных весов химических элементов и предложивший современное их обозначение в виде латинских букв. В настоящее время массу атомов и молекул определяют с помощью Результаты, полученные в данных исследованиях, подтверждают существующие законы химии. Ранее ученые использовали такой прибор, как масс-спектрометр, но усложненная методика взвешивания явилась серьёзным недостатком в спектрометрии.

Почему так важен закон сохранения массы веществ

Сформулированный М. В. Ломоносовым выше названный химический постулат доказывает тот факт, что во время реакции атомы, входящие в состав реагентов и продуктов, никуда не исчезают и не появляются из ничего. Их количество сохраняется без изменения до и после Так как масса атомов константна, данный факт логически приводит к закону сохранения массы и энергии. Более того, ученый декларировал эту закономерность, как всеобщий принцип природы, подтверждающий взаимопревращение энергии и постоянство состава вещества.

Идеи Ж. Пруста как подтверждение атомно-молекулярной теории

Обратимся к открытию такого постулата, как закон постоянства состава. Химия конца 18 — начала 19 века — наука, в рамках которой велись научные споры между двумя французскими учеными, Ж. Прустом и К. Бертолле. Первый утверждал, что состав веществ, образовавшихся в результате химической реакции, зависит главным образом от природы реагентов. Бертолле был уверен, что на состав соединений — продуктов реакции влияет еще и относительное количество взаимодействующих между собой веществ. Большинство химиков в начале исследований поддержали идеи Пруста, который сформулировал их следующим образом: состав сложного соединения всегда постоянный и не завит от того, каким способом оно было получено. Однако дальнейшее исследование жидких и твердых растворов (сплавов) подтвердило мысли К. Бертолле. К этим веществам закон постоянства состава был неприменим. Более того, он не действует для соединений с ионными кристаллическими решетками. Состав этих веществ зависит от методов, которыми их добывают.

Каждое химическое вещество, независимо от способа его получения, имеет постоянный качественный и количественный состав. Эта формулировка характеризует закон постоянства состава вещества, предложенный Ж. Прустом в 1808 году. В качестве доказательств он приводит следующие образные примеры: малахит из Сибири имеет такой же состав, как и минерал, добытый в Испании; в мире есть только одно вещество киноварь, и не имеет значения, из какого месторождения она получена. Таким образом Пруст подчеркивал постоянство состава вещества, независимо от места и способа его добычи.

Не бывает правил без исключений

Из закона постоянства состава следует, что при образовании сложного соединения химические элементы соединяются друг с другом в определённых весовых соотношениях. Вскоре в химической науке появились сведения о существовании веществ, имеющих переменный состав, который зависел от способа получения. Русский ученый М. Курнаков предложил назвать эти соединения бертоллидами, например оксид титана, нитрид циркония.

У этих веществ на 1 весовую часть одного элемента приходится различное количество другого элемента. Так, в бинарном соединении висмута с галлием на одну весовую часть галлия приходится от 1,24 до 1,82 части висмута. Позже химики установили, что, кроме соединения металлов друг с другом, вещества, не подчиняющиеся закону постоянства состава, есть в таком как оксиды. Бертоллиды характерны также для сульфидов, карбидов, нитридов и гидридов.

Роль изотопов

Получив в свое распоряжение закон постоянства вещества, химия как точная наука смогла увязать весовую характеристику соединения с изотопным содержанием элементов, образующих его. Вспомним, что изотопами считают атомы одного химического элемента с одинаковыми протонными, но различными нуклонными числами. Учитывая наличие изотопов, понятно, что весовой состав соединения может быть переменным при условии постоянства элементов, входящих в это вещество. Если элемент увеличивает содержание какого-либо изотопа, то и весовой состав вещества тоже изменяется. Например, обычная вода содержит 11 % водорода, а тяжелая, образованная его изотопом (дейтерием), — 20 %.

Характеристика бертоллидов

Как мы уже выяснили ранее, законы сохранения в химии подтверждают основные положения атомно-молекулярной теории и являются абсолютно верными для веществ постоянного состава — дальтонидов. А бертоллиды имеют границы, в которых возможно изменение весовых частей элементов. Например, в оксиде четырёхвалентного титана на одну весовую часть металла приходится от 0,65 до 0,67 части кислорода. Вещества непостоянного состава не их кристаллические решетки состоят из атомов. Поэтому химические формулы соединений лишь отражают границы их состава. У различных веществ они разные. Температура также может влиять на интервалы изменения весового состава элементов. Если два химических элемента образуют между собой несколько веществ — бертоллидов, то для них также неприменим и закон кратных отношений.

Из всех вышеприведенных примеров сделаем вывод: теоретически в химии присутствуют две группы веществ: с постоянным и переменным составом. Наличие в природе этих соединений служит прекрасным подтверждением атомно-молекулярного учения. А вот сам закон постоянства состава уже не является доминирующим в химической науке. Зато он наглядно иллюстрирует историю её развития.

Один из основных законов химии, открытый в 1799 г. Ж. Л. Прустом; согласно этому закону определённое химически чистое соединение независимо от способа его получения состоит из одних и тех же хим. элементов, имеющих постоянные состав и свойства,… … Большая политехническая энциклопедия

закон постоянства состава — pastoviųjų santykių dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. law of constant proportions; law of definite composition vok. Gesetz der konstanten Gewichtsverhältnisse, n; Gesetz der konstanten Proportionen, n; Gesetz der konstanten… … Fizikos terminų žodynas

закон постоянства состава — закон паёв … Cловарь химических синонимов I

ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА ЗАКОН: каждое химическое соединение независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причем отношения их масс постоянны. Строго применим к газообразным и жидким соединениям. Состав кристаллических… … Большой Энциклопедический словарь

ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА ЗАКОН: каждое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причем отношения их масс постоянны. Строго применим к газообразным и жидким соединениям. Состав кристаллических… … Энциклопедический словарь

В каждом определенном хим. соед., независимо от способа его получения, соотношения масс составляющих элементов постоянны. Сформулирован в нач. 19 в. Ж. Прустом: Соединение есть привилегированный продукт, которому природа дала постоянный состав.… … Химическая энциклопедия

Один из основных законов химии: каждое определённое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причём отношения их масс постоянны, а относительные количества их атомов выражаются… … Большая советская энциклопедия

Один из осн. законов химии, заключающийся в том, что каждое хим. соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же хим. элементов, соединённых друг с другом в одних и тех же отношениях (по массе). П. с. з. был установлен… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Каждое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причём отношения их масс постоянны. Строго применим к газообразным и жидким соединениям. Состав кристаллических соединений может быть и… … Энциклопедический словарь

Каждое хим. соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов, причём отношения их масс постоянны. Строго применим к газообразным и жидким соединениям. Состав кристаллич. соед. может быть и неременным (см.… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Уже к началу XIX в. накопилось много данных о составе отдельных веществ и их изменениях. Развитие техники количественных измерений и методов химического анализа позволило определять соотношения элементов в соединениях. Французский химик Ж. Пруст (1754–1826) после тщательнейших экспериментов с рядом веществ установил закон постоянства состава – один из основных законов химии.

Согласно закону постоянства состава, всякое чистое вещество, независимо от способов его получения и нахождения в природе, имеет постоянный качественный и количественный состав .

Это означает, что все соединения содержат элементы в строго определенных весовых пропорциях, независимо от способа получения, Так, например, сернистый газ, полученный сжиганием серы, или действием кислот на сульфиты, или любым другим способом, всегда содержит одну весовую часть серы и одну весовую часть кислорода.

Закон постоянства состава веществ был установлен в результате семилетнего спора между Прустом и его оппонентом, французским химиком К. Бертолле (1748–1822), утверждавшим, что состав соединений зависит от способа их получения.

Бертолле в результате анализа растворов, которые он считал химическими соединениями, сделал общий вывод о существовании химических соединений переменного состава. Получалось, что два элемента могут образовать непрерывный ряд соединений с изменяющимися свойствами и составом.

Пруст утверждал, что состав чистого вещества всегда один и тот же, любое химическое вещество имеет всегда одни и те же свойства, одинаковую температуру плавления, кипения, удельный вес. Пруст заявлял, что природа даже через посредство людей никогда не производит соединений иначе, как только по весу и мере. Одни и те же соединения имеют всегда тождественный состав. Внешний их вид может быть различен, но свойства – никогда. Нет разницы между окисью железа из южного полушария и из северного, хлористое серебро из Перу совершенно тождественно хлористому серебру из Сибири; во всем мире имеется только один хлористый натрий, одна селитра и т.д. Проделав в течение 1799–1887 гг. массу анализов, Пруст доказал справедливость своих выводов.

Дальнейшее развитие химии показало, что закон постоянства состава характеризует соединения с молекулярной структурой, состав же соединений с немолекулярной структурой (атомной, ионной и металлической решеткой) не является постоянным и зависит от условий получения.

В начале XX в. русский химик Курнаков, изучая сплавы металлов, открыл соединения переменного состава. В дальнейшем было выяснено, что соединения переменного состава встречаются также среди оксидов, соединений металлов с серой, азотом, углеродом, водородом а также – среди других неорганических веществ, имеющих кристаллическую структуру. Вещества переменного состава были названы бертоллидами , в отличие от соединений постоянного состава –дальтонидов . Для многих соединений переменного состава установлены пределы, в которых может изменяться их состав. Так, в диоксиде титанаTiO 2 на единицу массы титана может приходиться от0,65 до0,67 единиц массы кислорода, что соответствует формулеТi O 1,9 – 2,0 ( таб.4.1 ).

Таблица 4.1

ДАЛЬТОНИДЫ

(вещества постоянного состава)

примеры соединений

БЕРТОЛЛИДЫ

(вещества переменного состава)

примеры соединений

H 2 O

C Cl 4

CO 2

Ti O 1,9 – 2,0

V O 0,9 –1,3

Таким образом, закон постоянства состава, в отличие от закона сохранения массы вещества, не является столь всеобщим. Однако для своего времени закон постоянства состава имел фундаментальное значение. Он привел к мысли о существовании молекул и подтвердил неделимость атомов. В самом деле, почему в сернистом газе весовое отношение серы и кислорода всегда 1:1 , а не1,1:0,9 или0,95:1.05 ?  Этот результат легко объяснить, если предположить, что атомы серы соединяются с определенным числом атомов кислорода и образуют частицы сернистого газа (эти частицы впоследствии были названы молекулами).

Всякое вещество – от самого простого
до самого сложного – имеет три различные,
но взаимосвязанные стороны:
свойство, состав, строение…

Б.М.Кедров

Цели .
Дидактическая – рассмотреть понятия «химический элемент», «сложное вещество», а также состав сложных веществ, его постоянство, что обозначает химическая формула вещества, назначение коэффициентов и индексов.
Психологическая – вызвать интерес к предмету, выработать умения логически рассуждать, грамотно выражать свои мысли.
Воспитательная – развивать умения работать коллективно, оценивать ответы своих товарищей.

Оборудование . Кристаллическая решетка сульфида железа(II), модели молекул воды, индивидуальные карточки для проверки домашнего задания, таблички-анаграммы для химической разминки, шкала для определения эмоционального состояния ученика.

ХОД УРОКА

В начале и в конце урока проводится психологическая разминка . Ее цель – определить эмоциональное состояние учащихся. У каждого ученика на внутренней стороне обложки тетради приклеена табличка с шестью лицами – шкала для определения эмоционального состояния (рис. 1). Каждый ученик ставит галочку под той рожицей, чье выражение отражает его настроение.

УЧИТЕЛЬ . Было бы замечательно, если бы к концу урока каждому удалось переместить галочку хотя бы на одну клетку влево. Для этого нужно задуматься над вопросами: может ли человек полюбить неинтересный ему учебный предмет? Что для этого нужно сделать?

Статья опубликована при поддержке мобильного онлайн переводчика «m-translate. ru ». Удобный и быстрый онлайн перевод с десятка языков, тысячи направлений перевода. Не требует установки, перевод слов, предложений и текстов, бесплатно. Чтобы начать пользоваться сервисом онлайн перевода перейдите на сайт: http://www.m-translate.ru/.

Химическая разминка .
УЧЕНИК . Вася и Петя любят составлять и разгадывать слова-анаграммы (обычно фантастические), в которых порядок букв переставлен. Попробуйте разгадать некоторые из химических анаграмм.
Переставив буквы в каждом слове, надо получить название химического элемента.
Леодруг – без этого элемента в печке не будет огня,
сликодор – без этого элемента не проживете и десяти минут,
цинвес – у этого элемента действительно большой удельный вес,
мникрей – этот элемент ищите среди камней,
орребес – блестит, а не золото.

УЧИТЕЛЬ. Если вы легко справились с этим заданием, скажите себе: «Я – умница».
Проверка домашнего задания по теме «Химические знаки». Повторить знаки химических элементов и значения их относительных атомных масс. Обратить внимание на различие массы атома (в атомных единицах массы) и относительной атомной массы (безразмерной величины) на их общий признак – одинаковое численное значение. Затем провести фронтальную самостоятельную работу по индивидуальным карточкам в течение 5–10 мин.
Карточка 1 . Назовите элементы по их химическим знакам: N, S, Ag, Al, O, I.
Карточка 2 . Напишите химические знаки элементов: железо, водород, натрий, бром, цинк, хлор.

УЧИТЕЛЬ. Сегодня мы познакомимся с одним из основных законов химии – это закон постоянства состава вещества. Мне хочется, чтобы вы за строгой формулировкой закона увидели живого, трудолюбивого и любознательного человека из Франции – Жозефа Луи Пруста. Он в течение семи лет исследовал множество веществ, чтобы доказать утверждение, которое в современной формулировке умещается в три строчки. Об этом очень красиво сказал в своих стихах его земляк, малоизвестный у нас французский поэт Арман Сюлли-Прюдом, лауреат Нобелевской премии, современник Д. И.Менделеева.
УЧЕНИЦА
«Взор химика пытлив, ему порядок мил,
Среди своих реторт, мензурок и приборов,
Таких загадочных для любопытных взоров,
Стремится он постичь капризы тайных сил.
Он многое из них уже установил,
Следя за их игрой, участник их раздоров,
И скоро он велит, властитель этих споров,
Признать и чтить закон, который он открыл.
Завидую тебе, взыскательный ученый,
Чьи зоркие глаза мир видят обнаженный,
Как в день творения, исток всех прочих дней.
Веди ж меня в загадочное царство!
Я верю: только в нем отыщется лекарство
От всех бесчисленных печалей и скорбей».

УЧИТЕЛЬ. Чтобы получить сульфид железа(II), мы смешивали железо и серу в соотношении 7:4. Если смешать их в другой пропорции, например 10:4, то химическая реакция произойдет, но 3 г железа в реакцию не вступит. Почему наблюдается такая закономерность? Известно, что в сульфиде железа(II) на каждый один атом железа приходится один атом серы (демонстрация кристаллической решетки, рис. 2). Следовательно, для реакции нужно брать вещества в таких массовых соотношениях, чтобы сохранялось соотношение атомов железа и серы (1:1). Поскольку численные значения атомных масс Fe, S и их относительных атомных масс A r (Fe), A r (S) совпадают, можно записать: A r (Fe):A r (S) = 56:32 = 7:4.
Отношение 7:4 сохраняется постоянно, в каких бы единицах массы ни выражать массу веществ
(г, кг, т, а.е.м.). Большинство химических веществ обладает постоянным составом.

Закон постоянства состава веществ был открыт французским ученым Прустом в 1808 г. Вот как этот закон звучал в его изложении: «От одного полюса Земли до другого соединения имеют одинаковый состав и одинаковые свойства. Никакой разницы нет между оксидом железа из Южного полушария и Северного. Малахит из Сибири имеет тот же состав, как и малахит из Испании. Во всем мире есть лишь одна киноварь».
Современная формулировка закона : каждое химически чистое вещество с молекулярным строением независимо от места нахождения и способа получения имеет один и тот же постоянный качественный и количественный состав.

Учащиеся записывают определение в тетрадь. Затем они выполняют самостоятельную работу . Текст заданий заранее написан на доске. Двое учащихся решают задачи на обратной стороне доски, остальные решают в тетрадях. После выполнения работы ученики обмениваются тетрадями, происходит взаимопроверка. Учитель может выборочно проверить некоторые тетради.
Вариант 1 . Для получения сульфида железа(II) взяли 3,5 г железа и 4 г серы. Какое вещество останется неизрасходованным и какова его масса?
Вариант 2 . Чтобы получить сульфид железа(II), взяли 15 г железа и 8 г серы. Какое вещество взято в избытке и какова масса этого избытка?

УЧИТЕЛЬ. А сейчас послушайте выступление о знаменитом споре между французскими учеными Ж.Л.Прустом и К.Л.Бертолле, который длился около 10 лет на страницах французских журналов в начале XIX в.
УЧЕНИК. Да, спор двух французских химиков длился с 1799 по 1809 г., а затем был продолжен химиками Англии, Швеции, Италии, России и других стран. Этот спор можно с полным правом назвать первой научной дискуссией такого масштаба и по времени возникновения, и по стратегической важности обсуждаемых проблем. Эта дискуссия определила пути развития химии на столетия вперед.
В 1799 г. профессор Королевской лаборатории в Мадриде, француз по происхождению, Жозеф Луи Пруст опубликовал статью «Исследования меди». В статье подробно освещены анализы соединений меди и сделан вполне обоснованный вывод, что химически индивидуальное соединение всегда, независимо от способа его образования, обладает постоянным составом. К такому же выводу Пруст пришел и позже, в 1800–1806 гг., исследуя химические соединения свинца, кобальта и других металлов.
В 1800–1803 гг. английский химик Джон Дальтон обосновал этот закон теоретически, установив атомное строение молекул и наличие определенных атомных масс элементов. Чисто теоретически Дальтон пришел к открытию еще одного основного закона химии – закона кратных отношений, находящегося в единстве с законом постоянства состава.
В то же самое время профессор Нормальной школы в Париже Клод Луи Бертолле, уже знаменитый химик, опубликовал ряд статей, в которых отстаивал вывод о том, что состав химических соединений зависит от способа их получения и часто бывает не постоянным, а переменным. Бертолле выступил против законов Пруста и Дальтона, аргументируя это все новыми и новыми опытами по получению сплавов, твердых оксидов металлов. Он воспользовался и данными самого Пруста, указав на то, что в природных сульфидах и оксидах металлов содержится избыток серы и кислорода по сравнению с полученными в лаборатории.
Развитие химии показало, что обе стороны были правы. Точка зрения Пруста и Дальтона для химии 1800-х гг. была понятна, конкретна и почти очевидна. Пруст и Дальтон заложили основы атомно-
молекулярного учения о составе и строении химических соединений. Это была магистральная линия развития химии. Точка зрения Бертолле была практически неприемлема для тогдашней химии, т. к. она отражала химизм процессов, изучение которых началось в основном лишь
с 1880-х гг. И только будущее показало, что и Бертолле был прав!
По предложению академика Н.С.Курнакова вещества постоянного состава были названы дальтонидами (в честь английского химика и физика Дальтона), а вещества переменного состава – бертоллидами (в память о французском химике Бертолле). (Более подробно об этом можно прочитать в работах .)

УЧИТЕЛЬ. Подведем итоги сообщения. Во-первых, известны вещества немолекулярного строения с переменным составом. Во-вторых, закон постоянства состава веществ справедлив для веществ молекулярного строения. В-третьих, существует категория веществ молекулярного строения, для которых закон постоянства состава неверен. Это полимеры, с ними мы познакомимся на уроках химии позднее.
Что же подразумевается под количественным и качественным составами веществ? На основе закона Пруста можно записать химические формулы веществ при помощи химических знаков.
Рассмотрим в качестве примера состав молекулы воды. Она состоит из атомов водорода и кислорода (качественный состав), причем по массе в воде содержится водорода – 11,19%, а кислорода – 88,81% (количественный состав). Есть несколько способов выражения состава воды.
1-й способ . В состав молекулы воды входят два атома водорода и один атом кислорода (используем слова).
2-й способ . Эту же мысль можно выразить рисунком (используем условные обозначения):
3-й способ . Формула воды –
Н 2 О (используем химические знаки и индексы).
Индекс показывает количество атомов данного элемента в молекуле.
Итак, состав дальтонидов выражается простыми формулами с целочисленными стехиометрическими индексами, например
Н 2 О, НСl, СН 4 . Состав бертоллидов непостоянен, у них дробные стехиометрические индексы. Так, оксид титана(II) ТiO в действительности имеет состав от ТiO 0,7 до ТiO 1,3 .
Ответьте мне на вопрос: что показывает коэффициент? (Ответ учащихся: число молекул данного вещества.)
Рассмотрим пример: 3Н 2 О. Какое количество молекул воды отображает эта запись? Сколько атомов водорода в одной молекуле воды, в трех молекулах воды? Сколько атомов кислорода в одной молекуле воды, в трех молекулах воды? (Демонстрация моделей молекул воды. ) Читаем формулу: «три-аш-два-о».
Демонстрация увеличенного рисунка 15 на с. 24 учебника «Химия-8» , представляющего запись: 3CuCl 2 , 5Al 2 O 3 , 3FeCl 2 .
УЧИТЕЛЬ. Как прочитать формулы указанных веществ? Сколько молекул данного вещества отображает химическая формула? Сколько атомов каждого элемента входит в одну молекулу данного вещества? Сколько атомов каждого элемента в трех (пяти) молекулах данного вещества?
Химическая формула – это условная запись состава вещества посредством химических знаков и индексов.

Ученики записывают определение в тетрадь.

Беседа с учащимися по вопросам.
1. Кем и когда был открыт закон постоянства состава веществ?
2. Дайте определение этого закона.
3. В чем состояла суть спора между химиками Прустом, Дальтоном и Бертолле?
4. Что отображает химическая формула вещества?
5. Что показывают коэффициент и индексы в химической формуле?
6. Есть ли разница в составе веществ, имеющих формулы: СО и СО 2 , Н 2 О и Н 2 О 2 ?
7. Используя химические знаки, индексы и коэффициенты, запишите обозначения
двух молекул воды,
трех молекул оксида азота (если известно, что в молекуле оксида азота на один атом азота приходится два атома кислорода),
трех молекул сероводорода (в его молекуле на два атома водорода приходится один атом серы),
четырех молекул оксида фосфора (в каждой молекуле этого оксида на два атома фосфора приходится пять атомов кислорода).
Ученики делают записи в тетради, один ученик – на обратной стороне доски. Проверка: обмен тетрадями с соседом по парте, сверка по ответу на доске, анализ ошибок.
Задание на дом. Учебник «Химия-8» , § 9, с. 22–23; § 10, с. 24–25. Двум учащимся дается задание подготовить небольшие сообщения по биографии Пруста.
Итоги урока . Объявить оценки за урок отвечавшим ученикам, поблагодарить всех за работу на уроке. Провести оценку эмоционального состояния по шкале (см. рис. 1). Учитель еще раз напоминает вопросы, над которыми необходимо подумать для эффективной работы на уроках.

ЛИТЕРАТУРА

1. Соловейчик С.Л. Час ученичества. М.: Педагогика, 1986.
2. Леенсон И.А. Химические элементы и химические законы. Рабочая тетрадь. М.: Изд-во гимназии «Открытый мир», 1995.
3. Кузнецов В.И., Рахимбекова X. Дискуссии в развитии науки и диалоговая форма обучения. Химия в школе, 1991, № 6.
4. Кузнецов В.И. Эволюция представлений об основных законах химии. М.: Наука, 1967.
5. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия-8. М.: Просвещение, 1991.

Данный урок посвящен изучению закона постоянства состава вещества. Из материалов урока вы узнаете, кто открыл этот закон.

I. Открытие закона постоянства состава вещества

К основным законам химии относится закон постоянства состава:

Всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.

Атомно-молекулярное учение позволяет объяснить закон постоянства состава. Поскольку атомы имеют постоянную массу, то и массовый состав вещества в целом постоянен.

Закон постоянства состава впервые сформулировал французский ученый-химик Ж.Пруст в 1808 г.

Он писал: «От одного полюса Земли до другого соединения имеют одинаковый состав и одинаковые свойства. Никакой разницы нет между оксидом железа из Южного полушария и Северного. Малахит из Сибири имеет тот же состав, как и малахит из Испании. Во всем мире есть лишь одна киноварь».

В этой формулировке закона, как и в приведенной выше, подчеркивается постоянство состава соединения независимо от способа получения и места нахождения.

Чтобы получить сульфид железа (II) FeS, мы смешиваем железо и серу в соотношении 7:4.

Если смешать их в другой пропорции, например 10:4, то химическая реакция произойдет, но 3 г железа в реакцию не вступит. Почему наблюдается такая закономерность? Известно, что в сульфиде железа (II) на каждый один атом железа приходится один атом серы . Следовательно, для реакции нужно брать вещества в таких массовых соотношениях, чтобы сохранялось соотношение атомов железа и серы (1:1). Поскольку численные значения атомных масс Fe, S и их относительных атомных масс A r (Fe), A r (S)совпадают, можно записать: A r (Fe) : A r (S) = 56:32 = 7:4.
Отношение 7:4 сохраняется постоянно, в каких бы единицах массы ни выражать массу веществ (г, кг, т, а.е.м.). Большинство химических веществ обладает постоянным составом.

Развитие химии показало, что наряду с соединениями постоянного состава существуют соединения переменного состава.

Ве­ще­ства, име­ю­щие пе­ре­мен­ный со­став су­ще­ству­ют, их на­зва­ли в честь Бер­тол­ле – бер­тол­ли­да­ми.

Бер­тол­ли­ды — со­еди­не­ния пе­ре­мен­но­го со­ста­ва, не под­чи­ня­ю­щи­е­ся за­ко­нам по­сто­ян­ных и крат­ных от­но­ше­ний. Бер­тол­ли­ды яв­ля­ют­ся несте­хио­мет­ри­че­ски­ми би­нар­ны­ми со­еди­не­ни­я­ми пе­ре­мен­но­го со­ста­ва, ко­то­рый за­ви­сит от спо­со­ба по­лу­че­ния. Мно­го­чис­лен­ные слу­чаи об­ра­зо­ва­ния бер­тол­ли­дов от­кры­ты в ме­тал­ли­че­ских си­сте­мах, а также среди ок­си­дов, суль­фи­дов, кар­би­дов, гид­ри­дов и др. На­при­мер, оксид ва­на­дия(II) может иметь в за­ви­си­мо­сти от усло­вий по­лу­че­ния, со­став от V0,9 до V1,3.

По предложению Н.С. Курнакова первые названы дальтонидами (в память английского химика и физика Дальтона), вторые — бертоллидами (в память французского химика Бертолле, предвидевшего такие соединения). Состав дальтонидов выражается простыми формулами с целочисленными стехиометрическими индексами, например Н 2 О, НCl, ССl 4 , СO 2 . Состав бертоллидов изменяется и не отвечает стехиометрическим отношениям.

В связи с наличием соединений переменного состава в современную формулировку закона постоянства состава следует внести уточнение.

Cостав соединений молекулярной структуры, т.е. состоящих из молекул, — является постоянным независимо от способа получения. Состав же соединений с немолекулярной структурой (с атомной, ионной и металлической решеткой) не является постоянным и зависит от условий получения.

II. Решение задач

На основе закона постоянства состава можно производить различные расчёты.

Задача №1
В каких массовых отношениях соединяются химические элементы в серной кислоте, химическая формула которой H 2 SO 4 ?

Решение:

Ar(H)=1, Ar(S)=32, Ar(O)=16.
Определим массовые отношения этих элементов в формуле H 2 SO 4
m(H) : m(S) : m(O) = 2Ar(H) : Ar(S) : 4Ar(O) = 2: 32: 64 = 1: 16: 32

Таким образом, чтобы получить 49 г серной кислоты (1+16+32=49), необходимо взять 1 г — Н, 16 г — S и 32 г — О.

Задача №2
Водород соединяется с серой в массовых отношениях 1: 16. Используя данные об относительных атомных массах этих элементов, выведите химическую формулу сероводорода.

Решение:
Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов:
Ar(H)=1, Ar(S)=32.
Обозначим количество атомов водорода в формуле — х, а серы — у: Н х S у
m(H) : m(S) = хAr(H) : уAr(S)= х1: у32 = (2*1) : (1*32) = 2: 32 = 1: 16
Следовательно, формула сероводорода Н 2 S

Задача №3
Выведите формулу сульфата меди, если массовые отношения в нём меди, серы и кислорода соответственно равны 2:1:2?

Решение:
Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов:
Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16.
Обозначим количество атомов меди в формуле — х, серы — у, а кислорода — z: Cu x S y O z
m(Cu) : m(S) : m(O) = хAr(Cu) : уAr(S) : zAr(O) = x64: y32: z16 = (1*64) : (1*32) : (4*16) = 64:32:64 = 2:1:2

III. Контрольные задачи

№1. Применяя сведения об относительных атомных массах химических элементов, вычислите массовые отношения элементов в угольной кислоте, химическая формула которой H 2 CO 3 .

№2. Определите массу кислорода, реагирующего без остатка с 3 г водорода, если водород и кислород в данном случае соединяются соответственно в соотношении 1: 8?

№3. Углерод и кислород в углекислом газе соединяются в массовых отношениях 3: 8.
Выведите химическую формулу углекислого газа

№4. Определите массу водорода, реагирующего без остатка с 48 г кислорода, если водород и кислород в данном случае соединяются в соотношеннии 1:8.

Урок №9. Закон постоянства состава веществ

I. Всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.

Атомно-молекулярное учение позволяет объяснить закон постоянства состава. Поскольку атомы имеют постоянную массу, то и массовый состав вещества в целом постоянен.

Закон постоянства состава впервые сформулировал французский ученый-химик Ж.Пруст в 1808 г

Он писал: «От одного полюса Земли до другого соединения имеют одинаковый состав и одинаковые свойства. Никакой разницы нет между оксидом железа из Южного полушария и Северного. Малахит из Сибири имеет тот же состав, как и малахит из Испании. Во всем мире есть лишь одна киноварь».

Состав вещества постоянен и не зависит от способа получения.

Иными словами, углекислый газ, полученный сжиганием угля или природного газа, при брожении глюкозы или при дыхании, имеет один и тот же состав, одну и ту же химическую формулу CO2 и одни и те же свойства. 

Аскорбиновая кислота, содержащаяся в плодах шиповника и полученная искусственно,- это одно и то же вещество.

Поэтому многие вещества, которые первоначально выделяли из природного сырья, теперь получают на химических производствах, а затем используют для приготовления лекарств, в пищевой промышленности, в быту.  [1]

В этой формулировке закона, как и в приведенной выше, подчеркивается постоянство состава соединения независимо от способа получения и места нахождения.

Чтобы получить сульфид железа(II), мы смешивали железо и серу в соотношении 7:4. Посмотрите видео-эксперимент. Если смешать их в другой пропорции, например 10:4, то химическая реакция произойдет, но 3 г железа в реакцию не вступит. Почему наблюдается такая закономерность? Известно, что в сульфиде железа(II) на каждый один атом железа приходится один атом серы (демонстрация кристаллической решетки, рис.). Следовательно, для реакции нужно брать вещества в таких массовых соотношениях, чтобы сохранялось соотношение атомов железа и серы (1:1). Поскольку численные значения атомных масс Fe, S и их относительных атомных масс Ar(Fe), Ar(S) совпадают, можно записать:Ar(Fe):Ar(S) = 56:32 = 7:4.
Отношение 7:4 сохраняется постоянно, в каких бы единицах массы ни выражать массу веществ (г, кг, т, а. е.м.). Большинство химических веществ обладает постоянным составом.


Рис. Кристаллическая решетка сульфида железа(II)

Развитие химии показало, что наряду с соединениями постоянного состава существуют соединения переменного состава. По предложению Н.С. Курнакова первые названы дальтонидами (в память английского химика и физика Дальтона), вторые — бертоллидами (в память французского химика Бертолле, предвидевшего такие соединения). Состав дальтонидов выражается простыми формулами с целочисленными стехиометрическими индексами, например Н2О, НCl, ССl4, СO2. Состав бертоллидов изменяется и не отвечает стехиометрическим отношениям.

В связи с наличием соединений переменного состава в современную формулировку закона постоянства состава следует внести уточнение.

Закон постоянства состава не является всеобщим, он применим лишь к веществам, состоящим из молекул. Состав веществ немолекулярного строения (с атомной, ионной и металлической решеткой) зачастую зависит от способа их получения.  

II. На основе закона постоянства состава можно производить различные расчёты.

Задача №1
В каких массовых отношениях соединяются химические элементы в серной кислоте, химическая формула которой H2SO4?

Решение:
Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов:
Ar(H)=1, Ar(S)=32, Ar(O)=16.
Определим массовые отношения этих элементов в формуле H2SO4
m(H) : m(S) : m(O) = 2Ar(H) : Ar(S) : 4Ar(O) = 2 : 32 : 64 = 1 : 16 : 32

Таким образом, чтобы получить 49 г серной кислоты (1+16+32=49), необходимо взять 1 г — Н, 16 г — S и 32 г — О.

Задача №2
Водород соединяется с серой в массовых отношениях 1 : 16. Используя данные об относительных атомных массах этих элементов, выведите химическую формулу сероводорода.

Решение:
Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов:
Ar(H)=1, Ar(S)=32.
Обозначим количество атомов водорода в формуле — х, а серы — у: НхSу
m(H) : m(S) = хAr(H) : уAr(S)= х1 : у32 = (2*1) : (1*32) = 2 : 32 = 1 : 16
Следовательно, формула сероводорода Н2S

Задача №3
Выведите формулу сульфата меди, если массовые отношения в нём меди, серы и кислорода соответственно равны 2:1:2?

Решение:
Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов:
Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16.
Обозначим количество атомов меди в формуле — х, серы — у, а кислорода — z: CuxSyOz
m(Cu) : m(S) : m(O) = хAr(Cu) : уAr(S) : zAr(O) = x64 : y32 : z16 = (1*64) : (1*32) : (4*16) = 64:32:64 = 2:1:2

III. РЕШИТЕ ЗАДАЧУ 

№1. Применяя сведения об относительных атомных массах химических элементов, вычислите массовые отношения элементов в угольной кислоте, химическая формула которой H2CO3.

[1] В.В.Еремин,А.АДроздов,Н.ЕКузьменко,В.В.Лунин  Химия 8 М. 2004

5.1: Закон сохранения материи

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Резюме
  2. Упражнения по обзору концепции
  3. Ответы
  4. Упражнения
  5. Ответ

Навыки для развития

  • Правильно определить закон, относящийся к науке.
  • Назовите закон сохранения материи.

В науке закон — это общее утверждение, объясняющее большое количество наблюдений. Прежде чем быть принятым, закон должен быть многократно проверен при многих условиях. Поэтому законы считаются высшей формой научного знания и обычно считаются неприкосновенными. Научные законы составляют ядро ​​научного знания.

Одним из научных законов, лежащих в основе понимания химии, является закон сохранения материи.В нем говорится, что в любой данной системе, закрытой для переноса материи (входящей и исходящей), количество материи в системе остается постоянным. Краткий способ выразить этот закон состоит в том, чтобы сказать, что количество материи в системе составляет сохраненных .

Что это значит для химии? При любом химическом изменении одно или несколько исходных веществ превращаются в другое вещество или вещества. И начальная, и конечная субстанции состоят из атомов, потому что вся материя состоит из атомов. Согласно закону сохранения материи, материя не создается и не разрушается, поэтому после химического изменения у нас должно быть то же количество и тип атомов, что и до химического изменения.

Прежде чем рассматривать явные примеры закона сохранения материи, нам нужно изучить метод, который химики используют для представления химических изменений.

Резюме

Количество вещества в закрытой системе сохраняется.

Упражнения по обзору концепции

  1. Что такое закон сохранения материи?
  2. Как закон сохранения материи применим к химии?

Ответы

  1. Закон сохранения материи гласит, что в любой данной системе, закрытой для переноса материи, количество материи в системе остается постоянным
  2. Закон сохранения вещества гласит, что в химических реакциях общая масса продуктов должна равняться общей массе реагентов.

Упражнения

  1. Выразите закон сохранения материи своими словами.

  2. Объясните, почему концепция сохранения материи считается научным законом.

Ответить

1. Материя не может быть создана или уничтожена.

2. Из Раздела 1.1 научный закон — это «описательное обобщение того, как некоторый аспект мира природы ведет себя при определенных обстоятельствах.Для сравнения научная теория — это «хорошо обоснованное объяснение некоторого аспекта мира природы, которое может включать факты, законы, выводы и проверенные гипотезы». Разница между законом и теорией не очевидна. основано на огромном количестве доказательств и общепринято научным сообществом. Закон более узок, как это конкретное описание материи, тогда как теория может быть более широкой и часто будет включать больше объяснений почему. Атомная теория объясняет причину, стоящую за закон сохранения материи; в химических реакциях атомы просто перестраиваются, поэтому имеют одинаковую массу до и после.

Детали стандартов

— SAS

Тематическая область — 3:
Наука и технологии и инженерное образование

  • Стандартная область — 3. 2: Физические науки: химия и физика
  • Организационная категория — 3.2.A: Химия
  • Уровень — 3.2.ПК.A: ОТНОШЕНИЕ дошкольного учреждения
Стандарт — 3.2.ПК.А1

Сортировка и описание объектов по размеру, форме, цвету и текстуре.

Стандарт — 3.2.ПК.А3

Обратите внимание на изменение материи.

Стандарт — 3.2.ПК.А5

ПОСТОЯНСТВО И ИЗМЕНЕНИЕ Признайте, что все сделано из материи.

Стандарт — 3. 2.ПК.А6

• Задавайте вопросы об объектах, организмах и событиях. • Участвуйте в простых расследованиях, чтобы ответить на вопрос или проверить прогноз. • Используйте пять чувств и простое оборудование для сбора данных.

  • Стандартная область — 3.2: Физические науки: химия и физика
  • Организационная категория — 3.2.A: Химия
  • Уровень — 3.2.K.A: КЛАСС K
Стандарт — 3.2.К.А1

Идентифицировать и классифицировать объекты по наблюдаемым свойствам материи. Сравните различные виды материалов и обсудите их использование.

  • Якорь оценки — S. K-2.C.1 Структура, свойства и взаимодействие вещества и энергии

    • Якорный дескриптор — S.К-2.С.1.1 Опишите изменения в материи.

      • Допустимый контент — S.K-2.C.1.1.1 Опишите основные изменения свойств вещества (например, образование смесей и растворов, запекание и варка, замораживание, нагревание, испарение, плавление).

Стандарт — 3. 2.К.А3

Опишите, как может измениться материя.

  • Якорь оценки — S.K-2.C.1 Структура, свойства и взаимодействие вещества и энергии

    • Якорный дескриптор — S.К-2.С.1.1 Опишите изменения в материи.

      • Допустимый контент — S.K-2.C.1.1.1 Опишите основные изменения свойств вещества (например, образование смесей и растворов, запекание и варка, замораживание, нагревание, испарение, плавление).

Стандарт — 3.2.К.А5

ПОСТОЯНСТВО И ИЗМЕНЕНИЕ Признайте, что все сделано из материи.

Стандарт — 3.2.К.А6

• Различать научный факт и мнение.• Задавайте вопросы об объектах, организмах и событиях. • Поймите, что все научные исследования включают в себя вопросы и ответы на них, а также сравнение ответов с тем, что уже известно. • Спланируйте и проведите простое расследование и поймите, что разные вопросы требуют разного рода исследований. • Использовать простое оборудование (инструменты и другие технологии) для сбора данных и понимать, что это позволяет ученым собирать больше информации, чем полагаться только на свои органы чувств при сборе информации.• Использовать данные/доказательства для построения объяснений и понимать, что ученые разрабатывают объяснения на основе своих данных и сравнивают их со своими текущими научными знаниями. • Сообщать процедуры и объяснения, отдавая приоритет доказательствам и понимая, что ученые обнародуют свои результаты, описывают свои исследования, чтобы их можно было воспроизвести, а также анализируют и задают вопросы о работе других ученых.

  • Якорь оценки — С.К-2.А.1 Рассуждение и анализ

    • Дескриптор привязки — S.K-2.A.1.1 Определите области применения научных, экологических или технологических знаний.

      • Якорь оценки — С. К-2.А.2 Процессы, процедуры и инструменты научных исследований

        • Дескриптор привязки — S.K-2.A.2.1 Применять навыки, необходимые для планирования и проведения расследования.

          • Якорный дескриптор — S.К-2.А.2.2 Определите подходящие инструменты для конкретной задачи.

            • Допустимый контент — S. K-2.A.2.2.1 Определите простые инструменты, которые можно использовать в исследовании (например, мерный стакан, ручную линзу, линейку, весы, термометр).

        • Якорь оценки — S.K-2.A.3 Системы, модели и шаблоны

          • Якорный дескриптор — S.К-2.А.3.1 Определите системы как естественные или созданные человеком.

            • Стандартная область — 3.2: Физические науки: химия и физика
            • Организационная категория — 3. 2.A: Химия
            • Уровень обучения — 3.2.1.A: 1 КЛАСС
            Стандарт — 3.2.1.А1

            Наблюдать и описывать свойства жидкостей и твердых тел. Исследуйте, что происходит, когда твердые тела смешиваются с водой, а другие жидкости смешиваются с водой.

            • Якорь оценки — S.K-2.C.1 Структура, свойства и взаимодействие вещества и энергии

              • Якорный дескриптор — S.К-2.С.1.1 Опишите изменения в материи.

                • Допустимый контент — S.K-2.C.1.1.1 Опишите основные изменения свойств вещества (например, образование смесей и растворов, запекание и варка, замораживание, нагревание, испарение, плавление).

            Стандарт — 3.2.1.А3

            Определите, как нагрев, плавление, охлаждение и т. д. могут вызывать изменения свойств материалов.

            • Якорь оценки — С.К-2.С.1 Структура, свойства и взаимодействие вещества и энергии

              • Дескриптор привязки — S. K-2.C.1.1 Опишите изменения в материи.

                • Допустимый контент — С.К-2.С.1.1.1 Опишите основные изменения свойств вещества (например, образование смесей и растворов, запекание и варка, замораживание, нагревание, испарение, плавление).

            Стандарт — 3.2.1.А4

            Наблюдайте и описывайте, что происходит, когда вещества нагреваются или охлаждаются.Различают обратимые изменения (плавление, замерзание) и необратимые (например, выпечка пирога, сжигание топлива).

            • Якорь оценки — S. K-2.C.1 Структура, свойства и взаимодействие вещества и энергии

              • Якорный дескриптор — S.К-2.С.1.1 Опишите изменения в материи.

                • Допустимый контент — S.K-2.C.1.1.1 Опишите основные изменения свойств вещества (например, образование смесей и растворов, запекание и варка, замораживание, нагревание, испарение, плавление).

            Стандарт — 3. 2.1.А5

            ПОСТОЯНСТВО И ИЗМЕНЕНИЕ Признайте, что все сделано из материи.

            Стандарт — 3.2.1.А6

            • Различать научный факт и мнение.• Задавайте вопросы об объектах, организмах и событиях. • Поймите, что все научные исследования включают в себя вопросы и ответы на них, а также сравнение ответов с тем, что уже известно. • Спланируйте и проведите простое расследование и поймите, что разные вопросы требуют разного рода исследований. • Использовать простое оборудование (инструменты и другие технологии) для сбора данных и понимать, что это позволяет ученым собирать больше информации, чем полагаться только на свои органы чувств при сборе информации.• Использовать данные/доказательства для построения объяснений и понимать, что ученые разрабатывают объяснения на основе своих данных и сравнивают их со своими текущими научными знаниями. • Сообщать процедуры и объяснения, отдавая приоритет доказательствам и понимая, что ученые обнародуют свои результаты, описывают свои исследования, чтобы их можно было воспроизвести, а также анализируют и задают вопросы о работе других ученых.

            • Якорь оценки — С.К-2.А.1 Рассуждение и анализ

              • Дескриптор привязки — S.K-2.A.1.1 Определите области применения научных, экологических или технологических знаний.

                • Якорь оценки — С. К-2.А.2 Процессы, процедуры и инструменты научных исследований

                  • Дескриптор привязки — S.K-2.A.2.1 Применять навыки, необходимые для планирования и проведения расследования.

                    • Якорный дескриптор — S.К-2.А.2.2 Определите подходящие инструменты для конкретной задачи.

                      • Допустимый контент — S. K-2.A.2.2.1 Определите простые инструменты, которые можно использовать в исследовании (например, мерный стакан, ручную линзу, линейку, весы, термометр).

                  • Якорь оценки — S.K-2.A.3 Системы, модели и шаблоны

                    • Якорный дескриптор — S.К-2.А.3.1 Определите системы как естественные или созданные человеком.

                      • Стандартная область — 3.2: Физические науки: химия и физика
                      • Организационная категория — 3. 2.A: Химия
                      • Уровень обучения — 3.2.2.A: 2 КЛАСС
                      Стандарт — 3.2.2.А3

                      Продемонстрируйте, как нагрев и охлаждение могут вызывать изменения свойств материалов.

                      • Якорь оценки — S.K-2.C.1 Структура, свойства и взаимодействие вещества и энергии

                        • Якорный дескриптор — S.К-2.С.1.1 Опишите изменения в материи.

                          • Допустимый контент — S. K-2.C.1.1.1 Опишите основные изменения свойств вещества (например, образование смесей и растворов, запекание и варка, замораживание, нагревание, испарение, плавление).

                      Стандарт — 3.2.2.А4

                      Проведите эксперимент и объясните, что происходит при объединении двух или более веществ (например, при смешивании, растворении и разделении (например, при фильтрации, испарении).

                      • Якорь оценки — С.К-2.С.1 Структура, свойства и взаимодействие вещества и энергии

                        • Дескриптор привязки — S. K-2.C.1.1 Опишите изменения в материи.

                          • Допустимый контент — С.К-2.С.1.1.1 Опишите основные изменения свойств вещества (например, образование смесей и растворов, запекание и варка, замораживание, нагревание, испарение, плавление).

                      Стандарт — 3.2.2.А5

                      ПОСТОЯНСТВО И ИЗМЕНЕНИЕ Признайте, что все сделано из материи.

                      Стандарт — 3.2.2.А6

                      • Различать научный факт и мнение. • Задавайте вопросы об объектах, организмах и событиях. • Поймите, что все научные исследования включают в себя вопросы и ответы на них, а также сравнение ответов с тем, что уже известно. • Спланируйте и проведите простое расследование и поймите, что разные вопросы требуют разного рода исследований.• Использовать простое оборудование (инструменты и другие технологии) для сбора данных и понимать, что это позволяет ученым собирать больше информации, чем полагаться только на свои органы чувств при сборе информации. • Использовать данные/доказательства для построения объяснений и понимать, что ученые разрабатывают объяснения на основе своих данных и сравнивают их со своими текущими научными знаниями. • Сообщать процедуры и объяснения, отдавая приоритет доказательствам и понимая, что ученые обнародуют свои результаты, описывают свои исследования, чтобы их можно было воспроизвести, а также анализируют и задают вопросы о работе других ученых.

                      • Якорь оценки — S. K-2.A.1 Рассуждение и анализ

                        • Якорный дескриптор — S.К-2.А.1.1 Определите области применения научных, экологических или технологических знаний.

                          • Якорь оценки — S.K-2.A.2 Процессы, процедуры и инструменты научных исследований

                            • Якорный дескриптор — S.К-2.А.2.1 Применять навыки, необходимые для планирования и проведения расследования.

                              • Дескриптор привязки — S.K-2.A.2.2 Определите подходящие инструменты для конкретной задачи.

                                • Допустимый контент — С.К-2.А.2.2.1 Определите простые инструменты, которые можно использовать в исследовании (например, мерный стакан, ручную линзу, линейку, весы, термометр).

                            • Якорь оценки — S. K-2.A.3 Системы, модели и шаблоны

                              • Якорный дескриптор — S.К-2.А.3.1 Определите системы как естественные или созданные человеком.

                                • Стандартная область — 3.2: Физические науки: химия и физика
                                • Организационная категория — 3.2.A: Химия
                                • Уровень обучения — 3.2.3.A: 3 КЛАСС
                                Стандарт — 3.2.3.А1

                                Различать свойства объектов, такие как размер, форма и вес, и свойства материалов, из которых состоят объекты, такие как цвет, текстура и твердость.

                                Различать три состояния вещества, классифицируя вещество как твердое, жидкое или газообразное.

                                • Якорь оценки — S3.С.1 Структура, свойства и взаимодействие вещества и энергии

                                  • Дескриптор привязки — S3.C.1.1 Опишите наблюдаемые физические свойства вещества.

                                    • Допустимый контент — S3.С.1.1.1 Описывать материю с точки зрения ее наблюдаемых свойств (например, вес, масса, форма, размер, цвет, текстура, состояние).

Краткая история нашего увлечения с этим магическим числом, от пирогов на «пиемы»

Фото: Оксана Мизина/Shutterstock

Представьте себе чашку чая.Оберните кусок веревки по окружности чашки и измерьте длину веревки. Затем положите ложку поверх чашки, убедившись, что она лежит по центру чашки, и измерьте длину от края до края — диаметр. Наконец, разделите длину окружности на диаметр и запишите результат. В следующий раз, когда будете есть суп, повторите процедуру с тарелкой.

Вы обнаружите, что отношения длины окружности к диаметру в обоих случаях удивительно близки друг к другу. Если вы решите поэкспериментировать с другими круглыми формами, вы обнаружите, что независимо от того, насколько велики или малы объекты, пока они круглые, все отношения будут очень близки к 3,14. Вы только что наткнулись на универсальный закон круглых объектов.

Греческая буква пи (π) была введена в 1706 году для обозначения постоянного отношения длины окружности к ее диаметру. Но увлечение числом Пи насчитывает тысячелетия.

Хотя число пи существует благодаря постоянству результата деления длины окружности на диаметр для всех кругов, важно отметить, что это постоянство не так универсально, как думали древние греки.Для кругов, нарисованных на искривленных поверхностях, таких как сферическая поверхность Земли, деление вообще не является постоянным, и число пи перестает существовать.

Плоская геометрия, также известная как евклидова геометрия, представляет собой вселенную математических объектов, в которой существует число Пи. Древние греки изучали только плоскую геометрию, поэтому для них постоянная пи была поистине универсальным чудом, точное значение которого они стремились точно определить. Будучи всего лишь простым соотношением, насколько это может быть сложно?

Архимед поместил число Пи между 223/71 и 22/7, то есть между 3.140 и 3.142, в то время как Птолемей нашел первое приближение правильным до трех знаков после запятой: 3.141. Усовершенствования до семи знаков после запятой были достигнуты китайскими математиками в 5 веке нашей эры на основе новой техники, открытой в 3 веке математиком и писателем Лю Хуэем. Пройдет тысячелетие, прежде чем дальнейшие значительные достижения приведут индийского математика XIV века Мадхавы из Сангамаграмы к достижению 11 знаков после запятой.

Ускорение прогресса благодаря более совершенным аналитическим инструментам.Для современных компьютеров по состоянию на август 2021 года рекорд составляет 62,8 триллиона цифр.

По мере того, как расширялись знания о цифрах числа пи, люди пытались обнаружить закономерность. Простое правило для описания всех цифр за один раз или точного определения числа пи, как надеялись сделать древние греки. Однако в 1760-х годах французско-швейцарский математик Иоганн Генрих Ламберт доказал, что десятичное разложение числа пи не следует какому-либо простому правилу для его цифр; pi иррационально, что означает, что его десятичное расширение не повторяется и не заканчивается.

Число пи легко определить, и оно отражает фундаментальный геометрический факт. В то же время его вычисление было сложной задачей для некоторых из лучших математиков, которые когда-либо жили. В некотором смысле его никогда нельзя полностью охватить простыми вычислениями. Эти факторы способствуют привлекательности числа Пи и, возможно, являются источником его постоянного влияния на нашу культуру.

Пироги и стихи

О влиянии числа пи на общество можно судить по тому факту, что у него есть свой собственный день, и его присутствие в поэзии среди других культурных проявлений.

День числа Пи приходится на 14 марта или 14 марта по американской системе дат. Он отмечается повторением числа Пи и наслаждением круглыми пирогами.

Как бы ни было глубоко поедание пирогов, число Пи породило целый литературный стиль. Рассмотрим следующее стихотворение:

.

Пирог

Хотел бы я определить число пи

Эврика, воскликнул великий изобретатель

Рождественский пудинг, Рождественский пирог

Это самый центр проблемы.

Если вы посчитаете буквы в каждом слове, вы получите 3.14159265358979323846, что соответствует числу пи с точностью до 20 знаков после запятой. Это пример «пием». Есть еще много пим на английском, а также на других языках. Пьем может быть как мнемоническим приемом (языковым инструментом, помогающим нам что-то запомнить), так и художественным произведением.

Этот литературный стиль, в котором количество букв в последовательных словах определяется десятичным представлением числа «пи», называется «пилиш» и существует с начала 1900-х годов. Помимо коротких стихов, Пилиш породил более длинные произведения прозы и даже целый роман.Автор Майкл Кит указывает первые 10 000 цифр числа пи в книге под названием Not A Wake (как вы можете видеть, ее название кодирует число 3,14).

Если вы чувствуете себя творчески и хотите проверить свой Pilish, вот программа проверки Pilish, которую вы можете использовать. В качестве альтернативы, поедание пирога — неплохой способ отпраздновать все, что связано с числом Пи.


День Пи глуп, но число Пи само по себе увлекательно и универсально.
Предоставлено Разговор

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.

Цитата : День Пи: краткая история нашего увлечения этим волшебным числом, от пирогов до «пигов» (2022, 14 марта) получено 18 марта 2022 г. с https://физ.org/news/2022-03-pi-day-history-fascination-magical.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.