Страница 22 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

С какой целью в науке используют классификацию?

Классификация в науке используется для достижения нескольких ключевых целей, которые являются фундаментальными для научного метода познания.

1. Систематизация и упорядочивание знаний

Наука оперирует огромными объемами информации. Классификация позволяет организовать эти данные, группируя объекты, явления или понятия по общим, существенным признакам. Это создает логичную и иерархическую структуру, которая делает знания обозримыми и доступными для изучения и анализа. Без классификации ориентироваться в многообразии, например, живых организмов (биология), химических веществ (химия) или горных пород (геология) было бы практически невозможно.

Ответ: Основная цель – превратить разрозненные данные в упорядоченную систему для облегчения их изучения, анализа и использования.

2. Выявление связей и установление закономерностей

Процесс классификации заставляет ученых искать наиболее важные сходства и различия между объектами. Это, в свою очередь, помогает выявить скрытые связи и общие закономерности. Например, классификация живых организмов по родам, семействам и отрядам отражает их эволюционное родство. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, являясь классификацией, позволила выявить периодический закон, связывающий свойства элементов с их строением.

Ответ: Цель состоит в том, чтобы на основе группировки объектов выявить фундаментальные связи между ними и сформулировать общие законы природы.

3. Возможность прогнозирования

Надежная классификационная система обладает предсказательной силой. Если обнаруживается новый, ранее неизвестный объект, его можно поместить в ту или иную ячейку существующей системы. На основе свойств группы, к которой его отнесли, можно с высокой долей вероятности предсказать многие свойства нового объекта. Классический пример — предсказание Д. И. Менделеевым свойств еще не открытых элементов (галлия, германия, скандия) на основе пустых мест в его периодической таблице.

Ответ: Цель – прогнозировать свойства новых, еще не изученных объектов, основываясь на их месте в классификационной системе.

4. Создание универсального языка для коммуникации

Классификация лежит в основе научной номенклатуры — системы наименований. Она предоставляет ученым всего мира единый, стандартизированный язык для общения. Это позволяет избежать путаницы, связанной с использованием разных народных или местных названий, и обеспечивает однозначное понимание того, о каком объекте или явлении идет речь. Например, биномиальное название Homo sapiens понятно биологу в любой стране мира.

Ответ: Цель – обеспечить точную идентификацию объектов и создать универсальный язык для эффективного обмена научной информацией между учеными.

Какие принципы классификации веществ вам известны?

Существует несколько основных принципов классификации веществ, которые позволяют систематизировать их огромное разнообразие. Эти принципы основаны на различных характеристиках веществ, таких как состав, строение и свойства.

1. По чистоте и составу

Это один из самых фундаментальных принципов. Все вещества делятся на две большие группы:

• Чистые вещества: Обладают постоянным составом и строго определенными физическими и химическими свойствами. В свою очередь, они делятся на:
  • Простые вещества (элементы), которые состоят из атомов одного химического элемента. Они не могут быть разложены на более простые вещества химическими методами. Примеры: кислород ($O_2$), железо ($Fe$), озон ($O_3$), углерод ($C$). Простые вещества делятся на металлы и неметаллы.
  • Сложные вещества (химические соединения), которые состоят из атомов двух или более различных химических элементов, соединенных между собой химическими связями в определенных массовых соотношениях. Могут быть разложены на более простые вещества. Примеры: вода ($H_2O$), поваренная соль ($NaCl$), серная кислота ($H_2SO_4$).
• Смеси: Состоят из двух или более чистых веществ (компонентов), не связанных химически. Состав смесей может меняться в широких пределах, и компоненты сохраняют свои индивидуальные свойства. Смеси бывают:
  • Гомогенные (однородные), в которых компоненты нельзя различить визуально или с помощью микроскопа (например, растворы, сплавы, воздух).
  • Гетерогенные (неоднородные), в которых есть видимые границы раздела между компонентами (например, песок с водой, молоко, гранит).

Ответ: Вещества классифицируют по составу на чистые (простые и сложные) и смеси (гомогенные и гетерогенные).

2. По происхождению и природе (на органические и неорганические)

Эта классификация разделяет все сложные вещества на две обширные группы:

• Неорганические вещества: Это простые вещества, а также соединения всех химических элементов, за исключением большинства соединений углерода. К ним относятся оксиды, кислоты, основания, соли. Примеры: углекислый газ ($CO_2$), карбонат кальция ($CaCO_3$), оксид железа($III$) ($Fe_2O_3$).
• Органические вещества: Это класс соединений, в состав которых входит углерод (за исключением простейших, таких как карбиды, карбонаты, оксиды углерода). Почти все органические вещества содержат также водород. Они являются основой жизни на Земле. Примеры: метан ($CH_4$), этиловый спирт ($C_2H_5OH$), глюкоза ($C_6H_{12}O_6$), уксусная кислота ($CH_3COOH$).

Ответ: По происхождению и природе вещества делят на неорганические (соединения всех элементов, включая простейшие соединения углерода) и органические (соединения углерода).

3. По химическим свойствам (классы соединений)

Этот принцип особенно важен для неорганической и органической химии, где вещества группируют на основании их способности вступать в определенные типы химических реакций.

• Классы неорганических соединений:
  • Оксиды — соединения элементов с кислородом (например, $CaO, SO_3$).
  • Основания — соединения, состоящие из катиона металла и гидроксогрупп $-OH$ (например, $NaOH, Cu(OH)_2$).
  • Кислоты — соединения, состоящие из катионов водорода и кислотного остатка (например, $HCl, H_2SO_4$).
  • Соли — соединения, состоящие из катиона металла (или аммония $NH_4^+$) и аниона кислотного остатка (например, $NaCl, Fe_2(SO_4)_3$).
• Классы органических соединений (по функциональным группам):
  • Углеводороды — содержат только углерод и водород (например, алканы, алкены, арены).
  • Спирты — содержат гидроксильную группу $-OH$ (например, этанол $C_2H_5OH$).
  • Карбоновые кислоты — содержат карбоксильную группу $-COOH$ (например, уксусная кислота $CH_3COOH$).
  • Амины — содержат аминогруппу $-NH_2$ (например, метиламин $CH_3NH_2$).
  • И многие другие: альдегиды, кетоны, эфиры, амиды и т.д.

Ответ: По химическим свойствам вещества классифицируют на классы соединений, такие как оксиды, кислоты, основания, соли (в неорганической химии) или по типу функциональной группы (в органической химии).

4. По агрегатному состоянию

Вещества классифицируют в зависимости от их физического состояния при данных температуре и давлении.

• Твердое: Вещество сохраняет форму и объем (например, лед, железо, соль).
• Жидкое: Вещество сохраняет объем, но принимает форму сосуда (например, вода, ртуть, масло).
• Газообразное: Вещество не имеет собственной формы и объема, занимая весь предоставленный объем (например, кислород, водяной пар, гелий).
• Плазма: Частично или полностью ионизированный газ, часто называемый четвертым состоянием вещества.

Ответ: По агрегатному состоянию вещества делятся на твердые, жидкие, газообразные и плазму.