Страница 11 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Что изучает химия?

Что изучает химия?

Химия — это одна из важнейших и обширнейших областей естествознания, наука о веществах, их составе, строении, свойствах и превращениях, а также о законах, которые управляют этими превращениями.

Основными объектами изучения химии являются:

• Вещества. Химия изучает все многообразие веществ в природе и созданных человеком: от простых, состоящих из атомов одного элемента (например, кислород $O_2$ или алмаз $C$), до сложных, состоящих из атомов разных элементов (например, вода $H_2O$ или поваренная соль $NaCl$).
• Состав и строение веществ. Химия отвечает на вопросы, из каких химических элементов состоит вещество (качественный и количественный состав) и как атомы и молекулы в нем соединены и расположены в пространстве (химическое строение). Именно строение определяет свойства вещества.
• Свойства веществ. Изучаются как физические (температура плавления и кипения, плотность, цвет, растворимость), так и химические свойства (способность вещества реагировать с другими веществами).
• Превращения веществ (химические реакции). Это центральная часть химии. Наука исследует, как одни вещества превращаются в другие, какие условия для этого необходимы (температура, давление, катализаторы), с какой скоростью протекают эти процессы и какие законы ими управляют.
• Законы и теории. Химия базируется на фундаментальных законах, таких как закон сохранения массы, закон постоянства состава, и, конечно, на периодическом законе химических элементов Д. И. Менделеева, который является теоретической основой всей современной химии.

Химия играет ключевую роль в нашей жизни и в развитии цивилизации. Она лежит в основе создания новых материалов (пластмасс, сплавов, композитов), лекарств, удобрений, топлива, продуктов питания и многого другого. Она тесно переплетается с физикой, биологией, геологией, медициной и экологией, образуя такие междисциплинарные области, как физическая химия, биохимия, геохимия и др.

Ответ: Химия — это наука о веществах, их составе, строении, свойствах и превращениях, а также о законах, которым подчиняются эти превращения.

Как химия связана с другими естественными науками?

Решение

Химия — это наука о веществах, их составе, строении, свойствах и превращениях. Она занимает центральное место среди естественных наук, поскольку все объекты природы, от мельчайших частиц до галактик, состоят из химических веществ. Поэтому химия тесно связана со всеми остальными естественными науками, предоставляя им теоретическую базу и практические методы исследования.

Связь с физикой

Эта связь настолько тесна, что на их стыке существуют целые научные дисциплины — физическая химия и химическая физика. Физика обеспечивает фундаментальную основу для химии. Такие понятия, как строение атома, природа химической связи, законы протекания реакций (термодинамика и кинетика), агрегатные состояния вещества, объясняются с помощью физических законов, в первую очередь квантовой механики и электродинамики. В свою очередь, химия поставляет физике новые материалы с заданными свойствами (полупроводники, сверхпроводники, полимеры, наноматериалы), которые необходимы для создания новой техники и проведения экспериментов. Физические методы анализа (спектроскопия, масс-спектрометрия, рентгеноструктурный анализ) являются главными инструментами в арсенале химика для изучения веществ.

Ответ: Химия использует физические законы для объяснения строения вещества и механизмов химических реакций, а физика использует созданные химией материалы и изучает физические явления, лежащие в основе химических процессов.

Связь с биологией

Все живые организмы представляют собой сложнейшие химические системы. Процессы жизнедеятельности — дыхание, пищеварение, фотосинтез, передача нервного импульса, мышечное сокращение, рост и размножение — это совокупность согласованных химических реакций. Раздел на стыке этих наук — биохимия — изучает химический состав живых клеток и организмов, а также химические процессы, лежащие в основе их жизнедеятельности. Молекулярная биология исследует роль важнейших молекул (ДНК, РНК, белков) в хранении и реализации генетической информации. Фармацевтика, медицина и генная инженерия полностью базируются на знании химических процессов, протекающих в живом организме.

Ответ: Химия объясняет молекулярные основы жизни, изучая химические реакции в живых организмах, что является фундаментом для биологии, медицины и биотехнологий.

Связь с геологией

Геология изучает состав, строение и историю развития Земли. Земная кора, мантия, гидросфера и атмосфера состоят из химических соединений. Раздел геохимия изучает распространённость и миграцию химических элементов в различных оболочках Земли. Знание химии необходимо для понимания процессов образования минералов, горных пород и месторождений полезных ископаемых. Химические методы анализа (например, радиоизотопное датирование) позволяют определять абсолютный возраст горных пород и минералов, восстанавливая геологическую историю планеты.

Ответ: Химия предоставляет геологии методы для определения состава и возраста горных пород и минералов, а также объясняет химические процессы их образования и преобразования в недрах Земли.

Связь с экологией

Экология — наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Эти взаимодействия часто опосредованы химическими веществами. Химия помогает понять и описать биогеохимические циклы — круговороты важнейших элементов (углерода, азота, фосфора, серы) в биосфере. Химия окружающей среды (экологическая химия) изучает источники, пути миграции и последствия попадания загрязняющих веществ в природу (кислотные дожди, парниковый эффект, разрушение озонового слоя, загрязнение вод и почв). Химия также предлагает пути решения этих проблем, разрабатывая методы очистки и утилизации отходов.

Ответ: Химия даёт ключ к пониманию круговорота веществ в природе, оценке антропогенного воздействия на окружающую среду и разработке методов защиты экосистем.

Объясните, в чём заключается основной метод химии.

Основной метод химии, как и любой другой естественной науки, — это научный метод познания, который представляет собой неразрывное единство теории и эксперимента. Однако ключевой особенностью химии является центральная роль химического эксперимента. Этот метод можно описать как последовательность взаимосвязанных этапов.

Первый этап — это наблюдение. На этой стадии учёный-химик собирает факты о веществах, их свойствах и превращениях. Наблюдение может быть как пассивным (например, изучение природных процессов), так и активным, в ходе целенаправленного воздействия на вещество.

Второй этап — выдвижение гипотезы. На основе собранных данных и наблюдений формулируется гипотеза — научное предположение, которое объясняет наблюдаемое явление. Важнейшее требование к гипотезе — её проверяемость, то есть должна существовать возможность поставить эксперимент, который её подтвердит или опровергнет.

Третий и центральный этап — эксперимент. Химический эксперимент — это целенаправленное исследование, проводимое в строго контролируемых условиях. Он является для химии главным источником знаний и критерием истины. Цели эксперимента могут быть различными: проверка выдвинутой гипотезы, получение новых веществ с заранее заданными свойствами, изучение строения и свойств уже известных веществ, а также определение их состава (химический анализ). Именно в эксперименте химик активно вмешивается в природу, создавая условия, которые могут не существовать естественным образом, чтобы изучить фундаментальные законы превращения веществ.

Четвёртый этап — анализ результатов и формулировка выводов. Полученные в ходе эксперимента данные тщательно анализируются. Если результаты подтверждают гипотезу, она укрепляется и со временем может стать частью научной теории — целостной системы знаний, объясняющей широкий круг явлений. Если результаты опровергают гипотезу, её отвергают или изменяют, после чего цикл познания может повториться. Многократно подтвержденные и обобщенные экспериментальные данные могут быть сформулированы в виде химического закона (например, закон сохранения массы веществ).

Таким образом, основной метод химии — это экспериментально-теоретический метод. В его рамках химический эксперимент служит не только для проверки теорий, но и является мощным инструментом для созидания — создания новых, не существующих в природе материалов, которые необходимы человеку.

Ответ: Основной метод химии заключается в экспериментально-теоретическом подходе к изучению веществ и их превращений. Его суть состоит в последовательном применении наблюдения, выдвижения гипотезы и её обязательной экспериментальной проверки. Центральную роль в этом процессе играет химический эксперимент, который позволяет не только проверять теоретические предположения, но и целенаправленно получать новые вещества и материалы, а также изучать их состав, строение и свойства.