Глава 3. Методы химии

§ 21. Методы науки химии

Какими методами пользуются биология, физика и другие науки?

В повседневной жизни нам приходится решать множество задач, так или иначе связанных с химией, например выбрать клей для ремонта кожаного изделия, приготовить раствор уксуса, подобрать подходящий пятновыводитель и др. Решение этих бытовых или технических задач достигается различными способами. Обычно бывает достаточно воспользоваться готовой инструкцией. Однако задачи, возникающие в повседневной жизни, хотя и требуют определённых знаний, жизненного опыта и сноровки, конечно, не могут сравниться с ещё более сложными задачами, стоящими перед химической наукой. Для успешного изучения веществ и решения научных задач необходимы знания и применение научных методов.

Метод — путь познания окружающего мира и способ действий в решении научно-практических задач.

Есть методы, общие для всех наук. В то же время для каждой науки характерны свои методы (рис. 38). В химии ведущими методами познания являются наблюдение и химический эксперимент.

Методы химии

При изучении какого-либо химического соединения или процесса в современных условиях используются различные методы и аппаратура. Так, эксперимент и наблюдение чаще всего сочетаются с моделированием, например моделированием «поведения» атомов и молекул в изучаемых реакциях. По мере развития естественных наук развивались и методы, применяемые в этих науках.

Важнейшие методы химии — это непосредственное изучение веществ и химических явлений: наблюдение, описание, эксперимент.

Чтобы понять окружающий мир, нужно уметь его наблюдать. Наблюдение должно быть целенаправленным. При наблюдении очень важно определить и отметить существенные признаки объекта и условия, в которых проводилось наблюдение. Наблюдение в науке бессмысленно без фиксации полученных результатов, без тщательного описания увиденного. При работе в химической лаборатории наблюдения приходится проводить постоянно. Успех зависит от того, насколько точно и полно они сделаны и описаны. Наблюдение позволило совершить выдающиеся открытия. Достаточно назвать такое из них, как вращение Земли вокруг Солнца! М.В. Ломоносов, Дж. Дальтон, Р. Бойль, Д.И. Менделеев и другие знаменитые учёные-химики были прекрасными наблюдателями.

Для изучения свойств веществ и их превращений необходим эксперимент — целенаправленное и контролируемое воздействие на объект исследования в данных условиях. Умение планировать и проводить эксперимент — необходимое качество химика-исследователя. В современных условиях появилась возможность исследовать сложные химические процессы с помощью компьютерного эксперимента, позволяющего моделировать «поведение» атомов и молекул, рассчитывать оптимальные способы получения новых веществ с определёнными свойствами.

Экспериментальные методы. В химии очень часто используют экспериментальные методы — анализ и синтез веществ. Слово «анализ» означает «разложение». С помощью анализа определяют химический состав веществ. Анализ может быть качественным и количественным.

Первоначально с помощью качественного анализа распознавались свойства некоторых соединений и минералов. Количественный анализ применялся для определения содержания благородных металлов. Методы испытания благородных металлов были известны ещё в Древнем Египте и Древней Греции.
В наше время химический анализ — один из важнейших способов контроля качества сырья и готовой продукции. В сельском хозяйстве путём химического анализа определяют состав почв и удобрений, в медицине — состав лекарственных препаратов, состав крови больного и т. д. Нет почти ни одной отрасли народного хозяйства, где не применялся бы химический анализ.

Основы качественного анализа заложены в работах английского естествоиспытателя Р. Бойля. В частности, он приготовил первый индикатор — реактив, изменяющий свою окраску в присутствии кислот и позволяющий определить кислоты среди других веществ. Наиболее часто индикаторы применяют для определения (идентификации) кислот или щелочей.

Ранее вы уже выполняли химические опыты с щелочами и кислотами. Более подробно с этими веществами мы познакомимся позднее. А сейчас уделим внимание важнейшим индикаторам — веществам, используемым в качественном анализе.

Окончание параграфа >>>