Конспект урока по предмету окружающий мир по теме «Физические и химические явления»3 класс

Здравствуйте, ребята! Сегодняшний урок окружающего мира проведу у вас я, меня зовут Рузалия Галимжановна.

Снег летает и сверкает.

В золотом сиянии дня,

Словно пухом устилает

Все дороги и дома.

Сыплет-сыплет снег – снежок.

Начинаем наш урок.

Ребята, отгадайте загадки:

1. Если плачу –не беда,

Вместо слез течет вода.

Я такой плакучий

Из-за серой тучи. (Дождь)

2.На небе стукнет,

А на земле слышно. (Гром)

3. На деревья, на кусты

С неба падают цветы.

Белые, пушистые,

Только не душистые. (Снег)

4. Растёт она вниз головой

Не летом растёт, а зимой.

Но солнце её припечёт —

Заплачет она и умрёт. (Сосулька)

5. Носится , свищет,

Мечется, рыщет.

Где пробежит – листик дрожит

Где пронесется – дерево гнется. (Ветер)

О чем эти загадки? Правильно, о явлениях природы. На сегодняшнем уроке вы узнаете, что явления природы имеют научные названия и бывают двух видов. А какие это виды и как их распознавать вам предстоит узнать.

Окружающий мир состоит из тел, тела состоят из веществ , например: Снежинка – это тело, а вода – вещество. С телами и веществами в природе происходят различные изменения. Рассмотрим их.

У вас на столах лежат кубики из пластилина, превратите их в шарики.

Что изменилось? (форма)

А вещество при этом изменилось? (нет, оно осталось тем же)

Делаем вывод: Вещество не изменилось, а изменилась его форма.

Разделите пластилиновый шарик на две части. Скатайте шарики.

Что сейчас изменилось? (размер)

А вещество при этом изменилось? (нет, оно осталось тем же)

Делаем вывод: Вещество не изменилось, изменился его размер.

Рассмотрим ещё 1 изменение, с которым вы сталкиваетесь каждый день. На ваших столах в чашечке находится сахарный песок. Он твёрдый или мягкий?

Твердый. В пробирке такой же сахар. Пересыпьте его в стакан с водой и перемешайте. Что произошло с сахаром?( растворился)

Верно, твердое вещество перешло( превратилось) в жидкость. Как вы думаете, вкус его изменился? …..

Что происходит со снегом, который вы заносите домой на пальто, шапке или на обуви. (тает)

Вещество при этом изменилось? (Нет).

Ведь снег — это тоже вода, только в другом состоянии.

Делаем вывод: Вещество не изменилось, а изменилось его состояние.

Ребята, давайте поиграем в игру «День-ночь». подойдите ко мне. Знаете, правила игры? Я буду водящим. Начнем: « День!» (Дети прыгают.) «Ночь!»

Хожу, проверяю. Молодцы! Играем еще раз. Спасибо!. Садитесь на свои места.

-Во время игры с вашим телом что-нибудь произошло? Может быть изменилась форма тела? (нет) А во время игры вы находились на одних и тех же местах? (нет) Значит, что изменилось?

Делаем вывод: Вещество не изменилось , а изменилось положение ваших тел в пространстве.

Мы рассмотрели четыре изменения. Что при этом изменялось? (форма, размер, состояние, положение в пространстве)

Явления, в результате которых меняется форма, размер, состояние тела, происходит перемещение тела в пространстве называются физическими. При этом мы выяснили, что вещество, из которого состоит тело, не изменяется: пластилин остался пластилином, сахар сахаром, ваши тела остались без изменений.

А кто сможет привести примеры физических явлений в природе?

Птица летит, Снеговик, туман, воздушный шарик.

А теперь рассмотрим другое явление и узнаем его научное название.

Иногда вещества изменяются так медленно, что кажутся как бы неизменными. Если оставить во влажном воздухе железный гвоздь, то первое время создается впечатление, что с ним ничего не происходит. Но, пройдет время и мы увидим, что гвоздь покрылся бурой ржавчиной.

У вас на столах ( в коробке) лежат по 2 гвоздя. Рассмотрите их. Чем они отличаются?. …

Вывод: на поверхности железа под влиянием влажного воздуха образовалось новое вещество – ржавчина.

Многие явления сопровождают нас в повседневной  жизни

Что находится в коробке? (2 яблока)

Чем они отличатся ?(одно испорченное)

Его можно есть? (нет)

Почему? Что изменилось? (сгнило)

Ребята, образовались другие вещества, вредные для нашего организма.

Большинство  пищевых продуктов портится вследствие их взаимодействия с  кислородом,  находящимся  в  воздухе;  при  этом образуются новые вещества,  которые имеют неприятный запах, вкус и могут быть вредными для человека. Например, плесневелый хлеб, прокисший сок, подгнившие фрукты и ягоды.

Явления , в результате которых образовалось новое вещество, называются химическими.

Так же к химическим явлениям относится костер, как вы думаете, почему? Из древесины при горении образуются новые вещества зола и пепел, работающий двигатель автомобиля т. к. из бензина образуется новое вещество –выхлопной газ, который вреден для человека и окружающей среды.

В старших классах на уроках химии вы будете изучать другие химические явления . Анекоторые из них я вам сейчас покажу.

Давайте мысленно перенесёмся в химическую лабораторию.

1.В пробирке находится бесцветное вещество, добавлю в него порошок белого цвета.

Что произошло? (изменился цвет). Образовалось новое вещество? да.

Как называется такое явление? (химическое)

2. А к пробирке с голубым раствором прилью бесцветный раствор.

Что произошло?(изменился цвет)

А ещё , ребята, выпал осадок- новое вещество. Какое это явление? (химическое)Почему?

Правильно, одни вещества превратились в другие.

Итак, с какими природными явлениями вы познакомились.

Физ.яв. Хим.яв.

… …

….

…..

Послушайте сказку:

Один день из жизни Незнайки, или удивительное рядом.

Незнайка решил, что он непременно должен быть полезен своим друзьям. Он проснулся к обеду, зажег газ и поставил чайник на плиту. А сам сел лепить из пластилина. Незнайка так увлеченно лепил маленьких человечков, что не заметил, как чайник закипел. Он все продолжал свое занятие, пока Шпунтик, сердито ворча, не убрал с плиты выкипевший чайник. Чай не получился. Незнайка задумал приготовить кашу. Для этого достал из холодильника молоко и поставил его на стол. Делать ему больше ничего не хотелось, и он развлекал себя тем, что доставал кубики льда из холодильника и катал их по кухонному столу. Стол вскоре стал мокрым. А Незнайка, забыв о своем обещании, убежал гулять. Вернулся он поздно и вспомнил про молоко. Но в пакете на столе молоко стало кислым. Вот какой помощник!

Вопросы классу:

– Хороший ли помощник Незнайка?

– Была ли опасная ситуация в его действиях?

–Какие явления природы вы заметили в отрывке?

зажёг газ

лепить из пластилина

чайник закипел

кубики льда растаяли

молоко прокисло

Какие из них являются физическими? химическими?

Молодцы!

У вас на партах лежат карточки. Сформулируйте задание и выполните его.

Сформулируйте задание и выполните его.

Физические явления

Химические явления

заварили чай

растаял лёд

туман над рекой

дождь идет

молоко прокисло

горит костёр

_________________________________________________________________

Проверим, какое задание вы придумали для этой карточки и как его выполнили. ….

Молодцы, ребята! Посмотрите на слайд и выберите подходящее для вас выражение.

1.Я научился отличать явления природы и могу научить других.

2.Я понял как отличить явления природы и хочу узнать об этом побольше.

3.Мне сложно отличить физические явления от химических.

Ребята, спасибо за урок. Мне было приятно работать с вами и открывать новые знания!

Физические и химические явления природы

Цель — Учашиеся познакомятся с новыми понятиями, такие как, физические и химические явления.

Просмотр содержимого документа

«Физические и химические явления природы»

Физические и химические явления природы.

УМК «ПЛАНЕТЕ ЗНАНИЙ»

3класс

Все изменения, происходящие в природе, называются явлениями природы

Какие явления природы изображены на рисунках?

Приглядывайтесь к облакам,

Прислушивайтесь к птицам,

Присматривайтесь к родникам –

Ничто не повторится.

За мигом миг, за шагом шаг

Впадайте в изумление.

Всё будет так и всё не так

Через одно мгновение.

Как ты думаешь, что может измениться за одно мгновение?

Явления, в результате которых меняется форма, размер тела, происходит перемещение тела в пространстве и другие изменения ученые называют физическими. При этом вещество, из которого состоит тело, не изменяется .

Явления, в результате которых происходит превращение одних веществ в другие, называют химическими.

Чашка упала и разбилась

Гвозди покрылись ржавчиной

Сгорели дрова

Гашеная сода

Скисло молоко

Смяли бумагу

1. Как ученые называют изменения, происходящие в природе? 2. Какие явления называются химическими, а какие — физическими? Приведите примеры. 3. Ты зажёг спичку. Она сгорела и превратилась в уголь. Какое явление ты наблюдал: химическое или физическое? 4. Какие явления природы вы знаете. Перечислите.

ГДЗ (ответы) Химия 7 класс Григорович А.В. §14 Физические и химические явления » Допомога учням

Другие задания смотри здесь. ..

Контрольные вопросы

Вопрос 1 Дайте определения химических и физических явлений. Явления, при которых одни вещества превращаются в другие, называют химическими. Явления, при которых изменяется форма предмета или агрегатное состояние вещества, но не меняется его состав, называют физическими. 

Чем они отличаются? Во время химических явлений происходит превращение веществ, а во время физических — не происходит.

Вопрос 2 Перечислите признаки химических реакций. Изменение окраски, запаха, вкуса, образование или исчезновение осадка, выделение или поглощение теплоты, газа или света.

Вопрос 3 При каких условиях происходят химические реакции?

— столкновение веществ и их перемешивание;

— соблюдение температурного режима;

— наличие света или электрического тока и др.

Те реакции, которые протекают в специальных условиях, описываются в химической литературе.

Задания для усвоения материала

Упражнение 1 Выберите из представленного перечня условия протекания реакций:

а) смешивание веществ;

б) выделение газа;

в) предварительное нагревание веществ; 

г) выделение теплоты и света; 

д) предварительное растворение реагирующих веществ; 

е) действие электрического тока;

ж) образование осадка.

Ответ: а), в), д), е) 

Упражнение 2 Что происходит с атомами и молекулами в химических реакциях? Выберите правильные утверждения: 

а) молекулы реагентов разрушаются, а из них образуются новые молекулы; 

б) одни атомы разрушаются, из них образуются другие; 

в) молекулы в химических реакциях не изменяются; 

г) атомы в химических реакциях не изменяются; 

д) атомы перегруппировываются, образуя молекулы новых веществ.

Ответ: а), г), д)

Упражнение 3 Приведите примеры физических явлений, при которых изменяется агрегатное состояние веществ.

Кипение воды (жидкий → газообразный), замерзание воды (жидкий → твердый), таяние снежинок (твердый → жидкий), образование росы (газообразный → жидкий), сушки белья на морозе (твердый → газообразный), образование снежинок (газообразный → твердый).

Упражнение 4 Приведите три примера химических реакций, которые вы наблюдали в природе или в быту. Сгорание древесины, скисание молока, ржавление железа.

Упражнение 5 Выберите, какие из приведенных явлений относятся к химическим, а  какие — к физическим: 

а) зимой ветви деревьев покрываются изморозью; Физическое явление

б) опавшая листва сгнивает; Химическое явление

в) разлитый ацетон быстро испаряется; Физическое явление 

г) запах разлитых духов быстро распространяется по всей комнате; Физическое явление

д) со временем на стенках чайника образуется накипь; Химическое явление 

е) в теплом месте молоко быстро скисает; Химическое явление 

ж) бронзовые памятники покрываются зеленым налетом; Химическое явление 

з) капля грязи на ботинке к утру превращается в коричневое пятно;

Физическое явление

и) ржавый гвоздь очищается от ржавчины наждачной бумагой.  Физическое явление

Упражнение 6 Приведите примеры химических явлений, которые сопровождаются изменением агрегатного состояния веществ. Сода и уксус реагируют между собой с образованием газа, растворимые соли реагируют между собой с образованием осадка, вода разлагается на водород и кислород под действием электрического тока

Упражнение 7 Какие признаки химических реакций наблюдаются при: 

а) горении костра; Выделение света и теплоты, изменение цвета

б) ржавлении железа; Изменение цвета 

в) скисании пищи? Появление запаха, изменение вкуса

Упражнение 8 Приведите примеры химических реакций из повседневной жизни, которые происходят: 

а) при постоянном нагревании; Приготовление пищи

б) после однократного нагревания; Сжигание дров

в) под действием света; Изменение цвета ткани под действием солнца

г) с изменением окраски. Ржавление железа, изменение цвета листьев осенью 

Упражнение 9* Проект № 2 «Химические явления в окружающей среде».

Фотосинтез, дыхание, переваривание пищи, горение, гниение, образование горных пород и минералов, вулканические процессы.

Упражнение 10* Проект № 3 «Химические явления в быту». 

Приготовление пищи, сжигание дров, горение угля, выцветание цветной ткани на солнце, сгорание топлива в двигателе, порча пищевых продуктов, брожение сока, появление ржавчины на гвоздях в гараже, образование накипи в чайнике, покрытие налетом металлических предметов, сгорание свечи, скисание молока, взаимодействие соды с уксусом.

Упражнение 11* Проект № 4 «Использование химических явлений в художественном творчестве и народных ремеслах». Изготовление ткани, красителей, красок, лекарств, стеклянных и керамических изделий, получение сплавов, обжиг кирпича, виноделие и др.

Другие задания смотри здесь…

Что такое тела, вещества и явления природы? Приведите примеры тел и веществ, с которыми вы сталкиваетесь в повседневной

Когда в третьем классе на уроке природоведения мы проходили тему «Мир вокруг нас», я довольно быстро понял, что такое явления природы. А вот с отличиями тела от вещества было труднее. Вероятно, это случилось потому, что учительница влезла «в дебри» и привела в пример песок, назвав его сыпучим веществом, а каждую песчинку по отдельности — телом. В то время я понял это слабо.

Тела, явления и вещества как объекты окружающего мира

Множество наук изучают эти объекты и направляют свои исследования на их специфичные части. Например, химия и физика изучают строение тел и веществ, а метеорология — возникновения природных явлений. И каждая из них, бывает, дает свое определение, например, в физике тело — это любой материальный объект, а в биологии — физическая оболочка живого существа. Но все-таки необходимо дать усредненное определение всем трем понятиям:

1. Тело — любой материальный (живой или неживой) объект нашего мира.
2. Вещество — одна из форм материи, состоящая из мельчайших частиц и могущая находиться в одном из трех состояний: в жидком, твердом и газообразном.
3. Явления природы — это визуально наблюдаемые процессы, происходящие в атмосфере.

Таким образом, к первым можно отнести любой предмет, находящийся вокруг нас, от кошки до авторучки.

Хорошим примером для второго будут вода, лед и пар. А к третьему можно отнести все погодные проявления — дождь, снег, ветер.

Понятие явления в более узком смысле

При глубоком изучении данной темы станет ясно, что явления делятся на физические и химические. При происхождении физических явлений меняется только состояние вещества, а новое вещество не появляется. Т.е. лед растаял, и получилась вода, твердое состояние сменилось на жидкое.

Химическое же явление всегда сопровождается образованием какого-нибудь нового вещества, выделением тепла, появлением осадков или же возникновением запахов. Например, при длительном воздействии воды на металл происходит явление окисления железа, и образуется новое вещество — ржавчина.

Урок 32. состав – структура – свойства — Естествознание — 10 класс

Естествознание, 10 класс

Урок 32. Состав – структура — свойства

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

• Какова структура вещества? Все ли вещества имеют молекулярную структуру?
• В чем причина многообразия веществ? Как структура молекул влияет на свойства веществ?
• Можно ли прогнозировать свойства вещества, зная его структуру (строение)?

Глоссарий по теме:

Генезис (греч. — genesis) — происхождение, становление и развитие, результатом которого является определенное состояние изучаемого объекта. Генезис природных и социальных явлений интересовал и интересует философию и науку с античности до наших дней (философский словарь).

Структу́ра (от лат. Structūra — «строение»), или строе́ние — внутреннее устройство чего-либо / Ожегов С.И. и Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка. / Российская академия наук. Институт русского языка им. В.В.Виноградова. — М.:Азбуковник, 1999/.

Качественный состав – это перечень всех образующих вещество химических элементов.

Количественный состав – это число атомов каждого химического элемента в составе мельчайшей частицы вещества – его молекулы.

Запись, выражающая качественный и количественный состав вещества с помощью хими-ческих знаков, называется химической формулой.

Закон постоянства состава: Многие вещества, независимо от нахождения в природе или способа получения их в лаборатории, всегда имеют один и тот же состав.

Химическая связь – это совокупность сил, связывающих и удерживающих атомы или другие частицы в устойчивых структурах (молекулах и др.).

Гибридизация атомных орбиталей – это их перемешивание в пространстве с целью выравнивания и обеспечения наиболее полного перекрывания.

Аллотропия – это явление, при котором один и тот же химический элемент образует несколько простых веществ. Простые вещества, образованные одним элементом – это аллотропные модификации (видоизменения) этого элемента.

Изомерия – это явление, при котором существуют вещества, имеющие одинаковый состав, но разное химическое строение, а потому и свойства. Вещества, имеющие одинаковый состав, но разное химическое строение, а потому и разные свойства, называются изомерами.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Основные источники:

1. Еремин В.В. Теоретическая и математическая химия для школьников. – М.: МЦНМО, 2007.
2. Миттова И.Я., Самойлов А.М. История химии с древнейших времен до конца XX века: учебное пособие в 2-х томах. Т. 1. – Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2009.
3. Папулов Ю.Г, Левин В.П., Виноградова М.Г. Строение вещества в естественнонаучной картине мира: Молекулярные аспекты. Учебное пособие, 2-ое издание. Тверь: ТвГУ, 2005 — 208 с.

Дополнительные источники:

1. Травень В. Ф. «Органическая химия», в 2-х томах. Москва, ИКЦ «Академкнига», 2004.
2. Химия. Школьная энциклопедия. Гл. ред. Ю.А.Золотов. М.: Большая российская энциклопедия, 2003.
3. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. Гл. ред. В.А.Володин. — М.: Аванта+, 2000.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Учение о молекуле лежит в основе всех

других обобщений, так что современную химию

можно по праву назвать молекулярной химией.

А. М. Бутлеров, (1828-1886), русский химик, создатель теории химического строения органических веществ, учёный-пчеловод и лепидоптеролог, общественный деятель

Установление взаимосвязи между свойствами веществ и строением молекул составляет фундаментальную научную проблему химии. В ходе химических реакций происходит перегруппировка атомов в молекулах реагентов и образуются новые соединения. Поэтому одна из фундаментальных химических проблем состоит в выяснении порядка расположения атомов (связей) в исходных соединениях и характера изменений при образовании из них других соединений.

Мы знаем, что молекула представляет собой микрочастицу, образованную из атомов и способную к самостоятельному существованию, обладающую его главными химическими свойствами. Она имеет постоянный состав входящих в нее атомных ядер и фиксированное число электронов и обладает совокупностью свойств, позволяющих отличать молекулы одного вида от молекул другого. Число атомов в молекуле может быть различным: от двух до сотен тысяч. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, сложных – из разных атомов. Существует большое количество соединений, молекулы которых состоят из многих тысяч атомов — макромолекулы.

Первые представления о структуре молекул основывались на химическом анализе. Со времен М.В. Ломоносова (1741), который высказал мысль, что свойства вещества зависят от рода, числа и расположения «элементов» (атомов), составляющих его «корпускулу» (молекулу), представления усложнялись по мере накопления знаний о химических свойствах веществ. Применение основных законов химии позволило определить число и тип атомов, из которых состоит молекула данного соединения; эта информация содержится в химической формуле, составленной на основе качественного и количественного анализа, а также закона постоянства состава (Ж.Пруст). В дальнейшем А.М. Бутлеров (1861) ввел понятие химического строения (как порядка связи атомов в молекуле) и показал, что свойства вещества определяются его составом и химическим строением. Стереохимическая гипотеза Я. Вант-Гоффа и Ле Беля (1874) расширила понятие строения. Оказалось, что свойства вещества зависят как от химического (в топологическом плане), так и пространственного строения молекул. Со временем химики осознали, что одной химической формулы недостаточно для точной характеристики молекулы, поскольку существуют молекулы-изомеры, имеющие одинаковые химические формулы, но разные свойства. Этот факт навел ученых на мысль, что атомы в молекуле должны иметь определенную топологию, стабилизируемую связями между ними. Впервые эту идею высказал в 1858 немецкий химик Ф.Кекуле. Согласно его представлениям, молекулу можно изобразить с помощью структурной формулы, в которой указаны не только сами атомы, но и связи между ними. Межатомные связи должны также соответствовать пространственному расположению атомов. В таблице 1 отражена зависимость пространственного строения веществ от типа гибридизации.

«Пространственное строение частиц в зависимости от типа гибридизации». Приведите свои примеры веществ.

Чем различаются понятия «свойства молекулы» и «свойства вещества»?

Подсказка. Допустим, вы открыли химический справочник и в статье «Азот» прочитали: «N2 – газ без цвета и запаха, t_кип = –196 °С, t_пл = –210 °С, энергия химической связи 940 кДж/моль». Какие из этих характеристик относятся к свойствам молекулы азота, а какие к свойствам простого вещества?

В состав молекулы может входить различное число атомов. Так, молекулы благородных газов одноатомны, молекулы таких веществ, как водород, азот, — двухатомны, воды — трехатомны и т.д. Молекулы наиболее сложных веществ — высших белков и нуклеиновых кислот — построены их такого количества атомов, которое измеряется сотнями тысяч. При этом атомы могут соединяться друг с другом не только в различных соотношениях, но и различным образом. Поэтому при сравнительно небольшом числе химических элементов число различных веществ очень велико.

Все ли вещества состоят из молекул?

Подсказка. Для ответа на этот вопрос обратитесь к строению таких веществ как металлы, алмаз, графит, хлорид натрия.

Не во всех случаях частицы, образующие вещество, представляют собой молекулы.

Многие вещества в твердом и жидком состоянии, например, большинство солей, имеют не молекулярную, а ионную структуру. Некоторые вещества имеют атомное строение. В веществах, имеющих ионное или атомное строение, носителем химических свойств являются не молекулы, а те комбинации ионов или атомов, которые образуют данное вещество.

Вспомните, какие типы связей и кристаллических решеток существуют? Чем определяются свойства веществ?

В зависимости от природы частиц, образующих кристалл, различают атомные, молекулярные, ионные и металлические кристаллические решетки

Таблица 2 «Зависимость свойств веществ от типа связи и кристаллических решеток»

В настоящее время известен не один десяток миллионов разнообразных веществ. При этом все они образованы значительно меньшим числом химических элементов (современной науке достоверно известно 112 химических элементов).

Как объяснить такое разнообразие веществ?

Что такое аллотропия?

Приведите примеры аллотропных модификаций известных вам химических элементов. Дайте сравнительную характеристику их свойств.

Явление аллотропии характерно для большинства неметаллов и многих металлов. При этом образуемые ими аллотропные модификации могут различаться по составу, строению и типу кристаллических решеток.

Между аллотропными модификациями одного элементы возможны взаимные переходы. При этом все они имеют разную устойчивость. Как правило, при одних и тех же условиях более стабильна лишь одна из модификаций, обладающая минимальным запасом энергии. Остальные модификации при этих же условиях будут неустойчивы и рано или поздно перейдут в более устойчивую форму.

Что такое изомерия?

Изомерия – это явление, при котором существуют вещества, имеющие одинаковый состав, но разное химическое строение, а потому и свойства. Вещества, имеющие одинаковый состав, но разное химическое строение, а потому и разные свойства, называются изомерами.

Приведите примеры известных вам изомеров. Укажите, в чем заключаются различия их строения и свойств.

Явление изомерии характерно и для неорганических, и для органических веществ. Однако особенно ярко оно проявляется среди органических соединений, являясь важнейшей причиной их многообразия.

Таблица Изомерия органических соединений

Проиллюстрируйте указанные в таблице виды изомерии примерами.

Выводы:

• Молекулы — это очередной после атомов качественный уровень строения и эволюции вещества.
• Вещества имеют разный состав и строение.
• Свойства веществ определяются их строением: характером связей, типом кристаллической решетки, пространственным расположением, порядком соединения атомов.
• Зная строение вещества можно прогнозировать его свойства.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Вещество, в узлах кристаллической решетки которого находятся ионы, это…

Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные).

а) CaС1₂;

б) NH₃;

в) I₂;

г) C (графит).

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов): а

Подсказка: В узлах ионных решеток располагаются, чередуясь, положительно и отрицательно заряженные ионы. К соединениям с ионной связью, образующим ионные решетки, относится большинство солей и небольшое число оксидов.

Выявление физических и химических изменений

Идея этого фокуса исследована через:

Противоположные взгляды студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

Учащимся трудно различать физические и химические изменения, несмотря на формальное обучение, и это различие в некоторой степени условно. Однако понимание различий между чисто физическими процессами, такими как плавление, испарение и кипение, и изменениями, происходящими в химических реакциях, особенно идея о том, что образуются новые вещества, важно для понимания химии, и студенты очень часто путают их. .Типичны следующие разговоры:

Пэт (записывает записи группы о тренировке): Что случилось?
Ким: Оно пошло газом.
Pat: Вы видели какие-нибудь новые вещества?
Ким: Нет.

Сэм: Что мне записать образовалось?
Крис: Синий цвет.

Исследование: Лофран, Малхолл и Берри (2002)

Исследования показывают, что студенты часто используют термин «химическое изменение» для описания изменений в физическом состоянии. Замораживание и кипение считаются примерами химических реакций.Это зависит от их представления о сущности. Если учащиеся рассматривают лед как вещество, отличное от жидкой воды, они, вероятно, классифицируют таяние льда как химическое изменение. Одно исследование показало, что 80% студентов считают разницу в цвете между реагентом и продуктом свидетельством химического изменения. Учащиеся могут рассматривать растворение перманганата калия (кристаллы Конди) в воде как химическое изменение из-за сильной разницы в цвете. Некоторые студенты также считали, что плавление и расширение при нагревании свидетельствует о химических изменениях.

Исследования: Драйвер, Рашворт и Вуд-Робинсон (1994)

Многие студенты не понимали, что химическое изменение характеризуется образованием вещества, обладающего свойствами, отличными от исходного вещества, и значительная часть студентов, которые понимали, не смогли предложить подходящие причины для различения «нового» вещества.

Исследования: Драйвер, Рашворт и Вуд-Робинсон (1994)

Студенты могут подумать, что вспенивание пива — это пример химического изменения, а созревание яблока — физическое изменение.

Исследование: Цапарлис (2003)

Студенты обычно считают, что физические изменения обратимы, а химические — нет. Студенты также часто считают, что исходное вещество в химической реакции исчезает полностью и навсегда. Обычным повседневным применением обратимой химической реакции является зарядка и разрядка аккумуляторных батарей, включая автомобильные; однако студенты могут полагать, что батареи — это контейнер накопленной электроэнергии, а не химикатов, которые реагируют таким образом, что превращают химическую энергию в электрическую.

Другие широко распространенные мнения состоят в том, что химические изменения вызываются смешиванием веществ / реагентов или что необходимо добавить тепло (которое считается некоторой формой материала).

Научная точка зрения

При физическом изменении внешний вид или форма вещества меняются, а вид вещества в веществе — нет. Однако в результате химического изменения вид материи меняется, и образуется по крайней мере одно новое вещество с новыми свойствами.

Различие между физическими и химическими изменениями нечеткое.Часто студентов убеждают в том, что изменение носит физический или химический характер. Фактически, это следует рассматривать скорее как континуум. Например, растворение соли в воде обычно считается физическим изменением, однако химические вещества в солевом растворе (гидратированные ионы натрия и хлора) отличаются от веществ в твердой соли. Растворение растворимого кофе в воде кажется физическим изменением, но в большинстве случаев растворение сопровождается изменением энергии и, вероятно, лучше рассматривать как химический процесс, хотя можно восстановить исходные компоненты физическими средствами. Многие примеры растворения материалов (например, Alka Seltzer в воде, металл в кислоте и воздействие кислотных дождей на мрамор и бетон) связаны как с химическими, так и с физическими процессами.

— Исследование: Fensham (1994)

Все химические реакции обратимы, хотя на практике это может быть сложно. Во многих научных текстах младших классов говорится, что химические изменения необратимы, в то время как физические изменения могут быть обращены вспять. Разрезание бумаги на крошечные кусочки или раздавливание камня — очевидные физические изменения, но восстановить исходный лист бумаги или камень сложно.Перезаряжаемые батареи используют одну химическую реакцию при разряде, а перезарядка включает в себя движение этой реакции в обратном направлении, превращая продукты обратно в исходные реагенты. Электрический генератор (генератор переменного тока) в автомобиле постоянно заряжает аккумулятор автомобиля, пока двигатель автомобиля работает.

Критические идеи обучения

• При физическом изменении природа вещества, частицы, из которых оно состоит, и количество частиц остаются неизменными.
• При химическом изменении свойства новых веществ отличаются от исходных, частицы другие, и количество частиц может измениться.
• Хотя различие между физическими и химическими изменениями полезно, его следует рассматривать скорее как континуум.
• Химические реакции можно обратить, но на практике это может быть сложно.

Изучите взаимосвязь между идеями о физических и химических изменениях в картах развития концепции — (состояния вещества, химические реакции)

При обучении физическим и химическим изменениям важно позволить учащимся рассматривать классификацию как континуум.Они должны быть в состоянии наблюдать за некоторыми изменениями и формулировать свои взгляды на изменения и проблемы, связанные с процессом классификации. Студенты должны увидеть, что химические реакции производят новые химические вещества, отличные от исходных материалов, но что химические процессы могут быть обращены вспять. Очень полезно изучить примеры обратимых химических реакций и понять, почему многие химические изменения трудно обратить вспять.

Педагогическая деятельность

Содействовать осмыслению и разъяснению существующих идей
Следующие упражнения предназначены для того, чтобы учащиеся выявили, а затем уточнили свои представления о физических и химических изменениях.Студентам важно наблюдать за рядом изменений и записывать свое мнение о происходящем. Они могут записать это в буклет, где будут писать о результатах и ​​наблюдениях. Их следует поощрять формулировать и записывать гипотезы о том, что происходит, зная, что их мнения не будут оцениваться на данном этапе.

Пример этой техники см .: Использование журналов учета электроэнергии за 10 год.

Это может помочь выявить их существующие идеи и помочь им оспорить и расширить существующие убеждения.

Студенты могут исследовать:

• Нагрев стальной ваты на воздухе и сбор образующегося черного порошка, затем взвешивание реагента и продукта (должно быть увеличение). Это можно сделать в виде POE (прогнозировать-наблюдать-объяснять): учащихся просят предсказать, что произойдет с весом стальной ваты, когда она сгорит. Что было добавлено в стальную вату во время горения?
• Растворение сахара и соли в воде и сравнение того, что происходит с электропроводностью двух растворов при растворении.Восстановление соли путем испарения показывает, что соль все еще там, но проводимость указывает на образование чего-то нового.
• Сравнение кипящей воды со смешиванием уксуса и пищевой соды — оба образуют пузыри, но в чем разница? Пищевую соду и уксус можно смешать в пакете для сэндвичей Ziploc, чтобы продемонстрировать образование нового вещества, которое взрывает пакет.
• Реакции осаждения, особенно те, которые вызывают явное изменение цвета, например, соли Эпсома и раствор аммиака.Это можно сравнить с добавлением перманганата калия в воду. Какие отличия?
• Кислотно-основные реакции можно проиллюстрировать с помощью индикаторов как натуральных (капустный сок), так и синтетических. Изменение цвета помогает проиллюстрировать, что могут формироваться новые материалы.

Практикуйтесь в использовании и укрепляйте воспринимаемую полезность научной модели или идеи
Важно, чтобы примеры изменений не ограничивались только материалами и химическими веществами, с которыми студенты сталкиваются в классе. В качестве домашнего задания учеников можно попросить собрать примеры изменений, которые они видят вокруг себя, и классифицировать их по своей шкале физических и химических изменений. Некоторые примеры, которые они могут собрать, — это сжигание топлива, приготовление пищи и такие процессы, как пищеварение, дыхание и фотосинтез.

Прояснить и объединить идеи для / путем общения с другими
Для консолидации своих взглядов учеников в группах можно попросить выбрать два изменения, одно на физическом конце континуума, а другое на химическом, и объяснить класс в чем отличия.Сообщение своих идей другим может помочь учащимся прояснить и консолидировать новые и существующие идеи об изменениях.

Практика использования и создание воспринимаемой полезности научной модели или идеи
Наука — это область, в которой более глубокий смысл ряда ключевых идей создается постепенно за счет их использования в различных ситуациях и подчеркивания того, как одна и та же идея помогает обрести смысл многих ситуаций. Это особенно верно в отношении ключевых идей в химических науках, которые нельзя «открыть», «доказать» или даже продемонстрировать с помощью классных экспериментов.Как элементы, так и соединения (ключевая идея на макроуровне), а также атомы и молекулы (которые предполагают то же мышление на микроуровне) являются примерами этого, но их полезность может быть увеличена путем демонстрации (среди прочего) того, как они могут помочь разобраться в физических и химических изменениях. Эти идеи могут быть представлены здесь или возвращены, если они были представлены ранее. Написание химических уравнений в словесной и символической форме может быть использовано как полезный способ описания некоторых изменений, которые увидели студенты, а также для демонстрации преимуществ химических символов в отслеживании элементов (или атомов) так, как это не делают слова.Если точные химические формулы не могут быть записаны (как в случае с большинством биохимических веществ), радикальное упрощение все же может быть полезно. Например, древесина состоит в основном из целлюлозы, полимера глюкозы, и такое представление, как (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n , можно использовать для отслеживания изменений в процессах, таких как горение.

Здесь могут помочь модели и схемы. Например, в большинстве школ есть наборы для молекулярного моделирования, которые можно адаптировать, чтобы показать, как молекулы изменились, а атомы перестроились в результате изменений.Схемы размеров плакатов также могут быть нарисованы учащимися, чтобы помочь им в объяснениях.

Испытайте некоторые существующие идеи
Хотя трудно продемонстрировать обратимость химических изменений, учащиеся хорошо знакомы с необходимостью подзарядки своих мобильных телефонов, фотоаппаратов и других перезаряжаемых устройств. Это можно было бы просто обсудить, хотя изучение химических реакций, приводящих в действие эти устройства, могло бы быть полезным исследовательским проектом. Предостережение здесь в том, что большая часть доступной информации может быть очень технической.

Содействовать размышлениям о том, как изменились идеи студентов
Повторное изучение их исходных журнальных записей может способствовать размышлениям о том, как изменились взгляды студентов. Затем студенты могут применить свои новые идеи к большему количеству примеров изменений. Для содействия обсуждению видов происходящих изменений и трудностей классификации некоторых изменений как физических или химических можно использовать следующие действия:

• Растворение металлов в кислоте (магний и цинк) и проверка полученного газа.
• Исследование известняковых и кислотных реакций (образование известняковых пещер — что это за изменение?)
• Добавление цинка в раствор сульфата меди и наблюдение за происходящими изменениями цвета.
• Сравнение схватывания клеев на водной основе, таких как Clag и Aquadhere , с двухкомпонентными клеями, такими как Araldite . Первый работает за счет испарения растворителя (воды) и является обратимым; последний включает химическую реакцию (реакция термореактивной полимеризации) между двумя компонентами и не является обратимой.

50 повседневных примеров физических изменений

Физические изменения происходят повсюду. Используйте эти примеры физических изменений, чтобы увидеть, как ежедневно меняется внешний вид, ощущение или отображение различных вещей.

Определение физических изменений

Материя составляет все, что мы видим во Вселенной. Поскольку материя никогда не создается и не разрушается, она меняет форму, чтобы циркулировать в мире. В науке физические изменения материи — это изменение ее внешнего вида, ощущения или запаха, а химические свойства — нет.

Физические изменения обычно влияют на состояние вещества. Физические изменения могут быть необратимыми или обратимыми.

Характеристики физических изменений

Во время физического изменения изменяется одно или несколько физических свойств или характеристик вещества. Физические свойства включают:

• Цвет
• Плотность
• Блеск
• Тяжесть
• Масса
• Растворимость
• Состояние
• Температура
• Текстура
• Вязкость
• Объем

Физические изменения по сравнению сХимическое изменение

В отличие от многих физических изменений, многие химические изменения не видны. Химические изменения происходят на молекулярном уровне и изменяют фактический состав вещества. Чтобы изменение было только физическим изменением, оно по определению не может изменить химические свойства.

Примеры физических изменений, которые вы видите каждый день

Вы можете не осознавать, что видите примеры физических изменений каждый день. Подумайте, как вы можете изменить внешний вид различных предметов, не изменяя их химический состав.

Повседневные примеры физических изменений воды

Физические изменения воды легко увидеть дома, на работе или даже на природе.

• Кубик льда, тающий в воде в вашем напитке
• Замораживание воды для изготовления кубиков льда
• Кипящая вода испаряется
• Горячая вода в душе превращается в пар
• Пар из душа, конденсирующийся на зеркале

Общие примеры физических Изменения на кухне

Кухня — одно из наиболее частых мест, где вы, вероятно, видите, что физические изменения происходят регулярно.

• Измельчение пустого пакета из-под молока
• Варка макарон, чтобы сделать их мягкими
• Растворение сахара в кофе
• Встряхивание бутылки итальянской заправки
• Сублимационная сушка фруктов
• Размораживание сырого мяса
• Измельчение овощей на кусочки
• Растапливание леденцов
• Растворение смеси для напитков в воде
• Добавление молока к хлопьям
• Заточка ножа
• Замораживание сока в фруктовое мороженое
• Добавление пищевого красителя в белую глазурь
• Окрашивание пасхальных яиц
• Смешивание фруктов во фруктовом салате
• Оставляем желатин в холодильнике

Типичные примеры физических изменений на открытом воздухе

Природные элементы, такие как солнце и осадки, могут изменять физические свойства природных и искусственных объектов.Вы даже можете сами вызвать некоторые физические изменения на открытом воздухе.

• Пластиковый стул выцветает
• Шлифовка дерева
• Смешивание грязи и воды для получения грязи
• Сосульки, образующиеся на краю вашей крыши
• Стрижка газона
• Изгиб проволоки
• Завязывание веревки в узел
• Обрезка куста
• Лужи с испарением

Примеры физических изменений, которые вы видите часто

От ремесел и уборки до внешнего вида — эти физические изменения довольно распространены.

• Разборка коробки после доставки
• Разрезание старой кредитной карты на кусочки
• Стрижка волос
• Заточка карандаша
• Вязание пряжи в одеяло
• Плавление мелков
• Измельчение бумаги
• Резка старой бумаги рубашка
• Окрашивание волос
• Подстригание ногтей
• Полировка серебра
• Складывание бумаги по размеру конверта
• Животные оригами

Примеры необратимых физических изменений

Необратимые изменения — это изменения, которые невозможно отменить. предмет обратно в исходное состояние.

• Разбить стекло
• Мел становится меньше после использования
• Рубить дерево
• Раскалывать яйцо
• Смешивание красок
• Эрозия горных пород
• Нарезка хлеба

Посмотреть все изменения

Небольшие физические изменения происходят все время вокруг тебя. Иногда вы вызываете изменения, а иногда они являются частью естественных процессов. Какие физические изменения вы заметили сегодня?

бесплатных веб-сайтов для поиска явлений привязки NGSS ⋆ Блог Sunrise Science

Научные стандарты нового поколения (NGSS) просят нас, учителей естественных наук, предоставить закрепляющие явления, возможности для реального применения концепций и гибкость, позволяющую учащимся следовать своим собственным интересам во время изучения естественных наук.Они просят нас учиться вместе с нашими учениками и принять образ мышления, согласно которому всегда могут появиться новые теории, а парадигмы действительно меняются. Я понял, что NGSS открыла дверь, за которую я всегда старался не выходить, — побудить моих учеников искренне заботиться о нашей планете и проявлять неподдельный интерес к чудесным действиям нашей Вселенной.

Теперь: «Какого черта мы заняты, перегруженные учителя должны держать руку на пульсе каждой удивительной и интересной вещи, происходящей в науке, чтобы структурировать эти основанные на явлениях единицы?»

Найдите бесплатный контент и следуйте своему любопытству!

Я составил список веб-сайтов, содержащих богатые идеи и реальные проблемы, которые полезны для поиска явлений, которые могут «привязать» уроки и разделы, соответствующие научным стандартам нового поколения. Потратьте некоторое время на поиск идей и историй, которые пробудят ваш интерес.

Я рекомендую прочитать эту статью в блоге Atlas, чтобы узнать больше о том, как выбрать хорошие якоря на уровне урока и на уровне юнита!

Создайте быстрый слайд в PowerPoint, чтобы продемонстрировать интересный феномен, который вы обнаружите, чтобы спровоцировать увлекательное обсуждение концепции всем классом или небольшой группой. Попросите своих учеников составить список из как можно большего количества вопросов «Что, если…?» И «Интересно…?», Сколько они могут придумать о явлениях, которые их просили рассмотреть.(Я называю это мерой их «IQ» или «Коэффициент опроса»!).

Вот несколько примеров Якорных явлений:

Чтобы начать изучение свойств воды, вы можете показать это видео «Отжимание воды на Международной космической станции». Попросите учащихся нарисовать модель того, что, по их мнению, происходит… они будут пересматривать модель по мере прохождения уроков по данному модулю.

Чтобы начать обсуждение вопроса, вы можете показать это видео, как рушится железнодорожный вагон. Попросите учащихся нарисовать модель того, что, по их мнению, происходит… они будут пересматривать модель по мере прохождения уроков по данному модулю.

Чтобы начать урок по химическим реакциям, вы можете показать это видео о горении спички в замедленной съемке (кстати, любые физические явления, показанные в замедленной съемке, — это удивительно для помощи студентам в изучении физики!). Попросите учащихся нарисовать модель того, что, по их мнению, происходит… они будут пересматривать модель по мере прохождения уроков по данному модулю.

Для начала исследования волн / света вы можете показать изображение этого лондонского небоскреба, получившего прозвище «Walkie Scorchie», и объяснить, что на улице рядом с ним припарковано расплавленных автомобиля .После того, как они посчитают, что здание нагревает определенные точки до экстремальных температур, учащиеся могут нарисовать модель того, что, по их мнению, происходит… они будут пересматривать модель по мере прохождения уроков в модуле.

Во время урока или раздела возвращайтесь к этому феномену, чтобы ваши ученики продолжали формировать свое понимание науки, лежащей в основе проблемы. Попросите их продолжать писать свои вопросы «Что, если…?» И «Интересно…?». Пусть их вопросы помогут вам в планировании будущего! Может быть, Бобби очень заинтригован идеей гусениц, поедающих пластик… может ли это быть будущим феноменом закрепления для подразделения по синтетике или основой для учебного задания на основе проекта? Может быть, Оливия задается вопросом, как слоны могут «слышать» через жировую ткань в своих ногах… может ли этот вопрос обосновать поведение звуковых волн в будущем устройстве? Этот процесс похож на восхождение на каменную стену — ваш путь восхождения меняется по мере того, как вы находите разные хватки и достигаете более устойчивой опоры.

Все эти веб-сайты БЕСПЛАТНЫ, и они предлагают удивительный шведский стол интересных явлений, реальных научных приложений, информационных баз данных, видеоколлекций, идей проектов для запросов и многого другого! Исследуйте, проводите мозговой штурм и радуйтесь возможностям! Да и п. с. Я планирую добавлять в этот список, когда найду больше!

Явления проекта

В проекте «Феномены» вы можете выполнить поиск по дисциплинарной основной идее (DCI) и уровню обучения, чтобы найти интересные явления реального мира, из которых можно запускать свои отряды! Также на сайте есть масса ссылок на дополнительные ресурсы!

Вондрополис

О, черт возьми.Поговорим о детях, которые следят за своим любопытством! Этот. Веб-сайт. Является. Невероятный. Отправляйтесь в Вондрополис и перейдите на страницу «Исследуйте чудеса», где вы можете искать темы, которые собираетесь преподавать. Вы можете найти подходящие видеоролики, которые помогут вам выделить явление, на котором будут основываться исследования ваших студентов. Не пропустите страницу для преподавателей под названием The Wonder Ground, где есть база данных уроков и другие ресурсы для преподавателей!

NOAA

Сайт Национального управления океанических и атмосферных исследований полон невероятных событий в области науки о Земле и океане. Загляните в раздел «Образование», чтобы найти ресурсы и мероприятия для конкретных DCI.

Запрос на основе модели

В разделе «Идеи феноменов» сайта Model Based Inquiry легко ориентироваться, так как он организован NGSS Discipline. На этом сайте есть тщательно отобранные вопросы и связанные ресурсы, которые помогут вам спланировать расследование конкретных подразделений с супер-увлекательным контентом для привязки!

Лаборатория реактивного движения

На веб-сайте Лаборатории реактивного движения вы можете найти одобренные НАСА мини-проекты, слайд-шоу, видео и игры, отсортированные по темам и уровням обучения.

Ребенок должен видеть это

Лучший сайт для поиска видео для детей, которые поразят и удивят ваших учеников, — это The Kid Should See This! Попробуйте показать видео, которое даст учащимся возможность задавать дополнительные вопросы, которые они могут изучить. Но ОСТОРОЖНО: после того, как вы попали на этот сайт, вам будет трудно уйти, если вы любите узнавать странные и невероятные вещи!

Эксплораториум

«Хотите свежих, увлекательных научных занятий, основанных на удивительных явлениях?» Посетите сайт «Научные закуски» на сайте Exploratorium — веселые практические занятия, которые заставят ваших учеников задуматься! Мне нравится изучать этот сайт в поисках интересных идей, связанных с NGSS.

Чудо науки

А вот и ЧУДЕСНЫЙ ресурс! Этот будет для меня идеальным вариантом! В «Чуде науки» есть множество тщательно отобранных идей, видеосвязи, примеров якорных диаграмм и возможностей оценки, организованных по стандарту. И весь веб-сайт как бы настроен в трехмерном виде, где вы можете исследовать DCI или научную практику, чтобы найти подходящие ресурсы для вашего класса.

Явления NGSS

Название говорит само за себя! Автор «Явлений NGSS» называет себя «чрезмерным хранителем» ресурсов NGSS.Введите свою тему в строку поиска «Явления с возможностью поиска» и найдите несколько интересных фотографий, которые можно просто использовать в качестве разговора, чтобы заинтересовать учащихся или которые могут послужить отличной идеей для оценки успеваемости.

Канал Veritasium на YouTube

Название Veritasium происходит от латинского veritas , что означает истина. На этом канале YouTube есть сотни видеороликов, в которых исследуются научные основы реальных явлений. Чтобы сконцентрировать внимание на вашей единице обучения, покажите короткие отрывки из одного из видеороликов и попросите учащихся написать множество вопросов, которые у них есть об этом явлении.Напишите их вопросы на плакате, затем просмотрите их и отметьте те, которые можно было бы изучить в классе.

Zooniverse

Хотите, чтобы ваши ученики увидели, как навыки сбора данных и наблюдения используются в реальном мире? Найдите проект, имеющий отношение к вашему текущему подразделению в Zooniverse! Этот веб-сайт каталогизирует проекты в области гражданской науки, осуществляемые по всему миру.

Преподавание инженерного дела

Если вы хотите включить в свое планирование больше инженерных стандартов, попробуйте поискать в учебной программе STEM или в перечнях уроков Maker Space на TeachEngineering! Это бесценный ресурс для планирования уроков и занятий через призму инженерии.

Physics Girl, канал на YouTube

Другой великий научный ютубер Дайанна Кауэрн исследует увлекательные аспекты физики на своем канале Physics Girl на YouTube. Соберите идеи для исследований, которые ваши ученики могли бы провести в вашем классе, чтобы найти ответы на конкретные явления, или покажите отрывки из видео Дайанны, чтобы закрепить ваш блок.

СК-12

Если у вас есть Google Classroom, то этот для вас! На веб-сайте cK12 есть множество идей для уроков и дополнительных ресурсов для достижения DCI в каждом стандарте NGSS.Вы можете назначать видео и задания для ваших учеников с этого веб-сайта прямо через Google Classroom.

Друзья науки

В

ScienceBuddies есть функция сортировки по теме и уровню обучения, а также хорошая коллекция планов уроков, согласованных с NGSS, и предлагаемых оценок успеваемости.

Обучающие средства PBS

Просмотрите стандарты, чтобы найти множество источников идей для обучения NGSS на PBS Learning Media. Вы можете найти видео других учителей, преподающих определенные темы, статьи, видеоклипы для общественных трансляций, проверенные веб-страницы и многое другое.

Консорциум Конкорд

Вау. Веб-сайт Concord Consortium — настоящая жемчужина, особенно если вы цените визуальные эффекты. Нажимайте кнопки, соответствующие области вашего научного контента, науке и инженерной практике, которые вы хотите практиковать, и сквозной концепции, которую вы хотите внедрить. Здесь есть отличные идеи.

eGFI

Ознакомьтесь с интересными идеями на веб-сайте eGFI (он спонсируется Американским обществом инженерного образования и расшифровывается как Engineering: Go For It! Здесь есть отличные планы уроков и проектные идеи.

Cool Green Science

Если вы преподаете науки о жизни, то в блоге Cool Green Science от The Nature Conservancy есть множество увлекательных постов, в которых рассматриваются вопросы, связанные с дикой природой и биологией. Используйте этот блог для поиска вдохновения!

EnviroLink и Inhabitat

Если вы ищете последние новости, относящиеся к теме, которую вы преподаете, проверьте заголовки на EnviroLink или Inhabitat. Многие новости отрезвляют, но некоторые обнадеживают … и все это происходит в нашем мире.

Наука Пятница

У одной из моих любимых радиопрограмм есть веб-сайт, который является отличным ресурсом для поиска сногсшибательных примеров классной науки! Ознакомьтесь с коллекцией бесплатных статей на Science Friday! Я также предлагаю попробовать расширение Chrome Insert Learning, чтобы превратить статьи в потрясающие интерактивные уроки и разместить их в своем классе Google.

Пулитцеровский центр

Чтобы найти подлинные примеры научно обоснованных гуманитарных проблем, таких как качество воды, ядерные проблемы, изменение климата и загрязнение, посетите конструктор уроков в Пулитцеровском центре.Воспользуйтесь функцией расширенного поиска и выберите «наука».

Научный журнал

Если в вашем классе есть iPad или вы можете разрешить учащимся использовать свои смартфоны для сбора данных, ознакомьтесь с интересными экспериментами в Научном журнале. Вы можете попросить своих учеников отслеживать движение, уровень освещенности, частоту сердечных сокращений и многое другое! Они собирают информацию для построения графиков и анализа, и они могут делать выводы о соответствующих научных явлениях, лежащих в основе их эмпирических данных.

National Geographic

National Geographic давно похитил мое сердце, и он до сих пор работает в каждом выпуске.На веб-сайте также есть отличная коллекция уроков, которые помогут вашим ученикам познакомиться с реальными явлениями и событиями. Ищите в базе данных уроков по темам, чтобы найти интересные идеи!

Если вы нашли другие замечательные веб-ресурсы, пожалуйста, оставьте ссылки в разделе комментариев, чтобы поделиться ими!

5 Измерение 3: Основные дисциплинарные идеи — Физические науки | Рамки для естественнонаучного образования в K-12: практики, сквозные концепции и основные идеи

Излучение может излучаться или поглощаться веществом.Когда вещество поглощает свет или инфракрасное излучение, энергия этого излучения преобразуется в тепловое движение частиц в веществе или, для более коротких длин волн (ультрафиолет, рентгеновские лучи), энергия излучения поглощается атомами или молекулами и, возможно, может ионизируйте их, выбивая электрон.

Неконтролируемые системы всегда развиваются в сторону более стабильных состояний, то есть в сторону более равномерного распределения энергии внутри системы или между системой и окружающей средой (например,g., вода течет вниз, остывают предметы, которые более горячие, чем их окружающая среда). Любой объект или система, которые могут деградировать без дополнительной энергии, нестабильны. В конце концов он изменится или развалится, хотя в некоторых случаях он может оставаться в нестабильном состоянии в течение длительного времени перед распадом (например, долгоживущие радиоактивные изотопы).

Конечные точки уровня обучения для PS3.B

К концу 2 класса. Солнечный свет согревает поверхность Земли.

К концу 5 класса. Энергия присутствует всякий раз, когда есть движущиеся объекты, звук, свет или тепло. Когда объекты сталкиваются, энергия может передаваться от одного объекта к другому, тем самым изменяя их движение. При таких столкновениях некоторая энергия обычно также передается окружающему воздуху; в результате воздух нагревается и раздается звук.

Свет также передает энергию с места на место. Например, энергия, излучаемая солнцем, передается на Землю светом.Когда этот свет поглощается, он нагревает землю, воздух и воду Земли и способствует росту растений.

Энергия также может передаваться с места на место с помощью электрического тока, который затем может использоваться локально для создания движения, звука, тепла или света. С самого начала токи могли быть созданы путем преобразования энергии движения в электрическую (например, движущаяся вода приводит в движение вращающуюся турбину, которая генерирует электрические токи).

К концу 8 класса .Когда энергия движения объекта изменяется, неизбежно одновременно происходит какое-то другое изменение энергии. Например, трение, которое заставляет движущийся объект останавливаться, также приводит к увеличению тепловой энергии на обеих поверхностях; в конечном итоге тепловая энергия передается в окружающую среду по мере охлаждения поверхностей. Точно так же, чтобы заставить объект двигаться или поддерживать его движение, когда силы трения передают энергию от него,

материя | Определение, характеристики, состояния, примеры и факты

Материя , материальная субстанция, которая составляет наблюдаемую вселенную и вместе с энергией составляет основу всех объективных явлений.

Британская викторина

13 истинных или ложных вопросов из самых простых викторин «Британника»

Иногда мы здесь, в Britannica, слышим, что наши викторины слишком сложны. Не правда! Вот 13 истинных и ложных вопросов из наших самых простых о науке. Вы справитесь с этим.

На самом фундаментальном уровне материя состоит из элементарных частиц, известных как кварки и лептоны (класс элементарных частиц, который включает электроны).Кварки объединяются в протоны и нейтроны и вместе с электронами образуют атомы элементов периодической таблицы, таких как водород, кислород и железо. Атомы могут объединяться в молекулы, такие как молекула воды, H ₂ O. Большие группы атомов или молекул, в свою очередь, образуют основную материю повседневной жизни.

состояния материи

Три наиболее известных формы или состояния материи — твердое, жидкое и газообразное. Нагревание и охлаждение вещества может переводить его из одного состояния в другое.Когда материал меняет состояние, его мельчайшие единицы, называемые молекулами, ведут себя по-другому. Однако молекулы материала не распадаются и не превращаются в другой материал. Они остаются прежними. Изменение состояния — это обратимое изменение.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео по этой статье

В зависимости от температуры и других условий материя может появиться в любом из нескольких состояний. При обычных температурах, например, золото — твердое тело, вода — жидкость, а азот — газ, что определяется определенными характеристиками: твердые тела сохраняют свою форму, жидкости принимают форму контейнера, в котором они находятся, а газы заполняют пространство. весь контейнер.Эти состояния можно разделить на подгруппы. Например, твердые вещества можно разделить на те, которые имеют кристаллическую или аморфную структуру, или на металлические, ионные, ковалентные или молекулярные твердые вещества на основе типов связей, которые удерживают вместе составляющие атомы. Менее четко определенные состояния материи включают плазму, которая представляет собой ионизированный газ при очень высоких температурах; пены, сочетающие в себе свойства жидкостей и твердых тел; и кластеры, которые представляют собой сборки небольшого числа атомов или молекул, которые проявляют свойства как на атомном уровне, так и на объемном уровне.

Однако вся материя любого типа обладает фундаментальным свойством инерции, которое — как сформулировано в трех законах движения Исаака Ньютона — не позволяет материальному телу мгновенно реагировать на попытки изменить свое состояние покоя или движения. Масса тела является мерой этого сопротивления изменениям; Привести в движение огромный океанский лайнер гораздо труднее, чем толкать велосипед. Еще одно универсальное свойство — это гравитационная масса, при которой каждое физическое существо во Вселенной действует так, чтобы притягивать друг друга, как впервые было заявлено Ньютоном, а затем преобразовано в новую концептуальную форму Альбертом Эйнштейном.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Хотя основные идеи о материи восходят к Ньютону и даже раньше к натурфилософии Аристотеля, дальнейшее понимание материи, наряду с новыми загадками, начало появляться в начале 20 века. Специальная теория относительности Эйнштейна (1905) показывает, что материя (как масса) и энергия могут быть преобразованы друг в друга согласно знаменитому уравнению E = m c ² , где E — энергия, m — масса, а c — скорость света.Это преобразование происходит, например, во время деления ядра, при котором ядро ​​тяжелого элемента, такого как уран, распадается на два фрагмента с меньшей общей массой, при этом разница масс выделяется в виде энергии. Теория гравитации Эйнштейна, также известная как его общая теория относительности (1916), принимает в качестве центрального постулата экспериментально наблюдаемую эквивалентность инертной массы и гравитационной массы и показывает, как гравитация возникает из искажений, которые материя вносит в окружающий пространственно-временной континуум. .

Понятие материи дополнительно усложняется квантовой механикой, корни которой уходят в объяснение Максом Планком в 1900 году свойств электромагнитного излучения, испускаемого горячим телом. С квантовой точки зрения элементарные частицы ведут себя и как крошечные шарики, и как волны, распространяющиеся в пространстве — кажущийся парадокс, который еще предстоит полностью разрешить. Дополнительная сложность в понимании материи связана с астрономическими наблюдениями, которые начались в 1930-х годах и показали, что большая часть Вселенной состоит из «темной материи».«Этот невидимый материал не влияет на свет и может быть обнаружен только по его гравитационному воздействию. Его подробный характер еще предстоит определить.

С другой стороны, благодаря современным поискам единой теории поля, которая поместила бы три из четырех типов взаимодействий между элементарными частицами (сильное взаимодействие, слабое взаимодействие и электромагнитное взаимодействие, исключая только гравитацию) При наличии единой концептуальной основы физики могут оказаться на грани объяснения происхождения массы.Хотя полностью удовлетворительная теория великого объединения (GUT) еще не получена, один ее компонент, теория электрослабого взаимодействия Шелдона Глэшоу, Абдуса Салама и Стивена Вайнберга (который разделил Нобелевскую премию по физике 1979 года за эту работу) предсказал, что элементарный субатомный частица, известная как бозон Хиггса, сообщает массу всем известным элементарным частицам. После многих лет экспериментов с использованием самых мощных доступных ускорителей частиц в 2012 году ученые наконец объявили об открытии бозона Хиггса.

Для подробного изучения свойств, состояний и поведения объемного вещества, см. твердое тело, жидкость и газ, а также конкретные формы и типы, такие как кристалл и металл.

7.1 Химические реакции и вещества

Обзор устройства

7.1 Химические реакции и вещества

Сводка по агрегату

* УДАЛЕННОЕ РУКОВОДСТВО ДЛЯ ЭТОГО УСТРОЙСТВА СЕЙЧАС ДОСТУПНО! *
НАЖМИТЕ ЗАГРУЗИТЬ, ЧТОБЫ ДОСТУПИТЬ
Концептуальное понимание учащимися химических реакций является основополагающим для большинства научных исследований.Понимание реакций на атомном уровне имеет решающее значение для изучения физики, жизни, земли и космоса. Что еще более важно, они открывают для учащихся новые окна любопытства, чтобы они могли увидеть мир вокруг них. К седьмому классу ученики готовы принять абстрактную природу взаимодействия атомов и молекул, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть.

Чтобы пробудить любопытство студентов и закрепить изучение модуля в видимом и конкретном виде, студенты начинают с опыта наблюдения и анализа бомбы для ванны, когда она шипит и в конечном итоге исчезает в воде.Их наблюдения и вопросы о том, что происходит, побуждают к обучению, которое углубляется в серию связанных явлений по мере того, как студенты повторяют и улучшают свои модели, изображающие, что происходит во время химических реакций. К концу раздела учащиеся твердо понимают, как моделировать простые молекулы, знают, что искать, чтобы определить, произошли ли химические реакции, и применяют свои знания к химическим реакциям, чтобы показать, как сохраняется масса при перегруппировке атомов.

В этот модуль встроены различные тесты, в том числе самостоятельные, сверстники, формирующие и итоговые задания.Этот модуль завершается заданием по передаче, в котором учащиеся применяют то, что они выяснили, к двум различным взаимосвязанным явлениям: зубной пасте слона и крошению мрамора, из которого состоит Тадж-Махал.

ВИДЕО ДЛЯ УЧИТЕЛЯ

СТУДЕНЧЕСКИЕ ВИДЕО

, ,

Примеры устройств

Дополнительная информация об агрегате

Построение следующих стандартов и практик

Ожидаемые результаты

Это устройство соответствует следующим ожиданиям производительности (PE) NGSS:

• MS-PS1-1: Разработка моделей для описания атомного состава простых молекул и протяженных структур.[Уточняющее заявление: упор делается на разработку моделей молекул разной сложности. Примеры простых молекул могут включать аммиак и метанол. Примеры расширенных структур могут включать хлорид натрия или алмазы. Примеры моделей на молекулярном уровне могут включать рисунки, трехмерные структуры шара и палки или компьютерные изображения, показывающие различные молекулы с разными типами атомов.] [Граница оценки: оценка не включает валентные электроны и энергию связи, обсуждая ионную природу субъединиц сложные структуры или полное описание всех отдельных атомов в сложной молекуле или расширенной структуре не требуется.]
• MS-PS1-2: Анализируйте и интерпретируйте данные о свойствах веществ до и после взаимодействия веществ, чтобы определить, произошла ли химическая реакция. [Уточняющее заявление: Примеры реакций могут включать сжигание сахара или стальной ваты, реакцию жира с гидроксидом натрия и смешивание цинка с хлористым водородом.] [Граница оценки: оценка ограничивается анализом следующих свойств: плотность, точка плавления, точка кипения , растворимость, воспламеняемость и запах.]
• MS-PS1-5: Разработайте и используйте модель для описания того, как общее количество атомов не изменяется в химической реакции и, таким образом, сохраняется масса. [Уточняющее заявление: акцент делается на законе сохранения материи и на физических моделях или рисунках, включая цифровые формы, которые представляют атомы.] [Граница оценки: оценка не включает использование атомных масс, уравновешивающих символьных уравнений или межмолекулярных сил. ]

Следующий PE будет разработан на трех модулях OpenSciEd; OpenSciEd Unit 6.1: Почему мы иногда видим разные вещи, глядя на один и тот же объект? (Одностороннее зеркало) , OpenSciEd Unit 7.1: Как мы можем создать что-то новое, чего раньше не было? (Блок бомбочек для ванны) и OpenSciEd Unit 8.2: Как звук может заставить что-то двигаться? (Звуковой блок) . Это устройство будет работать только с химическими веществами, которые передают сигналы в мозг через запах. Другие блоки будут обрабатывать электромагнитные и механические входы, а также связь с обработкой сигналов в мозгу, что приводит к немедленному поведению или воспоминаниям.

• MS-LS1-8. Соберите и синтезируйте информацию о том, что сенсорные рецепторы реагируют на стимулы, посылая в мозг сообщения для немедленного поведения или хранения в виде воспоминаний. [Граница оценки: оценка не включает механизмы для передачи этой информации]

• • MS-LS1.D: Обработка информации: каждый сенсорный рецептор реагирует на различные входные сигналы (электромагнитные, механические, , химические, ), передавая их в виде сигналов, которые проходят по нервным клеткам в мозг.Затем сигналы обрабатываются в мозгу, что приводит к немедленному поведению или воспоминаниям.

Основные дисциплинарные идеи

PS1.A: Структура и свойства вещества

• Вещества состоят из атомов разных типов, которые по-разному сочетаются друг с другом.
• Атомы образуют молекулы размером от двух до тысяч атомов.
• Твердые тела могут быть образованы из молекул или они могут быть расширенными структурами с повторяющимися субъединицами (например,г., кристаллы).

• Каждое чистое вещество имеет характерные физические и химические свойства (для любого объемного количества при данных условиях), которые можно использовать для его идентификации.

PS1.B: Химические реакции

• Вещества химически реагируют характерным образом. В химическом процессе атомы, из которых состоят исходные вещества, перегруппировываются в разные молекулы, и эти новые вещества имеют свойства, отличные от свойств реагентов.
• Общее количество атомов каждого типа сохраняется, и, таким образом, масса не изменяется.

LS1-D: Обработка информации

• Каждый сенсорный рецептор реагирует на различные входные сигналы (электромагнитные, механические, химические), передавая их в виде сигналов, которые проходят по нервным клеткам в мозг. Затем сигналы обрабатываются в мозгу, что приводит к немедленному поведению или воспоминаниям.

Дисциплинарные основные идеи дословно воспроизведены из A Framework for K-12 Science Education: практики, сквозные концепции и ключевые идеи. DOI: https://doi.org/10.17226/13165. Национальный исследовательский совет; Отдел поведенческих и социальных наук и образования; Совет по естественнонаучному образованию; Комитет по концептуальным основам новых стандартов естественнонаучного образования K-12. Национальная академия прессы, Вашингтон, округ Колумбия. Этот материал может воспроизводиться и использоваться другими сторонами с указанием этой ссылки. Если исходный материал каким-либо образом изменен, в атрибуте должно быть указано, что материал адаптирован из оригинала.

Основные научные и инженерные практики

В то время как это подразделение привлекает учащихся к нескольким SEP на уровне ожидаемых результатов на уровне урока для всех уроков в модуле, есть три основных практики, которые это подразделение нацелено на поддержку развития учащихся в процессе обучения в течение 7-го года обучения для SEP.Это:

• Построение пояснений и разработка решений
• Анализ и интерпретация данных
• Использование аргументов на основании доказательств

Кроме того, есть две вспомогательные практики, которые студенты будут использовать в течение курса. Эти две практики были разработаны учащимися в течение 6-го класса в рамках последовательности OpenSciEd и будут использоваться в качестве вспомогательных практик в этом модуле:

• Разработка и использование моделей
• Планирование и проведение расследований

Основные пересекающиеся концепции

Хотя это подразделение привлекает учащихся к нескольким CCC в зависимости от ожидаемого уровня успеваемости для всех уроков в модуле, существует три основных практики, на которые нацелено это подразделение, чтобы помочь поддержать развитие учащихся в процессе обучения.Это:

1. Узоры
2. Масштаб, пропорции и количество
3. Энергия и материя

Информация об объекте

Какие предварительные математические концепции необходимы для данного устройства?

выделенных жирным шрифтом разделов соответствующих общих основных математических стандартов — это те, которые учащиеся используют.

Плотность — это свойство, которое учащиеся измеряют, составляют график и вычисляют на основе данных массы и объема в Уроке 8. На этом уроке они будут использовать следующие две математические концепции:

• CCSS.MATH.CONTENT.7.RP.A.2.A Определите, находятся ли две величины в пропорциональной зависимости, например, путем проверки эквивалентных соотношений в таблице или построения графика на координатной плоскости и наблюдения за прямая линия, проходящая через начало координат.
• CCSS.MATH.СОДЕРЖАНИЕ.7.RP.A.2.B Определите константу пропорциональности (удельная ставка) в таблицах, графиках, уравнениях, диаграммах и словесных описаниях пропорциональных отношений.

Какие изменения мне нужно будет внести, если это устройство будет обучаться вне очереди?

Поскольку этот модуль преподается с использованием концептуального подхода к разработке модели материи, которая требует существования составных частиц и более мелких составных частей (атомов), предварительное обучение идее о том, что атомы существуют и что они составляют молекулы, контрпродуктивно для траектории. этого устройства.Учащиеся, возможно, слышали слова «атомы» и «молекулы» в других контекстах, и их следует поощрять к тому, чтобы они попытались применить любые идеи о дисперсной природе материи, которые они могут внести в таблицу в первой части модуля. Но, поскольку модули OpenSciEd в 6-м классе разрабатывают модель частиц вещества, которая не различает молекулы и атомы, в середине этого модуля ученики впервые обнаружат необходимость в таком различении, основанном на том, что они не могут. объясните о явлениях закрепления.Многие последующие модули OpenSciEd 7-го класса будут использовать идеи, разработанные в этом модуле, для объяснения других явлений, и будут полагаться на развитие следующих идей, разработанных в этом модуле. Единица, требующая каждой из перечисленных здесь идей, указана в скобках.

• Каждое вещество имеет характерные свойства, которые можно использовать для его идентификации (например, растворимость, запах, точка плавления, точка кипения, воспламеняемость, плотность, цвет). Они не меняются независимо от количества вещества.(7.2, 7.3)
• Вещества состоят из атомов разных типов, которые по-разному сочетаются друг с другом. Число, тип и расположение атомов в молекулах, составляющих вещество, уникальны для этого вещества. (7.2)
• Атомы образуют молекулы. (7.2, 7.3, 7.4)
• В химической реакции атомы, из которых состоят исходные вещества, перегруппировываются в разные молекулы, и эти новые вещества имеют свойства, отличные от свойств реагентов.(7.2, 7.3, 7.4)
• В химической реакции общее количество атомов каждого типа сохраняется, и, таким образом, масса не изменяется. (7.2, 7.3, 7.4)
• Есть два способа разделить материю — физические процессы и химические процессы. (7.3, 7.4)
• Химические процессы включают перегруппировку частиц, составляющих материю; это включает химические реакции, фазовые переходы и растворение. (7.2)

Благодарности

Группа разработчиков подразделения

• Дон Новак, руководитель подразделения, BSCS Science Learning
• Майкл Новак, руководитель группы полевых испытаний, Северо-Западный университет
• Холли Херо, писатель, BSCS Science Learning
• Гейл Хаусман, писательница, Северо-Западный университет
• Бетти Стеннетт, писатель, BSCS Science Learning
• Китра Типтон, писатель, школа Сансет-Ридж, Нортфилд, Иллинойс
• Уэйн Райт, писатель, BSCS Science Learning
• Рене Аффолтер, рецензент, Бостонский колледж
• Тайлер Скалетта, пилотный учитель, начальная школа колледжа Олкотт, государственные школы Чикаго
• Кэти Ван Хорн, специалист по оценке
• Джозеф Крайчик, заведующий кафедрой, Мичиганский государственный университет
• Майкл Клинчот, советник учителей, Джон Д.Школа математики и естествознания О’Брайанта
• Брайан МакНевин, советник учителей, Северо-западный образовательный округ 189

Производственная группа

BSCS Science Learning

• Кристин Осборн, редактор, независимый подрядчик
• Дениз Рубенс, редактор, независимый подрядчик
• Стейси Люс, руководитель редакционного производства
• Валери Мальтезе, специалист по маркетингу и координатор проектов
• Рене ДеВол, координатор проекта и редакция
• Крис Морейн, графический дизайнер мультимедиа

Внешняя оценка подразделения

Научная экспертная группа NextGenScience

Неотъемлемым компонентом процесса разработки OpenSciEd является внешняя проверка соответствия научным стандартам следующего поколения Научной экспертной комиссией NextGenScience с использованием рубрики EQuIP для науки.Мы гордимся тем, что это устройство заработало наивысший из возможных баллов и было награждено значком дизайна NGSS. Вы можете найти дополнительную информацию о рубрике EQuIP и процессе экспертной оценки на веб-сайте nextgenscience.org.

Что такое химия? | Живая наука

Вы можете думать о химии только в контексте лабораторных тестов, пищевых добавок или опасных веществ, но область химии включает в себя все, что нас окружает.

«Все, что вы слышите, видите, запах, вкус и прикосновение, связано с химией и химическими веществами (материей)», согласно Американскому химическому обществу (ACS), некоммерческой научной организации по развитию химии, учрежденной США. Конгресс. «А слух, видение, дегустация и прикосновение — все это связано с запутанной серией химических реакций и взаимодействий в вашем теле».

Итак, даже если вы не работаете химиком, вы занимаетесь химией или чем-то, что связано с химией, практически всем, чем вы занимаетесь.В повседневной жизни вы занимаетесь химией, когда готовите, когда используете чистящие средства, чтобы вытереть стол, когда принимаете лекарства или разбавляете концентрированный сок, чтобы вкус не был таким интенсивным.

Связанный: Ух ты! Огромный взрыв «сахарной ваты» в детской химической лаборатории

Согласно ACS, химия — это исследование материи, определяемой как все, что имеет массу и занимает место, а также изменения, которые может претерпеть материя, когда она подвергается различным воздействиям. среды и условия.Химия стремится понять не только свойства материи, такие как масса или состав химического элемента, но также то, как и почему материя претерпевает определенные изменения — преобразовалось ли что-то из-за того, что оно соединилось с другим веществом, замерзло, потому что оно было оставлено на две недели в морозильник или изменил цвет из-за слишком сильного воздействия солнечного света.

Основы химии

Причина, по которой химия затрагивает все, что мы делаем, заключается в том, что почти все, что существует, можно разбить на химические строительные блоки.

Основными строительными блоками в химии являются химические элементы, которые представляют собой вещества, состоящие из одного атома. Каждое химическое вещество уникально, состоит из определенного количества протонов, нейтронов и электронов и идентифицируется по названию и химическому символу, например «C» для углерода. Элементы, которые ученые открыли до сих пор, перечислены в периодической таблице элементов и включают как элементы, встречающиеся в природе, такие как углерод, водород и кислород, так и созданные человеком, например Лоуренсий.

Связанный: Как элементы сгруппированы в периодической таблице?

Химические элементы могут соединяться вместе, образуя химические соединения, которые представляют собой вещества, состоящие из нескольких элементов, таких как диоксид углерода (который состоит из одного атома углерода, соединенного с двумя атомами кислорода), или нескольких атомов одного элемента, как газообразный кислород (который состоит из двух атомов кислорода, соединенных вместе). Эти химические соединения могут затем связываться с другими соединениями или элементами, образуя бесчисленное множество других веществ и материалов.

Химия — это физическая наука

Химия обычно считается физической наукой в ​​соответствии с определением Британской энциклопедии, потому что изучение химии не связано с живыми существами. Большая часть химии, связанной с исследованиями и разработками, такими как создание новых продуктов и материалов для клиентов, относится к этой сфере.

Но, по мнению Биохимического общества, различия как физическая наука становятся немного размытыми в случае биохимии, которая исследует химию живых существ.Химические вещества и химические процессы, изучаемые биохимиками, технически не считаются «живыми», но их понимание важно для понимания того, как устроена жизнь.

Химия — это физическая наука, что означает, что она не затрагивает «живые» существа. Один из способов, которым многие люди регулярно занимаются химией, возможно, даже не осознавая этого, — это приготовление пищи и выпечка. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Пять основных разделов химии

Согласно онлайн-учебнику химии, опубликованному LibreText, химия традиционно делится на пять основных разделов.Существуют также более специализированные области, такие как пищевая химия, химия окружающей среды и ядерная химия, но в этом разделе основное внимание уделяется пяти основным субдисциплинам химии.

Аналитическая химия включает в себя анализ химикатов и включает качественные методы, такие как изучение изменений цвета, а также количественные методы, такие как изучение точной длины волны света, которую химическое вещество поглощает, вызывая это изменение цвета.

Эти методы позволяют ученым охарактеризовать множество различных свойств химических веществ и могут принести пользу обществу разными способами.Например, аналитическая химия помогает пищевым компаниям делать замороженные обеды вкуснее, обнаруживая, как химические вещества в продуктах питания меняются с течением времени. Аналитическая химия также используется для мониторинга состояния окружающей среды, например, путем измерения химических веществ в воде или почве.

Биохимия , как упоминалось выше, использует химические методы, чтобы понять, как биологические системы работают на химическом уровне. Благодаря биохимии исследователи смогли составить карту генома человека, понять, что различные белки делают в организме, и разработать лекарства от многих болезней.

Связано: Раскрытие генома человека: 6 молекулярных вех

Неорганическая химия изучает химические соединения в неорганических или неживых объектах, таких как минералы и металлы. Традиционно неорганическая химия рассматривает соединения, которые содержат углерод , а не (которые охватываются органической химией), но это определение не совсем точное, согласно ACS.

Некоторые соединения, изучаемые в неорганической химии, такие как «металлоорганические соединения», содержат металлы, которые связаны с углеродом — основным элементом, изучаемым в органической химии.Таким образом, такие соединения считаются частью обеих областей.

Неорганическая химия используется для создания различных продуктов, включая краски, удобрения и солнцезащитные кремы.

Органическая химия занимается химическими соединениями, содержащими углерод — элемент, который считается необходимым для жизни. Химики-органики изучают состав, структуру, свойства и реакции таких соединений, которые наряду с углеродом содержат другие неуглеродные элементы, такие как водород, сера и кремний.Органическая химия используется во многих областях, как описано в ACS, таких как биотехнология, нефтяная промышленность, фармацевтика и пластмассы.

Физическая химия использует концепции физики, чтобы понять, как работает химия. Например, выяснение того, как атомы движутся и взаимодействуют друг с другом, или почему некоторые жидкости, включая воду, превращаются в пар при высоких температурах. Физические химики пытаются понять эти явления в очень малом масштабе — на уровне атомов и молекул — чтобы сделать выводы о том, как работают химические реакции и что придает конкретным материалам их уникальные свойства.

Согласно ACS, этот тип исследований помогает информировать другие отрасли химии и важен для разработки продуктов. Например, физико-химики могут изучать, как определенные материалы, такие как пластик, могут реагировать с химическими веществами, для контакта с которыми этот материал предназначен.

Чем занимаются химики?

Химики работают в различных областях, включая исследования и разработки, контроль качества, производство, защиту окружающей среды, консалтинг и право. Согласно ACS, они могут работать в университетах, в правительстве или в частном секторе.

Вот несколько примеров того, чем занимаются химики:

Исследования и разработки

В академических кругах химики, проводящие исследования, стремятся получить дополнительные знания по определенной теме и не обязательно имеют в виду конкретное приложение. Однако их результаты все еще могут быть применены к соответствующим продуктам и приложениям.

В промышленности химики, занимающиеся исследованиями и разработками, используют научные знания для разработки или улучшения конкретного продукта или процесса.Например, пищевые химики улучшают качество, безопасность, хранение и вкус пищи; химики-фармацевты разрабатывают и анализируют качество лекарств и других лекарственных форм; а агрохимики разрабатывают удобрения, инсектициды и гербициды, необходимые для крупномасштабного растениеводства.

Иногда исследования и разработки могут включать не улучшение самого продукта, а скорее производственный процесс, связанный с его изготовлением. Инженеры-химики и инженеры-технологи придумывают новые способы упростить производство своей продукции и сделать ее более рентабельной, например, увеличить скорость и / или выход продукта при заданном бюджете.

Охрана окружающей среды

Химики-экологи изучают, как химические вещества взаимодействуют с окружающей средой, характеризуя химические вещества и химические реакции, присутствующие в естественных процессах в почве, воде и воздухе. Например, ученые могут собирать почву, воду или воздух в интересующем месте и анализировать их в лаборатории, чтобы определить, загрязнила ли деятельность человека окружающую среду или повлияет на нее иным образом. Некоторые химики-экологи также могут помочь восстановить или удалить загрязняющие вещества из почвы.С. Бюро статистики труда.

Связано: Почему удобрения опасны (инфографика)

Ученые, имеющие опыт работы в области химии окружающей среды, также могут работать консультантами в различных организациях, таких как химические компании или консалтинговые фирмы, предоставляя рекомендации о том, как можно выполнять практические действия и процедуры. соответствие экологическим нормам.

Закон

Химики могут использовать свое академическое образование, чтобы давать советы или защищать научные вопросы.Например, химики могут работать в сфере интеллектуальной собственности, где они могут применять свои научные знания к вопросам авторского права в науке, или в области экологического права, где они могут представлять группы с особыми интересами и подавать заявки на одобрение регулирующих органов до того, как начнется определенная деятельность.