Как вы думаете, кто изображен на этой фотографии: оператор атомной электростанции или химик, проводящий обычные анализы?
Как работают химики
В химии для исследования веществ и их превращений ведутся наблюдения и проводятся опыты.
Наблюдения – это целенаправленное отслеживание процессов, протекающих при исследовании веществ или явлений.
Для наблюдения выбирают такие вещества и в такой форме, чтобы было легко отслеживать изменения всех внешних признаков – агрегатного состояния, цвета и др. Поскольку возможности наших органов чувств довольно ограничены, при исследованиях часто используются вспомогательные средства. Например, через лупу или микроскоп можно увидеть строение кристаллов, которое невооруженным глазом рассмотреть нельзя.
Наиболее полное представление о веществах дают химические опыты.
Химические опыты – это целенаправленное воздействие на вещества посредством изменения условий внешней среды или другими веществами.
Например, при исследовании растворимости поваренной соли или сахара в холодной и горячей воде необходимо изменять условие внешней среды, т. е. температуру. Следовательно, надо проводить опыты.
В химии опыт называется химическим экспериментом. От опытов, проводимых в процессе учебной работы, химический эксперимент отличается научными целями и технической оснащенностью.
Перед проведением эксперимента химики продумывают ход работы и ее возможный результат, т. е. строят гипотезу. По окончании эксперимента они сопоставляют полученные результаты с гипотезой, т. е. делают вывод в отношении эксперимента. Если результаты повторных экспериментов совпадают с выдвинутой гипотезой, значит, можно сделать основополагающий вывод, который известен в науке как закономерность. Наиболее распространенные закономерности дают информацию о влиянии внешних условий или других веществ на данное вещество или на его химические превращения.
Часто исследование веществ и происходящих с ними превращений оказывается очень сложным, так как вклю-чает слишком много различных внутренних и внешних признаков. Поэтому в химической науке при изучении химических свойств веществ и происходящих с ними превращений вещества заменяют их упрощенными аналогами, называемыми моделями. Например, модель молекулы воды показывает только количество различных частиц, из которых состоит вода, и их расположение в пространстве. Этим сходство модели воды с водой как самым распространенным в повседневной жизни веществом ограничивается. Точно так же модель молекулы углекислого газа показывает только атомный состав одной молекулы углекислого газа и пространственное расположение в ней атомов углерода и кислорода.
Однако некоторые вещества имеют очень сложное строение, поэтому их модели тоже довольно сложны. Такими веществами являются, например, белки. Чем больше характеристик вещества не включено в его модель, тем проще она оказывается. Во всех случаях, кроме школьных химических опытов, мы имеем дело только с моделями веществ. Конструирование моделей реальных веществ и их превращений при проведении исследований на основе этих моделей называется моделированием.
