§ 1. Объект и предмет химической науки

Определения и обозначения

Химия — естественная наука, изучающая вещества, их состав, строение, свойства и превращения. Это определение показывает, что химия связана с природой и исследует не только названия веществ, но и то, из чего они состоят и как меняются. Оно помогает увидеть общую задачу науки.

Объект химии — вещества и происходящие с ними превращения, которые изучает химическая наука. Иными словами, объект — это то, на что направлено исследование. Понятие нужно, чтобы обозначить круг явлений и веществ, которыми занимается химия.

Предмет химии — свойства, состав, строение веществ и закономерности их превращений. Это конкретные стороны объекта, которые исследуют химики. Такое определение помогает понять, какие вопросы задают о веществе и его изменениях.

Химическое явление — превращение одних веществ в другие. При этом возникают вещества с новым составом и свойствами. Понятие помогает отличать химическое превращение от изменения, при котором вещество остаётся прежним.

Как это устроено

Вещества и их превращения встречаются в природе, быту и производстве, поэтому они становятся объектом химии. В природе одни вещества могут постепенно переходить в другие, а дома мы наблюдаем, например, горение топлива или потемнение металла. На производстве химические процессы используют, чтобы получать нужные материалы. Изучая объект во всех этих случаях, химия помогает объяснять происходящее и управлять превращениями.

Объект и предмет отвечают на разные вопросы: «что изучают?» и «какие стороны этого изучают?». Например, если исследуют ржавление, объектом будут железо и вещества, участвующие в его изменении, а предметом — свойства этих веществ и закономерности процесса. Такое разделение нужно, чтобы чётко формулировать задачу исследования. Иначе можно назвать само явление, но не указать, что именно хотят о нём выяснить.

Одного названия или внешнего вида вещества недостаточно, чтобы понять его поведение. Состав показывает, какие вещества или частицы входят в него, строение — как они связаны и расположены, а свойства — как вещество проявляет себя. Эти стороны связаны: различия в составе и строении могут объяснять различия свойств. Поэтому химик изучает их вместе, чтобы описать вещество и предсказать его возможные изменения.

Изменение формы или агрегатного состояния само по себе не означает, что возникло новое вещество. Лёд тает и становится жидкой водой, но состав воды при этом не меняется: это физическое изменение. При химическом превращении исходные вещества становятся другими веществами с иным составом и свойствами. Такое различие позволяет не называть химическим явлением любое заметное изменение.

Химия связана с другими естественными науками, потому что природу можно исследовать с разных сторон. Например, биология рассматривает живые организмы и процессы в них, а химия может изучать вещества и превращения, происходящие внутри организма. Один и тот же объект поэтому может интересовать несколько наук. Каждая ставит собственные вопросы и использует подходящие способы исследования.

Объект и предмет химической науки

Сначала найдите, о каких веществах и процессе говорится: это поможет определить объект. Затем спросите, какие именно свойства, состав или закономерности исследуют, — так вы сформулируете предмет. Последняя строка таблицы помогает проверить, образовались ли новые вещества.

Разбор задач

Задача 1. Ученик изучает ржавление железа. Назови объект химии в этом примере. Нужно указать не только название процесса, но и то, с какими веществами он связан. Вспомни, что объект отвечает на вопрос «что изучают?».

1. Найди явление: железо ржавеет.
2. Определи, что участвует в рассмотрении: железо и вещества, с которыми оно взаимодействует, а также продукты процесса.
3. Назови объект как вещества и происходящее с ними превращение.

Ответ: объект химии — железо, участвующие в ржавлении вещества и их превращение с образованием ржавчины.

Задача 2. При нагревании лёд превращается в воду. Нужно выяснить, является ли это химическим превращением. Сравни не внешний вид, а само вещество до и после изменения. Решающий признак — появление нового вещества.

1. До нагревания есть лёд, то есть твёрдая вода.
2. После нагревания образуется жидкая вода; её состав остаётся тем же.
3. Поскольку новое вещество не появляется, изменение относится к физическим, а не к химическим.

Ответ: таяние льда не является химическим превращением: меняется агрегатное состояние воды, но не само вещество.

Задача 3. Для изучения горения свечи сформулируй объект и предмет химического исследования. В условии названы и вещества, участвующие в процессе, и сам процесс. Поэтому ответ нужно разделить на две части: что рассматривают и какие стороны этого изучают.

1. Назови объект: вещества, участвующие в горении, например воск и кислород, и их превращения.
2. Назови предмет: состав и свойства веществ, а также закономерности процесса горения.
3. Проверь, что объект отвечает на вопрос «что?», а предмет — «какие стороны и закономерности?».

Ответ: объект — воск, кислород и происходящие при горении превращения; предмет — состав и свойства участников процесса и закономерности их превращения.

Типичные ошибки

Объект и предмет иногда считают синонимами, потому что оба понятия говорят о том, что связано с исследованием. Но объект — это изучаемые вещества и превращения, а предмет — выбранные стороны и закономерности. Чтобы проверить себя, задайте два вопроса: «Что изучают?» и «Что именно об этом выясняют?».

Химическим явлением называют любое изменение, ведь внешне лёд, вода и пар сильно различаются. Однако при смене агрегатного состояния новое вещество может не появиться. Проверьте, изменился ли состав: если вещество осталось тем же, это физическое изменение, а не химическое превращение.

Иногда химию сводят только к изучению веществ, забывая об их превращениях. Такая ошибка возникает, если обращать внимание лишь на то, что можно взять или увидеть. Но химия объясняет и то, как вещества становятся другими. Проверка простая: в определении объекта должны быть не только вещества, но и происходящие с ними изменения.

Можно ошибочно полагать, что химия изучает только вещества, созданные человеком. Вероятно, так кажется из-за примеров с производством и лабораторией, но химические процессы постоянно идут и в природе. Чтобы проверить себя, вспомните природные превращения и задайте вопрос, могут ли их изучать химики: ответ — да.

Связь с другими темами

До изучения темы полезно знать, что тела состоят из веществ, а вещества обладают свойствами, по которым их можно различать. Это помогает отделять тело как отдельный предмет от материала, из которого оно сделано. Тогда легче определить, что именно становится объектом химического исследования.

Различение физических и химических явлений понадобится при изучении признаков химических реакций. Умение проверять, появилось ли новое вещество, помогает отличать превращение от изменения формы или агрегатного состояния. Это будет основой для распознавания реакций.

Представление о составе и свойствах веществ пригодится при изучении химических формул и классификации веществ. Формулы помогают записывать состав, а свойства — сравнивать и объединять вещества по общим признакам. Так определения из этой темы станут опорой для дальнейшего изучения химии.

Что запомнить

• Химия относится к естественным наукам.
• Объект химии — вещества и их превращения.
• Предмет химии — состав, строение, свойства веществ и закономерности их превращений.
• Объект отвечает на вопрос «что изучают?», предмет — «что именно об этом изучают?».
• При химическом превращении образуются новые вещества.
• Одно и то же явление разные науки могут рассматривать с разных сторон.