在前面的学习中我们知道,化学科学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的一门自然科学。认识物质的性质是化学研究的一项重要任务,只有深入地研究物质的性质,才能更好地利用物质为人类生产、生活服务。那么,怎样才能更科学地认识物质的性质呢?
1.研究物质性质的基本方法
研究物质的性质常常运用观察、实验、分类、比较等方法。
(1)观察法。观察是一种有计划、有目的地用感官考察研究对象的方法。可以直接用肉眼观察物质的颜色、状态,用鼻子闻物质的气味,也可以借助一些仪器来进行观察,提高观察的灵敏度。人们在观察过程中,不仅要用感官去搜集信息,还要积极地进行思考,及时储存和处理所搜集的信息。观察要有明确而具体的目的,要对观察到的现象进行分析和综合。
(2)实验法。实验法是通过实验来验证对物质性质的预测或探究物质未知性质的方法。在进行实验时,要注意控制温度、压强、浓度等条件,这是因为同样的反应物质在不同的条件下可能会发生不同的反应。
在进行研究物质性质的实验前,要明确实验的目的要求、实验用品和实验步骤等;实验中,要仔细研究实验现象,并做好实验记录;实验后,要写好实验报告,并对实验结果进行评价和分析。
(3)分类法。在研究物质性质时,运用分类的方法,分门别类地对物质及其变化进行研究,可以总结出各类物质的通性和特性;反之,知道某物质的类别,我们就可推知该物质的一般性质。
(4)比较法。运用比较的方法,可以找出物质性质间的异同,认识物质性质间的内在联系,对物质的性质进行归纳和概括。
2.研究物质性质的基本程序
通过初中化学的学习,我们已经对科学探究的过程有了一定的了解。其实,人们对物质性质的研究也是一个科学探究过程。物质性质研究的内容包括物质的物理性质、化学性质,物质的通性和特性。那么研究物质性质的基本程序是怎样的呢?
第一,要观察物质的外观,了解物质的存在状态、颜色、气味等;
第二,要对物质的性质进行预测;
第三,设计并实施实验来验证所做的预测。通过对实验现象的观察和分析,归纳出与预测相一致的性质,并对实验中所出现的特殊现象进行进一步的研究;
第四,对实验现象进行分析、综合、推论,概括出物质的通性和特性。(www.xing528.com)
议一议
人类是如何探究物质的内部结构的?
3.化学探究过程中的模型与假说
通过观察、实验等方法认识了物质的性质后,人们往往要探究产生相关性质的原因,这就涉及物质结构方面的问题,物质结构问题仅通过一般实验是无法解决的,还需要借助模型、假说等方法进行相关研究。
(1)关于模型。
模型是以客观事实为依据建立起来的,是对事物及其变化的简化模拟。模型一般可分为物体模型和思维模型两大类。例如,在研究有机化合物的结构时经常用到的球棍模型就属于一种物体模型,而在研究原子结构的过程中所建立起的各种模型则属于思维模型。
(2)关于假说。
假说是以已有事实材料和科学理论为依据,面对未知事实或规律所提出的一种推测性说明。假说提出后需得到实践的证实,才能成为科学理论。道尔顿提出的原子学说起初就是一种假说,后来经过反复验证和修正,才发展成科学理论。
关于物质性质的研究只是化学研究的任务之一,除此之外,我们还需要通过化学研究为物质发生的各种变化寻求合理的理论解释,测定物质组成中各部分的含量,探究物质的内部结构,以及设计物质的合成方法等。现在,化学工作者不仅使用试管、烧杯等一般的化学仪器,而且使用许多先进的仪器来进行化学研究,使化学研究水平大为提高。
资料在线
现代化学实验室
并非所有的化学实验都是在试管、烧杯等简单的化学仪器中完成的。随着科学技术的发展,化学研究室中出现了各种先进的仪器,帮助人们完成研究任务。例如,利用色谱仪可以把某种物质从混合物中分离出来,而X射线仪、质谱仪、核磁共振仪等则可以帮助人们测定化学物质的结构。
计算机技术的兴起为化学实验研究开辟了一个新领域——计算机化学。在这个领域里进行化学研究的人们用计算机做实验。利用速度快、储存量大的计算机和化学家编制的新程序,可以计算出化学物质的结构,还可以预测未知化合物的性质。随着科学技术的发展,人们对计算机有着更高的期望:教会计算机按照优秀的化学家的思考方式去思考;让计算机去评估浩如烟海的反应,确定哪一个反应最适合得到某种预期的目标化合物;开发一种计算机——受控机器人系统,让它们在实验室里实施合成反应,等等。
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