Еще в 1858 году он показал в брошюре конспект курса химической философии значение закона авогадро

Обновлено: 02.07.2024

П 13 Дидактика химии: становление и развитие: Книга для учителя.— СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2015. — 79 с.

В книге раскрывается вклад ученых в дидактику химии. Особое внимание уделяется вопросам истории дидактики химии: ее становления, дальнейшего развития и перспективного состояния на современном этапе.

Книга адресована учителям химии средней школы и вузовским преподавателям химических дисциплин. Она полезна для студентов-химиков бакалавриатов, магистратур и специалитетов, для химиков-методистов. Книга представляет интерес для аспирантов, докторантов и научных сотрудников, занимающихся актуальными проблемами современного химического образования в средней и высшей школе.

Мария С. Пак, 2015

Л. Б. Смилга, оформление обложки, 2015

Издательство РГПУ им. А. И. Герцена, 2015

Дидактика химии в настоящее время рассматривается как наука и как самостоятельная учебная дисциплина , изучаемая студентами в высших учебных заведениях, в особенности, педагогических.

Дидактика химии представляет собой науку о методологии , теории и практике химического образования в средней и высшей школе.

На изучение дидактики химии студентами как самостоятельной учебной дисциплины отводится по учебному плану 24–40 аудиторных часов (лекционных и семинарско-практических занятий).

ское образование как дидактическая система, 4) содержание общего химического образования, 5) методы химического образования, 6) средства химического образования, 7) организация и управление в химическом образовании, 8) качество химического образования, 9) современные технологии в химическом образовании, 10) дидактический эксперимент в химическом образовании, 11) методология в химическом образовании, 12) концепции химического образования.

лектор должен обзорно представить вклад выдающихся химиков мира в дидактику химии . Двух часов семинарско-практических занятий, отво-

димых для изучения ценной информации о вкладе выдающихся химиков мира в дидактику химии, недостаточно. Тем более, что студентов (будущих учителей химии) необходимо знакомить, на наш взгляд, не только с вкладом в дидактику химии отечественных ученых, но и современных дидактов, методистов, творческих учителей средних школ, опытных преподавателей вузов, научных сотрудников.

Целью данной книги является оказание информационно-методиче- ской помощи учителям химии средней школы, вузовским преподавателям химических и химико-методических дисциплин, студентам-химикам (будущим учителям химии) в изучении истории становления и развития дидактики химии как науки, в освоении ими химико-дидактического наследия отечественных и зарубежных ученых, а также инновационного дидактического опыта учителей химии средней школы и вузовских преподавателей.

Автор выражает искреннюю и глубокую благодарность Т. А. Боровских, М. В. Горскому, И. С. Ивановой, Г. С. Качаловой, И. А. Орловой, С. В. Телешову, Ф. Т. Шагеевой, Г. И. Штремплеру, И. В. Селиверстовой (Шутовой), Г. Н. Фадееву, О. Г. Ярошенко, чьи отзывы, материалы и замечания способствовали значительному улучшению данной книги.

СТАНОВЛЕНИЕ ДИДАКТИКИ ХИМИИ

Это: М. В. Ломоносов (1711–1765), А. Л. Лавуазье (1743–1794),

Д. Дальтон (1766–1844), И. Я. Берцелиус (1779–1848), С. Канниццаро

(1826–1910), А. М. Бутлеров (1828–1886), Д. И. Менделеев (1834–1907),

С. И. Сазонов (1866–1931), В. Н. Верховский (1873–1947) и другие.

1.1. М. В. Ломоносов — основоположник дидактики химии

Дидактика химии как наука о методологии, теории и практике химического образования возникла в России в середине XVIII века. Ее основоположником был великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765) — создатель научной химии и первый ее преподаватель.

Дидактические идеи Ломоносова были обусловлены, прежде всего, его пониманием предмета и методов химии. Если до Ломоносова ученые рассматривали химию как искусство получать вещества путем анализа и синтеза, то великий ученый определил химию как науку о составе, свойствах и превращениях веществ. Задачу химии он видел в исследовании как состава доступных чувствам тел, так и того, из чего впервые образуются составные тела, начала.

Большое значение в преподавании химии М. В. Ломоносов придавал химическому эксперименту. По его суждению, словесное изложение научных положений необходимо сопровождать химическими опытами, так как исходным моментом познания является чувственное восприятие. Вещества надо изучать целостно с качественной и количественной сторон, используя при этом методы других наук, прежде всего математики и физики.

Он указывал, что изменения свойств веществ необходимо сопоставлять с изменением их состава, а превращения веществ объяснять как естественный результат движения корпускул, из которых состоят вещества. М. В. Ломоносов большое значение придавал формированию корпускулярных представлений на основе интеграции опыта с умозрением, фактов с теоретическим обобщением.

1.2. Вклад зарубежных ученых в дидактику химии

1.2.1. Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794)

Наука, по мнению А. Лавуазье, состоит из фактов, представлений и терминов. Ученый не включает теорию в содержание науки. По Лавуазье, сущность в науке составляют факты, которые добываются опытным путем. Научные представления, являющиеся продуктом ощущения, должны быть непосредственным следствием опыта или наблюдения. Сначала образуются представления, которые выражаются словами, создающими эти представления, которые, в свою очередь, воссоздают факт.

Взгляды А. Лавуазье на науку и процесс познания определили его дидактические принципы в обучении химии: исходить из наблюдений опыта; накапливать факты, прежде чем знакомить с выводами из них; начинать с единичного, а не с общего; не делать ни каких выводов, которые не вытекали бы непосредственно из опыта и наблюдения; сопоставлять химические факты и истины в таком порядке, который был бы способен облегчить начинающим ознакомление с ними; никогда не делать ни одного шага вперед, иначе как от известного к неизвестному; лучше делать хорошо, чем делать много; нужно добиваться лишь доступности и ясности, избегая всего, что могло бы отвлекать внимание; сначала создавать представления о веществах и явлениях, а потом давать им названия и определения.

Такие дидактические идеи и взгляды Лавуазье, как накопление фактов путем наблюдения и эксперимента, обобщение на основе фактов, выводов, закрепление выводов в терминах и фразах, развивая речь учащихся, воссоздание на базе развитой речи представлений о веществах и их процессах (в их отсутствие) показаны в учебнике убедительно и ярко.

В 1793 году Лавуазье предлагает в проекте национальному Конвенту ввести изучение химии в средних школах. Он рекомендует начать это изучение с общих основ, присущих большому числу химических ремесел и ставить круг вопросов, относящихся к тем химическим ремеслам, которые требуют специального углубленного изучения.

1.2.2. Джон Дальтон (1766–1844)

Видную роль в становлении дидактики химии сыграл Джон Дальтон. По суждениям Дальтона, основу науки составляют факты, добытые путем опыта. В отличие от Лавуазье, ученый считал, что факты приобретают смысл и познавательное значение лишь тогда, когда они освещены теорией. Теория, устанавливая связи между фактами, объединяет их и позволяет предвидеть новые факты. Теорией, выполняющей системообразующую и предсказательную функции в области химии, является атомная теория. Дальтон утверждал, что атомная теория сводит видимые превращения веществ к изменению их внутреннего строения.

Многие дидактические принципы, выдвинутые Джоном Дальтоном, носят современный характер: возможно более раннее изучение теории, изучение теории на ярких фактах, ознакомление учащихся не только со строением веществ, но и с их энергией, описание фактов на основе теории, использование фактического материала для разъяснения научного значения теории, единство теории и практики.

1.2.3. Йенс Якоб Берцелиус (1779–1848)

Дидактический принцип единства фактов и теории в обучении химии отстаивал и Йенс Якоб Берцелиус. Величайшей заслугой Й. Берцелиуса было введение в дидактику химии химического языка, который значительно облегчал понимание химических процессов с точки зрения атомистики и наглядно представлял количественную сторону химических реакций.

Берцелиус огромное значение придавал возбуждению и поддержанию познавательного интереса к изучению химии, постоянного желания узнать, что же будет дальше. Главными средствами познавательного интереса он считал использование основных положений атомно-молеку- лярной теории, ознакомление с методами добывания фактов и применения исторических справок в процессе преподавания. Большое внимание Берцелиус уделял расположению учебного материала: факты должны следовать в таком порядке, чтобы можно было не только легко их запоминать и сравнивать, но и чтобы на примере одного вещества можно было изучить свойства целого класса. Он предлагал два способа рассмотрения учебного материала: 1) одновременное рассмотрение элемента и его соединений; 2) рассмотрение сначала простых, затем бинарных и тройных соединений и т. д.

1.2.4. Станислао Канниццаро (1826–1910)

В тесной связи с развитием химической науки шло и развитие науки о химическом образовании, дидактики химии. Дидактические взгляды

Основываясь на определениях плотности пара ртути и ее летучих соединений, С. Канниццаро предложил удвоить атомную массу ртути сравнительно с принятой Ш. Жераром. Имея в виду аналогию соединений ртути с соединениями других металлов, он предложил также удвоить атомные массы меди, цинка и олова.

Смотрите также:

Установлено также, что в процессе гидрогенизации наблюдается снижение рН вследствие возможного протекания реакции Канниццаро с образованием D-сорбита (III) и D-глюконовой кислоты (II).

Это происходит из-за постепенного расхода мочевины .окисления формальдегида до муравьиной кислоты и протекания реакции Канниццаро. В конце реакции среда может оказаться кислой, что вызовет преждевременное отверждение.

В это же время Э. Митчерлих стал первым химиком, применившим смесь
Ю. Либих и Ф. Велер еще 1832 году наблюдали переход бензальдегида в бензойную кислоту в присутствии щелочи, а в 1853 году С. Канниццаро установил, что при этом образуется соответствующий спирт.

Фуркруа Химическая философия , переведенная Иваном Книгиным и Иваном Каменским. В 1812 г. она была переиздана в Москве. [32]

Дальтон [34] считал, что структурное различие между водой и льдом обусловлено упаковкой. Новая система химической философии , изданной в 1808 г. Согласно Дальтону, атомы льда располагаются в гексагональной системе, а атомы воды ведут себя иначе. Во всяком случае удивительно то, что основное различие между структурами воды и льда выражается в плотности упаковки. [33]

Исследования Гей-Люссака и его выводы о простых объемных отношениях химически взаимодействующих газов встретили резкие возражения со стороны Дальтона. В Новой системе химической философии он отводил немало места разбору и критике взглядов Гей-Люосака. [34]

Позднее разграничение понятий смеси и соединения получает у Дальтона большую четкость. В Новой системе химической философии он критикует теорию Бертолле именно с позиции последовательно проведенной атомистической теории. Он доказывает, что корень ошибок Бертолле лежит, главным образом, в том, что Бертолле игнорирует положения атомистики, в частности SRKOR Боиля в его ньютоновской интерпретации. [35]

Одновременно в своей лаборатории Ломоносов заложил экспериментальные основы новой научной дисциплины-физической химии, назначение которой, в полном соответствии с современным пониманием ее, он видел в том, чтобы объяснить на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при помощи физических операций. Физическая химия может быть названа химической философией . Наиболее выдающимся из произведенных в этом плане экспериментальных исследований Ломоносова явилось открытие им закона сохранения массы, сопровождавшееся разъяснением совершенно загадочной для его современников прибыли веса металлов при их прокаливании. Созданная Ломоносовым лаборатория служила материальной базой не только чисто научных исследований; это была одновременно первая в мире учебная лаборатория, в которой Ломоносов готовил кадры молодых отечественных ученых. Для оснащения лабораторных работ по физической химии Ломоносов сконструировал ряд оригинальных приборов; некоторые из них в усовершенствованном виде используются в практикумах по физической химии и сейчас. [36]

Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях. Она может быть названа также химической философией , но в совершенно другом смысле, чем та мистическая философия, где не только скрыты объясиения, но и самые операции производятся тайпым образом. [37]

В соответствии с только что приведенной общей оценкой роли теории Дальтон оценивает и собственные работы. Так, выпуская в свет Новую систему химической философии , он в предисловии говорит о своей теории как об очень полезном руководстве для проведения химических исследований. [38]

Наиболее выдающимся событием на съезде было выступление итальянского химика Канниццаро, убедительно показавшего необходимость введения в химию представлений Авогадро, подтвержденных и развитых Жераром, о молекулярном строении вещества. Еще до съезда Канниццаро опубликовал брошюру Конспект курса химической философии ( 1858 г.), в которой придал гипотезе Авогадро ( 1811 г.) о равном числе молекул - наимельчайших самостоятельно существующих частиц вещества - в равных объемах газа значение закона, показал его применимость для разрешения ряда основных вопросов химии и предложил способы точного определения молекулярных и атомных весов. [39]

Химическое соединение Дальтон понимает как связывание различных атомов между собой. Этот рисунок является приложением ко второй части Новой системы химической философии . [40]

В работе, относящейся к 1858 г., Канниццаро пришел к важным выводам, позволившим ему установить новую систему атомных весов и формул. Эта работа вышла впервые под заглавием Извлечение из курса химической философии , доложенное профессором С. [41]

В июне 1808 г. вышла первая часть книги Новая система химической философии , в которой автор приводит таблицу атомных весов без какого-либо подробного объяснения. [42]

Статьи Праута были напечатаны в журнале Annals of Philosophy в 1815 - 1816 годах. Праут исходил из того, что атомные веса, приведенные в книге Дальтона Химическая философия , выражались целыми числами. [43]

И хотя Бойль не назвал конкретно ни одного элемента ( поскольку не было еще экспериментальных данных, свидетельствующих о неразложимости известных тогда тел), он определил химию как самостоятельную химическую философию , имеющую собственный предмет ( химические элементы) и цели и основанную на экспериментальных методах. [44]

Известное историческое значение для дальнейшей судьбы гипотезы Авогадро имело отношение к ней Дюма. Взявшись в 1826 г. с большим рвением за проверку и применение данной гипотезы, провозгласив ее одной из главных опор атомистики, Дюма в результате своих дальнейших исследований, а также под влиянием работ других ученых впоследствии изменил свое отношение к ней. О химической философии [53], Дюма торжественно похоронил данную гипотезу. [45]

Станислао Канниццаро (1826-1910) был выдающимся европейским ученым итальянского происхождения, чьи исследования в области медицины, физиологии и химии сделали его достойным большого признания на протяжении всей его профессиональной жизни.

Его основной вклад в науку - реакция Канниццаро, объяснение гипотезы Авогадро, эссе Sunto di a corso di filosofia chimica y окончательно установили разницу между атомами и молекулами.


Ему также приписывают несколько открытий, включая цианамид, бензиловый спирт и бензойную кислоту. Из-за анатомической реформы многие каталогизировали его как отца закона об атомах.

Этот итальянец был соучредителем научного журнала Gazzetta Chimica Italiana. Не довольный своей медицинской, научной и научной деятельностью, Канниццаро ​​вмешался в революцию в январе 1848 года: он был назначен офицером сицилийской артиллерии и входил в состав палаты общин в качестве депутата во Франкавилле..

  • 1 Биография
    • 1.1 Исследования
    • 1.2 Революция 1848 года
    • 1.3 Падение сицилийской революции и бегство
    • 1.4 Учебно-исследовательская работа
    • 2.1 Реакция Канниццаро
    • 2.2 "Сунто ди уна корсо ди философия чимика"
    • 2.3 Объяснение гипотезы Авогадро
    • 2.4 Различие между молекулярной массой и атомной массой
    • 2.5 Канниццаро ​​и периодическая таблица
    • 2.6 Курсы Канниццаро
    • 2.7 Вторая революция химии

    биография

    Станислао Канниццаро ​​родился в Палермо 13 июля 1826 года. Он вырос в богатой итальянской семье с десятью братьями. Его отец Мариано Канниццаро ​​был магистратом и генеральным директором сицилийской полиции, а его мать звали Анна Ди Бенедетто..

    исследования

    Первые годы обучения он учился в частных школах и в обычной школе Палермо. В 1836 году он был интернирован в королевскую Каролину Каласанцио. В следующем году большая часть Италии пострадала от эпидемии холеры, и два его брата умерли по этой причине.

    Станислав был заражен холерой, но после долгого выздоровления он покинул ситуацию с побуждением изучать философию, литературу и математику..

    В 1841 году, когда ему было всего 15 лет, юный Канниццаро ​​поступил изучать медицину в университет Палермо. Пройдя три года на кафедре физиологии, он завел дружбу со своим учителем Микеле Фодера.

    Под руководством Фодеры Канниццаро ​​он провел несколько экспериментов, которые очаровали его химией. Сталиснао Канниццаро, мотивированный отсутствием лабораторной инфраструктуры в университете, способствовал созданию современных университетских аудиторий для надлежащей практики студентов..

    В 1845 году Канниццаро ​​участвовал в научном конгрессе в Неаполе. Именно там его пригласили работать в химическую лабораторию в Пизанском университете. В этой лаборатории он продержался два года и вместе с несколькими коллегами укрепил свои основы в области химии..

    Революция 1848 года

    Во время школьных каникул 1847 года, находясь на Сицилии, он участвовал в Революции в январе 1848 года. Он обвинил правительство в развращении и измене Сицилии..

    Станислао Канниццаро ​​был назначен офицером артиллерии в новой армии Сицилии; у него были свои правила и своя конституция. Через несколько месяцев он был избран членом палаты общин и депутатом Франкавиллы. Оттуда он попросил абсолютную реформу Конституции 1812 года.

    Завоевав доверие сицилийского революционного правительства, Станислао Канниццаро ​​остался в Таормине. По этому случаю он выступил в качестве комиссара вышеупомянутого режима, где он участвовал против сопротивления бурбонов.

    Падение сицилийской революции и бегство

    Когда перемирие закончилось в 1849 году, он вместе с революционными войсками бежал в Палермо. В апреле того же года произошла сицилийская революция, и он был приговорен к смертной казни.

    Это привело его к бегству на остров Марсель. Позже он отправился во Лион, Франция, где изучал промышленность. Затем он отправился в Париж, где ему предложили работу в престижной лаборатории под названием Мишель-Эжен Шевроль; вот где он получил цианамид в 1851 году.

    Вместе со своим коллегой Эдмондом Фрэми он провел серию экспериментов в лаборатории Гей-Люссака. Затем он получил классы калориметрии в Коллеж де Франс. Он также достиг кафедры физики и химии в Александрийском национальном колледже..

    С приходом осени 1855 года Станислао Канниццаро ​​создал небольшую лабораторию для продолжения своих экспериментов. Там родился так называемая реакция Канниццаро, спиртовой раствор гидроксида калия.

    В том же году он был вызван министром образования на должность заведующего кафедрой химии Генуэзского университета..

    Учебно-исследовательская работа

    По бюрократическим причинам их следственные процессы были отложены. В конце 1857 года он был рассмотрен в научном журнале под названием Нуово Чименто фундаментальное изучение курса химической философии.

    Молодой итальянский ученый написал такие концепции с целью структурирования и упорядочения значительной части своих открытий, главным образом, чтобы помочь своим ученикам и коллегам..

    Для этого великого ученого успехи продолжались, так как в 1860 году он был почетным гостем на конгрессе в Карлсруэ. Там у него была возможность объяснить все достигнутые успехи и открытия. Это сделало его частью Академии наук, в 1865 году.

    Еще одним выдающимся достижением Канниццаро ​​было то, что он преподавал в Пизе и Неаполе. Там он дал кафедру органической и неорганической химии в университете Палермо.

    Он исследовал ароматические соединения и амины. Он также прошел Римский университет и был профессором химии; это способствовало его назначению сенатором. В этом государственном управлении он приложил неисчислимые усилия для модернизации и повышения уровня итальянского научного образования..

    Этот ученый разработал свой аспект как писатель, соучредив научный журнал Gazzetta Chimica Italiana. Станислао Канниццаро ​​умер в Риме 10 мая 1910 года.

    Основные вклады

    Реакция Канниццаро

    Исследования Канниццаро ​​были посвящены органическим соединениям и реакциям на ароматические соединения..

    В 1853 году он обнаружил, что, когда бензальдегид реагирует с концентрированным основанием, образуются два вещества: бензойная кислота и бензиловый спирт. Это явление известно как реакция Канниццаро.

    Это непропорциональная реакция, которая означает, что одна молекула восстанавливается (молекула спирта), а другая окисляется (молекула кислоты). Реакция Канниццаро ​​происходит в три этапа:

    1 - На первом этапе гидроксид-ион прилипает к карбонилу.

    2 - На втором этапе происходит перенос гидрида.

    3 - Наконец, на третьем этапе кислота и основание сбалансированы.



    "Сунто ди уна корсо ди философия чимика"

    Этот текст внес большой вклад в химию, поскольку в нем был дан ответ на ряд диатрибов о современной химии, таких как различие между атомным весом и молекулярным весом; аналогично, в этом эссе была объяснена гипотеза Авогадро.

    Объяснение гипотезы Авогадро

    В 1811 году Амадео Авогадро разработал гипотезу, которая гласит, что равные объемы различных газообразных тел, подвергнутых одинаковой температуре и одинаковому давлению, содержат одинаковое количество молекул.

    Из этого следует, что при равных условиях температуры и давления относительные молекулярные массы двух газообразных тел равны плотности этих двух тел.

    Когда Авогадро предложил свою гипотезу, он представил ее во многих более сложных и абстрактных терминах, которые мешали ее пониманию..

    Именно Канниццаро ​​разъяснил некоторые аспекты этого закона. Кроме того, он показал, как идеи Авогадро могут быть применены в области органической химии.

    Различие между молекулярной массой и атомной массой


    В вашем тексте Сунто ди корсо ди философия чимика, Канниццаро ​​установил разграничение между молекулярным весом и атомным весом.

    Этот ученый показал, что атомный вес элементов, найденных в летучих веществах, может быть выведен из молекулярного веса указанных веществ..

    Он также обнаружил, что плотность пара и атомный вес этих элементов могут быть определены, если знать об их температурах. За эти открытия он был награжден медалью Копли Королевского общества Лондона в 1891 году..

    Канниццаро ​​и периодическая таблица

    Когда Канниццаро ​​изучил гипотезу Авогадро, он объяснил, что теории этого ученого являются ключом к стандартизации атомных весов. Сначала его наблюдение не было оценено, но позже оно окупилось.

    В 1860 году в Карлсруэ, Германия, состоялся первый международный конгресс химиков. Целью этого конгресса было решить некоторые проблемы современной химии, такие как определение молекулы и атома, химическая номенклатура, атомный вес и другие.. Сунто ди корсо ди философия чимика позволило решить некоторые из этих вопросов.

    Фактически, наблюдения Канниццаро ​​вдохновили Дмитрия Менделеева во время создания периодической таблицы (так сказал ученый), которая включает атомный вес элементов и число Авогадро.

    Курсы Канниццаро

    Всю свою жизнь Канниццаро ​​преподавал в разных университетах. Его курсы химии были местом для исторического размышления об этой науке.

    Он посвятил свои уроки не только объяснению работ известных и знаменитых ученых, но и таким малоизвестным деятелям, как французский Марк Антуан Август Гуадин (1804-1880) и его соотечественник Амадео Авогадро.

    В этом смысле его занятия послужили основой для создания его книги. Сунто ди корсо ди философия чимика.

    Вторая революция химии

    Вторая революция в химии произошла между 1855 и 1875 годами. Одним из ученых, чей вклад позволил разработать эту революцию, был Станислао Канниццаро, а также Франкланд, Вюрц, Келукэ и Уильямсон, чтобы упомянуть несколько.

    Наиболее значительным вкладом Cannizzaro в эту революцию было введение атомного веса..

    Читайте также: