Методология в химии реферат

Обновлено: 02.07.2024

Основная задача курса – помочь овладеть студенту, будущему учителю химии системой знаний по истории химии, которые он может использовать на уроках и во внеклассной работе по предмету. Главная идея заключается в том, что история и методология химии, как никакая другая дисциплина, способствует интеграции полученных знаний и координирует их в соответствии с важнейшей методологической задачей высшего образования.

В программе осуществляется взаимосвязь вопросов истории и методологии химии с подготовкой учителя химии для средней школы.

Курс истории и методологии химии должен:

· способствовать формированию у студентов активной жизненной позиции;

· способствовать гармоничному развитию личности будущего учителя химии, творчески решающего задачи обучения и воспитания учащихся средней школы;

· формировать умение самостоятельно и систематически пополнять свои знания (при подготовке к семинарским занятиям, при написании курсовых работ, рефератов).

История и методология химии изучается студентами ЕГФ (биологи) на IV курсе (7 семестр) после изучения основных химических дисциплин: неорганическая химия, органическая химия, биоорганическая химия, биохимия, аналитическая химия и приводит в систему знания студентов об истории развития конкретных химических наук, а также более глубоко знакомит студентов с историей открытия основных законов и теорий химии. Курс имеет профессиональную направленность и готовит студентов к работе в школе, т.к. многие современные альтернативные программы по химии изобилуют историческими сведениями.

Студенты должны знать:

§ Историю зарождения химии в древности.

§ Историю выделения химии в самостоятельную область знания.

§ Историю открытия основных законов и теорий химии.

§ Знать характеристику современных направлений развития химии.

§ Знать историю развития химии в России, биографии ученых, внесших огромный вклад в развитие мировой химической науки (Ломоносов М.В., Бутлеров А.М., Менделеев Д.И. и др.).

§ Знать основные вопросы методологии химии.

Предмет и задачи курса “История и методология химии”

1. Предмет и задачи курса “История и методология химии”.

2. Историческое и логическое в обучении химии.

3. Роль фактического материала в структуре химии, истории и методологии химии, теории и методики обучения химии.

4. Понятие о концептуальных системах в химии.

5. Периодизация исторического развития химии.

1. Предмет и задачи курса “История и методология химии”

Современная химия – интенсивно развивающаяся область науки, которая прошла длительный путь, в результате чего выделился ряд самостоятельных наук.

Курс “Истории и методологии химии” является звеном, соединяющим курсы неорганической, аналитической, органической химии и курс теории и методики обучения химии. Он должен вооружить будущего учителя историческими сведениями о развитии и становлении химической науки, ее понятий, теорий, законов, а также знаниями методологии химии – науки о путях и средствах рационализации научной деятельности.

Основная задача курса – помочь будущему учителю овладеть системой знаний по истории химии, которые он может использовать на уроках и во время внеклассной работы по предмету.

Курс “Истории и методологии химии” – имеет большое воспитательное значение. Он способствует гармоничному развитию личности будущего учителя химии, творчески решающего задачи обучения и воспитания учащихся, формированию активной жизненной позиции, формирует умение самостоятельно пополнять свои знания (при подготовке к семинарским занятиям, при написании рефератов).

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Д. И. Менделеев

Методы познания в химии

С самого начала своего существования химия интересовалась изменениями веществ и тел, а процессы, лежащие в основании таких изменений стали предметом исследования данной науки, которая в своем становлении не только освободилась от влияния религии и философии, но отделилась от других естественных наук.

Химия относится к естественным наукам как и природоведение, физика, география, биология. Эти науки выделяются тем, что рассматривают объекты, предметы, тела, которые нас окружают. Человек склонен познавать то, что он не знает, ему интересно всё, что, так или иначе, будет необходимо в жизни.

Но надо уметь добывать эти знания – вот в этом заключается методы познания .

На основании таких методов как: эксперимент, наблюдение, исследование ученые делали открытия, познавали окружающий мир.

Метод – это путь познания окружающего мира и способ

действий в решении научно-практических задач.
Есть методы, которые являются общими для всех наук. В то же время для каждой науки характерны свои методы. Одним из самых важных методов в химии является эксперимент.

Эксперимент – это целенаправленное, контролируемое воздействие на какой-либо объект изучения или исследования.

С учащимися изготавливаем шаростержневые модели: уксусной кислоты, метиламина, гомологического ряда алканов. Эти модели студенты изготавливают из пластилина, а также можно изготовить пластмассы и картона и т.д. Постоянно использую на уроке периодическую систему Д.И. Менделеева, таблицы условные обозначения, названия и единицы физических величин, формулы для расчетов. А также смотрим видео фильмы , на лабораторных занятиях.

Правила техники безопасности:

Проводить опыты лишь с теми веществами, которые указаны учителем. Не брать для опыта больше вещества, чем это необходимо.

Строго выполнять указанные учителем меры предосторожности.

Не пробовать вещества на вкус.

При определении запаха веществ не подносите сосуд близко к лицу, ибо вдыхание паров может вызвать раздражение дыхательных путей.

Нагревая пробирку с жидкостью, держите ее так, чтобы открытый конец ее был направлен в сторону и от себя, и от соседей по парте.

Не приступайте к выполнению опыта, не зная этапов проведения опытов.

Банки и склянки закрывайте теми же крышками и пробками, какими они были закрыты изначально. Пробки открываемых склянок ставьте на стол только тем концом, который не входит в горлышко склянки.

А какие именно теоретические и экспериментальные методы исследования чаще всего используют в химии? В чём их особенности и отличия от других? Обо всё этом расскажем в статье, а также приведём примеры, как применяют методы исследования в химии.

Доверь свою работу кандидату наук!

Узнать стоимость бесплатно

Методы исследования в химии: определение и классификация

Методы исследования: определение понятия

Прежде чем мы рассмотрим, какие современные методы исследования используют в химии, давайте дадим научное определение этому понятию:

Методы исследования — это способы познания в научно-исследовательских работах, которые включают в себя специфические методики, приёмы и подходы. Все методы, используемые в процессе, составляют методологическую базу исследования.

Классификация современных методов исследования в химии

Химия — практическая наука. Именно поэтому большинство работ по этой научной дисциплине имеют экспериментально-аналитический характер. Соответственно большинство методов исследования веществ, соединений, реакций и явлений в химии относятся к эмпирическим.

Для удобства мы разделили самые популярные методы исследования на три большие группы:

общенаучные теоретические методы исследования в химии;
общенаучные эмпирические методы исследования в химии;
специальные методы исследования в химии.

Проводя химические опыты, соблюдайте правила безопасности

Первые две группы методов встречаются в методологиях других наук, а специальные, или узкоспециализированные — только в химических исследованиях.

В химии применяют разные методы, в том числе и междисциплинарные. Это методологические приёмы, которые решают задачи смежных наук. Например, физико-химический анализ подходит для физических, химических, биологических и даже исторических исследований.

Методы научного исследования в химии: описание

Чтобы выбрать методы, которые лучше всего помогут раскрыть тему вашего исследования, стоит разобраться, что они из себя представляют и для каких задач применяются.

Общенаучные теоретические методы исследования в химии

Самыми востребованными теоретическими методами в химии являются:

наблюдение;
описание;
моделирование;
абстрагирование.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы.

Метод наблюдения

Наблюдение — это внешнее изучение определённых химических явлений или веществ. Как правило, чтобы этот метод был эффективным, исследователь должен соблюдать следующие условия:

выбрать объект изучения;
определить цель и задачи;
выдвинуть возможную гипотезу.

Только соблюдая условия, можно получить чёткие результаты и не запутаться в большом количестве данных.

Пример: провести наблюдение за химической реакцией сульфита меди и хлорида натрия.

Метод описания

Метод описания в химии чаще всего дополняет другие методы. С его помощью перечисляют основные признаки веществ и изображают химически проведённые опыты.

Пример: описать состав комплексных химических соединений тетрафторобериллат (II) калия и тетрагидридоалюминат (III) лития.

Метод моделирования

В химии далеко не все химические реакции можно провести в лаборатории. Для сложных явлений используют метод моделирования. С его помощью создают модели, по которым проверяют выдвинутые гипотезы.

Применяют две группы моделей:

Предметные — с их помощью изучают строение атомов, кристаллов и других веществ.
Символьные — их используют, чтобы исследовать уравнения реакций и формулы химических элементов.

Пример: провести молекулярное моделирование структурного состава атома водорода.

Метод абстрагирования

Метод абстрагирования применяют, когда необходимо отбросить несущественные показатели и более подробно исследовать общие закономерности химических веществ и явлений.

Пример: изучить общие свойства неорганических веществ.

Существует метод, который является полной противоположностью абстрагированию. Это конкретизация. В его рамках изучают конкретные признаки веществ.

Общенаучные эмпирические методы исследования в химии

К методам экспериментальных исследований в химии относят:

эксперимент;
измерение;
анализ;
синтез.

Метод эксперимента

Чем отличается эксперимент от наблюдения? Тем, что экспериментальные опыты — это всегда активное воздействие на изучаемый материал. Эксперимент проводят в контролируемых условиях и используют для практической части исследования.

Пример: провести химические опыты, позволяющие очистить загрязненную поваренную соль.

Метод измерений

Без метода измерений в химической науке никуда. Ведь мало просто провести научный эксперимент и описать реакцию. Надо понимать, какие показатели измерять и как их сравнивать, чтобы делать правильные выводы.

Пример: измерить физико-химические показатели горючего.

Важный этап любого опыта — записать выполненные измерения

Метод анализа

Аналитические методы в современных исследованиях химии очень важны. Они помогают изучать химические вещества с разных сторон, специально проводить нужные реакции и получать обоснованные выводы.

Пример: провести сравнительный анализ методов получения бутандиола-1,4.

В химии существует большое количество различных видов анализа. Их можно смело отнести к следующей группе методов — специальных.

Существует даже целая отдельная отрасль — аналитическая химия, в которой существуют собственные методы исследования: методы разделения и концентрирования, метод испарения, гравиметрический анализ, титриметрический анализ, хроматографические методы и так далее.

Метод синтеза

Метод синтеза в химии помогает получать новые вещества в процессе химических реакций. Он также важен, как и анализ. Его часто применяют в качестве метода исследования в органической химии.

Пример: описать историю химического синтеза и его важное значение для науки.

Специальные методы исследования в химии

К специальным в химии относятся методы исследования, которые обладают практическим характером. Их применение связано с изучением количественного состава и химических свойств различных соединений.

Таких методов довольно много, но условно их можно разделить на три большие группы:

физические;
классические;
физико-химические.

Физические методы исследования в химии

Физические методы в химии — это методы исследования, которые изучают физические параметры химических веществ. Среди наиболее часто встречающихся физических методов можно назвать:

рефрактометрический метод — измеряет показатели преломления;
поляриметрический метод — исследует оптическое вращение в химических веществах;
флуориметрический метод — изучает интенсивность, с которой выделяется излучение.

Пример: определить, как изменилось излучение после воздействия на разные химические вещества.

Классические методы исследования в химии

Классические методы исследования помогают изучать химические растворы, газы, тела и другие элементы через различные виды реакций. Существует несколько разновидностей данных методических приёмов:

гравиметрический метод — служит для определения точного веса химических веществ;
титриметрический, или объёмный метод — измеряет точное количество реагентов;
газовый метод — позволяет измерять объём газов.

Пример: решить ряд химических уравнений, в ходе которых необходимо вычислить количество вещества, исходя из его объёма в газообразном состоянии.

Физико-химические методы исследования в химии

Физико-химические методы позволяют исследователю наблюдать и фиксировать, какие физические изменения происходят в веществах после того, как произошла химическая реакция. Среди них:

резонансные методы;
гигиенический метод.

Резонансные методы исследования в химии

Самые известные методологические приёмы в этой группе — это резонансные методы исследования в химии:

метод ядерного магнитного резонанса;
метод электронного парамагнитного резонанса.

Резонансные методы помогают изучить структурные и динамические изменения в молекулах, ионах и других элементах в различных химических фазах, например, в конденсированной или газообразной.

Пример: изучить, как распределяются электроны в молекулах с помощью резонансного метода исследования.

Магниторезонансный метод лежит в основе МРТ

Метод гигиенического исследования в химии

К физико-химическим методам также относится метод гигиенического исследования. Его применение связано с очень практическими целями:

оценить качество определённого вещества, чтобы выявить химические осадки и их предельно допустимые значения для гигиенической безопасности.

Пример: провести санитарно-химический анализ воды, позволяющий оценить уровень хлора, сульфата и хлорида в составе.

Как выбирать методы исследования в химии

Практически любое грамотное химическое исследование строится на пяти основных этапах:

Наблюдение за объектом исследования и его свойствами.
Изучение и обобщение полученных результатов.
Выдвижение предварительной гипотезы.
Организация и проведение экспериментальных опытов.
Обоснование химической теории, выводы исследования.

Поэтому и методологию стоит составлять из методов, которые помогут на каждом этапе всесторонне изучить объект и получить конкретные результаты.

Например, выбирая физико-химические методы исследования в органической химии, не забывайте об основе — теоретическом наблюдении и анализе химических материалов, полученных экспериментально.

Мы разобрали некоторые методы исследований, которые применяют в органической и неорганической химии. Теперь у вас есть хороший инструментарий, чтобы провести свою исследовательскую работу. А если нет времени писать лабораторную, курсовую или диплом по химии самостоятельно, обращайтесь в студенческий сервис. Наши специалисты помогут определиться с методами исследования и сдать работу даже по самой сложной теме точно в срок.

Содержание

Содержание.
1. Введение. стр.3
2.Краткая история физико – химического метода анализа. стр.4
3. Общая характеристика физико – химического метода анализа. стр.6
4. Классификация физико-химических методов анализа. стр.8
4. а) спектральные и другие оптические методы анализа. стр.9
4. б) электрохимические методы анализа. стр.11
4. в) хроматографические методы анализа. стр.12
4. г) радиометрические методы анализа. стр.16
4. д) масс-спектрометрические методы анализа. стр.17
5. Основные приемы, используемые в физико-химических методах анализа. стр.17
6. Заключение. стр.20
7. Список литературы.

Работа содержит 1 файл

реферат по азв.docx

Министерство образования Российской Федерации

Институт экологии и географии

Реферат по аналитической химии

II курса, 206 группы

Преподаватель: Доцент, Валеева Г.Р.

1. Введение. стр.3

2.Краткая история физико – химического метода анализа. стр.4

3. Общая характеристика физико – химического метода анализа. стр.6

4. Классификация физико- химических методов анализа. стр.8

4. а) спектральные и другие оптические методы анализа. стр.9

4. б) электрохимические методы анализа. стр.11

4. в) хроматографические методы анализа. стр.12

4. г) радиометрические методы анализа. стр.16

4. д) масс-спектрометрические методы анализа. стр.17

5. Основные приемы, используемые в физико-химических методах анализа. стр.17

6. Заключение. стр.20

7. Список литературы. стр.22

Физико-химические методы анализа являются основным рабочим средством в современной аналитической химии. Все большее число возможных принципов анализа реализуется в инструментальных методах, появляются узкоспециализированные приборы, предназначенные для анализа конкретных продуктов, приборы для автоматического контроля химико-техгнологических процессов. Увеличивается число приборов, сочетающих несколько аналитических методов. [2]

Применение физико – химических методов анализа дает возможность в производственных условиях проводить автоматический контроль процессов и их автоматическое регулирование. Автоматический контроль производства обеспечивает непрерывное наблюдение за производственным процессом и автоматическую запись результатов наблюдений. [ 3]

Краткая история физико-химических методов анализа.

Физико- химические методы анализа можно считать составной частью большой и самостоятельной научной дисциплины – физико-химического анализа. Физико-химический анализ использует взаимосвязь между составом химической системы и ее физическими свойствами для широкого и всестороннего изучения происходящих в ней химических и фазовых превращений.

Когда же говорят о физико-химических методах анализа, имеют ввиду то направление в физико- химическом анализе, которое использует эту взаимосвязь для решения утилитарно аналитических задач. Подобно химии, корнями своими физико-химический анализ уходит в глубокую древность. Архимед, определивший примесь серебра в золоте по измерению плотности металла (начало третьего века нашей эры), применил типично физико-химическую методику. Долгие века она использовалась для установления фальсификации монет.

Результаты физико – химического анализа системы обобщаются в ее диаграмме состояния. Широкое применение находят диаграммы, выражающие зависимость температуры плавления от состава сплавов металлов или солевых систем. Экпериментальные данные для построения этих диаграмм получают методом термического анализа. Этот метод впервые применен Н.С.Черновым, исследования которого положили основу современному металловедению. Большое значение в развитии физико – химического анализа сплавов имеют труды П.П.Аносова.

Дальнейшие исследования в области физико – химического анализа, в результате которых эта дисциплина приобрела право на самостоятельное существование, связаны с трудами академика Н.С. Курнакова и его школы. Теория физико – химического анализа базируется на работах Гиббса, Вант-Гоффа, Ле Шателье, Таммана и др.

Особенно интенсивное развитие физико – химических методов анализа и расширение областей применения их происходят в последнее время. Это связано не только с особой сложностью задач, стоящих сейчас перед аналитической химией, но и с теми возможностями, которые для этого представляет современное приборостроение, электроника и автоматика. Принципиально каждое из свойств системы может быть использовано для ее исследования и определения состава, если будет найден надежный способ его измерения и сопоставления с химическими изменениями в системе. Это предопределяет дальнейшее развитие физико- химических методов анализа, появление всеновых и новых методов и их модификаций.

Революция в инструментальных методах произошла в 30-е годы ХХ века. Это связано с бурным развитием электроники в то время. [4]

Общая характеристика физико-химических методов анализа.

Физико-химическими называют методы качественного и количественного анализа, основанные на измерении различных физических величин, изменение которых обусловлено химическими реакциями. Их вместе с физическими методами анализа называют инструментальными, т.к. они требуют применения приборов и измерительных устройств. [5]

Сущность физико-химического анализа, созданного на основе трудов Д.И.Менделеева, Я.Г. Ван-Гоффа, Н.С. Курнакова и других ученых, заключается в изучении соотношении между составом и свойствами химических равновесных систем. [3]

В основе физико-химических методов количественного анализа лежит химическая реакция или физико-химический процесс.

Характерная особенность физических методов заключается в том, что в них измеряют физические параметры без предварительного проведения химической реакции.

Задачей аналитической химии является определение содержания тех или иных веществ в исследуемой системе наиболее быстрыми, точными и рациональными методами. В зависимости от поставленных задач используется реакция, которая либо обнаруживает их присутствие, либо позволяет определить их количество в системе. В первом случае мы имеем дело с качественным, а во втором с количественным методом анализа.

Выбор метода является важной составной частью аналитической задачи и определяется целью анализа, а так же другими условиями. Все применяемые ныне методы можно разделить на химические, физические и физико-химические методы. Критериями для оценки и выбора методов анализа служат их метрологические характеристики:

- предел обнаружения ( чувствительность)

- верхняя и нижняя границы определяемых содержаний

Химические методы анализа основаны на химических свойствах веществ, на непосредственных результатах их способности принимать участие в какой-либо специфической химической реакции.

Физико-химические методы анализа основаны на взаимосвязи между составом системы и ее физическими и физико-химическими свойствами. Решение аналитической задачи физико-химическими методами обычно разбивается на следующие этапы:

1. приготовление стандартных растворов (систем), отличающихся друг от друга только содержанием определяемого вещества.

2. количественная оценка (изменение величины) некоторого свойства системы для каждого из стандартных растворов.

3. Графическое выражение установленной зависимости ( построение калибровочного графика) в координатах: концентрация определяемого вещества (по оси абсцисс) – численное выражение данного свойства (по оси ординат).

4. Изменение выбранного свойства для определенного раствора и определение его концентрации по калибровочному графику.

Физико-химические методы анализа имеют следующие достоинства:

1) селективность: некоторые методы позволяют одновременно определять десятки компонентов, входящих в состав исследуемой системы;

2) экспрессность - высокая скорость выполнения анализа;

3) предел обнаружения ниже, чем у химических методов. Физико-химическими методами можно проводить анализ при содержании компонента 10 -4 – 10 -5 % масс, химическими методами – 10 -1 – 10 -2 % масс;

4) физико-химические методы дают возможность работать с ненарушенными образцами, поэтому они нашли широкое применение в биологии и медицине. [4], [3]

Классификация физико-химических методов анализа

Общее число физико-химических методов анализа довольно велико – оно составляет несколько десятков. Наибольшее практическое значение имеют следующие:

спектральные;
электрохимические;
хроматографические;
Радиометрические;
Масс-спектрометрические.

Среди указанных трех групп наиболее обширной по числу методов и важной по практическому значению является группа спектральных и других оптических методов анализа. Она включает методы эмиссионной атомной спектроскопии, атомно-абсорбционной спектроскопии, инфракрасной спектроскопии, спектрофотометрии, люминисценции и другие методы, основанные на измерении различных эффектов при взаимодействии вещества с электромагнитным излучением.

Группа электрохимических методов анализа, основанная на измерении электрической проводимости, потенциалов и других свойств, включает методы кондуктометрии, потенциометрии, вольтамперметрии и т.д.

В группу хроматографических методов входят методы газовой и газожидкостной хроматографии, жидкостной распределительной, токослойной, ионообменной и других видов хроматографии.

Радиометрическим анализом называют метод определения качественного и количественного состава вещества, основанный на использовании радиоактивных изотопов, обычно вводимых в реагенты или образующихся в анализируемом веществе под действием жёсткого облучения. Результаты радиометрического анализа получают по данным измерений радиоактивности продуктов реакции с помощью радиометрических приборов.

Масс – спектроскопический метод анализа основан на ионизации атомов и молекул изучаемого вещества и последующем разделении образующихся ионов в пространстве или во времени. Масс спектрометрия до настоящего времени является одним из основных методов получения информации о массах ядер и атомов и оценки распространенности изотопов в природе. [6],[3].

4. а) Спектральные и другие оптические методы анализа.

Спектральные и другие оптические методы анализа основаны на использовании различных явлений и эффектов, возникающих при взаимодействии вещества и электромагнитного излучения.

Читайте также: