Днес ще проведем урок не само по моделиране, но и по химия и ще направим модели на молекули от пластилин. Пластилиновите топки могат да бъдат представени като атоми, а обикновените кибрит или клечки за зъби ще ви помогнат да покажете структурни връзки. Този метод може да се използва от учители при обяснение на нов материал по химия, от родители при проверка и изучаване на домашни, както и от самите деца, които се интересуват от темата. Вероятно няма по-лесен и достъпен начин за създаване на визуален материал за мисловна визуализация на микрообекти.

Ето за пример представители от света на органичната и неорганичната химия. По аналогия с тях могат да бъдат направени други структури, основното е да се разбере цялото това разнообразие.

Материали за работа:

• пластилин от два или повече цвята;
• структурни формули на молекули от учебника (при необходимост);
• кибрит или клечки за зъби.

1. Подгответе пластилин за моделиране на сферични атоми, от които ще се образуват молекули, както и кибрит за представяне на връзките между тях. Естествено, по-добре е атомите от различни видове да се показват в различен цвят, така че да е по-ясно да си представите конкретен обект от микросвета.

2. За да направите топки, отщипнете необходимия брой порции пластелин, намачкайте в ръцете си и разточете във формички в дланите си. За да изваете органични въглеводородни молекули, можете да използвате по-големи червени топки - това ще бъде въглерод, и по-малки сини топки - водород.

3. За да образувате молекула метан, поставете четири кибритени клечки в червената топка, така че да сочат към върховете на тетраедъра.

4. Поставете сини топки върху свободните краища на клечките. Молекулата на природния газ е готова.

5. Подгответе две еднакви молекули, за да обясните на детето си как може да се получи молекулата на следващия въглеводород, етан.

6. Свържете двата модела, като премахнете един кибрит и две сини топки. Итън е готов.

7. След това продължете вълнуващото занимание и обяснете как се образува множествена връзка. Отстранете двете сини топки и удвоете връзката между въглеродните атоми. По подобен начин можете да оформите всички въглеводородни молекули, необходими за урока.

8. Същият метод е подходящ за скулптуриране на молекули от неорганичния свят. Същите топки от пластилин ще ви помогнат да реализирате плановете си.

9. Вземете централния въглероден атом - червената топка. Поставете две кибритени клечки в нея, определяйки линейната форма на молекулата; прикрепете две сини топки, които в този случай представляват кислородни атоми, към свободните краища на кибритените клечки. Така имаме молекула въглероден диоксид с линейна структура.

10. Водата е полярна течност, а нейните молекули са ъглови образувания. Те се състоят от един кислороден атом и два водородни атома. Ъгловата структура се определя от несподелената двойка електрони на централния атом. Може да се изобрази и като две зелени точки.

Това са вълнуващи творчески уроци, които определено трябва да практикувате с децата си. Учениците от всяка възраст ще се заинтересуват от химията и ще разберат по-добре предмета, ако по време на учебния процес им бъде предоставен нагледен материал, изработен от самите тях.

Много ученици не харесват химията и я смятат за скучен предмет. Много хора намират тази тема за трудна. Но изучаването му може да бъде интересно и образователно, ако подходите към процеса творчески и покажете всичко ясно.

Предлагаме ви подробно ръководство за извайване на молекули от пластилин.

Преди да направим молекули, трябва да решим предварително какви химични формули ще използваме. В нашия случай това са етан, етилен, метилен. Ще ни трябват: пластилин в контрастни цветове (в нашия случай червено и синьо) и малко зелен пластилин, кибрит (клечки за зъби).

1. Разточете 4 топки с диаметър около 2 см (въглеродни атоми) от червен пластилин. След това разточете 8 по-малки топки от син пластилин с диаметър около сантиметър (водородни атоми).

2. Вземете 1 червена топка и пъхнете 4 кибрита (или клечки за зъби) в нея, както е показано на снимката.

3. Вземете 4 сини топки и ги поставете върху свободните краища на клечките, поставени в червената топка. Резултатът е молекула природен газ.

4. Повторете стъпка № 3 и вземете две молекули за следващото химично вещество.

5. Направените молекули трябва да бъдат свързани една с друга с кибрит, за да се образува молекула етан.

6. Можете също така да създадете молекула с двойна връзка - етилен. За да направите това, от всяка молекула, получена в стъпка № 3, извадете 1 кибрит със синя топка върху него и свържете частите заедно с две кибритени клечки.

7. Вземете червена топка и 2 сини и ги свържете с две кибритени клечки, така че да получите верига: синя – 2 кибритени клечки – червена – 2 кибритени клечки – синя. Имаме още една молекула с двойна връзка – метилен.

8. Вземете останалите топки: червени и 2 сини и ги свържете с кибрит, както е показано на фигурата. След това навиваме 2 малки топки от зелен пластилин и ги прикрепяме към нашата молекула. Имаме молекула с два отрицателно заредени електрона.

Изучаването на химия ще стане по-интересно и детето ви ще развие интерес към предмета.

Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.

Изберете вид бонбони.За да направите странични нишки от захарни и фосфатни групи, използвайте кухи ленти от черно и червено женско биле. За азотни основи използвайте гумени мечета в четири различни цвята.

• Какъвто и бонбон да използвате, той трябва да е достатъчно мек, за да може да се пробие с клечка за зъби.
• Ако имате цветни блатове под ръка, те са чудесна алтернатива на гумираните мечета.

Подгответе останалите материали.Вземете връвта и клечките за зъби, които използвате, за да създадете модела. Въжето ще трябва да се нареже на парчета с дължина около 30 сантиметра, но можете да ги направите по-дълги или по-къси - в зависимост от дължината на избрания от вас ДНК модел.

• За да създадете двойна спирала, използвайте две парчета връв с еднаква дължина.
• Уверете се, че имате поне 10-12 клечки за зъби, въпреки че може да ви трябват малко повече или по-малко - отново в зависимост от размера на вашия модел.

В допълнение към наблюдението и експеримента, моделирането играе важна роля за разбирането на естествения свят и химията.

Вече казахме, че една от основните цели на наблюдението е търсенето на закономерности в резултатите от експериментите.

Някои наблюдения обаче са неудобни или невъзможни за извършване директно в природата. Природната среда се пресъздава в лабораторни условия с помощта на специални уреди, инсталации, предмети, т.е. модели (от лат. modulus - мярка, образец). Моделите копират само най-важните характеристики и свойства на даден обект.

Например, за да изследват природния феномен на мълнията, учените не трябваше да чакат гръмотевична буря. Светкавицата може да се симулира в часовете по физика и в училищната лаборатория. Две метални топки трябва да получат противоположни електрически заряди: положителен и отрицателен. Когато топките се приближат на определено разстояние, между тях прескача искра - това е мълния в миниатюра. Колкото по-голям е зарядът на топките, толкова по-рано искрата прескача при приближаване, толкова по-дълга е изкуствената мълния. Такава мълния се произвежда с помощта на специално устройство, наречено електрофорна машина (фиг. 33).

Ориз. 33.
Електрофорна машина

Проучването на модела позволи на учените да определят, че естествената мълния е гигантски електрически разряд между два гръмотевични облака или между облаците и земята. Истинският учен обаче се стреми да намери практическо приложение за всяко изследвано явление. Колкото по-мощна е електрическата мълния, толкова по-висока е нейната температура. Но преобразуването на електрическа енергия в топлина може да се използва например за заваряване и рязане на метали. Така се появи процесът на електрическо заваряване, познат на всеки ученик днес (фиг. 34).

Ориз. 34.
Природният феномен мълния може да бъде симулиран в лаборатория

Особено широко се използва моделирането във физиката. В уроците по този предмет ще се запознаете с различни модели, които ще ви помогнат да изучавате електрически и магнитни явления, модели на движение на тела и оптични явления.

Всяка природна наука използва свои собствени модели, които помагат визуално да си представите реален природен феномен или обект.

Най-известният географски модел е глобусът (фиг. 35, а) - миниатюрно триизмерно изображение на нашата планета, с което можете да изучавате местоположението на континенти и океани, държави и континенти, планини и морета. Ако върху плосък лист хартия се приложи изображение на земната повърхност, тогава такъв модел се нарича географска карта (фиг. 35, б).

Ориз. 35.
Най-известните географски модели: а - глобус; b - карта

Моделите се използват широко в изучаването на биологията. Достатъчно е да споменем например модели - манекени на човешки органи и др. (фиг. 36).

Ориз. 36.
Биологични модели: а - око; b - мозък

Моделирането е не по-малко важно в химията. Условно химичните модели могат да се разделят на две групи: обективни и символни, или символни (схема 1).

За по-голяма нагледност се използват предметни модели на атоми, молекули, кристали, химически промишлени предприятия.

Вероятно сте виждали снимка на модел на атом, който наподобява структурата на слънчевата система (фиг. 37).

Ориз. 37.
Модел на атомна структура

Модели с топка и пръчка или триизмерни модели се използват за моделиране на химически молекули. Те са сглобени от топки, символизиращи отделни атоми. Разликата е, че при моделите с топка и пръчка атомите на топката са разположени на определено разстояние един от друг и са закрепени един към друг с пръчки. Например, модели на топка и пръчка и триизмерни модели на водни молекули са показани на фигура 38.

Ориз. 38.
Модели на водна молекула: а - топка и прът; б - обемен

Моделите на кристали приличат на модели на молекули с топка и пръчка, но те не изобразяват отделни молекули на вещество, а показват относителното разположение на частици на вещество в кристално състояние (фиг. 39).

Ориз. 39.
Модел меден кристал

Въпреки това, най-често химиците използват иконични или символични модели, а не предметни. Това са химически символи, химични формули, уравнения на химични реакции.

Ще започнете да изучавате химическия език на знаците и формулите в следващия урок.

Въпроси и задачи

1. Какво е модел? моделиране?
2. Дайте примери за: а) географски модели; б) физически модели; в) биологични модели.
3. Какви модели се използват в химията?
4. Направете от пластилин модели на топка и пръчка и триизмерни модели на водни молекули. Каква форма имат тези молекули?
5. Запишете формулата на кръстоцветното цвете, ако сте изучавали това семейство растения в час по биология. Може ли тази формула да се нарече модел?
6. Напишете уравнение за изчисляване на скоростта на дадено тяло, ако са известни пътят и времето, за което тялото ще измине. Може ли това уравнение да се нарече модел?

Хората отдавна предполагат, че веществата се състоят от отделни малки частици; това е казано преди около 2500 години от гръцкия учен Демокрит.

Но ако в древността учените само предполагаха, че веществата се състоят от отделни частици, то в началото на 20 век съществуването на такива частици беше доказано от науката. Частиците, които изграждат много вещества, се наричат ​​молекули 1.

Молекула на вещество е най-малката частица от това вещество. Най-малката частица вода е водна молекула, най-малката частица захар е захарна молекула и т.н.

Какви са размерите на молекулите?

Известно е, че парче захар може да се стрие на много малки зърна, а житно зърно може да се смели на брашно. Маслото, разпръсквайки се върху водата, образува филм, чиято дебелина е 40 000 пъти по-малка от дебелината на човешки косъм. Но както зрънце брашно, така и дебелината на маслен филм съдържат не една, а много молекули. Това означава, че размерът на молекулите на тези вещества е дори по-малък от размера на зърно брашно и дебелината на филма.Може да се направи следното сравнение: една молекула е толкова пъти по-малка от ябълка със среден размер, колкото ябълката е по-малка от земното кълбо.

Молекулите на различните вещества се различават по размер, но всички те са много малки. Съвременните инструменти - електронни микроскопи - са направили възможно да се видят и фотографират най-големите от молекулите (виж цветна табела II). Тези снимки са допълнително потвърждение за съществуването на молекули.

Тъй като молекулите са много малки, всяко тяло съдържа голям брой от тях. 1 cm 3 въздух съдържа такъв брой молекули, че ако съберете същия брой песъчинки, ще получите планина, която ще покрие голяма фабрика.

В природата всички тела се различават едно от друго поне по някакъв начин. Няма двама души с еднакви лица. Сред листата, растящи на едно и също дърво, няма две напълно еднакви. Дори в цяла купчина пясък няма да намерим еднакви песъчинки. Милиони топки за лагери се произвеждат във фабриката по една проба, еднакъв размер.Но ако измервате топките по-точно, отколкото е направено по време на обработката, можете да сте сигурни, че сред тях няма две еднакви.

Различават ли се една от друга молекулите на едно и също вещество?

1. Молекула е латинска дума, означаваща „малка маса“.

Многобройни и сложни експерименти показват, че молекулите на едно и също вещество са идентични. Всяко чисто вещество се състои от идентични уникални за него молекули.Това е удивителен факт. Невъзможно е например да се разграничи вода, получена от сок или мляко, от вода, получена чрез дестилация на морска вода, тъй като молекулите на водата са еднакви и никое друго вещество не се състои от същите молекули.

Въпреки че молекулите са много малки частици материя, те също са делими. Частиците, които изграждат молекулите, се наричат ​​атоми.

Например молекулата на кислорода се състои от два еднакви атома. Водната молекула се състои от три атома - един кислороден атом и два водородни атома. Фигура 14 показва две водни молекули.Това схематично представяне на молекулите е прието в науката, то съответства на свойствата на молекулите, изследвани във физически експерименти, и се нарича модел на молекула.

Деленето на две водни молекули произвежда четири водородни атома и два кислородни атома. Всеки два водородни атома се комбинират, за да образуват водородна молекула и всеки кислороден атом в молекула кислород, както е показано схематично на фигура 15.

Атомите също не са неделими частици; те са изградени от по-малки частици, наречени елементарни частици.

Въпроси. 1.Как се наричат ​​частиците, които изграждат веществата? 2. От какви наблюдения следва, че размерите на молекулите са малки? 3. Какво знаете за размерите на молекулите? 4. Какво знаете за състава на водната молекула? 5. Какви експерименти и разсъждения показват, че всички водни молекули са еднакви?

Упражнение.Както знаете, капки мазна течност се разпространяват по повърхността на водата, образувайки тънък филм. Защо маслото спира да се разпространява при определена дебелина на филма?

Упражнение.Направете модели на две водни молекули от цветен пластилин. След това използвайте тези молекули, за да направите модели на кислородни и водородни молекули.