Бүгін біз тек модельдеуден ғана емес, химиядан да сабақ өткіземіз, пластилиннен молекулалардың үлгілерін жасаймыз. Пластилинді шарлар атомдар ретінде ұсынылуы мүмкін, ал қарапайым сіріңке немесе тіс шұқығыштары құрылымдық байланыстарды көрсетуге көмектеседі. Бұл әдісті мұғалімдер химиядан жаңа материалды түсіндіргенде, ата-аналар үй тапсырмасын тексеріп, оқып жатқанда және осы пәнге қызығатын балалардың өздері қолдана алады. Микронысандарды ойша визуализациялау үшін көрнекі материалды жасаудың оңай әрі қолжетімді жолы жоқ шығар.

Мысал ретінде органикалық және бейорганикалық химия әлемінің өкілдері келтірілген. Олармен ұқсастығы бойынша басқа құрылымдарды жасауға болады, ең бастысы - бұл әртүрлілікті түсіну.

Жұмысқа арналған материалдар:

• екі немесе одан да көп түсті пластилин;
• оқулықтағы молекулалардың құрылымдық формулалары (қажет болса);
• сіріңке немесе тіс тазалағыш.

1. Молекулалары түзілетін сфералық атомдарды модельдеу үшін пластилинді, сондай-ақ олардың арасындағы байланыстарды көрсететін сіріңкелерді дайындаңыз. Әрине, микроәлемнің белгілі бір объектісін елестету айқынырақ болуы үшін әртүрлі типтегі атомдарды басқа түспен көрсету жақсы.

2. Шарлар жасау үшін пластилиннің қажетті бөліктерін шымшу керек, қолдарыңызбен илеңіз және алақандарыңызда пішіндерге айналдырыңыз. Органикалық көмірсутек молекулаларын мүсіндеу үшін сіз үлкенірек қызыл шарларды пайдалана аласыз - бұл көміртегі, ал кішірек көк шарлар - сутегі болады.

3. Метан молекуласын құру үшін қызыл шарға төрт сіріңкені тетраэдр төбелеріне қарайтындай етіп салыңыз.

4. Сіріңкелердің бос ұштарына көк шарларды салыңыз. Табиғи газдың молекуласы дайын.

5. Балаңызға келесі көмірсутек этанының молекуласын қалай алуға болатынын түсіндіру үшін екі бірдей молекула дайындаңыз.

6. Бір сіріңке мен екі көк шарды алып тастау арқылы екі үлгіні қосыңыз. Этан дайын.

7. Әрі қарай, қызықты әрекетті жалғастырыңыз және көптік байланыстың қалай пайда болатынын түсіндіріңіз. Екі көк шарды алып тастап, көміртектер арасындағы байланысты екі еселендіріңіз. Сол сияқты сабаққа қажетті көмірсутектердің барлық молекулаларын қалыпқа келтіруге болады.

8. Дәл осындай әдіс бейорганикалық дүниенің молекулаларын мүсіндеу үшін де қолайлы. Дәл сол пластилин шарлары сіздің жоспарларыңызды жүзеге асыруға көмектеседі.

9. Орталық көміртек атомын – қызыл шарды ал. Оған молекуланың сызықтық пішінін анықтайтын екі сіріңке салыңыз; сіріңкелердің бос ұштарына бұл жағдайда оттегі атомдарын білдіретін екі көк шарды бекітіңіз. Осылайша, бізде сызықтық құрылымның көмірқышқыл газы молекуласы бар.

10. Су полярлы сұйықтық, ал оның молекулалары бұрыштық түзілімдер. Олар бір оттегі атомынан және екі сутегі атомынан тұрады. Бұрыштық құрылым орталық атомдағы электрондардың жалғыз жұбы арқылы анықталады. Оны екі жасыл нүкте ретінде де бейнелеуге болады.

Бұл балаларыңызбен міндетті түрде жаттығуыңыз керек қызықты шығармашылық сабақтар түрі. Кез келген жастағы оқушының химияға деген қызығушылығы оянып, оқу процесінде өздері жасаған көрнекі құралдармен қамтамасыз етілсе, пәнді жақсы түсінеді.

Көптеген мектеп оқушылары химияны ұнатпайды және оны қызықсыз пән деп санайды. Көптеген адамдар бұл тақырыпты қиын деп санайды. Бірақ егер сіз процеске шығармашылықпен қарайтын болсаңыз және бәрін анық көрсетсеңіз, оны зерттеу қызықты және білімді болуы мүмкін.

Біз сізге пластилиннен молекулаларды мүсіндеуге арналған егжей-тегжейлі нұсқаулықты ұсынамыз.

Молекулаларды жасамас бұрын, біз қандай химиялық формулаларды қолданатынымызды алдын ала шешуіміз керек. Біздің жағдайда бұл этан, этилен, метилен. Бізге қажет: қарама-қарсы түстердегі пластилин (біздің жағдайда, қызыл және көк) және жасыл пластилин, сіріңке (тіс шұқығыштары).

1. Қызыл пластилиннен диаметрі шамамен 2 см (көміртек атомдары) 4 шарды ораңыз. Содан кейін диаметрі шамамен бір сантиметр (сутегі атомдары) көк пластилиннен 8 кішкентай шарды ораңыз.

2. 1 қызыл шарды алып, оған суретте көрсетілгендей 4 сіріңке (немесе тіс шұқығыш) салыңыз.

3. 4 көк шарды алып, қызыл шарға салынған сіріңкелердің бос ұштарына салыңыз. Нәтижесінде табиғи газ молекуласы пайда болады.

4. №3 қадамды қайталаңыз және келесі химиялық зат үшін екі молекула алыңыз.

5. Этан молекуласын құру үшін жасалған молекулалар бір-бірімен сіріңкемен қосылуы керек.

6. Сондай-ақ қос байланысы бар молекула – этилен жасауға болады. Ол үшін No3 қадамда алынған әрбір молекуладан көк шары бар 1 сіріңкені шығарып, бөліктерін екі сіріңкемен біріктіреді.

7. Қызыл шар мен 2 көк шарды алып, екі сіріңкемен байланыстырыңыз, сонда сіз тізбекті аласыз: көк – 2 сіріңке – қызыл – 2 сіріңке – көк. Бізде қос байланысы бар тағы бір молекула бар - метилен.

8. Қалған шарларды алыңыз: қызыл және 2 көк және оларды суретте көрсетілгендей сіріңкемен қосыңыз. Содан кейін жасыл пластилиннен 2 кішкентай шарды домалатып, оларды молекуламызға бекітеміз. Бізде теріс зарядталған екі электроны бар молекула бар.

Химияны оқу қызық болып, балаңыздың пәнге деген қызығушылығы артады.

Қатені тапсаңыз, мәтін бөлігін бөлектеп, басыңыз Ctrl+Enter.

Кәмпиттің түрін таңдаңыз.Қант пен фосфат топтарының бүйірлік жіптерін жасау үшін қара және қызыл мия тамырының қуыс жолақтарын пайдаланыңыз. Азотты негіздер үшін төрт түрлі түсті сағызды аюларды пайдаланыңыз.

• Қандай кәмпит қолдансаңыз да, ол тіс тазалағышпен тесіп өтетіндей жұмсақ болуы керек.
• Қолыңызда түрлі-түсті зефир болса, олар сағыз аюларына тамаша балама.

Қалған материалдарды дайындаңыз.Үлгіні жасау үшін пайдаланатын жіп пен тіс тазалағыштарды алыңыз. Арқанды ұзындығы шамамен 30 сантиметр болатын кесектерге кесу керек, бірақ сіз таңдаған ДНҚ үлгісінің ұзындығына байланысты оларды ұзағырақ немесе қысқартуға болады.

• Қос спираль жасау үшін ұзындығы бірдей екі жіпті пайдаланыңыз.
• Сізде кем дегенде 10-12 тіс тазалағышы бар екеніне көз жеткізіңіз, бірақ сізге көбірек немесе азырақ қажет болуы мүмкін - қайтадан модель өлшеміне байланысты.

Бақылау мен эксперименттен басқа, модельдеу табиғат әлемін және химияны түсінуде маңызды рөл атқарады.

Бақылаудың негізгі мақсаттарының бірі эксперимент нәтижелерінен заңдылықтарды іздеу екенін жоғарыда айттық.

Дегенмен, кейбір бақылауларды тікелей табиғатта жүргізу қолайсыз немесе мүмкін емес. Табиғи орта зертханалық жағдайда арнайы құрылғылардың, қондырғылардың, объектілердің, яғни модельдердің (латын тілінен модуль – өлшем, үлгі) көмегімен қайта жасалады. Модельдер нысанның ең маңызды мүмкіндіктері мен қасиеттерін ғана көшіреді.

Мысалы, найзағайдың табиғи құбылысын зерттеу үшін ғалымдар найзағайдың соғуын күтудің қажеті жоқ. Найзағайды физика сабағында және мектеп зертханасында имитациялауға болады. Екі металл шарға қарама-қарсы электр зарядтарын беру керек: оң және теріс. Шарлар белгілі бір қашықтыққа жақындағанда, олардың арасында ұшқын секіреді - бұл миниатюрада найзағай. Шарлардағы заряд неғұрлым көп болса, жақындаған кезде ұшқын ертерек секіреді, жасанды найзағай соғұрлым ұзақ болады. Мұндай найзағай электрофор машинасы деп аталатын арнайы құрылғының көмегімен жасалады (33-сурет).

Күріш. 33.
Электрофор машинасы

Модельді зерттеу ғалымдарға табиғи найзағайдың екі найзағай бұлтының немесе бұлттар мен жердің арасындағы алып электр разряды екенін анықтауға мүмкіндік берді. Дегенмен, нағыз ғалым әрбір зерттелетін құбылыстың практикалық қолданылуын табуға ұмтылады. Электрлік найзағай неғұрлым күшті болса, оның температурасы соғұрлым жоғары болады. Бірақ электр энергиясын жылуға айналдыру, мысалы, металдарды дәнекерлеу және кесу үшін пайдаланылуы мүмкін. Бүгінгі күні әрбір студентке таныс электр дәнекерлеу процесі осылай пайда болды (34-сурет).

Күріш. 34.
Найзағайдың табиғи құбылысын зертханада модельдеуге болады

Физикада модельдеу әсіресе кеңінен қолданылады. Осы пән бойынша сабақтарда сіз электрлік және магниттік құбылыстарды, денелердің қозғалыс заңдылықтарын және оптикалық құбылыстарды зерттеуге көмектесетін әртүрлі модельдермен танысасыз.

Әрбір жаратылыстану ғылымында нақты табиғи құбылысты немесе объектіні көзбен елестетуге көмектесетін өз үлгілерін пайдаланады.

Ең әйгілі географиялық модель – глобус (35-сурет, а) – біздің планетамыздың шағын көлемді кескіні, оның көмегімен материктер мен мұхиттардың, елдер мен материктердің, таулар мен теңіздердің орналасуын зерттеуге болады. Егер жер бетінің кескіні жалпақ қағаз бетіне түсірілсе, онда мұндай модель географиялық карта деп аталады (35, б-сурет).

Күріш. 35.
Ең танымал географиялық модельдер: а - глобус; б - карта

Модельдер биологияны зерттеуде кеңінен қолданылады. Мысалы, модельдерді - адам мүшелерінің манекендерін және т.б. айта кету жеткілікті (36-сурет).

Күріш. 36.
Биологиялық модельдер: а - көз; б - ми

Модельдеу химияда маңызды емес. Шартты түрде химиялық модельдерді екі топқа бөлуге болады: объективті және символдық немесе символдық (1-сызба).

Анық болу үшін атомдардың, молекулалардың, кристалдардың, химиялық өнеркәсіптік қондырғылардың пәндік үлгілері пайдаланылады.

Күн жүйесінің құрылымына ұқсайтын атом моделінің суретін көрген боларсыз (37-сурет).

Күріш. 37.
Атом құрылысының моделі

Химиялық молекулаларды модельдеу үшін шар тәрізді немесе үш өлшемді модельдер қолданылады. Олар жеке атомдарды бейнелейтін шарлардан құрастырылған. Айырмашылығы мынада, шарикті модельдерде шар атомдары бір-бірінен белгілі бір қашықтықта орналасады және бір-біріне шыбықтар арқылы бекітіледі. Мысалы, су молекулаларының шар тәрізді және үш өлшемді модельдері 38-суретте көрсетілген.

Күріш. 38.
Су молекуласының модельдері: а - шар-таяқша; b – көлемдік

Кристалдардың модельдері молекулалардың шар тәрізді үлгілеріне ұқсайды, алайда олар заттың жеке молекулаларын бейнелемейді, бірақ кристалдық күйдегі зат бөлшектерінің салыстырмалы орналасуын көрсетеді (39-сурет).

Күріш. 39.
Мыс кристалының үлгісі

Дегенмен, көбінесе химиктер тақырыптық емес, иконикалық немесе символдық үлгілерді пайдаланады. Бұл химиялық белгілер, химиялық формулалар, химиялық реакция теңдеулері.

Сіз келесі сабақта белгілер мен формулалардың химиялық тілін үйренуді бастайсыз.

Сұрақтар мен тапсырмалар

1. Модель дегеніміз не? модельдеу?
2. Мысалдар келтіріңіз: а) географиялық модельдер; б) физикалық модельдер; в) биологиялық модельдер.
3. Химияда қандай модельдер қолданылады?
4. Пластилиннен су молекулаларының шар тәрізді және үш өлшемді модельдерін жасау. Бұл молекулалардың пішіні қандай?
5. Егер сіз биология сабағында осы өсімдік тұқымдасын зерттеген болсаңыз, крестгүлді гүлдің формуласын жазыңыз. Бұл формуланы модель деп атауға бола ма?
6. Дененің жүріп өткен жолы мен уақыты белгілі болса, дененің жылдамдығын есептейтін теңдеуді жазыңыз. Бұл теңдеуді модель деп атауға бола ма?

Адамдар өте ұзақ уақыт бойы заттардың жеке ұсақ бөлшектерден тұратынын болжады, бұл туралы шамамен 2500 жыл бұрын грек ғалымы Демокрит айтқан.

Бірақ ерте заманда ғалымдар тек жеке бөлшектерден тұрады деп есептесе, 20 ғасырдың басында мұндай бөлшектердің бар екендігі ғылыммен дәлелденді. Көптеген заттарды құрайтын бөлшектерді молекулалар 1 деп атайды.

Заттың молекуласы – сол заттың ең кіші бөлшегі. Судың ең кішкентай бөлшегі су молекуласы, қанттың ең кішкентай бөлшегі қант молекуласы т.б.

Молекулалардың өлшемдері қандай?

Қанттың бір бөлігін өте ұсақ түйіршіктерге, ал бидай дәнін ұнға айналдыруға болатыны белгілі. Мұнай суға жайылып, қалыңдығы адам шашының қалыңдығынан 40 000 есе аз қабықша түзеді. Бірақ ұн дәнінде де, май қабықшасының қалыңдығында да бір емес, көптеген молекулалар болады. Бұл бұл заттардың молекулаларының мөлшері ұн дәнінің өлшемінен және қабықшаның қалыңдығынан да кішірек екенін білдіреді.Мынадай салыстыруды жасауға болады: молекула орташа өлшемді алмадан қанша есе кіші болса, алма жер шарынан кішірек.

Әртүрлі заттардың молекулалары мөлшері бойынша ерекшеленеді, бірақ олардың барлығы өте кішкентай. Қазіргі заманғы аспаптар – электронды микроскоптар – молекулалардың ең үлкенін көруге және суретке түсіруге мүмкіндік берді (II түсті тақтаны қараңыз). Бұл фотосуреттер молекулалардың бар екенін растайды.

Молекулалар өте кішкентай болғандықтан, әрбір денеде олардың көп саны болады. 1 см 3 ауада сонша молекулалар бар, егер құм түйірлерін бірдей мөлшерде қоссаңыз, үлкен зауытты жауып тұратын тау шығады.

Табиғатта барлық денелер бір-бірінен кем дегенде қандай да бір жолмен ерекшеленеді. Екі адамның бет-бейнесі бірдей емес. Бір ағашта өсетін жапырақтардың арасында бір-біріне ұқсамайтын екеуі жоқ. Тіпті тұтас құм үйіндісінде де бірдей құм түйірлерін таба алмаймыз. Мойынтіректерге арналған миллиондаған шарлар зауытта бір үлгі бойынша бірдей өлшемде жасалады.Бірақ егер сіз шарларды өңдеу кезінде жасалғанға қарағанда дәлірек өлшесеңіз, олардың арасында екі бірдей емес екеніне сенімді бола аласыз.

Бір заттың молекулалары бір-бірінен ерекшеленеді ме?

1. Молекула – латын сөзі, «кіші масса» дегенді білдіреді.

Көптеген және күрделі тәжірибелер бір заттың молекулаларының бірдей екенін көрсетті. Әрбір таза зат тек өзіне ғана тән бірдей молекулалардан тұрады.Бұл таңғаларлық факт. Мысалы, шырыннан алынған суды немесе сүтті теңіз суын айдау арқылы алынған судан ажырату мүмкін емес, өйткені судың молекулалары бірдей және басқа ешбір зат бірдей молекулалардан тұрмайды.

Молекулалар заттың өте кішкентай бөлшектері болғанымен, олар да бөлінетін. Молекулаларды құрайтын бөлшектер атомдар деп аталады.

Мысалы, оттегі молекуласы екі бірдей атомнан тұрады. Су молекуласы үш атомнан тұрады - бір оттегі атомы және екі сутегі атомы. 14-суретте екі су молекуласы көрсетілген.Молекулалардың бұл схемалық көрінісі ғылымда қабылданған, ол физикалық эксперименттерде зерттелген молекулалардың қасиеттеріне сәйкес келеді және оны молекулалық модель деп атайды.

Екі су молекуласының бөлінуі төрт сутегі атомын және екі оттегі атомын шығарады. Әрбір екі сутегі атомы қосылып сутегі молекуласын және әрбір оттегі атомын құрайды 15-суретте схемалық түрде көрсетілгендей, оттегі молекуласына айналады.

Атомдар да бөлінбейтін бөлшектер емес, олар элементар бөлшектер деп аталатын кішірек бөлшектерден тұрады.

Сұрақтар. 1.Заттарды құрайтын бөлшектер қалай аталады? 2. Қандай бақылаулардан молекулалардың өлшемдері аз екені шығады? 3. Молекулалардың өлшемдері туралы не білесіңдер? 4. Су молекуласының құрамы туралы не білесіз? 5. Қандай тәжірибелер мен дәлелдеу барлық су молекулаларының бірдей екенін көрсетеді?

Жаттығу.Өздеріңіз білетіндей, майлы сұйықтықтың тамшылары су бетіне жайылып, жұқа қабықша түзеді. Неліктен май белгілі бір қабықша қалыңдығында таралуын тоқтатады?

Жаттығу.Түрлі-түсті пластилиннен екі су молекуласының үлгілерін құрастыр. Содан кейін осы молекулаларды оттегі мен сутегі молекулаларының үлгілерін жасау үшін пайдаланыңыз.