Первоначальному ознакомлению учащихся с химическим языком должно предшествовать накопление путем наблюдения и опыта конкретных представлений об отдельных веществах и химических реакциях, усвоение при этом названий веществ, их свойств, а также химических реакций и их сторон, образование эмпирических понятий о веществах (элемент, простое и сложное вещество), а также первоначальных сведений о реакциях разложения и соединения. Это составляет необходимую предпосылку для успешного ознакомления учащихся с атомно-молекулярным учением, без изучения которого нельзя знакомить учащихся с «химическим языком», так как «химический язык» возник и развивался в связи с возникновением и развитием теории строения вещества.

Ознакомление учащихся с атомно-молекулярным учением откроет возможность познакомить учащихся с законом постоянства состава, существование которого обусловливает наличие у каждого вещества одной постоянной формулы, и с законом сохранения веса веществ, наличие которого является основой для составления химических уравнений.

Кроме того, изучение атомно-молекулярного учения позволяет углубить понятия «элемент», «простое и сложное вещество», «химическая реакция» с точки зрения атомистики, разъяснить понятие «атомный вес» как главную характеристику атомов. При этом, разумеется, необходимо строго соблюдать все те условия, которые были рассмотрены в предыдущей главе о формировании основных понятий и теоретических воззрений.

На основе указанных выше знаний может быть предпринято ознакомление учащихся с химическими знаками, формулами и уравнениями. При этом очень важно указать ученикам на то, что формулы и уравнения выведены из данных качественного и количественного анализа веществ и их химических реакций.

Основными условиями, при которых учащиеся приобретают правильные понятия о химических знаках, формулах и уравнениях, являются следующие:

1. Разъяснение учащимся жизненной необходимости изображения атомов и атомных весов знаками с целью наглядного выражения состава и структуры веществ формулами, а сущности химических реакций — уравнениями.

2. Ознакомление учащихся с историей химического языка. Здесь учитель кратко знакомит учащихся с дальтоновскими кружками, показывает громоздкость и неудобство изображения ими химических формул (так, например, формула сахара изображается 45 кружками) и разъясняет, как Берцелиус, воспользовавшись начальными буквами латинских названий химических элементов, разработал систему химических знаков атомов, формул и уравнений. Должно быть показано, что Дальтон и Берцелиус связали знаки атомов с атомными весами элементов.

3. Одновременное запоминание химических знаков атомов и атомных весов. Проведение для этого достаточного количества упражнений: а) чтение написанных химических знаков учащимися и разъяснение качественного и количественного значения этих знаков; б) написание и произношение знаков и указание их атомных весов, когда произнесено или написано название элемента; в) написание знаков и указание их атомных весов, когда знак произнесен. Дифференциация знаков является важным условием их применения.

4. Разъяснение учащимся того, что закон постоянства состава позволяет выражать химический состав молекул только одной химической формулой. Для составления формул необходимо знать, из каких элементов состоит молекула и сколько атомов каждого элемента входит в ее состав (на этой стадии обучения учитель не должен объяснять, как это устанавливается). Составление нескольких формул. Объяснение термина «индекс». Разъяснение учащимся того, что химическая молекулярная формула означает элементарный состав, атомный состав, молекулярный вес, весовые отношения элементов вещества, процентное содержание в нем элементов. Проведение системы упражнений, указанных ниже:

Исходные данные

Задание

1. Элементарный и атомный состав молекулы

Составить формулу, прочесть ее, разъяснить значение индексов, разъяснить качественное и количественное значение формулы

2. Написанная формула вещества и его формула

Прочесть формулу, разъяснить качественное и количественное значение ее

3. Произнесенная формула

Написать формулу, разъяснить значение индексов, изложить качественное и количественное значение формулы

4. Количество сложного

Выяснить количество определенного элемента, содержащееся в этом количестве вещества

5. Название и количество сложного вещества

Вычислить количество определенного элемента, содержащееся в этом количестве вещества, предварительно написав его формулу.

5. Разъяснение учащимся того, что изображение состава веществ формулами и знание закона сохранения массы вещества М. В. Ломоносова позволяет выражать химические реакции уравнениями. Химические уравнения облегчают истолкование химических реакций с точки зрения атомно-молекулярного учения. Выражение ряда химических реакций уравнениями. Объяснение количественного и качественного значения химических уравнений. Формирование понятия «коэффициент». Формулирование правила составления химических уравнений. Проведение системы следующих упражнений:

Исходные данные

Задание

1. Химические реакции, изученные учащимися опытным путем

Назвать исходные и полученные вещества, написать формулы под диктовку учителя или по памяти, составить уравнения

2. Написанное уравнение реакции

Прочесть уравнение, изложить качественное и количественное значение его

3. Схема реакции, записанная формулами

Расставить коэффициенты, изложить качественное и количественное значение уравнения реакции

4. Количество исходного или полученного вещества

Вычислить количество полученного или исходного вещества, написав предварительно уравнение реакции

6. Применение химического языка как метода усвоения химических знаний. Приведенные выше упражнения чрезвычайно важны, так как они, по существу дела, учат применению химического языка в типичных для усвоения химии случаях. Но применение химического языка после этого еще не происходит легко и безошибочно. Требуется многочисленное применение языка при осмысливании новых химических фактов, чтобы приобрести навык безошибочного применения его. Обучение применению химического языка не снимается также и потому, что новые знания, приобретаемые учащимися, расширяя возможности применения химического языка, вместе с тем требуют новых специальных упражнений, чтобы превратить возможность в действительность.

7. Ознакомление учащихся с тем, как из опытных данных выводятся химические формулы (перед раскрытием понятия «валентность»). Это откроет возможность показать, что и валентность имеет опытное происхождение, что только в соединениях элементы проявляют валентность, что, зная формулы химических соединений, можно определить валентность в них элементов, что, зная валентность элементов в соединениях, можно составлять формулы сложных веществ.

8. Ознакомление учащихся с вопросами, расширяющими и углубляющими применение химического языка: а) с валентностью, б) с общими свойствами окислов, кислот, оснований и солей, в) с номенклатурой окислов, кислот, оснований и солей.

Прочное и сознательное усвоение этих знаний является одним из главных условий успешного применения химического языка при изучении химии. Усвоение указанных выше знаний расширяет роль химического языка как условия предвидения.

Теперь учащиеся могут предвидеть состав вещества (формулу его), зная название его и валентность элементов или групп атомов в соединениях; зная принадлежность вещества к определенному классу и обладая навыками составления химических формул и уравнений реакций, ученики могут предвидеть целый ряд химических реакций веществ, состав получающихся при этом продуктов, количественные отношения веществ, участвующих в реакциях. Не случайно, поэтому учителя придают огромное значение при обучении химии изучению валентности, номенклатуры, общих свойств окислов, кислот, оснований и солей и выработке следующих навыков: а) определение валентности элементов в окислах, основаниях (в VII классе), кислотах и солях (в VIII классе); б) составление формул сложных веществ по названию веществ и валентности входящих в состав их элементов; в) составление уравнений наблюдаемых во время опытов реакций; г) составление уравнений реакций данного вещества, зная принадлежность его к определенному классу, и теоретическая проверка реальности таких реакций.

Кроме того, эти навыки можно вырабатывать путем следующих упражнений:

Исходные данные

Задание

5. Наблюдение взаимодействия окислов, кислот, оснований и солей между собой

Составить уравнения реакций

6. Название вещества, принадлежащего к классу окислов, кислот, оснований или солей

Указать характерные химические свойства, выразить их уравнениями, произвести опыты, сделать расчеты

7. Количество сложного вещества

Вычислить количество определенного элемента, содержащееся в данном количестве вещества, составив предварительно формулу его.

8. Количество исходного или полученного вещества

Вычислить количество полученных или исходных веществ, составив предварительно уравнение реакции

Эти упражнения должны быть проведены концентрированно с тем, чтобы к ним возвратиться в процессе изучения новых химических фактов и при этом закрепить указанные выше навыки. Таким путем должна быть выработана динамическая структура, имеющая огромное значение в усвоении химии. Эту структуру наглядно можно выразить следующим образом:


Дальнейшее развитие химического языка связано с изучением периодического закона, теории строения атомов, ионной теории и структурной теории. Основными условиями, создание которых обеспечивает успешное усвоение при этом новых элементов химического языка, являются:

1. Обстоятельное знакомство с указанными выше теориями строения вещества и с периодическим законом.

2. Разъяснение учащимся необходимости внесения в химический язык новых элементов в связи с новыми теоретическими представлениями.

3. Разъяснение сущности изменения формул и уравнений реакций, вызванного развитием теоретических представлений в области строения вещества, а также краткой историей внедрения этого изменения в химическую практику.

4. Проведение разнообразных упражнений в написании, чтении и раскрытии качественного и количественного значения формул и уравнений реакций, соответствующих новым теоретическим представлениям.

5. Повседневное применение новых формул и уравнений реакций для интерпретации химических фактов и теоретического объяснения их.