Усвоение состава и строения веществ имеет большое значение для химического образования учащихся, так как является ступенью к пониманию природы веществ и сущности их реакций.

Среди учителей распространено мнение, что для усвоени^ химического состава и строения вещества достаточно запомнить его молекулярную или структурную формулы. Разумеется, запоминание формул необходимо, но сводить усвоение состава и строения веществ только к запоминанию формул совершенно неправильно. Кроме этого, еще надо знать экспериментальные факты, подтверждающие состав, а в отдельных случаях и структуру веществ и уметь пользоваться этими фактами для доказательства состава и структуры, свободно излагать качественное и количественное значение этих формул, давать посильную характеристику химических свойств вещества исходя из его состава и строения.

Эти требования реализуются полностью в тех случаях, когда вещество имеет большое жизненно практическое или теоретическое значение.

Основными условиями, обеспечивающими высокое качество усвоения знаний о составе веществ, являются следующие:

1. Во всех случаях, когда это возможно, качественный состав веществ необходимо обосновывать экспериментальными фактами, добытыми как путем анализа, так и синтеза веществ.

Так, вывод о составе углекислого газа делается на основании синтеза его при горении угля в кислороде; состав воды устанавливается путем синтеза ее при сжигании водорода в кислороде и анализа воды под действием электрического тока; состав серного ангидрида — путем синтеза сернистого газа и последующего окисления его кислородом и т. д. Чаще же всего учителю вначале придется без доказательств сообщать сведения о химическом составе вещества, так как без них нельзя изучать его химические свойства и получение, а затем после изучения химических свойств и получения вещества приводить экспериментальные данные, подтверждающие его качественный состав.

Так, сведения о химическом составе серной кислоты даются сначала без доказательства, а затем после изучения соединений серы приводятся данные синтеза (гидратация серного ангидрида) и анализа ее (выделение водорода металлами и осаждение кислотного остатка в виде сернокислого бария при взаимодействии кислоты с хлористым барием), подтверждающие качественный состав серной кислоты. В этот момент сведения о качественном составе серной кислоты излагаются учащимися -самостоятельно, если им предложить задачу: «Приведите данные анализа и синтеза, подтверждающие качественный состав серной кислоты».

2. После сообщения сведений о качественном составе вещества необходимо давать сведения о количественном составе его. В младших классах по указанию учителя это должны делать учащиеся, как только им будет сообщена формула вещества. Пользуясь формулой, учащиеся определяют молекулярный, грамм-молекулярный веса и весовые отношения элементов в веществе.

После того как будут изложены сведения о способах выведения молекулярных формул, учитель обязан при изучении отдельных веществ систематически напоминать о том, как выводятся их формулы. Широкие возможности для этого открывает, например, тема «Углеводороды». При изучении углеводородов нетрудно показать, что образование углекислого газа и воды при их окислении окисью меди свидетельствует о содержании в их составе углерода и водорода. Поглощение углекислого газа и воды с последующим взвешиванием позволяет определить количества их, образующиеся при сжигании определенного количества углеводорода, и затем рассчитать процентное содержание углерода и водорода и вывести простейшую формулу. После определения плотности вещества по водороду и вычисления молекулярного веса его можно составить молекулярную формулу вещества.

Если этот ход рассуждений с одновременным решением соответствующих задач будет повторен 3—4 раза и если при этом будет разъяснено, что подобным путем устанавливаются молекулярные формулы газообразных неорганических веществ (твердых и жидких веществ без разложения переходящих в пар), то тем самым будет создано ясное представление об одном из способов осуществления качественного и количественного анализа веществ и выведения по данным этого анализа их формул. Следует сообщить учащимся, что существуют и другие способы выведения молекулярных формул.

3. Постоянно упражнять учащихся в предвидении химического состава веществ. В VII классе прогноз опирается на знание валентности атомов и групп атомов (водного и некоторых кислотных остатков); в VIII классе— на знание химических свойств и способов получения окислов, оснований, кислот и солей; в IX и X классах — на знание естественных групп элементов периодической системы, теории строения атомов и ионной теории; в XI классе — структурной теории, гомологии, изомерии и генетических связей органических веществ. Вот примеры заданий, применимых для этой цели:

VII класс. а) Напишите химические формулы окиси бария, гидрата окиси бария, азотнокислого бария, сернокислого бария, хлористого бария. Разъясните качественный и количественный состав этих веществ, б) Какие вещества образуются при взаимодействии соляной кислоты с магнием, окисью цинка, гидратом окиси бария? Какой качественный и количественный состав они имеют?

VIII класс. Какие вещества образуются при взаимодействии сернокислой меди с цинком, хлористым барием, едким натром? Какой качественный и количественный состав они имеют?

IX и X классы, а) Зная, что селен подобен сере, напишите химические формулы селенистого водорода, селенистого натрия, селенистокислого натрия, селеновокислого натрия. Разъясните качественный и количественный состав этих веществ, б) Зная, что мышьяк находится в пятой группе периодической системы, выскажите предположение о том, какие у него могут быть формы окислов и гидратов, в) Какой вид химической связи должен быть между атомами в молекулах кислорода, сернистого газа, хлористого магния? г) Укажите состав и зарядность частиц, находящихся в слабом растворе фосфорной кислоты.

XI класс. а) Напишите структурную формулу изобутилового спирта, б) Напишите структурные формулы изомеров пентана. в) Какое вещество получается при окислении первичного пропилового спирта хромовой смесью? г) Напишите уравнения реакций, посредством которых от этана можно было бы перейти к уксусной кислоте.

4. Систематически упражнять учащихся в изложении химических свойств веществ, если известен их состав. На основании химического состава устанавливается прежде всего принадлежность вещества к определенному классу и на основании этого дается характеристика химических свойств. Вот примеры таких упражнений:

VII—VIII классы. Какие химические свойства можно ожидать у веществ, химический состав которых выражается формулами: Сu(OH)2 MgSO4, ВаО?

IX—X классы. а) Зная, что теллур подобен сере, напишите формулы теллуристого водорода, двуокиси теллура и его гидрата. Какие химические свойства должны иметь эти вещества? б) Какие химические свойства должны иметь гидрат окиси рубидия и гидрат окиси цезия?

XI класс. Какие химические свойства можно ожидать у веществ, имеющих следующие структурные формулы:

image1


5. Постоянно упражнять учащихся в распознавании веществ и доказательстве их состава, используя при этом своеобразие химических свойств и способов получения веществ. Здесь применимы задания, аналогичные следующим: а) Как доказать,. что медный купорос содержит в своем составе медь, кислотный остаток серной кислоты и кристаллизационную воду? б) Определите, в какой из трех пробирок содержится хлористый натрий, в какой — сернокислый натрий, в какой — сернистокислый натрий, в) Определите, в какой из пробирок содержатся предельные углеводороды, в какой — непредельные и т. д.