Практикум по общей химии; Изд-во МГУ под ред. Соколовской Е.М., Зайцева О.С

Настоящее третье издание практикума по общей химии является результатом многолетней работы кафедры общей химии химического факультета Московского университета по совершенствованию процесса преподавания курса общей химии. При написании практикума авторы пытались усилить творческий характер выполнения студентом лабораторных заданий. Необходимость этой работы диктуется спецификой преподавания общей химии студентам нехимических специальностей, требующей в сравнительно короткий срок (один семестр) научить студентов основным приемам подготовки к эксперименту, проведения эксперимента и его объяснения. Создавая практикум, авторы ставили и такие цели, как научить студента пользоваться некоторыми лабораторными приборами (термостат, рН-метр, потенциометр, калориметр, хроматограф и т. д.) и ознакомить студента с элементарными приемами обработки результатов эксперимента. Авторы считают, что более широкое введение количественных задач с исследовательским уклоном позволит заинтересовать студента химической наукой и приведет к глубокому использованию химии в будущей работе.
Практикум содержит 47 лабораторных заданий. Многие задания оригинальны по постановке и рассчитаны на получение количественных результатов. Некоторые из задач могут быть использованы как факультативные. Новые работы посвящены методам очистки веществ ионитами и зонной плавкой, определению термодинамических характеристик процесса растворения бензойной кислоты и процесса восстановления ионов меди цинком, определению координационного числа методами криоскопии и титрования, кинетике окислительно-восстановительных реакций и изучению поверхностно-активных веществ. Заново написано задание по определению тепловых эффектов. В новом издании практикума лабораторным заданиям предпослано введение, где рассказывается о научном эксперименте и его роли в познании, и глава о работе с экспериментальными данными, в которой идет речь о записи результатов, вычислениях, ошибках эксперимента, выражении результатов в виде графиков и формул и о написании отчета. Остальные задания практикума подверглись значительной переработке. В приложении появился ряд новых таблиц.
Авторы обобщили свой многолетний опыт преподавания общей химии студентам нехимическнх специальностей МГУ и с удовлетворением отмечают повышение инициативы студентов при работе в лаборатории и более высокий уровень знаний. Введение новых задач проходило параллельно с глубокой перестройкой лекционных курсов на основе современных представлений теории строения вещества, химической кинетики и термодинамики. Практикум был проверен в течение последних лет на занятиях со студентами и слушателями факультета повышения квалификации МГУ.
Уважаемые студенты!
Сейчас вы приступаете к новой форме приобретения знаний — самостоятельному их получению при/помощи выполнения эксперимента.
Цель вашей работы состоит не в том, чтобы записать результаты наблюдений или числовые данные эксперимента и показать их преподавателю для оценки работы. Цель лабораторных работ — научиться элементарным приемам научной работы и способам объяснения наблюдаемых явлений и выведенных закономерностей для получения неизвестных еще вам, но уже известных науке знаний, с тем чтобы в последующей своей деятельности вы могли получать новые научные знания.
Наука — это такая сфера человеческой деятельности, функцией которой является получение объективных знаний о действительности. Понятие «наука» включает в себя как деятельность по созданию нового знания, так и результат этой деятельности — систему полученных знаний. Несмотря на то что имеется множество различных путей получения новых знаний, они характеризуются рядом общих признаков.
Исходные знания о мире даются человеку в ощущениях, восприятиях, представлениях, которые необходимо объяснить. Одним из способов объяснения фактов, наблюдений или опытных данных является гипотеза, т. е. предположительное суждение о закономерной связи явлений.
Любая научная гипотеза начинается с познавательного вопроса, который выражает потребность познания и возникает, когда для ответа на него уже имеются некоторые данные — факты, теории, гипотезы. В результате выдвигается новая гипотеза.
Чтобы быть научной, гипотеза должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Следствия из научной гипотезы должны поддаваться проверке и соответствовать результатам наблюдений и экспериментов.
2. Гипотеза должна обладать достаточной общностью и предсказательной силой. Она должна объяснять не только явления, из рассмотрения которых она возникла, но и связанные с ними явления. Гипотеза должна быть способной предсказывать неизвестные явления и в некоторой степени их объяснять.
3. Гипотеза не должна быть логически противоречивой.

Проверка любого предположения или гипотезы осуществляется двумя научными методами — наблюдением и экспериментом. Научным наблюдением называется изучение явлений в естественных условиях при сохранении всего многообразия связей с другими явлениями. Среди множества связей есть связи существенные, оказывающие наиболее сильное влияние на явление, и второстепенные. В начале изуче-ния явления стараются выделить существенные связи и определить характер их влияния на изучаемое явление.
Впервые человек обращает внимание на какое-либо явление или предмет в процессе наблюдения. Научное наблюдение представляет целенаправленное и организованное восприятие предметов и явлений окружающего мира. Поскольку данные наблюдений получаются отдельными лицами, они должны быть освобождены от субъективных впечатлений, так как науку интересуют прежде всего объективные факты, которые допускают проверку.
Эксперимент — это метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности. От наблюдения эксперимент отличается активным оперированием с изучаемым объектом. Наиболее часто в человеческой практике эксперимент осуществляется на основе теории, определяющей его постановку и интерпретацию его результатов, но нередко главная задача эксперимента состоит в проверке гипотез и предсказаний теории.
Наиболее характерная черта и специфическая особенность всякого эксперимента выражается в контролируемом изменении явлений объективной действительности (либо с целью познания, либо с целью обучения).
Отличие наблюдения от эксперимента состоит в том, что оно осуществляется без изменения изучаемых предметов и вмешательства в процесс протекания явления. Характерная особенность эксперимента заключается в том, что в нем имеет место активное воздействие на изучаемые явления и процессы.
По методу и результатам исследования все эксперименты можно разделить на качественные и количественные.
Качественный эксперимент предпринимается, чтобы выявить действие различных факторов на исследуемый процесс без установления точной количественной зависимости между ними.
Количественный эксперимент строится с таким расчетом, чтобы обеспечить точные измерения факторов, влияющих на поведение объекта или ход процесса. Проведение такого эксперимента требует использования измерительной аппаратуры, а результаты измерений нуждаются в математической обработке.
Всякий эксперимент начинается с проблемы, которая требует разрешения. После точной формулировки проблемы необходимо выделить факторы, которые существенно влияют на эксперимент, и факторы, которые можно не принимать во внимание. Так, при изучении скоростей химических реакций концентрации реагирующих веществ и температура — существенные факторы. Давление — существенный фактор для газовых реакций и малосущественный для реакций в жидкой фазе.
В течение всей истории эксперимента использовалась методология однофакторного эксперимента. Предполагалось, что исследователь может с любой степенью точности стабилизировать все независимые (факторы) своей системы. Затем, поочередно варьируя некоторые из них, он устанавливает интересующие его зависимости. Предположим, что изучаемое явление зависит от некоторого числа существенных факторов. Чтобы установить роль каждого из факторов и их взаимосвязь друг с другом, следует выбрать сначала два каких-либо фактора. Сохраняя все другие существенные факторы постоянными, изменяем один из факторов и изучаем, как ведет себя другой фактор.