Обговоріть у групах
Чи справді це твердження є достовірним фактом? Запропонуйте аргументи «за» і «проти».
Розглянемо це твердження з різних боків, спираючись на наукові факти:
Аргументи «за»:
- У яблуках дійсно містяться сполуки Феруму (заліза), які необхідні людині для утворення крові.
- Яблука містять багато корисних речовин: вітаміни, клітковину, мікроелементи, які позитивно впливають на здоров’я.
Аргументи «проти»:
- Залізо у яблуках присутнє у дуже малих кількостях (менше тисячної відсотка), тому вони не можуть бути його основним джерелом для людини.
- Залізо у яблуках знаходиться не у вигляді металу, а у вигляді йонів — сріблясто-сірий метал заліза в яблуках не міститься.
- Зміна кольору м’якуша яблука після розрізання пов’язана не з утворенням іржі (як у металу), а з окисленням фенольних сполук киснем повітря.
Висновок: Твердження, що яблука багаті на залізо — не зовсім достовірне. Яблука містять залізо, але у дуже малих кількостях, тому вони не є головним джерелом цього елемента для людини.
Робота з інформацією
1. Можливо, ви чули забобони, пов’язані з молоком і дріжджовим тістом. Поспілкуйтеся зі своїми близькими дорослими та дізнайтеся, чого не можна робити, аби «молоко не скисло» та «тісто не осіло». Запропонуйте способи перевірки цих фактів на наукову достовірність.
Найпоширеніші забобони щодо молока:
- Не можна залишати молоко біля металевих предметів, бо «скисне швидше».
- Не можна дивитися злим оком або сваритися поруч – інакше «молоко скисне».
Щодо тіста:
- Не можна стукати дверима чи шуміти — «тісто осяде».
- Не можна дивитися на тісто, якщо сумний чи сердитий — «не виросте».
Наукове пояснення:
- Молоко скисає через дію бактерій, що перетворюють лактозу на молочну кислоту.
- Тісто «сідає» через зміну температури, протяги або надмірне струшування, що порушує структуру пухирців вуглекислого газу, які утворюють дріжджі.
Як перевірити наукову достовірність:
- Провести експеримент: поставити кілька баночок з молоком — біля металевих предметів і без, а також у різних емоційних станах — і порівняти, де молоко скисає швидше. Бажано фіксувати температуру та чистоту.
- Для тіста: приготувати кілька однакових порцій тіста, в одній кімнаті стукати, бігати, а в іншій — дотримуватися тиші. Порівняти, де тісто піднялося краще.
Все це спостереження і експеримент відповідно до наукової методики із підручника: «наукові факти ґрунтуються на спостереженнях і експериментах».
2. У легендах, казках і повір’ях є так звані «народні прикмети». Знайдіть приклади таких прикмет, пов’язаних із хімічними явищами. Запропонуйте способи перевірки їх на наукову достовірність.
Прикмети, пов’язані з хімічними явищами:
- Якщо срібло темніє на тілі — на людині «погане здоров’я» або «порча».
- Коли яйце швидко тоне у воді — воно свіже.
- Якщо мед кристалізується — це «натуральний мед».
Наукове пояснення:
- Срібло темніє через реакцію з сірководнем із повітря або шкіри.
- Яйце тоне, бо свіже має більшу густину за воду; з часом у яйці збільшується повітряна камера, і воно спливає.
- Мед кристалізується через вміст глюкози — це фізичний процес.
Як перевірити:
- Срібло: провести дослід зі сріблом — покласти на різні ділянки тіла та на повітрі, намастити шкіру в різних людей однаково, дослідити зміну кольору.
- Яйце: залишити яйця різної свіжості у воді та вимірювати їхню густину.
- Мед: порівняти натуральний і ненатуральний мед — взяти на аналіз у лабораторію, простежити кристалізацію.
Науковий підхід — це експеримент, спостереження, аналіз, а не лише віра у прикмети.
Розуміння явищ природи (робота в групах)
3. Марія та Микола досліджували хімічні властивості магнію… Дайте відповіді на запитання.
1. Визначте масу магнію та масу продукту реакції*.*
Розв’язання:
$$\text{маса магнію} = \text{маса тигля з магнієм до нагрівання} – \text{маса тигля}= 24{,}6,\text{г} – 23{,}4,\text{г} = 1{,}2,\text{г}$$
$$\text{маса продукту} = \text{маса тигля з умістом після нагрівання} – \text{маса тигля} = 25{,}4,\text{г} – 23{,}4,\text{г} = 2{,}0,\text{г}$$
2. Ґрунтуючись на досліді, Микола склав для цієї реакції таке хімічне рівняння: Mg + O2 = MgO. Але Марія зауважила, що Микола не має рації, і виправила рівняння. Запишіть правильне рівняння.
Правильне (збалансоване) рівняння реакції виглядає так:
$$2\text{Mg} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{MgO}$$
3. Як ви вважаєте, навіщо під час нагрівання потрібно використовувати кришку для тигля? Чому під час нагрівання її не відкривали, а лише злегка піднімали?
Кришку використовують, щоб:
- запобігти розсипанню окису магнію (твердого продукту реакції),
- не дати продукту реакції вилетіти з тигля.
Кришку злегка піднімали (а не відкривали всю), щоб:
- дати доступ повітря (Оксигену) для реакції,
- не допустити великого потоку повітря, що міг би видмухати легкий порошок оксиду магнію з тигля.
4. У давні часи один король доручив ювелірові виготовити для доньки іграшку-брязкальце та видав йому брусок із пластичного металу масою 231,0 г. Через тиждень ювелір приніс виріб і сказав, що залишок металу (19,25 г) він узяв як оплату за роботу. Король запідозрив, що ювелір його обманув, і покликав придворного науковця, аби дізнатися, чи справді брязкальце виготовлене саме з того металу, який було видано ювелірові.
Уважно прочитайте опис дій науковця, проаналізуйте результати дослідів й обчислень і дайте відповідь на питання, яке цікавило короля.
1. Обчисліть масу брязкальця.
$$m_\text{брязкальця} = \text{маса бруска до виготовлення} – \text{залишок металу} = 231{,}0,\text{г} – 19{,}25,\text{г} = 211{,}75,\text{г}$$
2. Обчисліть об’єм бруска та густину металу, з якого зроблений брусок.
Об’єм прямокутного бруска:
$$V = a \cdot b \cdot c \ V = 2{,}0,\text{см} \cdot 2{,}0,\text{см} \cdot 3{,}0,\text{см} = 12{,}0,\text{см}^3$$
Густина металу:
$$\rho = \dfrac{m}{V} = \dfrac{231{,}0,\text{г}}{12{,}0,\text{см}^3} = 19{,}25,\text{г/см}^3 $$
3. Для визначення густини матеріалу брязкальця науковець використав необхідне обладнання з-поміж того, що зображене на малюнку.
Для визначення густини брязкальця потрібні:
- Ваги (терези) — для вимірювання маси.
- Мірний циліндр — для вимірювання об’єму тіла методом витіснення води.
- Склянка з водою — для занурення брязкальця у воду.
Опишіть методику визначення густини, яку, на вашу думку, застосував науковець.
- Зважити брязкальце та записати його масу: [latex] m [/latex] (наприклад, 211,75 г).
- Налити у мірний циліндр певний об’єм води та записати початковий об’єм: [latex] V_1 [/latex].
- Обережно занурити брязкальце у воду так, щоб воно повністю занурилося.Записати новий об’єм води з тілом: [latex] V_2 [/latex].
- Обчислити об’єм брязкальця за різницею: [latex] V = V_2 – V_1 [/latex].
- Обчислити густину речовини: [latex] \rho = \dfrac{m}{V} [/latex].
Чому ви обрали саме це обладнання й цю методику?
- Мірний циліндр дозволяє точно виміряти об’єм нерегулярних тіл шляхом витіснення води (метод Архімеда).
- Ваги потрібні для точного вимірювання маси.
- Цей метод простий, точний і не потребує змінювання форми предмета.
- Він підходить для будь-яких твердих об’єктів, які не розчиняються у воді і не плавають.
4. Дослід із визначення об’єму брязкальця науковець повторив п’ять разів. Для кожної спроби він обчислював густину матеріалу, а результати фіксував у таблиці.
Навіщо науковець вимірював кілька разів?
Науковець вимірював кілька разів, щоб:
- перевірити точність і надійність результатів;
- зменшити вплив випадкових помилок вимірювань;
- отримати більш достовірне середнє значення густини.
Обчисліть середнє значення густини матеріалу брязкальця за даними експерименту.
Розв’язання:
Знайдемо середнє арифметичне значення густини:
$$\overline{\rho} = \dfrac{13{,}2 + 13{,}4 + 13{,}2 + 13{,}3 + 13{,}1}{5} = \dfrac{66{,}2}{5} = 13{,}24,\text{г/см}^3$$
Чи можна на цьому етапі повідомити королю про можливий обман? Аргументуйте свою думку.
- Отримане середнє значення густини [latex] 13{,}24,\text{г/см}^3 [/latex] значно менше густини чистого золота (19,3 г/см³).
- Це свідчить, що брязкальце виготовлене не з чистого золота, а з іншого металу або з суміші (сплаву).
- Науковець може повідомити королю, що ювелір міг підмішати до золота дешевший метал або повністю підмінив метал.
Висновок:
На цьому етапі є підстави підозрювати обман, бо густина брязкальця не відповідає густині чистого золота.
5. Науковець порівняв обчислену густину матеріалу, з якого виготовлена іграшка, з довідниковими густинами металів.
Порівняйте довідникові значення густин металів із результатами ваших обчислень (для бруска й для брязкальця). З якого металу, імовірніше за все, був виготовлений брусок-заготовка? Поясніть результати порівняння.
- Густина бруска-заготовки (обчислена раніше): [latex]\rho_{\text{брусок}} = 19{,}25,\text{г/см}^3[/latex]
- Густина брязкальця (обчислена раніше): [latex]\rho_{\text{брязкальце (середнє)}} = 13{,}24,\text{г/см}^3[/latex]
- Довідникові густини металів (г/см³):
- Платина — 21,09
- Золото — 19,32
- Вольфрам — 19,25
- Срібло — 10,49
- Мідь — 8,96
- Залізо — 7,87
- Алюміній — 2,70
Порівняння:
- Густина бруска-заготовки (19,25 г/см³) майже точно відповідає густині золота (19,32 г/см³) та вольфраму (19,25 г/см³), але в стародавні часи для ювелірних виробів майже завжди використовували золото.
- Густина брязкальця (13,24 г/см³) значно менше густини як золота, так і вольфраму, але більше, ніж у срібла, міді чи заліза. Це свідчить, що брали не чисте золото, а, ймовірно, сплав або домішали інший дешевший метал для зменшення густини.
Висновок:
- Брусок-заготовка був виготовлений з золота, оскільки його густина (19,25 г/см³) майже збігається з довідковою густиною золота (19,32 г/см³).
- Брязкальце значно легше за густиною, тому, ймовірно, ювелір підмішав до золота інший менш щільний метал (наприклад, срібло, мідь тощо), або зробив іграшку не з золота.
Що ви могли б розповісти королю про матеріал, із якого виготовлене брязкальце? Це чиста речовина чи суміш різних металів? Якщо матеріал є сумішшю, то висловіть гіпотезу, сумішшю саме яких металів? Аргументуйте свою думку.
Матеріал, із якого виготовлене брязкальце, — це суміш (сплав) металів, імовірно золота та срібла (можливо, з невеликою домішкою міді). Це підтверджується тим, що виміряна густина значно менша, ніж у чистого золота, але більша, ніж у срібла чи міді. Отже, ювелір міг підмішати до золота дешевші метали, що є обманом.
5. Андрій і Софія запланували певні експерименти, для яких в окремі хімічні склянки насипали відповідно: кухонну сіль, залізні ошурки, деревну тирсу та глину. Молодша сестра Андрія вирішила допомогти й змішала всі речовини в одну склянку. Софія та Андрій не розгубилися. Вони розділили суміш на складники, як зазначено на схемі. Компоненти суміші позначено літерами А, В, С, D.
1. Які правила безпеки мали згадати Софія та Андрій перед початком розділення суміші?
- Працювати у чистому організованому місці.
- Одягати халат, захисні окуляри (особливо під час фільтрування та випарювання).
- Не куштувати і не нюхати суміші.
- Акуратно поводитись із гострими предметами (магніт, склянки).
- Під час нагрівання або випарювання використовувати підставку і не нахилятись над посудом.
- Після роботи вимити руки.
2. Визначте літери, якими позначено кожен компонент суміші.
Розв’язання:
За схемою розділення:
- D — залізні ошурки (відділили магнітом)
- A — деревна тирса (спливла на поверхню води)
- B — глина (залишилась на фільтрі після фільтрування)
- C — кухонна сіль (залишилась після випарювання з розчину)
3. Для кожного етапу зазначте суміш (однорідна/неоднорідна), з якою працювали Софія та Андрій.
- Етап 1 (суміш чотирьох речовин): неоднорідна (гетерогенна)
- Етап 2 (три речовини у воді): неоднорідна (тирса спливає, решта в осаді/розчині)
- Етап 3 (змішування глини, кухонної солі у воді): частково однорідна (глина — суспензія, сіль у розчині)
- Етап 4 (розчин кухонної солі): однорідна (гомогенна, справжній розчин)
4. Чи можна обрати іншу послідовність дій (або інші дії) для оптимальнішого розділення суміші? Відповідь обґрунтуйте.
Можна, але ця послідовність є оптимальною, бо:
- Спершу виділяють найпростіше — залізо магнітом.
- Потім відділяють найлегшу фракцію — тирсу.
- Потім розділяють нерозчинну глину і розчинну сіль.
Інша послідовність збільшила б складність, наприклад, додавання води одразу у суміш з ошурками ускладнило б вилучення заліза магнітом (бо воно могло б осісти у глину).
5. Які чинники (приміром, властивості тирси) могли завадити роботі Софії та Андрія?
- Тирса могла намокнути і не спливати, якщо її частинки були занадто дрібні.
- Глина може утворювати каламуть, що важко фільтрувати.
- Маленькі ошурки могли прилипати до тирси.
- Якщо суміш містила надто багато дрібних частинок глини — фільтр міг забитися.
6. Обговоріть достовірність наведених фактів. Запропонуйте способи їх перевірки.
Обговоріть достовірність наведених фактів. Запропонуйте способи їх перевірки.
- Багато диму — малий вогонь.
- Достовірність: Частково достовірне. З точки зору хімії, дим утворюється під час неповного згоряння, коли недостатньо кисню або матеріал вологий.
- Перевірка: Спостереження за горінням різних матеріалів у контрольованих умовах з вимірюванням температури полум’я і кількості утвореного диму.
- Вогонь кочерги не боїться.
- Достовірність: Достовірне. Залізна кочерга має температуру плавлення близько 1500°C, а побутовий вогонь має температуру 600-800°C.
- Перевірка: Експеримент із вимірюванням температури різних типів вогню та порівняння з температурами плавлення металів.
- Коли вогонь розгориться, то спалює і мокре, і сухе.
- Достовірність: Достовірне. Інтенсивний вогонь виділяє достатньо тепла, щоб спочатку висушити, а потім запалити вологий матеріал.
- Перевірка: Експеримент із матеріалами різного ступеня вологості в контрольованих умовах горіння.
- Склянка молока задовольнить добову потребу людини в Кальції.
- Достовірність: Недостовірне. Склянка молока (250 мл) містить ~300 мг кальцію, що становить лише 25-30% добової потреби (1000-1200 мг).
- Перевірка: Аналіз молока на вміст кальцію і порівняння з медичними рекомендаціями щодо добової потреби.
- Чим довший термін придатності молока, тим більше в ньому консервантів.
- Достовірність: Недостовірне. Тривалий термін зберігання молока може досягатися різними методами: ультрапастеризацією, стерилізацією, асептичною упаковкою без додавання консервантів.
- Перевірка: Хімічний аналіз складу молока різних виробників з різними термінами зберігання.
- Щоб схуднути, потрібно відмовитися від продуктів, що містять жири та вуглеводи.
- Достовірність: Недостовірне. Жири та вуглеводи — необхідні поживні речовини. Схуднення залежить від енергетичного балансу.
- Перевірка: Аналіз раціонів харчування груп людей з різним вмістом жирів і вуглеводів, але однаковою калорійністю.
- Мед не можна нагрівати — він стає отрутою.
- Достовірність: Недостовірне. При сильному нагріванні частина корисних речовин руйнується, але отруйних не утворюється.
- Перевірка: Знайти наукові дослідження чи хімічний склад нагрітого меду.
- ГМО можуть змінити ДНК людини.
- Достовірність: Недостовірне. ДНК з їжі (як ГМО, так і звичайної) розщеплюється в процесі травлення і не інтегрується в геном людини.
- Перевірка: Ознайомитися з біохімічними основами травлення і клітинного метаболізму.
- ГМО шкідливі для навколишнього середовища.
- Достовірність: Неоднозначне твердження. Вплив залежить від конкретного організму та внесених змін.
- Перевірка: Екологічні дослідження конкретних ГМО у природних умовах порівняно з традиційними аналогами.
- Срібло знезаражує воду.
- Достовірність: Достовірне. Іони срібла (Ag⁺) мають бактерицидні властивості.
- Перевірка: Лабораторні дослідження води до і після обробки сріблом з визначенням кількості мікроорганізмів.