Химия изучает состав, строение, свойства веществ и их превращения. В этом уроке различим физическое тело и вещество, сравним форму и объём воды и рассмотрим клетки, молекулы и атомы. Знакомые предметы помогут связать определения с наблюдениями.

1. Чем физическое тело отличается от вещества

В естественных науках телом называют отдельный материальный объект. Камень, дерево, стакан, капля воды и человек — примеры тел. Это слово не относится только к живым организмам. Стакан тоже является физическим телом.

Тела бывают природными и созданными человеком. Камень и лист — природные тела; ложка и тетрадь — рукотворные. Человек использует природные вещества и материалы, изменяет их и создаёт новые предметы.

Вещество — то, из чего состоят тела. Вода, кислород, алюминий, сахар — названия веществ. Когда мы говорим «алюминиевая проволока», слово «проволока» называет тело, а слово «алюминиевая» указывает на его состав.

Разберём пример

На столе стоят стакан с водой и алюминиевая кружка. Стакан и кружка — тела. Вода и алюминий — вещества. Стекло — материал, который обычно содержит несколько веществ. Поэтому на вопрос «из чего сделан предмет?» иногда сначала отвечают названием материала, а его состав выясняют отдельно.

Одно вещество может входить в состав разных тел. Из алюминия делают фольгу, провода и посуду. И наоборот, одно тело может содержать много веществ. В растительном листе присутствуют вода, целлюлоза, пигменты и другие вещества.

У одного слова может быть разный смысл в зависимости от вопроса. «Вода» — название вещества. «Эта капля воды на листе» — указание на конкретное тело. Мы не меняем свойства объекта: мы выбираем, что именно рассматриваем.

2. Форма и объём

Всякое тело занимает место в пространстве. Объём — величина, характеризующая размер этого занятого пространства. Объём нельзя путать с формой. Узкий и широкий сосуды могут вмещать одинаковое количество воды.

Если перелить воду из узкого сосуда в широкий, её уровень понизится. При этом объём останется тем же, если воду не пролили и не добавили, а условия существенно не изменились. Жидкость принимает форму той части сосуда, которую занимает.

1 л = 1 дм³ = 1000 см³

Куб со стороной 10 см имеет объём 10 см × 10 см × 10 см = 1000 см³, то есть 1 л. Это помогает представить литр не только как надпись на бутылке, но и как объём пространства.

Как узнать вместимость ведра?

Можно многократно наливать в ведро воду мерной ёмкостью известного объёма. Например, если до выбранного уровня вошли семь порций по 1 л и ещё 500 мл, вместимость до этого уровня составляет 7,5 л. Важно заранее выбрать уровень заполнения и учитывать неполную последнюю порцию.

Масса и объём — разные величины. Литрами измеряют объём, а не массу. Для разных веществ одинаковый объём может соответствовать разной массе.

3. Разные науки — разные вопросы

Изменения, происходящие в природе и окружающем мире, называют явлениями. Тает снег, растёт растение, движется автомобиль, ржавеет железо. Естественные науки изучают природу с разных сторон; вместе они помогают строить целостное представление о мире.

Рассмотрим слона в саванне. Географ исследует его распространение и особенности территории. Биолог изучает строение организма, питание и поведение. Физик может объяснять движение животного и взаимодействие его стоп с почвой. Химик исследует вещества в организме и их превращения.

Это не строгие перегородки. Один исследовательский вопрос может находиться на пересечении нескольких наук. Например, дыхание связано и с работой органов, и с движением воздуха, и с химическими превращениями в клетках.

Естествознание объединяет знания о природе. Химия, физика, биология и география относятся к естественным наукам.

4. Что изучает химия

Химия изучает вещества и их превращения. Для химика важны состав, строение и свойства веществ, а также условия, при которых одни вещества превращаются в другие.

Превращения происходят не только в лаборатории. Железо во влажном воздухе постепенно покрывается ржавчиной. В листьях на свету образуются органические вещества. В организме пища участвует во множестве превращений, необходимых для жизни.

Не всякое изменение означает появление нового вещества. Если кусок алюминиевой фольги согнуть, его форма изменится, но алюминий останется алюминием. Если вода замёрзнет, получится лёд — то же вещество в другом состоянии. Подробно отличать такие изменения от химических реакций мы будем в следующих уроках.

Первый шаг исследователя — точно описать наблюдение. «Появился бурый налёт» — наблюдение. «Образовались новые вещества» — объяснение, которое нужно обосновать. Полезно учиться разделять то, что мы видим, и то, как это объясняем.

5. Клетки, молекулы и атомы

Большие объекты мы исследуем на макроуровне: рассматриваем их форму, размеры, цвет и другие свойства. Чтобы понять внутреннее строение, переходим к более мелким структурам и частицам — к микроуровню.

В живом организме можно последовательно рассматривать органы, ткани и клетки. Клетка содержит множество веществ. Например, вода в клетке состоит из молекул. В молекулу воды входят два атома водорода и один атом кислорода. Это отражает формула H₂O. Подробно читать химические формулы мы научимся позже.

Лист → клетки листа → вода в клетке → молекулы воды → атомы в молекулах

Эта цепочка показывает один выбранный путь исследования. Она не означает, что клетка состоит только из воды или что любая часть клетки является одной молекулой.

Не все вещества состоят из отдельных молекул. Например, алюминиевое тело обычно состоит из множества сросшихся микроскопических кристаллов — кристаллитов. Атомы в них образуют упорядоченную структуру. Здесь удобно рассматривать другую последовательность:

Алюминиевый предмет → кристаллиты алюминия → атомы

У атома тоже есть внутреннее строение: ядро и электронная область. Ядро в обычных химических превращениях сохраняется. Сейчас достаточно понять саму идею уровней; устройство атома будет отдельной темой.

Изображения молекул и атомов в уроке — условные модели. Цвета и размеры помогают различать части изображения; это не фотографии и не реальные цвета атомов. Модель показывает определённые связи и намеренно упрощает объект.

6. Воздух занимает объём в стакане

В стакане, стоящем на столе, обычно находится воздух. Мы его не видим, поэтому в быту называем стакан пустым. Но с точки зрения строения вещества это неточно: воздух — смесь газов, которые занимают объём.

Если перевернуть стакан и медленно опускать его в воду строго вертикально, вода не заполнит его целиком. Внутри остаётся воздух. При погружении он сжимается, поэтому вода может немного подняться внутри стакана.

Если наклонить стакан, часть воздуха выйдет пузырьками. Вода займёт освободившееся место. Так наблюдение позволяет сделать вывод о невидимом содержимом стакана.

Предположение → наблюдение → вывод

Предположение: внутри стакана есть воздух.
Наблюдение: при наклоне выходят пузырьки, а вода входит внутрь.
Вывод: воздух занимал место, которое затем заняла вода.

Для простого домашнего наблюдения можно использовать прозрачный пластиковый стакан и ёмкость с водой. Никакие реактивы не требуются.

7. Типичные ошибки

«Тело — только человек или животное».: В науке тело — любой отдельный материальный объект, например камень, капля или чашка.
«Одно тело всегда состоит из одного вещества».: Многие тела содержат несколько веществ. Особенно сложен состав живых организмов.
«Если предмет стал другой формы, появилось новое вещество».: Изменение формы само по себе не доказывает химического превращения.
«Если воду перелили в широкий сосуд, её стало меньше».: Уровень понизился, но объём без потерь остался прежним.
«Всё состоит из молекул».: Есть вещества немолекулярного строения. Пример — алюминий.
«Невидимого вещества не существует».: Воздух невидим, но его присутствие обнаруживается в опыте.

8. Вопросы для самопроверки

Назови два природных и два рукотворных тела. Из чего они состоят?
Объясни разницу между словами «вода» и «капля воды».
Приведи пример двух разных тел, состоящих из одного вещества.
Что произойдёт с формой и объёмом воды при переливании без потерь?
Какие разные вопросы о дереве могут задать биолог и химик?
Выстрой путь от листа к атомам, выбрав воду как одно из веществ клетки.
Почему неправильно искать «отдельные молекулы алюминия» в обычной алюминиевой ложке?
Что доказывает выход пузырьков из наклонённого стакана?

Ориентиры для проверки

1. Например: лист и камень; ложка и бутылка. Уточняй, где известен материал, а где точный состав пока неизвестен. 2. Вода — вещество, конкретная капля — тело. 3. Фольга и провод из алюминия. 4. Форма меняется, объём в условиях опыта сохраняется. 5. Биолог — о росте и органах; химик — о веществах и их превращениях. 6. Лист → клетки → вода → молекулы воды → атомы. 7. Алюминий имеет немолекулярное строение. 8. Внутри находился воздух, занимавший объём.

9. Учителю

Результат урока. Ученик различает тело и вещество в знакомых примерах, формулирует предмет химии, объясняет сохранение объёма при переливании и описывает выбранную последовательность уровней строения.

Входной вопрос. Покажите предмет и спросите отдельно: «Что это?» и «Из чего это сделано?». Не требуйте химических формул. На данном этапе важна разница между названием объекта и характеристикой его состава.

Примерная работа на 40–45 минут. На наблюдение предметов и классификацию — 10 минут; на сравнение наук — 6 минут; на уровни строения — 10 минут; на объём и опыт с воздухом — 8 минут; на итоговую проверку и обсуждение ошибок — оставшееся время. Это ориентир, а не жёсткий сценарий.

Работа с моделью. До переключения масштаба попросите ученика предсказать, что он увидит. После переключения уточните, какая часть изображения условна. Не создавайте представление, будто все вещества обязательно состоят из молекул, а атомы — маленькие цветные шары.

Работа с ответами. Ошибку «вода в стакане — тело» обсуждайте через формулировку вопроса: слово «вода» называет вещество, но конкретная порция может рассматриваться как тело. В примерах про стекло, камень и металл принимайте обоснованный ответ о материале, не приписывая неизвестному образцу точный состав.

Как проверить понимание. Важнее объяснение выбора, чем число верных нажатий. Попросите ученика придумать собственную пару «тело — вещество» и перенести рассуждение на новый предмет. Открытые вопросы о границах наук допускают несколько обоснованных ответов.

Задания разной сложности. Для поддержки используйте подсказки «отдельный предмет» и «из чего состоит». Для усложнения предложите описать один предмет на разных уровнях и объяснить, почему химический состав нельзя всегда установить по фотографии.

Иллюстрации и будущие сцены. Растровые изображения созданы с помощью ИИ. Молекула, атом и клетка показаны условно. Три кнопки 3D предназначены для будущих авторских сцен; до подключения они честно открывают сообщение об отсутствии сцены.

Вернуться к итоговым заданиям →

Из чего состоят предметы вокруг нас

Интерактивная версия: задания, 3D-сцены, видео