3. Оқушыларға химиялық есептерді меңгертудегі математикалық тәсілдердің рөлі

Мектеп оқушылары химияға қарағанда, математиканы оқуды жеті жыл бұрын бастайды. Оқудың осы кезеңінде олар алгебралық есептерді шығару бойынша математикалық білімдер мен тәжірибелердің айтарлықтай көлеміне ие болады. Оқушылардағы осы білімдер жинағы мен тәжірибелерді химия оқытушысының тиімді пайдалануы олардың көмегімен химиялық есептерді шығаруға үйретуіне сәтті жағдай жасайды.

Шешу жоспарын құру кезінде берілген күрделі есеп ортақ мазмұнмен байланысқан қарапайым қатарларға тармақталады. Есепті шешу жоспарын құра отырып, екі негізгі әдісті пайдаланады:

• Синтетикалық

• Аналитикалық

Есепті шешудің жоспарын құрудың синтетикалық әдісі өзіндік кемшіліктерге ие. Алғашқы кемшілігі есепті шешуде жасалған алғашқы қадамдардың әрқашан күткен нәтиже бермейтіндігімен сипатталады.

Есепті шешудің жоспарын құруда аналитикалық әдіспен кері бағытта тұжырым жасалады – табылатын саннан есептің шартындағы мәліметтерге дейін. Синтетикалық әдістен ерекшелігі, есепті шешудің жоспарын аналитикалық әдіспен құру өзара байланысқан және бірінен бірі туындайтын тұжырымдардан құралған, сондықтан оларды пайдалану кезінде оқушылар логикалық қателіктерді аз жібереді.

Математиканы оқу кезінде оқушылар есепті шешу жоспарын құрудың екі әдісін де меңгеріп шығады және сондықтан химия оқытушысы олардың кез келгенін пайдалана алады. Математика сабақтарында оқушылар шешімі табылғанда ғана, есепті шешілді деп түсінуге үйренеді:

• Қатесіз;

• Мотивацияланған;

• Толық сипатты.

Химиялық есептердің шешімінің дұрыстығын есептер мен жаттығулар жинағындағы жауаптары бойынша тексереді. Көптеген жағдайларда тексеру мақсатында математика сабақтарында кері шешілген есептерді шығарады. Егер есеп күрделі және оны бір – екі пропорциямен шешу мүмкін болмаса, онда есептерді шешудің алгебралық тәсілдері қолданылады. Осы жағдайда, алгебраның басқа әдістерін, сызықтық теңдеулерді және теңсіздіктерді пайдалану қолайлы.

Химиялық есептерді шешу кезінде әртүрлі обьектілердегі құрамдық бөліктердің қатынасын табуға арналған есептеулерді жүргізу қажеттігі туындайды. Әртүрлі обьектілер ретінде химиялық қосылыстарды, заттардың қоспаларын, қорытпаларды қарастыруға болады. Химиктерге ғана емес, әртүрлі кәсіп иелеріне – агрономдарға, дәрігерлерге, металлургтер мен геологтарға осы түрдегі есептерді шешуге тура келеді.

Төменде жекелеген есептерді шешудің мысалдары келтірілген. Олардың барлығы бір ғана түрге жатады, сондықтан оларды шешу алгоритмдері де ұқсас. Көп жағдайларда шешу барысы былау құрылады: белгісіз шамаларды әріптермен белгілейміз және олардың физикалық мәндерін формулаға келтіреміз, теңсіздіктер мен теңдеулер құрамыз; сандық мәндерді қоямыз; теңсіздіктер мен теңдеулер жүйесін шешеміз және жауабын табамыз.

Есеп № 1. Марганец сульфатының кристаллогидратында марганецтің массалық үлесі 0,268 тең. Кристаллогидраттың 1 моліне келетін судың мөлшерін анықтаңыз. Тұздың формуласын жазыңыз.

Шешімі: қарастырылған обьект марганец сульфатының 1 моль кристаллогидраты болып табылады. Оның формуласын шартты түрде жазамыз. MnSO₄ • n H₂O бұл жерде n табылатын мән.

Кристаллогидраттағы марганецтің массалық үлесі марганец пен кристаллогидраттың мольдік массаларының қатынасына тең екендігін есепке ала отырып, теңдеу құрамыз:

W( Mn) = M(Mn)/ M(Mn SO₄ • n H₂O)

Теңдеудегі таңбалардың орнына сандық мәндерді қоя отырып аламыз:

0,268 = 55/ 151 +18n. Теңдеуді шеше отырып n=3 табамыз.

Жауабы: марганец сульфатының 1моль кристаллогидратында 3 моль су болады. Тұздың формуласы : MnSO₄ • 3H₂O

Есеп № 2. 3,1г органикалық зат жанғанда (М=93 г/ моль) 8,8г көміртегі оксиді ( IV), 2,1 г су түзілді және 0,47г азот бөлінді. Заттың формуласын жазыңыз.

Шешімі: Қосылысты жалпы түрде мына формуламен бейнелеуге болады:

C_x H_y N_z O_t, бұл жерде x, y, z және t-табылатын шамалар.

Келесілерді есепке ала отырып, теңдеу құрамыз:

1. Жанған зат пен түзілген көміртегі оксидіндегі көміртеі массасы тең:

m(C_x H_y N_z O_t) • x• M(C) / M(C_x H_y N_z O_t) = m(CO₂)

2. 3,1 г қосылыстағы азот массасы 0,47 г тең:

m(C_x H_y N_z O_t) • M(N) / N(C_x H_y N_z O_t), 3,1 • 14 / 93 = 0,47, бұдан z= 1;

3. Қосылыстың мольдік массасы әр элементтің формуладағы сәкес индекстерге көбейтілген мольдік массаларының суммасына тең:

M (C_x H_y N_z O_t) = x• M(C) + y • M(H)+ z •M(N) + t • M(O), немесе

93 = 6 • 12 + 7 • 1 + 1 • 14 + t • 16, бұдан t=0.

Жауап: Қосылыстың формуласы C₆ H₇ N (анилин).

Көріп отырғанымыздай, есепті шығарудың математикалық тәсілдері оқушылардың химияны меңгеруіндегі таптырмас құрал болып табылады. Математикалық формулалар, теңдіктер мен теңсіздіктер жүйесі, пропорциялар және т.б химиялық анализдерде және эксперименттерде кеңінен қолданылып келеді.Осы арқылы химияны жаратылыстану ғылымдарының патшасы саналатын математикамен байланыстыра отырып оқытудың маңызы қандай екенін түсінуге болады.

Органикалық химия сабақтарында заттарды оқытуда физикалық білімді қолданудағы әдістемелік мүмкіндіктер

Физика және бейорганикалық химия курстарында игерілген оқушылар білімі заттарды жоғарыдағы 1- тарауда көрсетілген буындар шегінде одан әрі дамыта оқытуға мүмкіндік туғызады. Физика химия курстарының мазмұнын талдау заттардың құрылысы, құрамы және қасиеттері жөніндегі ұғымдарды жетілдіруге физикалық бөлімінің ықпалы зор екенін көрсетеді.

Органикалық химия сабақтарында оқушылардың физиканы оқығанда игерген білімін пайдалану химия пәніне тән заттарды оқудың әдістемелік жолдарын ескере отырып жүргізіледі. Ол жолды үш кезеңге бөлуге болады.Бірінші кезең заттардың құрылысын оқу. Онда заттарды құрайтын бөлшектер, олардың қасиеттері, өзара әсерлесу күштерінің табиғаты жайындағы және т.б физикалық білім қолданылады. Екінші кезеңде оқылған заттар құрылысы туралы ұғымдар олардың қасиеттерін түсіндіруге негіз болады. Үшінші кезең екіншіге қарама –қарсы сияқты. Онда заттардың физикалық, химиялық қасиеттері жөніндегі білім, нақты заттардың құрылыс ерекшеліктерін анықтауда қолданылады.

Заттар туралы білімді дамыту кезеңдеріне байланысты пәнаралық байланыстардың рөлі өзгереді.Бірінші кезеңде оқушылар құрылыс туралы ұғымдарды естеріне түсіріп, заттарды құрайтын бөлшектердің ерекшеліктерін ескеріп, олардағы заңдылықтарды түсіндіруге тырысады. Бұл жерде пәнаралық байланыс заттардың құрылысы туралы ұғымдарды жетілдіруге бағытталған. Пәнаралық байланыстардың болжамдық функциясы жоқтың қасы, түсіндірушілік қабілеті де өте аз.