IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ЧЕМ ПОМОЖЕТ МАТЕМАТИКА ХИМИКУ?
Карандашов В.В.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

В существующей системе образования ученики старшей школы могут выбирать, какой профильный класс или углубленное изучение отдельных предметов. Кто-то отдает предпочтение гуманитарным наукам, кто-то, наоборот, техническим. И для многих естественно думать, что рядом с «любимыми» школьными предметами находятся «лишние», которые отвлекают. Ведь не видя взаимосвязей разных наук, теряешь интерес к некоторым из них.

Но в современном мире востребованы эрудированные и широко мыслящие люди. Логично возникает вопрос, чем поможет математика в естественных науках, в частности в химии. Поэтому предметом моей исследовательской работы стало использование математических формул и понятий при решении химических задач.

Цель исследовательской работы: выявить потенциал математики при решении химических задач.

Задачи исследования:

1. Найти и изучить информацию из книг Интернет-ресурсов по данной теме.

2. Исследовать области применения элементарной математики к химическим явлениям в ходе решения задач.

3. На примерах решения химических задач показать возможности применения геометрических теорем.

4. Сделать выводы о взаимосвязи математики и химии.

Актуальность работы заключается в том, что любой ученик старших классов, прочитав мою работу, поймет, что математика – полезный инструмент для решения химических задач. Тот, кто владеет этим инструментом, имеет больше возможностей для изучения мира веществ.

Основная часть

1. Роль математики в химии

«Математика – царица наук!»

К. Гаусс(XIXвек)

«В любой науке столько истины, сколько в ней математики».

Иммануил Кант (1724-1804)

Приведенные выше слова отражают две противоположные точки зрения на отношение математики к другим наукам.

Сторонники первой убеждены, что математика так красива сама по себе, что любые практические приложения её только портят (Г. Харди). Английский математик Роджер Пенроуз считает, что законы математики – это неотъемлемая часть природы, а не творение человеческого разума. Они объективны и существуют сами по себе, независимо от нас. Удивительно, что некоторые области математики существовали задолго до того, как физики объяснили с их помощью явления во вселенной. Так конические сечения, изучаемые Апполонием в древней Греции, были использованы Кеплером в начале 17 века для описания орбит планет.

Другие ученые, например, академик В.И. Арнольд убеждены, что математика – экспериментальная наука, так как многие математические открытия были сделаны благодаря наблюдениям за природой. К примеру, человек понял свойства сложения и умножения, считая овец.

Химия – это тоже экспериментальная наука о веществах, их свойствах и превращениях, широко использующая в своих целях достижения других наук, в первую очередь математики и физики.

Немецкий ученый и писатель Г.К. Лихтенберг (1742-1799) писал: «Кто не понимает ничего, кроме химии, тот и ее понимает недостаточно». Многие статьи в серьезных химических журналах не содержат ни одной химической формулы, зато изобилуют математическими уравнениями.

Методы математики широко используются в химии. Ниже я постараюсь это доказать.

2. Расчеты и оценки

Расчётные химические задачи можно разделить на две группы: с точным конечным ответом и с приближенным ответом. К первой группе относятся задачи с перечислением, например: «сколько аминокислотных остатков входит в состав молекулы инсулина?». Ко второй - все измерительные задачи, например задача на расчет объема водорода, выделившегося при взаимодействии 100г цинка с соляной кислотой. Во многих ситуациях нет необходимости получать даже приближённый результат с высокой точностью. Тогда числа представляют в стандартном виде: a∙10b, где 1≤a