Математические подходы к решению трудных задач по химии

АННОТАЦИЯ

В статье представлены различные математические методы решения химических задач и их преимущества.

ABSTRACT

The article presents various mathematical methods for solving chemical problems and their advantages.

Ключевые слова: пропорциональность, квадратное уравнение, валентный угол, длина связи, раствор, электролит, диссоциация, олеум.

Keywords: proportionality, quadratic equation, valence angle, bond length, solution, electrolyte, dissociation, oleum.

Указ Президента Республики Узбекистан от 14 мая 2019 года № 07/19/4319/3129 «О дополнительных мерах по совершенствованию системы приема в высшие учебные заведения путем тестирования» очень важен для работников сферы образования.

По его словам, в следующем году абитуриенты сдают 5 тестов по пяти предметам. С начала 2020/2021 учебного года, разделив тестовые предметы на два раздела, первый раздел охватывает три обязательных курса для всех абитуриентов - родной язык (узбекский, русский или каракалпак), математику и историю Узбекистана и второй раздел - Высшее образование. две темы включены.

Сопоставимая математика играет важную роль во всех областях образования и на протяжении всей жизни человека. Нет области, в которой мы можем представить математику.

Математика является важным фактором в приобретении основ теоретических знаний и сложных вопросов химии. Основными понятиями химии, законов, теорий и примеров лабораторных работ, решения задач и упражнений являются теория и практика математики. Решение примеров и проблем в области химии играет важную роль в развитии у молодых людей способности самостоятельно мыслить, закреплять свои теоретические знания и понимание и применять эти знания на практике.

Изучение основ математики развивает такие качества, как усердие, настойчивость, чувство ответственности, самостоятельное и логическое мышление, воля и характер, а также достижение целей. Следующие темы широко используются в исследованиях химии:

Символы дивидендов, EKUB и EKUK, пропорции, проценты, свойства уровня, корневые свойства, формулы краткого умножения, линейные уравнения, квадратное уравнение, определитель, система двумерных уравнений и уравнений, система логарифмов арифметических и геометрических уравнений, функции, тригонометрия, производная , начальная функция, интеграл, предел, дифференциальные уравнения, факторные понятия, комплексные числа.

Рассмотрим эти положения при решении следующей задачи на определение концентрации растворов:

при растворении в 56 литрах SО₃ при нормальных условиях было получено 236 г неизвестного содержимого. Определите концентрацию этого олеума от растворения в 264 г воды.

Решение: олеум получают по следующему уравнению реакции:

Х+уSO₃ +хH₂O = хH₂SO₄· ySO₃

n(SO₃) =

Метод I Система уравнений

              18у = 9    у=0,5моль   х = 2,5 - 0,5 = 2 моль  2H₂SO₄·0,5SO₃

2H₂SO₄·0,5SO₃ +0,5H₂O = 2,5H₂SO₄

m = 98 · 2,5= 245грамм (H₂SO₄)m_эритма= 236 + 264 = 500г

500 г ---- 100% 

245 г ----  х    х= 49% (H₂SO₄)

Способ II. Детерминантный метод

                              2H₂SO₄·0,5SO₃

2H₂SO₄·0,5SO₃ + 0,5H₂O = 2,5H₂SO₄

M= 98 · 2,5=245грамм (H₂SO₄)m_эритма= 236 + 264 = 500 грамм

500 грамм ---- 100%

245 грамм ----  х    х= 49% (H₂SO₄)

Способ III. Метод двух неизвестных чисел

200                               236

Х + уSO₃ + хH₂O = хH₂SO₄· ySO₃

80х+80у                     98х  +  80у

x=2,5 – y

47200–18880у+18880у = 49000 -19600y+16000у 18000 = 36000y

y = 0,5моль             x = 2,5 – y       x = 2,5 – 0,5=2 моль2H₂SO₄·0,5SO₃

2H₂SO₄·0,5SO₃ + 0,5H₂O = 2,5H₂SO₄

M= 98 · 2,5= 245 грамм (H₂SO₄)        m_эритма =236 + 264=500г

500 г ---- 100%                                     

245 г ----  х    х= 49% (H₂SO₄)

Метод IV. Правило смешивания (Пирс Конверт)

Если сумма чисел с правой стороны диагонали (36 + 9) = 45 г составляет 2,5 моль, то масса 36 г серной кислоты эквивалентна массе моль.

45 г ---- 2,5 моль

36 г  ----  х моль          х = 2 моль(H₂SO₄)

2,5 – 2 = 0,5 моль (SO₃ )         2H₂SO₄·0,5SO₃

2H₂SO₄·0,5SO₃ +0,5H₂O = 2,5H₂SO₄

m=98 · 2,5=245г (H₂SO₄)m_эритма =236 + 264=500г

500 г ---- 100%                                     

245 г ----  х    х= 49% (H₂SO₄)

Метод Б. Метод разности масс

Х + уSO₃ + хH₂O = хH₂SO₄· ySO₃

22,4 л ---- 80 г

56 г  ----  х г         х=200 или 2,5 моль

Согласно закону сохранения массы, масса материала реакции и полученная реакция должны быть равны. В соответствии с формулой, 36 г (2 моль) воды вступило в реакцию. То есть,

236-200=36г  36г ---- 1моль

18 г  ----  х моль         х=2моль     0,5 моль SO_{3  -} остальные

2H₂SO₄·0,5SO₃

2H₂SO₄·0,5SO₃ +0,5H₂O = 2,5H₂SO₄

m=98 · 2,5=245г (H₂SO₄)m_эритма =236 + 264=500г

500 г ---- 100%

245 г ----  х    х= 49% (H₂SO₄)

В заключение можно сказать, что математические расчеты широко используются для решения задач химии. Использование математических методов в решении химических задач является наиболее удобным и эффективным способом обогащения математических знаний учащихся и их применения при решении химических задач. В связи с этим авторы считают что, было бы желательно разработать и применить на практике науку, известную как теоретическая и прикладная математическая химия.

Список литературы:

1. Парпиев Н.А., Муфтахов А.Г., Рахимов Х.Р. Анорганик кимё.-Тошкент: «Ўзбекистон» 2003
2. Қодиров З., Муфтахов А., Норов Ш.Қ. Анорганик кимёдан амалий машғулотлар, Тошкент 1996.
3. Некрасов Б.В. Основы общей химии. В 2-х томах. М.: Мир. Химия. 1974г.
4. Глинка Н.Л.  Задачи и упражнения по общей химии. Ленинград, «Химия», 1985.
5. Реми Г. Курс неорганической химии. Изд. Мир. Москва. 1974.
6. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия, часть 1,2,3, Изд. “МИР”, Москва, 1969 г.