化学は経験的科学です。 科学者は日常生活で化学を理解するために疑問を投げかけたり、これらの疑問に対する答えを求めたりすることがよくあります。 これを達成するために、科学者は「科学的方法」という一連の明確な手順を実行します。 このアプローチは、観察、疑問、仮説の構築、実験の実施、結果の分析、 そして結論からなります。
科学的手法の最初のステップは、物理的な世界で現象を観察することです。 次に、その現象をより理解するための疑問が出ます。 たとえば、「ただの水か、塩が入った水、どちらが速く凍るか」などです。
次のステップでは、特定の観察結果に対する説明を作成します。この一連の観察結果に対する暫定的な解釈を仮説と呼び、 観察された現象を理解するための指針となります。 たとえば、上記の質問では、塩を加えると水の凝固点が変化するという仮説があります。
科学者は、以前の研究や文献を使用して調査を開始し、実験で検証できる仮説を作成することがよくあります。 強力な仮説は、検証可能であり、かつ反証可能です。 正しいと証明できるものが検証可能と見なされ、正しくないと証明できるものが反証可能と見なされます。反証された場合、科学者は仮説を修正または破棄する必要があります。
3 番目のステップは、仮説の妥当性を検証するための実験を設計し、実施することです。 実験とは、制御された条件下で実施される測定と観測のことです。 観察や実験の中には定性的なもの（プロセスがどう起こるか仕組みを説明するもの）と定量的なもの（プロセスに関する何かを測定または定量化するもの）があります。 海水仮説を検証するために、科学者は同量の水が入った２つのグラスを室温で用意します。 片方のグラスにスプーン１杯の塩を入れて、両方のグラスを冷凍庫に入れておきます。 各グラス内の水の状態は 15 分ごとに観察でき、各グラスの水が完全に凍結するまでの時間を記録します。
実験のデザインは科学的な方法の重大なステップです。 特定の要因の影響を監視できるように、変動要因の数を制御するように注意する必要があります。
次のステップは、実験結果を分析し、これらの結果が仮説を実証できるかどうかを結論付けることです。 結論として実証できるのであれば、仮説は受け入れられ、新しい質問に答えるためのさらなる実験が行われる可能性があります。 仮説が間違っていることが証明された場合、新しい仮説を提案し、このプロセスが続きます。
塩水の例では、結果は塩水が明らかに水より凍るまでに時間がかかるという結果が出ます。 これにより塩分を含んだ水は普通の水より凍る速度が遅いという結論が得られます。 したがって、この結果は仮説を実証するものです。
このテキストは 、 Openstax, Chemistry 2e, Section 1.1: The Scientific Method から引用したものです。
