Даешь химические школы!

Сегодня, когда американским химикам удалось вернуть сваренное вкрутую яйцо в исходное состояние, а химики из Кореи - на пороге создания нового аккумулятора на основе марганца и морской воды, не уступающего по эффективности литий-ионным батарейкам, нашей стране никак нельзя отставать по химии, в том числе школьной.

Во многих аспектах мы и не отстаем - например, ученые из Сколковского института науки и технологий получили новые вещества на основе фуллерена, одно из которых обладает ярко выраженной противовирусной активностью по отношению к ВИЧ. А российские школьники завоевали «золото» и «серебро» Международной олимпиады по химии.
Однако в нашем нефтехимическом регионе внимания этому предмету уделяется явно недостаточно. Об этом «УВ» рассказали учителя химии гимназии №93 и лицея «Содружество» Наталья Володина и Наталья Черкасская. Большинство уфимских участников и победителей российских олимпиад по химии последних лет - их воспитанники.



Фуллерены - модификации углерода в виде каркаса из 60 атомов (С60). Если к ним присоединить атомы хлора и другие функциональные группы, получаются производные с разными полезными свойствами, в том числе противовирусными.

 От зрелищности - к пониманию

- Химия и физика - пожалуй, самые сложные предметы школьной программы. Заинтересовать подростков формулами и расчетами граммов на моль наверняка нелегко?
- Для этого есть зрелищные опыты, - улыбается Наталья Черкасская. - Их любимый - «вулканчики»: берется красивый оранжевый порошок, его поджигают (или нагревают на спиртовке) - и он полыхает, как жерло вулкана, и превращается в темно-зеленый порошок, которого в три-четыре раза больше. Это реакция разложения бихромата аммония. Химия - это множество интересных веществ и красивых опытов. Например, кристаллы того самого фенола - нежно-розовые, а во время качественной реакции на фенол (то есть проверочной - есть он в растворе или нет) раствор становится ярко-фиолетовым!



Белые кристаллы фенола на свету становятся розовыми.
Когда-то - во время Крымской войны (1853-1856) - 10-процентный раствор фенола назывался карболкой, и хирурги мыли им руки перед операциями, отчего кожа на пальцах практически сходила.



И все-таки наш предмет - это не цирк. Зачем проводить опыт, если не понимаешь сути происходящего процесса? А чтобы понимать, нужно запомнить формулы и свойства веществ - словом, без теории, без «глубокого проникновения» не обойдешься. Поставить задачу, самому провести эксперимент и получить ответ - очень ценный для ученика опыт; сейчас со всех трибун говорится, что детям нужно прививать исследовательские навыки - так вот, химия для этого подходит как нельзя лучше!
  - На сегодня по учебному плану на ее изучение отводится 2 часа в восьмых и девятых классах и по одному часу - в десятых и одиннадцатых. Как учителю успеть за это время проработать теоретический материал, провести практические работы, заняться проектно-исследовательской деятельностью? - переживает Наталья Володина. - Интерес приходит через практику и через понимание - и так мало времени и на то, и на другое!
Какой же выход? В нашей гимназии есть профильные (10-11) и предпрофильные (5-9) классы, в которых часов больше. И если профильные старшие классы сейчас есть во многих школах, то предпрофильные довольно редки. А мы считаем, что начинать заниматься химией стоит пораньше. В пятых-шестых классах детям интересно все, и нельзя упускать это время!
В других регионах, куда мы регулярно выезжаем на олимпиады - и не только в Москве и Питере - есть целые школы с естественнонаучным уклоном, с углубленным изучением химии, биологии! МФТИ - кузница нобелевских лауреатов - открыл собственную химическую школу. Такие школы необходимы и Уфе! Также мы очень хотели бы более тесного сотрудничества с вузами - БашГУ, УГНТУ. Нужна система работы с одаренными детьми.



 - Один час в неделю - и это как раз когда начинается самая интересная химия - органическая! - продолжает Наталья Черкасская. - И мы не знаем, как еще доказывать: на такой трудный, но нужный, интересный, жизненный предмет нужно больше часов! К тому же и подготовить к ЕГЭ за стандартное количество уроков практически нереально. Поэтому у нас тоже есть профильный химико-биологический класс.

Фианит (или кубический цирконий) - ZrO₂, диоксид циркония, кристаллизованный особым образом. Впервые синтезирован в Физическом институте академии наук СССР. Самый распространенный заменитель бриллианта.

- Но и многие взрослые вспоминают школьную химию без удовольствия, что отражается и на отношении детей.
- Не любите химию? Тогда немедленно откажитесь от всех продуктов, полученных с ее помощью. Женщины, например, могут переодеться в чисто хлопчатобумажные юбки и платья - если не помните, все это ужасно мнется. Компонент современных тканей, благодаря которому они мнутся меньше - лавсан, чисто химический продукт: берется этиленгликоль и терефталевая кислота, получается полиэтилентерефталат, из него тянут нить.
 


Лавсан - это, по сути, полиэтилентерефталат - тот же самый, из которого делают пластиковые бутылки (ПЭТФ-бутылки). Самое массовое из всех видов химических волокон для бытовых целей (одежда) и техники.


 Лайфхаки от химиков

 У вас есть стиральная машина? Что добавляете для умягчения воды - средство за 300 рублей? Редко кто читает этикетки, да и они могут быть написаны так, что вы не поймете: главный избавляющий от накипи компонент - обычная кальцинированная сода. Получается, нелюбители химии сильно переплачивают. Или взять зубную пасту. Если постоянно берете пасту с фтором - лишитесь зубной эмали: избыток фтора еще вреднее, чем недостаток (хотя наш регион отличается недостатком фтора, йода, брома). Так что лучше пользоваться разными пастами. Также не все знают, что в утюг с системой отпаривания нужно наливать дистиллированную воду (в крайнем случае - кипяченую), а не из крана.

 Между тем в профильных классах, где учитель может «развернуться», школьники узнают массу интересного и вполне практического.
- В рамках наших исследований мы изучаем состав продуктов, - рассказывает Наталья Володина. - Например, проводили эксперименты с медом - и в одном из образцов обнаружили крахмал. Это очень просто: капля йода - если жидкость посинела, значит, крахмал присутствует! А вы знаете, что с горячим чаем мед есть нельзя? Структура сложной молекулы разрушается, и он теряет все свои полезные свойства.

 У одного из моих шестиклассников экзаменационный проект был посвящен влиянию термической обработки молока на его химический состав. И оказалось, что, вопреки всеобщему мнению, самое полезное - молоко, которое в народе называют «долгоиграющим»: в неоткрытом виде оно может храниться больше месяца. Конечно, если это достигнуто благодаря ультрапастеризации - нагреванию до 134-137° С на 2-4 секунды, после чего его быстро охлаждают.

 А еще каждый год у нас проходит городской конкурс «Знатоки химии» на разные темы: «Нанохимия», «Хром и его соединения», в этом году будет «Марганец и его соединения». Кстати, не все в курсе, что не стоит прижигать рану йодом: его нужно наносить только вокруг нее - иначе он сожжет всю поверхность, оставшуюся без кожи: йод - сильный окислитель, поэтому и больно. Перекись водорода - больше кровоостанавливающее, чем обеззараживающее средство. Так что рану нужно промывать слабым раствором марганцовки или фурациллина.


Новый пассажирский самолет МС-21: крылья из углепластика прочнее металлических.

 Гибрид Менделеева и Гейтса

 А как вы думаете, кто будет более востребован в будущем - химики или экономисты? Создание новых материалов только набирает обороты: новый российский пассажирский самолет МС-21 уже летает на крыльях из углепластика. Что касается сегодняшнего рынка труда… как раз рядом с Уфой располагается крупнейший в России производитель сырья для полимерной пищевой упаковки - АО «Полиэф», входящее в холдинг «СИБУР».
- Наиболее востребованные у нас профессии, требующие знания химии, - это аппаратчик и оператор дистанционного пульта управления, лаборант химического анализа, и многие начальники производств начинали карьеру именно с таких позиций, - прокомментировали ситуацию на предприятии. - Кроме того, высшее химическое образование - это дополнительный бонус для развития карьеры. Но современный технарь на нефтехимическом заводе - не химик, а инженер по IT с химическим образованием.



Структура фермента оксидазы спирта (Alcohol Oxidase) на метилотрофных дрожжах Pichia pastoris, полученная посредством криоэлектронной микроскопии.

Все, кто интересуется химией, уже знают, что нобелевская премия в этой области науки в 2017-м присуждена швейцарцу Жаку Дюбоше, американцу Йоахиму Франку и британцу Ричарду Хендерсону за разработку криоэлектронной микроскопии - метода изучения материи с помощью сверхбыстрого замораживания.
Эта разработка позволяет определять структуру белковых комплексов, сложных рецепторов и других соединений, которые невозможно изучать методом кристаллографии и спектроскопии.

Екатерина КЛИМОВИЧ.