Отдел основного книгохранения ЧОУНБ продолжает Год педагога и наставника выставкой, посвященной преподаванию химии. Мы решили помочь вам облегчить преподавание и обучение и подвести к осознанию того, что знать химию очень важно. В этой статье мы собрали материалы, способные заинтересовать вас и ваших детей. Прочитайте статью и книги, которые мы вам посоветуем, и хорошие оценки по химии не заставят себя долго ждать!
Химия — одна из главнейших наук естествознания. Она изучает соединения атомов, т.е. органические и неорганические вещества, поэтому находится в теснейшей связи с физикой и биологией.
Попытки эмпирического объяснения химических процессов известны с древних времён. В Средневековье появилась алхимия, но она считается лженаукой, ибо ее основой была вера в существование философского камня, якобы обладавшего функцией превращения всех веществ в золото. Химия начала бурно развиваться в XVII–XVIII вв., великие ученые эпохи Просвещения — Ломоносов, Лавуазье, Бойль. В XIX веке появились Дальтон, Канниццаро, Менделеев, Бутлеров и другие.
Основы теории химии — атомизм и периодический закон химических элементов. Учение об атоме появилось еще в Древней Греции благодаря философами Левкиппу и Демокриту, однако вплоть до начала XX века считалось спорной гипотезой. Периодический закон и систему элементов открыл Д. И. Менделеев, его таблица входит во все учебники и книги по химии.
На нашей выставке представлены учебники: «Неорганическая химия» Н. И. Морозова (Москва, 2020) создавалась специально для выпускных профильных классов химического и биологического отделения СУНЦ МГУ, но пригодится абитуриентам и учителям средних школ, и «Методика обучения химии» (Москва-Берлин) — это пособие составлено с учетом опыта, накопленного отечественной методической школой и в соответствии с современными тенденциями развития образования.
Вам интересно, почему ученики, да и все дети так не любят химию? Ответ на этот вопрос очень простой: потому что их не заинтересовали! Но если ученики или их родители прочтут книгу Микеле Джуа «История химии» (Москва, 1975), то успех обеспечен! В ней, со множеством интереснейших примеров и иллюстраций, изложена история возникновения и развития науки с древнейших времен до наших дней. Еще одно увлекательное издание — «О, химия» Поля Деповера (Москва, 2008) — содержит необыкновенные химические викторины, сеансы магии и веселые истории.
Фактически все, что нас окружает, – это элементы или соединения разной сложности. Химия повсюду, но мы даже не задумываемся, сколько процессов происходит ежесекундно. Только в человеческом мозге каждую минуту одновременно идет больше 100 тысяч химических реакций. В нашем организме немало химических элементов, есть даже золото, оно содержится в крови, печени, почках и костях в микродозах — всего около 10 мг.
Природа и человек подчас создают вещества с удивительными свойствами. Некоторые из них немедленно находят свое применение, другие ждут своего часа десятилетиями и даже веками. Давайте познакомимся с разными интересными фактами из прошлого и настоящего этой чудесной науки.
- Подсчитано, что мы примерно на 70% состоим из воды, а в период внутриутробного развития – на 90%.
- H2O занимает около 70% Земли, имеет самую разрушительную силу (яркий пример – цунами).
- Вода встречается в разных состояниях: жидком, твердом и газообразном, а при высоких температурах отлично… горит, именно поэтому пожар в некоторых случаях водой не тушат.
- Вода бывает соленой (в каждом литре морской растворено 25 гр. соли), красной (присутствие двухвалентного железа приводит к появлению «кровавых» рек и водопадов), антибактериальной (достаточно положить в сосуд серебро, чтобы уничтожить микроорганизмы).
- Сказки о живой и мертвой воде основаны на вполне реальных процессах: структура молекулы H2O способна меняться даже под воздействием... музыки. Такие видоизмененные молекулы могут оказывать как целебное, так и пагубное влияние.
- Наибольшее количество кальция содержится в молочных продуктах.
- В человеческом организме можно найти 81 элемент периодической системы, 15 из них относятся к тяжелым металлам, которые в большом количестве являются смертельным ядом (например, мышьяк).
- Множество химических элементов получили свое название в честь стран или других географических объектов. Четыре — иттрий, иттербий, тербий и эрбий — были названы в честь шведской деревни Иттербю, около которой обнаружили крупное месторождение редкоземельных металлов.
- Серебро способно убивать патогенные микроорганизмы в жидкости. Это свойство драгоценного металла используют для уничтожения бактерий при длительном хранении воды на кораблях. Вот поэтому христиане так верят в лечебные свойства святой воды, ведь серебряный крест, погруженный в нее, обеззараживает жидкость. Есть миф, что если бросить серебряную ложку в стакан с грязной водой, то вода через какое-то время станет годной для питья. Но концентрации серебра в ложке будет недостаточно для уничтожения всех патогенов. Эту воду пить можно, но с осторожностью.
- За наше настроение отвечают гормоны, которые с точки зрения химии являются сложными соединениями. Под их влиянием можно испытать весь известный спектр эмоций от страха и паники (адреналин и норадреналин) до влюбленности (фенилэтиламин) и удовольствия (эндорфины).
- В Антарктиде из ледника Тейлора временами выходит Кровавый водопад. Вода в нём содержит двухвалентное железо, которое, соединяясь с атмосферным воздухом, окисляется и образует ржавчину. Это и придает водопаду кроваво-рыжий цвет. Металл производят бактерии, живущие в изолированном от внешнего мира водоеме глубоко подо льдом. Эти бактерии сумели организовать жизненный цикл при полном отсутствии солнечного света и кислорода. Они перерабатывают остатки органики, а «дышат» трехвалентным железом из окружающих пород.
- Кто-то подсчитал, что мыльный пузырь лопается всего за 0,001 секунды.
- Есть растения, способные вырабатывать вещества, отпугивающие травоядных животных и привлекающие насекомых или плотоядных хищников, которые регулируют численность травоядных.
- Фрукты могут дозревать, так как сами вырабатывают этилен. Дома можно проделать этот опыт, положив зеленые и спелые плоды в один полиэтиленовый пакет.
- …и чернеть: яблоки, бананы и некоторые другие плоды содержат много железа, на открытом воздухе начинается реакция окисления, и появляется черная «ржавчина».
- …и взрываться: избыток форхлорфенурона (синтетический феромон, отвечает за размер плодов) в удобрениях приводит к чересчур интенсивному росту, так в Китае в результате передозировки взорвалось арбузное поле.
- В желудочном соке помимо ионов, ферментов и органических кислот содержится также и соляная кислота - 0,6%.
По показателю рН желудочный сок находится между лимонной и серной кислотами. Желудок способен растворять зубы, кости, мясо, даже металл. Для последнего, правда, потребуется очень много времени. Например, иголка не успеет раствориться и спустится в нижние отделы ЖКТ с остальной массой еды.
- В состав пластмассы для конструктора «Лего» входит сульфат бария. Эта соль не растворяется в воде, что делает ее нетоксичной для организма, и хорошо видна на рентгеновских снимках. Таким образом, если ребенок проглотит деталь, ее будет легко найти по этим снимкам.
-Железо переходит в газообразное состояние при температуре 5000 ⁰С.
Еще больше занимательных фактов о химии — в книге А. Л. Шляхова «Химия для тех, кто все забыл» (Москва, 2021). Эта книга адресована любознательным читателям, которые готовы дать пищу уму, вспомнив школьную программу или узнав что-то новое.
- Если через неон пропустить электричество, он начнет светиться красным цветом.
- Множество феноменов из разряда «дом с привидениями» объясняется всего-навсего плохо работающей системой отопления, вызывающей у жильцов отравление угарным газом в малой концентрации. В число симптомов такого отравления, помимо головных болей и чувства усталости, входят также зрительные и слуховые галлюцинации.
Об этом и не только — в книге Г. Б. Шульпина «Эта увлекательная химия» (Москва, 1984).
- Спички были созданы случайно: в 1827 году аптекарь Джон Уокер забыл палочку, покрытую химической смесью, которая засохла. Пытаясь ее отчистить, он провел ею по полу, в результате вспыхнул огонь. Практичный англичанин тут же понял, как можно применить свое изобретение. А ведь еще в 1680 году его соотечественник Роберт Бойль показывал опыт с зажиганием палочки с серной головкой с помощью листка, покрытого фосфором! Удивительно, что ученый, сформулировавший закон Бойля, не смог найти практического применения такому опыту.
- К случайным изобретениям также можно отнести: антибиотики (Александр Флеминг), небьющееся стекло (Эдуард Бенедиктус), вулканизированную резину (Чарлз Гудьир), заменитель сахара сукралозу (студент Шашикант Пхаднис плохо понял команду профессора — английские слова test и taste звучат почти одинаково, но имеют абсолютно разные значения — и попробовал вещество, приготовленное для опыта).
- Также случайно были открыты фосфор (алхимик Бранд Хенниг пытался получить золото из… человеческой мочи) и йод (кот фармацевта Бернара Куртуа разбил приготовленные для опыта бутылки, в результате реакции на полу остался кристаллизованный йод).
И таких примеров немало.
- Порох был изобретен в Китае и долгое время использовался только в мирных целях — для салютов и фейерверков.
- Одним из наиболее тугоплавких металлов является вольфрам. Именно из него делают спирали в лампах накаливания.
Подробнее о строении химических элементов — в книге Михаила Левицкого «Карнавал молекул» (Москва, 2019). Ее можно начинать читать с любой главы — будет одинаково интересно.
Еще предлагаем для прочтения:
· «Химия вокруг нас» А. М. Рубинштейна (Ленинград, 1950) из серии «Научно-популярная библиотека» – настоящий раритет.
· «Введение к полному изучению органической химии» А. М. Бутлерова (Москва, 2017) – классический труд знаменитого русского ученого, создателя теории химического строения органических веществ.
· «Альфред Нобель» Дага Себастьяна Аландера (Санкт-Петербург, 2009).
Великие педагоги и наставники
Дмитрий Иванович Менделеев родился 8 февраля 1834 года в Тобольске, в семье директора гимназии и училищ Тобольского округа, и был младшим, 17-м ребенком. Восемь из его братьев и сестер умерли во младенчестве, остальные дожили до совершеннолетия. Дети рано лишились отца. Младший сын рос сообразительным мальчиком, мать в него очень верила и во что бы то ни стало решила дать ему высшее образование. Когда Дмитрий окончил гимназию, они отправились в Москву — проехали две тысячи километров по степям, пересекли Уральские горы. Мать мечтала, что сын поступит в Московский университет, но его туда не взяли, и Дмитрий Иванович стал студентом Главного педагогического университета Санкт-Петербурга, который окончил его отец.
Менделеев был превосходным студентом — учился он с огромным интересом, однако был известен как не очень-то покладистый человек. В 1855-м он выпустился с золотой медалью физико-математического факультета и сначала получил место старшего учителя естественных наук Симферопольской мужской гимназии. Дмитрий расстроен и подавлен: его, подающего надежды ученого, отправляют в глухую провинцию! Но за Менделеева хлопочут его учителя и добиваются перевода в Ришельевский лицей в Одессе, где он получает свою первую лабораторию. Уже тогда ученый показал себя не только вдумчивым экспериментатором, но и будущим теоретиком: начал задумываться о закономерностях классификации элементов, о том, как элементы ведут себя в разных состояниях и соединениях и что это говорит об их свойствах. В 1856 году 22-летний вчерашний выпускник защищает в Петербурге диссертацию «Удельные объемы» — огромное (20 печатных листов!) исследование, где понятие «объем атома» выступает критерием сравнения элементов и соединений. Он получает право читать лекции, и ему присваивают звание магистра химии и приват-доцента Санкт-Петербургского университета по кафедре химии, где он будет преподавать до 1890 года.
В начале 1859 года 25-летний Дмитрий Менделеев получил разрешение на командировку в Европу «для усовершенствования в науках». Он собирался исследовать связи химических и физических свойств веществ в ряде интересных опытов на поверхностное натяжение жидкостей в Гейдельбергском университете.
В 1861 году Дмитрий Иванович пишет «Органическую химию» — первый русский учебник на эту тему. За него он получает Демидовскую премию — высшую научную награду — 1428 рублей. Теперь у Менделеева достаточно денег, чтоб содержать семью, и в 28 лет он женится на 36-летней падчерице своего тобольского учителя П. П. Ершова (автора «Конька-горбунка») Феозве (Физе) Лещевой. У Дмитрия и Физы Менделеевых было трое детей: Мария, Владимир и Ольга. Во втором браке, с Анной Поповой, у Дмитрия Ивановича родилось четверо: Любовь (будущая жена поэта Александра Блока), Иван и близнецы Мария и Василий.
Работа «О соединении спирта с водой» (известная как докторская «диссертация о водке») не была посвящена производству алкоголя, а закономерно вытекала из предыдущих интересов ученого — исследования физико-химических свойств жидкостей, водных растворов, капиллярности — и была успешно защищена. Знаменитые 40 градусов никак не фигурируют в диссертации, а вот вывод о том, что молекулы спирта и воды стабильны при концентрации раствора 46% спирта по массе и 52% по объёму — присутствуют. Но приписывание Менделееву рецептуры водки — миф.
В то время химики открыли 64 химических элемента, знали их атомные веса, так что фактический материал для работы был уже накоплен. 1 марта 1869 года Менделееву пришла свежая мысль — сравнить атомные массы элементов и их химические свойства. Он пытался понять, что их связывает и определяет свойства.
Постепенно становились видны закономерности: среди элементов могут периодически повторяться определенные, но не все химические свойства, а основой классификации должен стать атомный вес каждого элемента, который является определяющей чертой каждого простого вещества. Это было гениальное озарение. И пришло оно к ученому, конечно же, не во сне.
Таблица была опубликована в конце марта 1869-го в первом издании «Основ химии», а уже в апреле стала достоянием мировой науки.
В работе 1872 года «Периодическая закономерность химических элементов» ученый сформулировал открытый им закон так: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».
Великого химика ждали восхищение и скандалы. Он предсказал и описал свойства 11 еще не открытых элементов. И оказался прав.
Он не получил Нобелевской премии, хотя иностранные коллеги выдвигали его в 1905, 1906 и 1907 годах (соотечественники — никогда).
Кроме знаменитой таблицы, Менделеев разработал формулу русского бездымного пороха (пироколлодия). Он увлекался воздухоплаванием и поднимался на аэростате и воздушном шаре, наблюдая солнечную корону во время затмения. Ученый выступал за освоение Крайнего Севера и открытие Северного морского пути, принимал участие в конструировании ледоколов. Его интересовали таможенные тарифы и экономическая политика.
Менделееву принадлежат 432 научные работы, 146 из которых по химии, а остальные — по темам, которые его тоже интересовали (их было немало). Например, для энциклопедии Брокгауза и Ефрона он написал статьи «Вареники», «Варенье» и «Компот».
Всем известны легенды о водке и о приснившейся таблице (это мифы), но почему-то и миф о чемоданах Менделеева тоже оказался крайне живуч: ученый якобы складировал свой архив в самодельных чемоданах.
Имя гениального ученого носит 101-й элемент таблицы — менделевий. Что ж 100 +1 тоже неплохо: Дмитрий Иванович Менделеев в стандартные рамки, конечно, не умещается.
«Научный вернисаж: Химия» продлится до конца июня. Кроме того, информацию об этой выставке можно найти на портале ЧОУНБ.
Соколова Лариса, библиотекарь ОК
Для написания статьи частично была использована информация из открытых интернет-источников.