Kemi och kemisk utbildning av XXI-talet. Kemi och kemiutbildning

Ett kemiskt element är en samling atomer med samma laddning. Hur bildas enkla och komplexa kemiska grundämnen?

Kemiskt element

Hela mångfalden av naturen omkring oss består av kombinationer av ett relativt litet antal kemiska grundämnen.

Under olika historiska epoker hade begreppet "element" olika betydelser. Forntida grekiska filosofer betraktade fyra "element" som "element" - värme, kyla, torrhet och fukt. Genom att kombinera i par, bildade de de fyra "principerna" för allt - eld, luft, vatten och jord. I mitten av seklet tillsattes salt, svavel och kvicksilver till dessa principer. På 1700-talet påpekade R. Boyle att alla grundämnen är materiella till sin natur och att deras antal kan vara ganska stort.

År 1787 skapade den franske kemisten A. Lavoisier "Table of Simple Bodies". Den inkluderade alla element som var kända vid den tiden. De senare uppfattades som enkla kroppar som inte kunde brytas ned med kemiska metoder till ännu enklare. Därefter visade det sig att tabellen även innehöll några komplexa ämnen.

Ris. 1. A. Lavoisier.

För närvarande är begreppet "kemiskt element" exakt etablerat. Ett kemiskt element är en typ av atom med samma positiva kärnladdning. Det senare är lika med ordningstalet för grundämnet i det periodiska systemet.

För närvarande är 118 element kända. Cirka 90 av dem finns i naturen. Resten erhålls artificiellt med hjälp av kärnreaktioner.

Elementen 104-107 syntetiserades av fysiker. För närvarande pågår forskning om artificiell produktion av kemiska grundämnen med högre atomnummer.

Alla grundämnen är indelade i metaller och icke-metaller. Icke-metaller inkluderar element såsom: helium, neon, argon, krypton, fluor, klor, brom, jod, astatin, syre, svavel, selen, kväve, telurium, fosfor, arsenik, kisel, bor, väte. Uppdelningen i metaller och icke-metaller är dock villkorad. Under vissa förhållanden kan vissa metaller få icke-metalliska egenskaper, och vissa icke-metaller kan få metalliska egenskaper.

Bildning av kemiska grundämnen och ämnen

Kemiska grundämnen kan existera i form av enstaka atomer, i form av enstaka fria joner, men ingår vanligtvis i enkla och komplexa ämnen.

Ris. 2. Schema för bildning av kemiska grundämnen.

Enkla ämnen består av atomer av samma typ och bildas som ett resultat av kombinationen av atomer till molekyler och kristaller. De flesta kemiska grundämnen klassificeras som metalliska eftersom de enkla ämnen de bildar är metaller. Metaller har gemensamma fysikaliska egenskaper: de är alla hårda (förutom kvicksilver), ogenomskinliga, har en metallisk lyster, termisk och elektrisk ledningsförmåga och formbarhet. Metaller bildar kemiska grundämnen som magnesium, kalcium, järn, koppar.

Ickemetalliska grundämnen bildar enkla ämnen som klassificeras som icke-metaller. De har inte karakteristiska metalliska egenskaper, de är gaser (syre, kväve), vätskor (brom) och fasta ämnen (svavel, jod).

Samma grundämne kan bilda flera olika enkla ämnen med olika fysikaliska och kemiska egenskaper. De kallas allotropiska former, och fenomenet med deras existens kallas allotropi. Exempel är diamant, grafit och karbyn - enkla ämnen som är allotropa av grundämnet kol.

Ris. 3. Diamant, grafit, karbin.

Komplexa ämnen är uppbyggda av atomer av olika typer av grundämnen. Till exempel är järnsulfid uppbyggd av atomer av det kemiska elementet järn och det kemiska elementet svavel. Samtidigt behåller det komplexa ämnet inte på något sätt egenskaperna hos de enkla ämnena järn och svavel: de finns inte där, men det finns atomer av motsvarande element.

Vad har vi lärt oss?

För närvarande är 118 kemiska grundämnen kända, som är uppdelade i metaller och icke-metaller. Alla element kan delas in i enkla och komplexa ämnen. den förra består av atomer av samma typ, och den senare - av atomer av olika typer.

Testa på ämnet

Utvärdering av rapporten

Genomsnittligt betyg: 4.3. Totalt antal mottagna betyg: 296.

Prestanda vid tvåan
Moskvas pedagogiska maraton
pedagogiska ämnen, 9 april 2003

Naturvetenskaper runt om i världen går igenom svåra tider. Finansiella flöden lämnar vetenskap och utbildning till den militärpolitiska sfären, forskarnas och lärarnas prestige sjunker och bristen på utbildning hos majoriteten av samhället växer snabbt. Okunnighet styr världen. Det kommer till den punkten att högerkristna i Amerika kräver ett lagligt avskaffande av termodynamikens andra lag, som enligt deras åsikt motsäger religiösa doktriner.
Kemi lider mer än andra naturvetenskaper. De flesta människor associerar denna vetenskap med kemiska vapen, miljöföroreningar, katastrofer som orsakats av människor, drogproduktion, etc. Att övervinna "kemofobi" och masskemisk analfabetism, skapa en attraktiv offentlig bild av kemi är en av uppgifterna för kemisk utbildning, det nuvarande tillståndet som vi vill diskutera i Ryssland.

Moderniseringsprogram (reformer)
utbildning i Ryssland och dess brister

Sovjetunionen hade ett välfungerande system för kemiutbildning baserat på ett linjärt tillvägagångssätt, där kemistudierna började i mellanstadiet och slutade i gymnasiet. Ett överenskommet system för att säkerställa utbildningsprocessen utvecklades, inklusive: program och läroböcker, utbildning och avancerad utbildning för lärare, ett system med kemiska olympiader på alla nivåer, uppsättningar av läromedel ("Skolbibliotek", "Lärarbibliotek" och
etc.), allmänt tillgängliga metodtidskrifter (”Kemi i skolan” etc.), demonstrations- och laboratorieinstrument.
Utbildning är ett konservativt och inert system, därför, även efter Sovjetunionens kollaps, fortsatte den kemiska utbildningen, som led stora ekonomiska förluster, att uppfylla sina uppgifter. Men för flera år sedan började en reform av utbildningssystemet i Ryssland, vars huvudmål är att stödja nya generationers inträde i den globaliserade världen, i det öppna informationssamhället. För att uppnå detta, enligt författarna till reformen, bör kommunikation, datavetenskap, främmande språk och interkulturellt lärande inta en central plats i utbildningens innehåll. Som vi ser finns det ingen plats för naturvetenskap i denna reform.
Det tillkännagavs att den nya reformen bör säkerställa en övergång till ett system med kvalitetsindikatorer och utbildningsstandarder som är jämförbara med världens. En plan med specifika åtgärder har också tagits fram, bland vilka de viktigaste är övergången till 12-årig skolgång, införandet av ett unified state examen (USE) i form av universella tester, utveckling av nya utbildningsstandarder baserade på en koncentriskt schema, enligt vilket eleverna ska ha en helhetsförståelse om ämnet när de tar examen från den nioåriga skolan.
Hur kommer denna reform att påverka kemiutbildningen i Ryssland? Enligt vår mening är den kraftigt negativ. Faktum är att bland utvecklarna av konceptet för modernisering av rysk utbildning fanns det inte en enda representant för naturvetenskap, därför togs inte hänsyn till naturvetenskapernas intressen helt i detta koncept. Unified State Examen i den form i vilken författarna till reformen tänkte ut det kommer att förstöra systemet för övergång från gymnasieskola till högre utbildning, som universitet skapade med sådana svårigheter under de första åren av rysk självständighet, och kommer att förstöra kontinuiteten i ryska utbildning.
Ett av argumenten för Unified State Exam är att det, enligt reformideologer, kommer att säkerställa lika tillgång till högre utbildning för olika sociala skikt och territoriella grupper av befolkningen.

Vår mångåriga erfarenhet av distansutbildning, associerad med Soros-olympiaden i kemi och deltidsantagning till fakulteten för kemi vid Moscow State University, visar att distanstestning för det första inte ger en objektiv bedömning av kunskap, och för det andra, ger inte eleverna lika möjligheter. Under de 5 åren av Soros-olympiaderna passerade mer än 100 tusen skriftliga verk inom kemi genom vår avdelning, och vi var övertygade om att den allmänna lösningsnivån i hög grad beror på regionen; dessutom, ju lägre utbildningsnivå regionen var, desto fler nedlagda verk skickades därifrån. En annan betydande invändning mot Unified State Exam är att testning som en form av kunskapstestning har betydande begränsningar. Inte ens ett korrekt utformat test tillåter en objektiv bedömning av en elevs förmåga att resonera och dra slutsatser. Våra elever studerade Unified State Exam-materialet i kemi och upptäckte ett stort antal felaktiga eller tvetydiga frågor som inte kan användas för att testa skolbarn. Vi kom till slutsatsen att Unified State Examination endast kan användas som en av formerna för att övervaka gymnasieskolornas arbete, men inte i något fall som den enda monopolistiska mekanismen för tillgång till högre utbildning.
En annan negativ aspekt av reformen är relaterad till utvecklingen av nya utbildningsstandarder, som bör föra det ryska utbildningssystemet närmare det europeiska. Utkastet till standarder som föreslogs 2002 av utbildningsministeriet bröt mot en av huvudprinciperna för naturvetenskaplig utbildning - objektivitet. Ledarna för arbetsgruppen som sammanställde projektet föreslog att man skulle överge separata skolkurser i kemi, fysik och biologi och ersätta dem med en enda integrerad kurs "Naturvetenskap". Ett sådant beslut, även om det fattas på lång sikt, skulle helt enkelt begrava kemisk utbildning i vårt land.
Vad kan göras under dessa ogynnsamma interna politiska förhållanden för att bevara traditioner och utveckla kemisk utbildning i Ryssland? Nu går vi vidare till vårt positiva program, varav mycket redan har implementerats. Detta program har två huvudaspekter - innehåll och organisatoriskt: vi försöker bestämma innehållet i kemisk utbildning i vårt land och utveckla nya former av interaktion mellan kemiska utbildningscentra.

Ny statlig standard
kemisk utbildning

Kemisk utbildning börjar i skolan. Innehållet i skolutbildningen bestäms av det huvudsakliga regleringsdokumentet - den statliga standarden för skolutbildning. Inom ramen för det koncentriska schemat som antagits av oss finns det tre standarder inom kemi: grundläggande allmän utbildning(åk 8–9), basgenomsnitt Och specialiserad gymnasieutbildning(årskurs 10–11). En av oss (N.E. Kuzmenko) ledde utbildningsministeriets arbetsgrupp för att förbereda standarder, och vid det här laget har dessa standarder formulerats helt och är redo för godkännande av lagstiftningen.
När man började utveckla en standard för kemisk utbildning, utgick författarna från utvecklingstrenderna inom modern kemi och tog hänsyn till dess roll inom naturvetenskap och i samhället. Modern kemi – detta är ett grundläggande kunskapssystem om världen omkring oss, baserat på rikt experimentellt material och pålitliga teoretiska principer. Det vetenskapliga innehållet i standarden bygger på två grundläggande begrepp: "substans" och "kemisk reaktion".
"Substans" är huvudbegreppet inom kemi. Ämnen omger oss överallt: i luften, maten, jorden, hushållsapparater, växter och slutligen i oss själva. Vissa av dessa ämnen gavs till oss av naturen i färdig form (syre, vatten, proteiner, kolhydrater, olja, guld), den andra delen erhölls av människan genom en liten modifiering av naturliga föreningar (asfalt eller konstgjorda fibrer), men det största antalet ämnen som tidigare fanns i naturen fanns inte, människan syntetiserade dem på egen hand. Dessa är moderna material, mediciner, katalysatorer. Idag är cirka 20 miljoner organiska och cirka 500 tusen oorganiska ämnen kända, och var och en av dem har en inre struktur. Organisk och oorganisk syntes har nått en så hög utvecklingsgrad att den tillåter syntes av föreningar med vilken som helst förutbestämd struktur. I detta avseende kommer det fram i modern kemi
tillämpad aspekt, som fokuserar på samband mellan ett ämnes struktur och dess egenskaper, och huvuduppgiften är att söka och syntetisera användbara ämnen och material med önskade egenskaper.
Det mest intressanta med världen omkring oss är att den ständigt förändras. Det andra huvudkonceptet för kemi är "kemisk reaktion". Varje sekund inträffar ett oräkneligt antal reaktioner i världen, som ett resultat av vilka vissa ämnen omvandlas till andra. Vi kan observera vissa reaktioner direkt, till exempel rostning av järnföremål, blodpropp och förbränning av bilbränsle. Samtidigt förblir de allra flesta reaktioner osynliga, men det är de som bestämmer egenskaperna hos världen omkring oss. För att inse sin plats i världen och lära sig att hantera den måste en person på djupet förstå naturen av dessa reaktioner och de lagar som de lyder.
Den moderna kemins uppgift är att studera ämnens funktioner i komplexa kemiska och biologiska system, analysera sambandet mellan ett ämnes struktur och dess funktioner samt syntetisera ämnen med givna funktioner.
Baserat på det faktum att standarden ska fungera som ett verktyg för utveckling av utbildning, föreslogs det att avlasta innehållet i grundläggande allmän utbildning och lämna i det endast de innehållselement vars utbildningsvärde bekräftas av inhemsk och internationell praxis för undervisning i kemi i skolan. Detta är ett minimalt men funktionellt komplett kunskapssystem.
Standard för grundläggande allmän utbildning innehåller sex innehållsblock:

Metoder för kunskap om ämnen och kemiska fenomen.
Ämne.
Kemisk reaktion.
Elementära grunder i oorganisk kemi.
Inledande idéer om organiska ämnen.
Kemi och liv.

Grundläggande medelstandard utbildningen är indelad i fem innehållsblock:

Metoder för att lära sig kemi.
Teoretiska grunder för kemi.
Oorganisk kemi.
Organisk kemi.
Kemi och liv.

Grunden för båda standarderna är D.I. Mendeleevs periodiska lag, teorin om strukturen för atomer och kemiska bindningar, teorin om elektrolytisk dissociation och strukturteorin för organiska föreningar.
Den grundläggande medelnivåstandarden är utformad för att ge gymnasieutexaminerade, först och främst, förmågan att navigera i sociala och personliga problem relaterade till kemi.
I profilnivå standard kunskapssystemet har utökats avsevärt, främst på grund av idéer om strukturen hos atomer och molekyler, samt lagarna för förekomsten av kemiska reaktioner, betraktade från synvinkeln av teorierna om kemisk kinetik och kemisk termodynamik. Detta säkerställer att gymnasieutexaminerade är beredda att fortsätta sin kemiutbildning i högre utbildning.

Nytt program och nytt
läroböcker i kemi

Den nya, vetenskapligt baserade standarden för kemisk utbildning har beredt grogrund för utvecklingen av en ny läroplan och skapandet av en uppsättning skolböcker baserade på den. I den här rapporten presenterar vi skolans läroplan i kemi för årskurserna 8–9 och konceptet med en serie läroböcker för årskurserna 8–11, skapade av ett team av författare från fakulteten för kemi vid Moscow State University.
Kemikursprogrammet på en grundskola är utformat för elever i årskurs 8–9. Det särskiljs från de standardprogram som för närvarande är verksamma i ryska gymnasieskolor genom mer exakta tvärvetenskapliga kopplingar och exakt urval av material som är nödvändigt för att skapa en holistisk naturvetenskaplig uppfattning om världen, bekväm och säker interaktion med miljön i produktion och vardagsliv. Programmet är uppbyggt på ett sådant sätt att dess huvudsakliga uppmärksamhet ägnas åt de delar av kemi, termer och begrepp som på ett eller annat sätt är kopplade till vardagen och inte är ”fåtöljskunskap” hos en snävt begränsad krets av människor vars verksamhet är relaterade till kemivetenskap.
Under första året i kemi (8:e klass) ligger fokus på att utveckla elevernas grundläggande kemiska färdigheter, "kemiskt språk" och kemiskt tänkande. För detta ändamål valdes föremål som är bekanta från vardagen (syre, luft, vatten). I 8:e klass undviker vi medvetet begreppet "mullvad", som är svårt för skolbarn att förstå, och använder praktiskt taget inte beräkningsproblem. Huvudtanken med denna del av kursen är att ge eleverna färdigheter att beskriva egenskaperna hos olika ämnen grupperade i klasser, samt att visa sambandet mellan ämnens struktur och deras egenskaper.
I det andra studieåret (9:e årskursen) åtföljs introduktionen av ytterligare kemiska begrepp av övervägande av oorganiska ämnens struktur och egenskaper. Ett särskilt avsnitt undersöker kortfattat inslagen i organisk kemi och biokemi i den utsträckning som den statliga utbildningsnormen föreskriver.

För att utveckla en kemisk syn på världen, drar kursen breda samband mellan de elementära kemiska kunskaperna som barn förvärvat i klassen och egenskaperna hos de föremål som är kända för skolbarn i vardagen, men som tidigare bara uppfattades på vardagsnivå. Baserat på kemiska koncept, bjuds eleverna in att titta på ädelstenar och slutstenar, glas, lergods, porslin, färger, mat och moderna material. Programmet har utökat utbudet av objekt som beskrivs och diskuteras endast på en kvalitativ nivå, utan att ta till krångliga kemiska ekvationer och komplexa formler. Vi ägnade stor uppmärksamhet åt presentationsstilen, vilket gör att vi kan introducera och diskutera kemiska begrepp och termer i en livlig och visuell form. I detta avseende betonas ständigt de tvärvetenskapliga kopplingarna mellan kemi och andra vetenskaper, inte bara naturvetenskap utan även humaniora.
Det nya programmet implementeras i en uppsättning skolböcker för årskurserna 8–9, varav den ena redan är tryckt och den andra håller på att skrivas. När vi skapade läroböcker tog vi hänsyn till kemins förändrade sociala roll och allmänhetens intresse för den, vilket orsakas av två huvudsakliga inbördes relaterade faktorer. Den första är "kemofobi", det vill säga samhällets negativa inställning till kemi och dess yttringar. I detta avseende är det viktigt att förklara på alla nivåer att det dåliga inte finns i kemin, utan i människor som inte förstår naturlagarna eller har moraliska problem.
Kemi är ett mycket kraftfullt verktyg i människans händer; dess lagar innehåller inga begrepp om gott och ont. Genom att använda samma lagar kan du komma på en ny teknik för syntes av droger eller gifter, eller så kan du komma med en ny medicin eller ett nytt byggmaterial.
En annan social faktor är den progressiva kemisk analfabetism samhället på alla nivåer – från politiker och journalister till hemmafruar. De flesta människor har absolut ingen aning om vad världen omkring dem består av, känner inte till de elementära egenskaperna hos ens de enklaste ämnen och kan inte skilja kväve från ammoniak, eller etylalkohol från metylalkohol. Det är på detta område som en kompetent lärobok i kemi, skriven på ett enkelt och begripligt språk, kan spela en stor pedagogisk roll.
När vi skapade läroböcker utgick vi från följande postulat.

Huvudmålen för skolkemikursen

1. Bildande av en vetenskaplig bild av omvärlden och utveckling av en naturvetenskaplig världsbild. Presentation av kemi som en central vetenskap som syftar till att lösa mänskliga problem.
2. Utveckling av kemiskt tänkande, förmågan att analysera omvärldens fenomen i kemiska termer, förmågan att tala (och tänka) i kemiskt språk.
3. Popularisering av kemisk kunskap och introduktion av idéer om kemins roll i vardagen och dess tillämpade betydelse i samhällslivet. Utveckling av miljötänkande och förtrogenhet med modern kemisk teknik.
4. Bildande av praktiska färdigheter för säker hantering av ämnen i vardagen.
5. Väcka stort intresse bland skolbarn för studier av kemi, både som en del av skolans läroplan och därtill.

Grundidéer för en skolkemikurs

1. Kemi är den centrala naturvetenskapen, i nära samverkan med andra naturvetenskaper. Kemins tillämpade förmågor är av grundläggande betydelse för samhällets liv.
2. Världen omkring oss består av ämnen som kännetecknas av en viss struktur och som är kapabla till ömsesidiga omvandlingar. Det finns ett samband mellan ämnens struktur och egenskaper. Kemins uppgift är att skapa ämnen med användbara egenskaper.
3. Världen omkring oss förändras ständigt. Dess egenskaper bestäms av de kemiska reaktioner som sker i den. För att kontrollera dessa reaktioner är det nödvändigt att ha en djup förståelse för kemins lagar.
4. Kemi är ett kraftfullt verktyg för att förändra naturen och samhället. Säker användning av kemi är endast möjlig i ett högt utvecklat samhälle med stabila moraliska kategorier.

Metodologiska principer och stil för läroböcker

1. Materialets presentationssekvens är fokuserad på att studera den omgivande världens kemiska egenskaper med en gradvis och delikat (dvs diskret) bekantskap med de teoretiska grunderna för modern kemi. Beskrivande avsnitt varvas med teoretiska. Materialet är jämnt fördelat under hela utbildningstiden.
2. Presentationens inre isolering, självförsörjning och logisk giltighet. Allt material presenteras i samband med allmänna problem i vetenskapens och samhällets utveckling.
3. Ständig demonstration av kemins samband med livet, frekventa påminnelser om kemins tillämpade betydelse, populärvetenskaplig analys av ämnen och material som eleverna möter i vardagen.
4. Hög vetenskaplig nivå och noggrannhet i presentationen. Ämnes kemiska egenskaper och kemiska reaktioner beskrivs som de faktiskt inträffar. Kemin i läroböcker är verklig, inte "papper".
5. Vänlig, enkel och opartisk presentationsstil. Enkelt, tillgängligt och kompetent ryska språket. Använda "berättelser" - korta, underhållande berättelser som kopplar kemisk kunskap till vardagen - för att underlätta förståelsen. Stor användning av illustrationer, som utgör cirka 15 % av volymen av läroböcker.
6. Materialpresentationens struktur på två nivåer. "Stortstil" är en grundläggande nivå, "småstilta" är för djupare lärande.
7. Utbredd användning av enkla och visuella demonstrationsexperiment, laboratoriearbete och praktiskt arbete för att studera de experimentella aspekterna av kemi och utveckla elevernas praktiska färdigheter.
8. Använda frågor och uppgifter av två komplexitetsnivåer för djupare assimilering och konsolidering av materialet.

Vi avser att ta med i uppsättningen läromedel:

läroböcker i kemi för årskurs 8–11;
riktlinjer för lärare, tematisk lektionsplanering;
didaktiskt material;
en bok för studenter att läsa;
Kemireferenstabeller;
datorstöd i form av cd-skivor som innehåller: a) en elektronisk version av läroboken; b) referensmaterial. c) demonstrationsexperiment. d) illustrativt material; e) animationsmodeller; f) program för att lösa beräkningsproblem; g) didaktiskt material.

Vi hoppas att de nya läroböckerna kommer att göra det möjligt för många skolelever att ta en ny titt på vårt ämne och visa dem att kemi är en fascinerande och mycket användbar vetenskap.
Förutom läroböcker spelar kemi-olympiader en viktig roll för att utveckla skolbarns intresse för kemi.

Modernt system av kemiska olympiader

Systemet med kemi-olympiader är en av de få utbildningsstrukturer som överlevde landets kollaps. All-Union Olympiad in Kemi förvandlades till All-Russian Olympiad, med bibehållande av sina huvuddrag. För närvarande hålls denna olympiad i fem steg: skola, distrikt, regionalt, federalt distrikt och final. Vinnarna av den sista etappen representerar Ryssland vid den internationella kemi-olympiaden. De viktigaste ur utbildningssynpunkt är de mest utbredda stadierna - skola och distrikt, för vilka skollärare och metodologiska sammanslutningar av städer och regioner i Ryssland är ansvariga. Undervisningsministeriet ansvarar i allmänhet för hela olympiaden.
Intressant nog har den tidigare All-Union Olympiaden i kemi också bevarats, men i en ny egenskap. Varje år anordnar fakulteten för kemi vid Moscow State University en internationell Mendeleev Olympiad, där vinnare och pristagare av kemiska olympiader från OSS och de baltiska länderna deltar. Förra året hölls denna olympiad med stor framgång i Almaty, i år i staden Pushchino i Moskvaregionen. Mendeleev-olympiaden tillåter begåvade barn från Sovjetunionens före detta republiker att komma in i Moskvas statsuniversitet och andra prestigefyllda universitet utan prov. Kommunikationen mellan kemilärare under olympiaden är också oerhört värdefull, eftersom den bidrar till bevarandet av ett enda kemiskt utrymme på det tidigare unionens territorium.
De senaste fem åren har antalet ämnesolympiader ökat kraftigt på grund av att många universitet, i jakt på nya former för att attrahera sökande, började hålla sina egna olympiader och räkna resultaten av dessa olympiader som antagningsprov. En av pionjärerna för denna rörelse var fakulteten för kemi vid Moscow State University, som årligen bedriver korrespondens och intramural Olympiad i kemi, fysik och matematik. Denna olympiad, som vi kallade "MSU Entrant", fyller redan 10 år i år. Det ger lika tillgång till alla grupper av skolbarn att studera vid Moskvas statliga universitet. Olympiaden äger rum i två steg: korrespondens och heltid. först - korrespondens– scenen är av inledande karaktär. Vi publicerar uppdrag i alla facktidningar och tidskrifter och delar ut uppdrag till skolor. Nästan sex månader avsätts för beslut. Vi bjuder in de som har klarat minst hälften av uppgifterna till andra skede - heltid turné, som äger rum den 20 maj. Skriftliga uppgifter i matematik och kemi gör att vi kan avgöra vinnarna av olympiaden, som får fördelar när de går in på vår fakultet.
Geografin för denna olympiad är ovanligt bred. Varje år deltar representanter för alla regioner i Ryssland i det - från Kaliningrad till Vladivostok, såväl som flera dussin "utlänningar" från OSS-länderna. Utvecklingen av denna olympiad har lett till det faktum att nästan alla begåvade barn från provinserna kommer för att studera hos oss: mer än 60% av studenterna vid fakulteten för kemi vid Moscow State University kommer från andra städer.
Samtidigt är universitetsolympiaderna ständigt under press från utbildningsministeriet, som främjar ideologin för Unified State Exam och försöker beröva universiteten självständighet när det gäller att fastställa formerna för antagning av sökande. Och här kommer, märkligt nog, den allryska olympiaden till ministeriets hjälp. Ministeriets idé är att endast deltagare i de olympiader som är organisatoriskt integrerade i strukturen för den allryska olympiaden ska ha fördelar vid inträde på universitet. Vilket universitet som helst kan självständigt hålla vilken olympiad som helst utan någon koppling till den allryska olympiaden, men resultaten av en sådan olympiad kommer inte att räknas till antagningen till detta universitet.
Om en sådan idé formaliseras till lag kommer det att vara ett ganska hårt slag mot systemet för antagning till universitet och, viktigast av allt, för gymnasieelever, som kommer att förlora många incitament att skriva in sig på det universitet de väljer.
Men i år kommer antagning till universitet att följa samma regler, och i samband med detta vill vi prata om inträdesprovet i kemi vid Moscow State University.

Antagningsprov i kemi vid Moscow State University

Inträdesprovet i kemi vid Moscow State University tas vid sex fakulteter: kemi, biologi, medicin, markvetenskap, fakulteten för materialvetenskap och den nya fakulteten för bioteknik och bioinformatik. Tentamen är skriftlig och pågår i 4 timmar. Under denna tid måste skolbarn lösa 10 problem med olika komplexitetsnivåer: från triviala, det vill säga "trösta" till ganska komplexa, som tillåter differentiering av betyg.
Ingen av uppgifterna kräver specialkunskaper utöver vad som studeras i specialiserade kemiskolor. Ändå är de flesta problem uppbyggda på ett sådant sätt att deras lösning kräver tänkande, inte baserat på memorering utan på kunskap om teori. Som exempel skulle vi vilja ge flera sådana problem från olika grenar av kemin.

Teoretisk kemi

Problem 1(Biologiska institutionen). Hastighetskonstanten för isomeriseringsreaktionen A B är lika med 20 s–1, och hastighetskonstanten för den omvända reaktionen B A är lika med 12 s–1. Beräkna sammansättningen av jämviktsblandningen (i gram) erhållen från 10 g av ämne A.

Lösning
Låt det bli B x g av ämne A, då innehåller jämviktsblandningen (10 – x) g A och x g B. Vid jämvikt är hastigheten för den framåtriktade reaktionen lika med hastigheten för den omvända reaktionen:

20 (10 – x) = 12x,

var x = 6,25.
Sammansättning av jämviktsblandningen: 3,75 g A, 6,25 g B.
Svar. 3,75 g A, 6,25 g B.

Oorganisk kemi

Problem 2(Biologiska institutionen). Vilken volym koldioxid (NO) måste passeras genom 200 g av en 0,74 % lösning av kalciumhydroxid så att massan av den bildade fällningen blir 1,5 g, och lösningen ovanför fällningen inte ger färg med fenolftalein?

Lösning
När koldioxid passerar genom en lösning av kalciumhydroxid bildas först en fällning av kalciumkarbonat:

som sedan kan lösas upp i överskott av CO2:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.

Sedimentmassans beroende av mängden CO 2 -ämne har följande form:

Om det är brist på CO 2 kommer lösningen ovanför fällningen att innehålla Ca(OH) 2 och ge en lila färg med fenolftalein. Enligt detta tillstånd finns det ingen färg, därför är CO 2 i överskott
jämfört med Ca(OH) 2, dvs först omvandlas allt Ca(OH) 2 till CaCO 3, och sedan löses CaCO 3 delvis i CO 2.

(Ca(OH)2) = 200 0,0074/74 = 0,02 mol, (CaCO3) = 1,5/100 = 0,015 mol.

För att all Ca(OH) 2 ska passera in i CaCO 3 måste 0,02 mol CO 2 passeras genom den ursprungliga lösningen och sedan måste ytterligare 0,005 mol CO 2 passeras igenom så att 0,005 mol CaCO 3 löses upp och 0,015 mol återstår.

V(CO2) = (0,02 + 0,005) 22,4 = 0,56 1.

Svar. 0,56 1 CO2.

Organisk kemi

Problem 3(kemiska fakulteten). Ett aromatiskt kolväte med en bensenring innehåller 90,91 viktprocent kol. När 2,64 g av detta kolväte oxideras med en surgjord lösning av kaliumpermanganat frigörs 962 ml gas (vid 20 °C och normalt tryck), och vid nitrering bildas en blandning innehållande två mononitroderivat. Fastställ den möjliga strukturen för utgångskolvätet och skriv scheman för de nämnda reaktionerna. Hur många mononitroderivat bildas vid nitrering av en kolväteoxidationsprodukt?

Lösning

1) Bestäm molekylformeln för det önskade kolvätet:

(C):(H) = (90,91/12):(9,09/1) = 10:12.

Därför är kolvätet C 10 H 12 ( M= 132 g/mol) med en dubbelbindning i sidokedjan.
2) Hitta sammansättningen av sidokedjorna:

(CioH12) = 2,64/132 = 0,02 mol,

(CO2) = 101,3 0,962/(8,31 293) = 0,04 mol.

Detta betyder att två kolatomer lämnar C 10 H 12-molekylen under oxidation med kaliumpermanganat, därför fanns det två substituenter: CH 3 och C(CH 3) = CH 2 eller CH = CH 2 och C 2 H 5.
3) Låt oss bestämma den relativa orienteringen av sidokedjorna: vid nitrering ger endast para-isomeren två mononitroderivat:

När produkten av fullständig oxidation, tereftalsyra, nitreras, bildas endast ett mononitroderivat.

Biokemi

Problem 4(Biologiska institutionen). Med fullständig hydrolys av 49,50 g oligosackarid bildades endast en produkt - glukos, vars alkoholjäsning gav 22,08 g etanol. Fastställ antalet glukosrester i oligosackaridmolekylen och beräkna mängden vatten som krävs för hydrolys om utbytet av fermenteringsreaktionen är 80 %.

N/( n – 1) = 0,30/0,25.

Var n = 6.
Svar. n = 6; m(H 2 O) = 4,50 g.

Problem 5(Medicinska fakulteten). Med fullständig hydrolys av pentapeptiden Met-enkefalin erhölls följande aminosyror: glycin (Gly) – H 2 NCH 2 COOH, fenylalanin (Phe) – H 2 NCH(CH 2 C 6 H 5) COOH, tyrosin (Tyr) – H 2 NCH( CH 2 C 6 H 4 OH)COOH, metionin (Met) – H 2 NCH(CH 2 CH 2 SCH 3) COOH. Från produkterna av partiell hydrolys av samma peptid isolerades substanser med molekylmassa på 295, 279 och 296. Etablera två möjliga sekvenser av aminosyror i denna peptid (i förkortad notation) och beräkna dess molära massa.

Lösning
Baserat på peptidernas molära massor kan deras sammansättning bestämmas med hjälp av hydrolysekvationerna:

dipeptid + H 2 O = aminosyra I + aminosyra II,
tripeptid + 2H2O = aminosyra I + aminosyra II + aminosyra III.
Molekylära massor av aminosyror:

Gly – 75, Phe – 165, Tyr – 181, Met – 149.

295 + 2 18 = 75 + 75 + 181,
tripeptid – Gly–Gly–Tyr;

279 + 2 18 = 75 + 75 + 165,
tripeptid – Gly–Gly–Phe;

296 + 18 = 165 + 149,
dipeptid – Phe–Met.

Dessa peptider kan kombineras till en pentapeptid enligt följande:

M= 296 + 295 – 18 = 573 g/mol.

Den exakt motsatta sekvensen av aminosyror är också möjlig:

Tyr–Gly–Gly–Phe–Met.

Svar.
Met–Phe–Gly–Gly–Tyr,
Tyr–Gly–Gly–Phe–Met; M= 573 g/mol.

Konkurrensen för fakulteten för kemi vid Moscow State University och andra kemiska universitet har varit stabil under de senaste åren, och utbildningsnivån för sökande har ökat. Därför, för att sammanfatta, hävdar vi att, trots svåra yttre och interna omständigheter, har kemisk utbildning i Ryssland goda utsikter. Det viktigaste som övertygar oss om detta är det outtömliga flödet av unga talanger, passionerade för vår älskade vetenskap, som strävar efter att få en bra utbildning och gynna sitt land.

V.V.EREMIN,
Docent, fakulteten för kemi, Moscow State University,
N.E.KUZMENKO,
Professor, fakulteten för kemi, Moscow State University
(Moskva)

Zavyalova F.D., kemilärareMAOU "Secondary School No. 3" med fördjupning av enskilda ämnenuppkallad efter Hero of Russia Igor Rzhavitin, Revda

Kemins roll i den moderna världen? Kemi är ett naturvetenskapligt område som studerar olika ämnens struktur, samt deras förhållande till miljön. Kemisk utbildning är av stor betydelse för mänsklighetens behov. Under 1900-talets andra hälft satsade staten på utvecklingen av den kemiska vetenskapen, vilket ledde till att nya upptäckter inom läkemedels- och industriproduktionen dök upp, i samband med detta expanderade den kemiska industrin, och detta bidrog till att uppkomsten av en efterfrågan på kvalificerade specialister. Idag befinner sig kemiutbildningen i vårt land i en uppenbar kris.

Nu på skolan sker en konsekvent klämning av naturvetenskap från skolans läroplan. Tiden för att studera naturvetenskapliga ämnen har minskat för mycket, den huvudsakliga uppmärksamheten ägnas åt patriotisk och moralisk utbildning, förvirrar utbildning med uppfostran, som ett resultat av att akademiker idag inte förstår de enklaste kemiska lagarna. Och många elever tycker att kemi är ett värdelöst ämne och inte kommer att vara till någon nytta i framtiden.

Och huvudmålet med utbildning är utvecklingen av mentala förmågor - detta är minnesträning, undervisningslogik, förmågan att upprätta orsak-och-verkan-relationer, bygga modeller och utveckla abstrakt och rumsligt tänkande. Naturvetenskaperna, som speglar de objektiva lagarna för naturens utveckling, spelar här en avgörande roll. Kemi studerar olika sätt att styra kemiska reaktioner och mängden ämnen, därför intar den en speciell plats bland naturvetenskaperna som ett verktyg för att utveckla skolbarns mentala förmågor. Det kan hända att en person aldrig kommer att stöta på kemiska problem i sin yrkesverksamhet, men genom att studera kemi i skolan utvecklas förmågan att tänka.

Att studera främmande språk och andra humaniora enbart är inte tillräckligt för att bilda en modern persons intellekt. En tydlig förståelse för hur vissa fenomen ger upphov till andra, utarbetande av en handlingsplan, modellering av situationer och sökande efter optimala lösningar, förmågan att förutse konsekvenserna av vidtagna åtgärder - allt detta kan bara läras utifrån naturvetenskap. Dessa kunskaper och färdigheter är nödvändiga för absolut alla.

Bristen på dessa kunskaper och färdigheter leder till kaos. Å ena sidan hör vi krav på innovation inom det tekniska området, fördjupning av råvaruförädlingen och införande av energibesparande teknik, å andra sidan ser vi en minskning av naturvetenskapliga ämnen i skolan. Varför händer det här? Oklar?!

Det näst viktigaste målet för skolundervisningen är förberedelser för framtida vuxenliv. En ung man måste gå in i den fullt beväpnad med kunskap om världen, som inte bara inkluderar människors värld, utan också tingens värld och den omgivande naturen. Naturvetenskapen ger kunskap om den materiella världen, om ämnen, material och teknologier som de kan möta i vardagen. Att bara studera humaniora leder till att tonåringar slutar förstå den materiella världen och börjar frukta den. Härifrån flyr de från verkligheten till det virtuella rummet.

De flesta människor lever fortfarande i den materiella världen, ständigt i kontakt med olika ämnen och material och utsätter dem för olika kemiska och fysikalisk-kemiska omvandlingar. En person får kunskap om hur man hanterar ämnen på kemilektionerna i skolan. Han kan glömma formeln för svavelsyra, men han kommer att hantera den med försiktighet under hela sitt liv. Han tänder inte en cigarett på en bensinstation, och inte alls för att han såg bensin brinna. Det var bara det att i skolan, under en kemilektion, förklarade de för honom att bensin har förmågan att avdunsta, bilda explosiva blandningar med luft och brinna. Därför är det nödvändigt att ägna mer tid åt att bemästra kemi, och jag tror att det var förgäves att minska antalet timmar för att studera kemi i skolor.

Naturvetenskapliga klasser förbereder eleverna för deras framtida yrke. Det är trots allt omöjligt att förutse vilka yrken som kommer att vara mest efterfrågade om 20 år. Enligt Department of Labor and Employment toppar idag yrken relaterade till kemi listan över de mest efterfrågade på arbetsmarknaden. Nuförtiden är nästan alla produkter som människor använder på ett eller annat sätt kopplade till teknologier som använder kemiska reaktioner. Till exempel bränslerening, användning av livsmedelsfärg, rengöringsmedel, bekämpningsmedel för gödning och så vidare.

Yrken relaterade till kemi är inte bara specialister som arbetar inom oljeraffinering och gasproduktion, utan också de yrken som kan garantera arbete i nästan vilken region som helst.

Lista över de mest populära specialiteterna:

En kemiteknolog eller processingenjör kan alltid hitta en plats i stadens produktion. Beroende på utbildningsprofilen kan han arbeta i livsmedels- eller industriföretag. Huvuduppgiften för denna specialist är att kontrollera produktkvaliteten, samt introducera innovationer i produktionen.
En miljökemist, varje stad har en avdelning som övervakar miljösituationen.
Kosmetisk kemist är ett mycket populärt yrke, särskilt i de regioner där det finns stora kosmetiska företag.
Apotekare. Högre utbildning ger dig möjlighet att arbeta i stora företag som tillverkar läkemedel, du kan alltid hitta en plats på ett stadsapotek.
Bioteknolog, nanokemist, expert på alternativa energiformer.
Rättsmedicinsk och rättsmedicinsk undersökning. Inrikesdepartementet behöver också kemister, det finns alltid en tjänst för en heltidsanställd kemist, deras kunskaper kan hjälpa till att fånga brottslingar.
Framtidens yrke är forskare av alternativa energikällor. När allt kommer omkring kommer oljeförsörjningen snart att ta slut, och samma sak kommer att hända med gas, så efterfrågan på sådana specialister växer. Och kanske om 10-20 år kommer kemister inom detta område att toppa listan över de mest eftertraktade specialisterna.

Huvudkraven för moderna specialister är ett bra minne och ett analytiskt sinne, kreativitet, innovativa idéer, ett kreativt förhållningssätt och en okonventionell titt på bekanta saker. Studiet av kemi spelar en stor roll i bildandet av dessa färdigheter och förmågor. Och en person som berövats en naturvetenskaplig utbildning är lättare att manipulera.

Till skillnad från alla andra levande varelser anpassar sig människan inte till miljöförhållandena, utan ändrar den för att passa sina behov. En kraftig ökning av planetens befolkning inträffade efter den stora upptäckten av kemister, uppfinningen av antibiotika och början av deras produktion i industriell skala.

Med hänsyn till allt ovanstående tror jag att det är nödvändigt att öka antalet timmar som ägnas åt att studera kemi och börja bekanta sig redan på juniornivå.

Om utbildning i början av förra seklet förstods som att lära sig att räkna, läsa och skriva, så ett sekel senare förstår vi detta koncept som att säkerställa uppfyllandet av mänskliga behov av utveckling. Utbildning för oss har blivit en hållbar utveckling, och den måste hålla hög kvalitet.

Litteratur:

Ryska vetenskapsakademin - om Mendeleev-kongressen i Jekaterinburg
Vilken kemi bör studeras i en modern skola? — Genrikh Vladimirovich Erlikh - Doktor i kemivetenskap, ledande forskare vid Moscow State University. M.V. Lomonosov.

Kemisk och kemisk-teknisk utbildning, ett system för att inhämta kunskaper inom kemi och kemisk teknik vid läroanstalter, och sätt att tillämpa dem för att lösa ingenjörs-, teknologi- och forskningsproblem. Den är uppdelad i allmän kemiutbildning, som säkerställer behärskning av kunskaper i grunderna för kemivetenskap, och särskild kemiutbildning, som utrustar med kunskaper om kemi och kemisk teknik som är nödvändiga för specialister av högre och sekundära kvalifikationer för produktionsverksamhet, forskning och undervisningsarbete både inom området kemi och närliggande områden, med det grenarna av vetenskap och teknik. Allmän kemisk utbildning ges i gymnasieskolor, gymnasieskolor och specialiserade gymnasieskolor. Särskild kemisk och kemisk-teknisk utbildning förvärvas vid olika högre och sekundära specialiserade utbildningsinstitutioner (universitet, institut, tekniska skolor, högskolor). Dess uppgifter, volym och innehåll beror på profilen för utbildning av specialister inom dem (kemi-, gruv-, livsmedels-, läkemedels-, metallurgisk industri, jordbruk, medicin, värmekraftsteknik, etc.). Kemikalieinnehållet varierar beroende på utvecklingen av kemi och produktionskrav.

Att förbättra strukturen och innehållet i kemisk och kemisk-teknologisk utbildning är förknippad med den vetenskapliga och pedagogiska verksamheten hos många sovjetiska vetenskapsmän - A. E. Arbuzov, B. A. Arbuzov, A. N. Bakh, S. I. Volfkovich, N. D. Zelinsky , I. A. Kablukova, V. A. L. K.ny, V. A. L. K. Konovalova, S. V. Lebedeva, S. S. Nametkina, B. V. Nekrasova, A. N. Nesmeyanova, A E. Porai-Koshits, A. N. Reformatsky, S. N. Reformatsky, N. N. Semenov, Y. K. Syrkin, V. E. Tishchenko Nya gynnar inom kemiska vetenskaper och andra vetenskaper. kemiska tidskrifter som hjälper till att förbättra den vetenskapliga nivån på kemi- och kemiteknikkurser inom högre utbildning. Tidningen ”Kemi i skolan” ges ut för lärare.

I andra socialistiska länder bedrivs utbildning av specialister med kemisk och kemi-teknisk utbildning vid universitet och specialiserade universitet. De viktigaste centra för sådan utbildning är: i National Republic of Vitryssland - Sofia University, Sofia University; i Ungern - Universitetet i Budapest, Veszprém; i DDR - Berlin, Dresdens tekniska universitet, Rostock-universitetet, Magdeburgs högre tekniska skola; i Polen - Warszawa, Lodz, Lublin universitet, Warszawas polytekniska institut; i SRR - Bukarest, Cluj university, Bukarest, Iasi polytechnic institutes; i Tjeckoslovakien - Prags universitet, Prag, Pardubice Higher School of Chemical Technology; i SFRY - Zagreb, Sarajevo, Split universitet, etc.

I kapitalistiska länder är de viktigaste centra för kemisk och kemisk-teknologisk utbildning: i Storbritannien - Cambridge, Oxford, Bath, Birminghams universitet, Manchester Polytechnic Institute; i Italien - Bologna, Milanos universitet; i USA - Kalifornien, Columbia, Michigan Technological University, University of Toledo, Kalifornien, Massachusetts Institutes of Technology; i Frankrike - Grenoble 1st, Marseille 1st, Clermont-Ferrand, Compiegne Technological, Lyon 1st, Montpellier 2nd, Paris 6th and 7th universiteten, Laurent, Toulouse polytekniska instituten; i Tyskland - Dortmund, Hannover, Stuttgarts universitet, högre tekniska skolor i Darmstadt och Karlsruhe; i Japan - Kyoto, Okayama, Osaka, Tokyo universitet, etc.

Lit.: Figurovsky N. A., Bykov G. V., Komarova T. A., Kemi vid Moskvas universitet i 200 år, M., 1955; History of Chemical Sciences, M., 1958; Remennikov B. M., Ushakov G. I., Universitetsutbildning i USSR, M., 1960; Zinoviev S.I., Remennikov B.M., Högre utbildningsinstitutioner i USSR, [M.], 1962; Parmenov K. Ya., Kemi som akademiskt ämne i förrevolutionära och sovjetiska skolor, M., 1963; Undervisa i kemi med hjälp av en ny läroplan på gymnasiet. [lör. Art.], M., 1974; Jua M., kemihistoria, övers. från Italian, M., 1975.