Хімія та хімічна освіта XXI століття. Хімія та хімічна освіта

Хімічний елемент – сукупність атомів із однаковим зарядом. Як же утворюються прості та складні хімічні елементи?

Хімічний елемент

Все різноманіття навколишньої природи складається з поєднань порівняно невеликої кількості хімічних елементів.

У різні історичні епохи поняття «елемент» вкладався різний сенс. Давньогрецькі філософи як «елементи» розглядали чотири «стихії» – тепло, холод, сухість і вологість. Поєднуючись попарно, вони утворювали чотири «початки» всіх речей – вогонь, повітря, воду та землю. У середині століття до цих початків додалися сіль, сірка та ртуть. У у вісімнадцятому сторіччі Р. Бойль вказав те що, що це елементи носять матеріальний характер та його число то, можливо досить велика.

1787 року французький хімік А. Лавуазьє створив «Таблицю простих тіл». До неї увійшли всі відомі на той час елементи. Під останніми розумілися прості тіла, які вдавалося розкласти хімічними методами ще простіші. Згодом з'ясувалося, що до таблиці увійшли деякі складні речовини.

Мал. 1. А. Лавуазьє.

В даний час поняття "хімічний елемент" встановлено точно. Хімічний елемент – це вид атомів із однаковим позитивним зарядом ядра. Останній дорівнює порядковому номеру елемента таблиці Менделєєва.

Нині відомо 118 елементів. Приблизно 90 із них існують у природі. Інші отримані штучно за допомогою ядерних реакцій.

104-107 елементи були синтезовані вченими-фізиками. В даний час продовжуються дослідження зі штучного отримання хімічних елементів з вищими порядковими номерами.

Усі елементи поділяються на метали та неметали. До неметалів відносяться такі елементи, як: гелій, неон, аргон, криптон, фтор, хлор, бром, йод, астат, кисень, сірка, селен, азот, телур, фосфор, миш'як, кремній, бор, водень. Однак розподіл на метали та неметали умовний. За певних умов деякі метали можуть набувати неметалевих властивостей, а деякі неметали – металеві.

Утворення хімічних елементів та речовин

Хімічні елементи можуть існувати як одиночних атомів, як одиночних вільних іонів, але зазвичай входять до складу простих і складних речовин.

Мал. 2. Схеми утворення хімічних елементів.

Прості речовини складаються з атомів одного виду і утворюються в результаті з'єднання атомів у молекули та кристали. Більшість хімічних елементів відносяться до металевих, тому що утворені ними прості речовини є металами. Метали мають загальні фізичні властивості: всі вони тверді (крім ртуті), непрозорі, мають металевий блиск, тепло- та електропровідність, ковкість. Метали утворюють такі хімічні елементи, як магній, кальцій, залізо, мідь.

Неметалічні елементи утворюють прості речовини, що належать до неметал. Вони не мають характерних металевих властивостей, бувають газами (кисень, азот), рідинами (бром) та твердими речовинами (сірка, йод).

Один і той же елемент може утворювати кілька різних простих речовин, що мають різні фізичні та хімічні властивості. Вони називаються алотропними формами, а явище їхнього існування називається алотропією. Прикладами можуть бути алмаз, графіт та карбін – прості речовини, що є алотропними формами елемента вуглецю.

Мал. 3. Діамант, графіт, карбін.

Складні речовини складаються з атомів різних елементів. Наприклад, сульфід заліза складається з атомів хімічного елемента заліза та хімічного елемента сірки. При цьому складна речовина жодною мірою не зберігає властивостей простих речовин заліза та сірки: їх там немає, а є атоми відповідних елементів.

Що ми дізналися?

В даний час відомо 118 хімічних елементів, які поділяються на метали та неметали. Усі елементи можна поділити на прості та складні речовини. перші складаються з атомів одного виду, а другі з атомів різних видів.

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.3. Усього отримано оцінок: 296.

Виступ на другому
Московському педагогічному марафоні
навчальних предметів, 9 квітня 2003 р.

Природні науки у світі переживають нелегкі часи. Фінансові потоки йдуть з науки та освіти у військово-політичну сферу, престиж науковців та викладачів падає, а неосвіченість більшої частини суспільства стрімко зростає. Світом править невігластво. Доходить до того, що в Америці праві християни вимагають юридичного скасування другого закону термодинаміки, який, на їхню думку, суперечить релігійним доктринам.
Більше інших природничих наук страждає хімія. У більшості людей ця наука асоціюється з хімічною зброєю, забрудненням довкілля, техногенними катастрофами, виробництвом наркотиків тощо. буд. ми хочемо обговорити.

Програма модернізації (реформи)
освіти в Росії та її недоліки

У Радянському Союзі існувала налагоджена система хімічної освіти, заснована на лінійному підході, коли вивчення хімії починалося у середніх класах та закінчувалося у старших. Було розроблено узгоджену схему забезпечення навчального процесу, у тому числі: програми та підручники, підготовку та підвищення кваліфікації вчителів, систему хімічних олімпіад усіх рівнів, комплекти навчальних посібників («Бібліотека школи», «Бібліотека вчителя» та
тощо), загальнодоступні методичні журнали («Хімія в школі» тощо), демонстраційні та лабораторні прилади.
Освіта – консервативна та інертна система, тому навіть після розпаду СРСР хімічна освіта, яка зазнала важких фінансових втрат, продовжувала виконувати свої завдання. Проте кілька років тому у Росії розпочалася реформа системи освіти, головна мета якої – підтримка входження нових поколінь у глобалізований світ, у відкриту інформаційну спільноту. Для цього, на думку авторів реформи, центральне місце у змісті освіти має посідати комунікативність, інформатика, іноземні мови, міжкультурне навчання. Як бачимо, для природничих наук місця у цій реформі не передбачено.
Оголошено, що нова реформа має забезпечити перехід на порівнянну зі світовою системою показники якості та стандартів освіти. Розроблено і план конкретних заходів, серед яких головні – перехід на 12-річне шкільне навчання, запровадження єдиного державного іспиту (ЄДІ) у формі загального тестування, розробка нових стандартів освіти на основі концентричної схеми, згідно з якою на момент закінчення дев'ятирічки учні повинні мати цілісне уявлення про предмет.
Як вплине ця реформа на хімічну освіту у Росії? На нашу думку, різко негативно. Справа в тому, що серед розробників Концепції модернізації російської освіти не було жодного представника природознавства, тому інтереси природничих наук у цій концепції не враховані. ЄДІ в тій формі, в якій його задумали автори реформи, зіпсує систему переходу від середньої школи до вищої, яку виші насилу сформували в перші роки незалежності Росії, і зруйнує наступність російської освіти.
Один із аргументів на користь ЄДІ полягає в тому, що він, на думку ідеологів реформи, забезпечить рівний доступ до вищої освіти для різних соціальних верств та територіальних груп населення.

Наш багаторічний досвід дистанційного навчання, пов'язаний із проведенням Соросівської олімпіади з хімії та заочно-очною формою прийому на хімічний факультет МДУ, показує, що дистанційне тестування, по-перше, не дає об'єктивної оцінки знань, а по-друге, не забезпечує школярам рівних можливостей . За 5 років Соросівських олімпіад через наш факультет пройшло більше 100 тис. письмових робіт з хімії, і ми переконалися, що загальний рівень рішень дуже залежить від регіону; крім того, що нижчим був освітній рівень регіону, то більше звідти надсилали списаних робіт. Ще одне суттєве заперечення проти ЄДІ полягає у тому, що тестування як форма перевірки знань має суттєві обмеження. Навіть коректно складений тест не дозволяє об'єктивно оцінити вміння школяра розмірковувати та робити висновки. Наші студенти вивчили матеріали ЄДІ з хімії та виявили велику кількість некоректних чи неоднозначних питань, які не можна застосовувати для тестування школярів. Ми дійшли висновку, що ЄДІ можна використовувати лише як одну з форм контролю роботи середніх шкіл, але в жодному разі не як єдиний монопольний механізм доступу до вищої освіти.
Інший негативний аспект реформи пов'язаний із розробкою нових стандартів освіти, які мають наблизити російську систему освіти до європейської. У проекті стандартів, запропонованому 2002 р. Міністерством освіти, було порушено один із головних принципів природничо-наукової освіти – предметність. Керівники робочої групи, які складали проект, пропонували подумати про те, щоб відмовитись від окремих шкільних курсів хімії, фізики та біології та замінити їх єдиним інтегрованим курсом «Природознавство». Таке рішення, нехай навіть ухвалене на довгострокову перспективу, просто поховало б хімічну освіту в нашій країні.
Що ж у цих несприятливих внутрішньополітичних умовах можна зробити для збереження традицій та розвитку хімічної освіти у Росії? Тепер ми переходимо до нашої позитивної програми, багато з яких уже вдалося реалізувати. Ця програма має два основні аспекти – змістовний та організаційний: ми намагаємось визначати зміст хімічної освіти в нашій країні та розвивати нові форми взаємодії центрів хімічної освіти.

Новий державний стандарт
хімічної освіти

Хімічна освіта починається зі школи. Зміст шкільної освіти визначається основним нормативним документом – державним стандартом шкільної освіти. У рамках прийнятої у нас концентричної схеми існують три стандарти з хімії: основна загальна освіта(8-9-і класи), базове середнєі профільна середня освіта(10-11 класи). Один із нас (Н.Є.Кузьменко) очолив робочу групу Міністерства освіти з підготовки стандартів, і до цього часу ці стандарти повністю сформульовані та готові до законодавчого затвердження.
Приймаючись за розробку стандарту хімічної освіти, автори виходили з тенденцій розвитку сучасної хімії та враховували її роль у природознавстві та суспільстві. Сучасна хімія – це фундаментальна система знань про навколишній світ, заснована на багатому експериментальному матеріалі та надійних теоретичних положеннях. Науковий зміст стандарту базується на двох основних поняттях: «речовина» та «хімічна реакція».
"Речовина" - головне поняття хімії. Речовини оточують нас скрізь: у повітрі, їжі, ґрунті, побутовій техніці, рослинах і, нарешті, у нас самих. Частина з цих речовин нам дана природою у готовому вигляді (кисень, вода, білки, вуглеводи, нафта, золото), іншу частину людей одержала шляхом невеликої модифікації природних сполук (асфальт або штучні волокна), але найбільша кількість речовин, що раніше у природі не існували, людина синтезувала самостійно. Це сучасні матеріали, ліки, каталізатори. На сьогоднішній день відомо близько 20 млн органічних і близько 500 тис. неорганічних речовин, і кожна з них має внутрішню структуру. Органічний та неорганічний синтез досяг такого високого ступеня розвитку, що дозволяє синтезувати сполуки з будь-якою заздалегідь заданою структурою. У зв'язку з цим на перший план у сучасній хімії виходить
прикладний аспект, в якому акцент робиться на зв'язку структури речовини з її властивостями, а основне завдання полягає у пошуку та синтезі корисних речовин і матеріалів, що володіють заданими властивостями.
Найцікавіше в навколишньому світі полягає в тому, що він постійно змінюється. Друге головне поняття хімії – це “хімічна реакція”. Кожну секунду у світі відбувається безліч реакцій, в результаті яких одні речовини перетворюються на інші. Деякі реакції ми можемо спостерігати безпосередньо, наприклад, іржавіння залізних предметів, згортання крові, згоряння автомобільного палива. У той же час переважна більшість реакцій залишаються невидимими, але саме вони визначають властивості навколишнього світу. Щоб усвідомити своє місце у світі і навчитися ним управляти, людина має глибоко зрозуміти природу цих реакцій і ті закони, яким вони підкоряються.
Завдання сучасної хімії полягає у вивченні функцій речовин у складних хімічних та біологічних системах, аналізі зв'язку структури речовини з його функціями та синтезі речовин із заданими функціями.
Виходячи з того, що стандарт повинен служити інструментом розвитку освіти, було запропоновано розвантажити зміст основної загальної освіти та залишити в ній лише ті елементи змісту, освітня цінність яких підтверджена вітчизняною та світовою практикою викладання хімії у школі. Це мінімальна за обсягом, але функціонально повна система знань.
Стандарт основної загальної освітивключає шість змістовних блоків:

Методи пізнання речовин та хімічних явищ.
Речовина.
Хімічна реакція.
Елементарні засади неорганічної хімії.
Початкові уявлення про органічні речовини.
Хімія та життя.

Стандарт базового середньогоосвіти розбито на п'ять змістовних блоків:

Методи пізнання хімії.
Теоретичні засади хімії.
Неорганічна хімія.
Органічна хімія.
Хімія та життя.

Основу обох стандартів становлять періодичний закон Д.І.Менделєєва, теорія будови атомів та хімічного зв'язку, теорія електролітичної дисоціації та структурна теорія органічних сполук.
Стандарт базового середнього рівня покликаний забезпечити випускнику середньої школи насамперед можливість орієнтуватися у суспільних та особистих проблемах, пов'язаних із хімією.
У стандарті профільного рівнясистема знань значно розширено насамперед за рахунок уявлень про будову атомів і молекул, а також про закономірності перебігу хімічних реакцій, що розглядаються з погляду теорій хімічної кінетики та хімічної термодинаміки. Тим самим забезпечується підготовка випускників середньої школи до продовження хімічної освіти у вищій школі.

Нова програма та нові
підручники з хімії

Новий, науково обґрунтований стандарт хімічної освіти підготував сприятливий ґрунт для розробки нової шкільної програми та створення комплекту шкільних підручників на її основі. У цій доповіді ми представляємо шкільну програму з хімії для 8–9 класів та концепцію серії підручників для 8–11 класів, створених авторським колективом хімічного факультету МДУ.
Програма курсу хімії основної загальноосвітньої школи розрахована на учнів 8–9 класів. Від типових програм, що діють нині в середніх школах Росії, її відрізняють більш вивірені міждисциплінарні зв'язки та точний відбір матеріалу, необхідного для створення цілісного природничо-наукового сприйняття світу, комфортної та безпечної взаємодії з навколишнім середовищем в умовах виробництва та в побуті. Програма побудована таким чином, що в ній головна увага приділяється тим розділам хімії, термінам та поняттям, які так чи інакше пов'язані з повсякденним життям, а не є «кабінетним знанням» вузько обмеженого кола осіб, діяльність якого пов'язана з хімічною наукою.
Протягом першого року навчання хімії (8 клас) основна увага приділяється формуванню у учнів елементарних хімічних навичок, «хімічної мови» та хімічного мислення. Для цього вибрано об'єкти, знайомі з повсякденного життя (кисень, повітря, вода). У 8-му класі ми свідомо уникаємо складного сприйняття школярів поняття «моль», практично використовуємо розрахункові завдання. Основна ідея цієї частини курсу – прищепити учням навички опису властивостей різних речовин, згрупованих за класами, а також показати зв'язок між будовою речовин та їх властивостями.
На другому році навчання (9-й клас) запровадження додаткових хімічних понять супроводжується розглядом будови та властивостей неорганічних речовин. У спеціальному розділі коротко розглядаються елементи органічної хімії та біохімії обсягом, передбаченим державним стандартом освіти.

Для розвитку хімічного погляду світ у курсі проводяться широкі кореляції між отриманими хлопцями в класі елементарними хімічними знаннями та властивостями тих об'єктів, які відомі школярам у повсякденному житті, але раніше ними сприймалися лише на побутовому рівні. На основі хімічних уявлень учням пропонується поглянути на дорогоцінне та оздоблювальне каміння, скло, фаянс, фарфор, фарби, продукти харчування, сучасні матеріали. У програмі розширено коло об'єктів, які описуються та обговорюються лише на якісному рівні, не вдаючись до громіздких хімічних рівнянь та складних формул. Ми звертали велику увагу на стиль викладу, який дозволяє вводити та обговорювати хімічні поняття та терміни у живій та наочній формі. У цьому постійно підкреслюються міждисциплінарні зв'язку хімії коїться з іншими науками, як природними, а й гуманітарними.
Нова програма реалізована в комплекті шкільних підручників для 8–9-х класів, один з яких уже зданий до друку, а інший знаходиться на стадії написання. При створенні підручників ми враховували зміну соціальної ролі хімії та суспільного інтересу до неї, яка викликана двома основними взаємопов'язаними факторами. Перше – це «хемофобія», Тобто негативне ставлення суспільства до хімії та її проявів. У цьому важливо на всіх рівнях пояснювати, що погане – над хімії, а людей, які розуміють законів природи чи мають моральні проблеми.
Хімія – дуже потужний інструмент у руках людини, у її законах немає понять добра та зла. Користуючись одними й тими самими законами, можна вигадати нову технологію синтезу наркотиків чи отрут, а можна – нові ліки чи новий будівельний матеріал.
Інший соціальний фактор – це прогресуюча хімічна безграмотністьсуспільства на всіх його рівнях – від політиків та журналістів до домогосподарок. Більшість людей зовсім не уявляє, з чого складається довкілля, не знає елементарних властивостей навіть найпростіших речовин і не може відрізнити азот від аміаку, а етиловий спирт від метилового. Саме в цій галузі грамотний підручник з хімії, написаний простою та зрозумілою мовою, може зіграти велику просвітницьку роль.
Під час створення підручників ми виходили з наступних постулатів.

Основні завдання шкільного курсу хімії

1. Формування наукової картини навколишнього світу та розвиток природничо-наукового світогляду. Подання хімії як центральної науки, спрямованої на вирішення нагальних проблем людства.
2. Розвиток хімічного мислення, вміння аналізувати явища навколишнього світу в хімічних термінах, здатність говорити (і думати) хімічною мовою.
3. Популяризація хімічних знань та впровадження уявлень про роль хімії у повсякденному житті та її прикладне значення у житті суспільства. Розвиток екологічного мислення та знайомство із сучасними хімічними технологіями.
4. Формування практичних навичок безпечного поводження з речовинами у повсякденному житті.
5. Пробудження живого інтересу у школярів до вивчення хімії як у межах шкільної програми, і додатково.

Основні ідеї шкільного курсу хімії

1. Хімія - центральна наука про природу, що тісно взаємодіє з іншими природничими науками. Основне значення життя суспільства мають прикладні можливості хімії.
2. Навколишній світ складається з речовин, що характеризуються певною структурою та здатні до взаємних перетворень. Існує зв'язок між структурою та властивостями речовин. Завдання хімії полягає у створенні речовин із корисними властивостями.
3. Навколишній світ постійно змінюється. Його властивості визначаються хімічними реакціями, що у ньому протікають. Щоб керувати цими реакціями, необхідно глибоко розуміти закони хімії.
4. Хімія – потужний інструмент перетворення природи та суспільства. Безпечне застосування хімії можливе лише у високорозвиненому суспільстві зі стійкими моральними категоріями.

Методичні засади та стиль підручників

1. Послідовність викладу матеріалу спрямовано вивчення хімічних властивостей навколишнього світу з поступовим і делікатним (т. е. ненав'язливим) ознайомлення з теоретичними основами сучасної хімії. Описові розділи чергуються з теоретичними. Матеріал рівномірно розподілено по всьому періоду навчання.
2. Внутрішня замкнутість, самодостатність та логічна обґрунтованість викладу. Будь-який матеріал подається в контексті загальних проблем розвитку науки та суспільства.
3. Постійна демонстрація зв'язку хімії з життям, часте нагадування про прикладне значення хімії, науково-популярний аналіз речовин та матеріалів, з якими учні стикаються у повсякденному житті.
4. Високий науковий рівень та строгість викладу. Хімічні властивості речовин та хімічні реакції описуються так, як вони йдуть насправді. Хімія у підручниках – реальна, а не «паперова».
5. Доброзичливий, легкий і неупереджений стиль викладу. Проста, доступна і грамотна російська мова. Використання «сюжетів» – коротких, цікавих оповідань, що пов'язують хімічні знання з повсякденним життям – для полегшення сприйняття. Широке використання ілюстрацій, що становлять близько 15% обсягу підручників.
6. Двохрівнева структура подання матеріалу. "Великий шрифт" - це базовий рівень, "дрібний шрифт" призначений для більш глибокого вивчення.
7. Широке використання простих та наочних демонстраційних дослідів, лабораторних та практичних робіт для вивчення експериментальних аспектів хімії та розвитку практичних навичок учнів.
8. Використання питань та завдань двох рівнів складності для більш глибокого засвоєння та закріплення матеріалу.

У комплект навчальних посібників ми маємо на увазі включити:

підручники з хімії для 8–11 класів;
методичні вказівки для вчителів; тематичне планування уроків;
дидактичні матеріали;
книгу для читання учнями;
довідкові таблиці з хімії;
комп'ютерна підтримка у вигляді компакт-дисків, що містять: а) електронний варіант підручника; б) довідкові матеріали; в) демонстраційні досліди; г) ілюстративний матеріал; д) анімаційні моделі; е) програми на вирішення розрахункових завдань; ж) дидактичні матеріали.

Ми сподіваємося, що нові підручники дозволять багатьом школярам по-новому подивитись наш предмет і покажуть їм, що хімія – захоплююча і дуже корисна наука.
У розвитку інтересу школярів до хімії, крім підручників, велику роль відіграють хімічні олімпіади.

Сучасна система хімічних олімпіад

Система хімічних олімпіад – одна з небагатьох освітніх структур, що витримали розпад країни. Всесоюзна олімпіада з хімії трансформувалася у Всеросійську, зберігши її основні риси. Нині ця олімпіада проходить у п'ять етапів: шкільний, районний, обласний, федеральний окружний та фінальний. Переможці фінального етапу представляють Росію на Міжнародній хімічній олімпіаді. Найважливішими з погляду освіти є наймасовіші етапи – шкільний і районний, який відповідають шкільні вчителі і методичні об'єднання міст і районів Росії. За всю олімпіаду загалом відповідає Міністерство освіти.
Цікаво, що колишня Всесоюзна олімпіада з хімії теж збереглася, але у новій якості. Щорічно хімічний факультет МДУ організує міжнародну Менделєєвську олімпіаду, у якій беруть участь переможці та призери хімічних олімпіад країн СНД та Балтії. Минулого року ця олімпіада з великим успіхом відбулася в Алма-Аті, цього року – у Пущино Московської області. Менделєєвська олімпіада дозволяє талановитим дітям з колишніх республік Радянського Союзу вступити до МДУ та інших престижних вишів без іспитів. Надзвичайно цінним є також спілкування викладачів хімії під час олімпіади, що сприяє збереженню єдиного хімічного простору на території колишнього Союзу.
В останні п'ять років кількість предметних олімпіад різко зросла за рахунок того, що багато вузів у пошуках нових форм залучення абітурієнтів стали проводити власні олімпіади та зараховувати результати цих олімпіад як вступні іспити. Одним із піонерів цього руху був хімічний факультет МДУ, який щорічно проводить заочно-очну олімпіадуз хімії, фізики та математики. Цій олімпіаді, яку ми назвали «Абітурієнт МДУ», цього року виповнюється 10 років. Вона забезпечує рівний доступ до всіх груп школярів до навчання в МДУ. Олімпіада проходить у два етапи: заочний та очний. перший – заочний- Етап має ознайомлювальний характер. Ми публікуємо завдання у всіх профільних газетах та журналах та розсилаємо завдання по школах. На рішення приділяється майже півроку. Тих, хто виконав хоча б половину завдань, ми запрошуємо на другийетап – очнийтур, який відбувається у 20-х числах травня. Письмові завдання з математики та хімії дозволяють визначити переможців олімпіади, які отримують переваги під час вступу на наш факультет.
Географія цієї олімпіади надзвичайно широка. Щороку у ній беруть участь представники всіх регіонів Росії – від Калінінграда до Владивостока, а також кілька десятків «іноземців» із країн СНД. Розвиток цієї олімпіади призвів до того, що майже всі талановиті діти з провінції їдуть до нас: понад 60% студентів хімічного факультету МДУ – іногородні.
Водночас вузівські олімпіади постійно зазнають тиску з боку Міністерства освіти, яке проводить ідеологію ЄДІ та прагне позбавити вузи самостійності у визначенні форм прийому абітурієнтів. І тут на допомогу міністерству приходить, хоч як це дивно, Всеросійська олімпіада. Ідея міністерства полягає в тому, що переваги при вступі до вузів повинні мати лише учасники олімпіад, які організаційно вливаються в структуру Всеросійської олімпіади. Будь-який ВНЗ може самостійно проводити будь-яку олімпіаду без жодного зв'язку з Всеросійською, але результати такої олімпіади не зараховуватимуться при вступі до цього ВНЗ.
Якщо така ідея буде законодавчо оформлена, це завдасть досить сильного удару по системі прийому до вузів і, найголовніше, по школярам випускних класів, які втратять багато стимулів до вступу до обраного ними вузу.
Однак цього року прийом до вишів проходитиме за колишніми правилами, і у зв'язку з цим ми хочемо розповісти про вступний іспит з хімії до МДУ.

Вступний іспит з хімії у МДУ

Вступний іспит з хімії в МДУ складають на шести факультетах: хімічному, біологічному, медичному, ґрунтовому, факультеті наук про матеріали та новий факультет біоінженерії та біоінформатики. Іспит - письмовий, розрахований на 4 години. За цей час школярі повинні вирішити 10 завдань різного рівня складності: від тривіальних, тобто «втішних» до досить складних, які дозволяють диференціювати оцінки.
Жодне із завдань не потребує спеціальних знань, що виходять за рамки того, що вивчають у профільних хімічних школах. Проте більшість завдань будується так, що для їх вирішення потрібні роздуми, що ґрунтуються не на запам'ятовуванні, а на володінні теорією. Як приклад ми хочемо навести кілька таких завдань із різних розділів хімії.

Теоретична хімія

Завдання 1(біологічний факультет). Константа швидкості реакції ізомеризації A B дорівнює 20 -1 , а константа швидкості зворотної реакції B A дорівнює 12 с -1 . Розрахуйте склад рівноважної суміші (у грамах), одержаної з 10 г речовини A.

Рішення
Нехай у B перетворилося xг речовини A, тоді в рівноважній суміші міститься (10 – x) г A і xг B. При рівновазі швидкість прямої реакції дорівнює швидкості зворотної реакції:

20 (10 – x) = 12x,

звідки x = 6,25.
Склад рівноважної суміші: 3,75 г A, 6,25 г B.
Відповідь. 3,75 г A, 6,25 г B.

Неорганічна хімія

Завдання 2(біологічний факультет). Який обсяг вуглекислого газу (н. у.) треба пропустити через 200 г 0,74%-го розчину гідроксиду кальцію, щоб маса осаду, що випав, склала 1,5 г, а розчин над осадом не давав забарвлення з фенолфталеїном?

Рішення
При пропущенні вуглекислого газу через розчин гідроксиду кальцію спочатку утворюється осад карбонату кальцію:

який потім може розчинятися надлишку CO 2:

CaCO3+CO2+H2O = Ca(HCO3)2.

Залежність маси осаду кількості речовини CO 2 має такий вид:

При нестачі CO 2 розчин над осадом міститиме Ca(OH) 2 і давати фіолетове забарвлення з фенолфталеїном. За умовою цього фарбування немає, отже, CO 2 перебуває в надлишку
в порівнянні з Ca(OH) 2 , тобто спочатку весь Ca(OH) 2 перетворюється на CaCO 3 а потім CaCO 3 частково розчиняється в CO 2 .

(Ca(OH) 2) = 200 0,0074/74 = 0,02 моль, (CaCO 3) = 1,5/100 = 0,015 моль.

Для того щоб весь Ca(OH) 2 перейшов у CaCO 3 через вихідний розчин треба пропустити 0,02 моль CO 2 , а потім пропустити ще 0,005 моль CO 2 , щоб 0,005 моль CaCO 3 розчинилося і залишилося 0,015 моль.

V(CO 2 ) = (0,02 + 0,005) 22,4 = 0,56 л.

Відповідь. 0,56 л CO2.

Органічна хімія

Завдання 3(хімічний факультет). Ароматичний вуглеводень з одним бензольним кільцем містить 90,91% вуглецю за масою. При окисленні 2,64 г цього вуглеводню підкисленим розчином перманганату калію виділяється 962 мл газу (при 20 °С і нормальному тиску), а при нітруванні утворюється суміш, що містить два мононітропохідні. Встановіть можливу структуру вихідного вуглеводню та напишіть схеми згаданих реакцій. Скільки мононітропохідних утворюється при нітруванні продукту окиснення вуглеводню?

Рішення

1) Визначимо молекулярну формулу шуканого вуглеводню:

(С): (Н) = (90,91/12): (9,09/1) = 10:12.

Отже, вуглеводень - З 10 Н 12 ( М= 132 г/моль) з одним подвійним зв'язком у боковому ланцюзі.
2) Знайдемо склад бічних ланцюгів:

(З 10 Н 12) = 2,64/132 = 0,02 моль,

(СО 2) = 101,3 0,962/(8,31 293) = 0,04 моль.

Отже, з молекули 10 Н 12 при окисленні перманганатом калію йдуть два атоми вуглецю, отже, було два заступники: СН 3 і С(СН 3)=СН 2 або СН=СН 2 і С 2 Н 5 .
3) Визначимо відносну орієнтацію бічних ланцюгів: два мононітропохідні при нітруванні дає тільки параізомер:

При нітруванні продукту повного окислення – терефталевої кислоти – утворюється лише одне мононітропохідне.

Біохімія

Завдання 4(біологічний факультет). При повному гідролізі 49,50 г олігосахариду утворився лише один продукт – глюкоза, при спиртовому бродінні якої отримано 22,08 г етанолу. Встановіть кількість залишків глюкози в молекулі олігосахариду та розрахуйте масу води, необхідної для гідролізу, якщо вихід реакції бродіння – 80%.

N / ( n – 1) = 0,30/0,25.

Звідки n = 6.
Відповідь. n = 6; m(H 2 O) = 4,50 р.

Завдання 5(медичний факультет). При повному гідролізі пентапептиду Met-енкефаліну були отримані наступні амінокислоти: гліцин (Gly) – H 2 NCH 2 COOH, фенілаланін (Phe) – H 2 NCH(CH 2 C 6 H 5)COOH, тирозин (Tyr) – H 2 NCH( CH 2 C 6 H 4 OH)COOH, метіонін (Met) - H 2 NCH(CH 2 CH 2 SCH 3)COOH. З продуктів часткового гідролізу цього пептиду були виділені речовини з молекулярними масами 295, 279 і 296. Встановіть дві можливі послідовності амінокислот в даному пептиді (у скорочених позначеннях) і розрахуйте його молярну масу.

Рішення
За молярними масами пептидів можна встановити їх склад, користуючись рівняннями гідролізу:

дипептид + H 2 O = амінокислота I + амінокислота II,
трипептид + 2H2O = амінокислота I + амінокислота II + амінокислота III.
Молекулярні маси амінокислот:

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

295 + 2 18 = 75 + 75 + 181,
трипептид - Gly-Gly-Tyr;

279 + 2 18 = 75 + 75 + 165,
трипептид - Gly-Gly-Phe;

296 + 18 = 165 + 149,
дипептид - Phe-Met.

Ці пептиди можна поєднати в пентапептид таким чином:

M= 296 + 295 - 18 = 573 г/моль.

Можлива також прямо протилежна послідовність амінокислот:

Tyr-Gly-Gly-Phe-Met.

Відповідь.
Met-Phe-Gly-Gly-Tyr,
Tyr-Gly-Gly-Phe-Met; M= 573 г/моль.

Конкурс на хімічний факультет МДУ та інші хімічні виші останніми роками залишається стабільним, а рівень підготовки абітурієнтів зростає. Тому, підбиваючи підсумки, ми стверджуємо, що, незважаючи на складні зовнішні та внутрішні обставини, хімічна освіта в Росії має гарні перспективи. Головне, що нас у цьому переконує, – невичерпний потік юних талантів, захоплених нашою улюбленою наукою, які прагнуть здобути хорошу освіту та принести користь своїй країні.

В.В.ЄРЕМІН,
доцент хімічного факультету МДУ
Н.Є.КУЗЬМЕНКО,
професор хімічного факультету МДУ
(Москва)

Зав'ялова Ф.Д., вчитель хіміїМАОУ «ЗОШ №3» із поглибленим вивченням окремих предметівімені Героя Росії Ігоря Ржавітіна, ГО Ревда

Роль хімії у сучасному світі? Хімія - це область природничих наук, що вивчає будову різних речовин, а також їх взаємозв'язок із навколишнім середовищем. Для потреб людства хімічна освіта має значення. У другій половині 20 століття держава вкладала кошти у розвиток хімічної науки, в результаті з'явилися нові відкриття у галузі фармацевтичного та промислового виробництва, у зв'язку з цим розширювалася хімічна промисловість, і це сприяло появі затребуваності у кваліфікованих спеціалістів. На сьогоднішній день хімічна освіта в нашій країні перебуває у очевидній кризі.

Нині у шкільництві відбувається послідовне видавлювання природничих наук зі шкільного курсу. Занадто багато скоротили час на вивчення предметів природного циклу, основну увагу приділяють патріотичному та моральному вихованню, переплутавши освіту з вихованням, у результаті випускники шкіл сьогодні не розуміють найпростіших хімічних законів. І багато учнів думають, що хімія – це марна річ, і в майбутньому від неї не буде ніякого користі.

А основною метою освіти є розвиток розумових здібностей – це тренування пам'яті, навчання логіці, вмінню встановлювати причинно-наслідкові зв'язки, побудові моделей, розвиток абстрактного та просторового мислення. Визначальну роль цьому грають природничі науки, які відбивають об'єктивні закони розвитку природи. Хімія вивчає різні шляхи напряму хімічних реакцій та різноманітність речовин, тому посідає серед природничих наук особливе місце як інструмент розвитку розумових здібностей школярів. Може скластися так, що людина у своїй професійній діяльності ніколи не зіткнеться з хімічними проблемами, але при вивченні хімії у школі розвиватиметься здатність мислити.

Вивчення одних іноземних мов та інших гуманітарних дисциплін недостатньо для формування інтелекту сучасної людини. Чітке розуміння того, як одні явища породжують інші, складання плану дій, моделювання ситуацій і пошук оптимальних рішень, вміння передбачати наслідки дій, що робляться, – цьому можна навчитися тільки на основі природничих наук. Ці знання та вміння необхідні абсолютно всім.

Відсутність цих знань та вмінь призводить до хаосу. З одного боку, ми чуємо заклики до інновацій у технологічній сфері, поглиблення переробки сировини, впровадження енергозберігаючих технологій, з іншого боку, спостерігаємо скорочення природничих предметів у школі. Чому так відбувається? Не зрозуміло?!

Наступна найважливіша мета шкільної освіти – це підготовка до майбутнього дорослого життя. Молода людина має увійти до неї у всеозброєнні знань про світ, що включає не лише світ людей, а й світ речей, і навколишню природу. Знання про матеріальний світ, про речовини, матеріали та технології, з якими вони можуть зіткнутися у повсякденному житті, дають природничі науки. Вивчення лише гуманітарних дисциплін призводить до того, що підлітки перестають розуміти матеріальний світ і починають його боятися. Звідси – вони уникають реальності у віртуальний простір.

Більшість людей живе все ж таки в матеріальному світі, постійно контактує з різними речовинами і матеріалами і піддає їх, різним хімічним і фізико-хімічним перетворенням. Знання, як поводитися з речовинами, людина отримує у школі під час уроків хімії. Він може забути формулу сірчаної кислоти, але поводитися з нею все життя буде з обережністю. Він не запалить на бензоколонці і не тому, що бачив, як горить бензин. Просто у школі на уроці хімії йому пояснили, що бензин має властивість випаровуватися, утворювати вибухонебезпечні суміші з повітрям та горіти. Тому більше часу необхідно приділяти освоєнню хімії, і вважаю, що марно скоротили годинник на вивчення хімії у школах.

На уроках природного циклу готують учнів до майбутньої професії. Адже передбачити, які професії будуть найбільш популярними через 20 років, неможливо. За даними Департаменту праці та зайнятості населення сьогодні професії, пов'язані з хімією, очолюють список найбільш затребуваних на ринку праці. Зараз практично всі товари, які використовує людина, так чи інакше пов'язані з технологіями, в яких застосовують хімічні реакції. Наприклад, очищення палива, використання харчових барвників, миючі засоби, пестициди для добрива тощо.

Професії, пов'язані з хімією – це не лише фахівці, які працюють у нафтопереробних та газодобувних галузях, а також ті професії, які можуть гарантувати роботу практично у будь-якому регіоні.

Список найбільш затребуваних спеціальностей:

Хімік-технолог, інженер-технолог завжди зможе знайти місце на виробництві міста. Залежно від профілю навчання, може працювати на харчових чи промислових підприємствах. Головним завданням цього фахівця є контроль якості продукції, а також запровадження інновацій у виробництво.
Хімік-еколог, у кожному місті є відділ, який стежить за екологічною ситуацією.
Хімік-косметолог – дуже популярний напрямок, особливо у тих регіонах, де є великі косметичні підприємства.
Фармацевт. Вища освіта дає можливість працювати у великих компаніях, які виробляють ліки, завжди можна знайти собі місце у міській аптеці.
Біотехнолог, нанохімік, експерт з альтернативних видів енергії.
Криміналістика та судмедекспертиза. У МВС теж потрібні хіміки, завжди є посада штатного хіміка, їх знання можуть допомогти у затриманні злочинців.
Професія майбутнього – дослідники альтернативних джерел енергії. Адже незабаром запас нафти вичерпається, те ж саме станеться і з газом, тому попит на таких фахівців зростає. І, можливо, через 10-20 років хіміки цього напряму очолять список найбільш затребуваних фахівців.

Основними вимогами до сучасних фахівців є гарна пам'ять та аналітичний склад розуму, креативність, новаторські ідеї, творчий підхід та нестандартний погляд на звичні речі. Велику роль формуванні цих умінь і здібностей грає вивчення хімії. А людиною, позбавленою природничо бази освіти, легше маніпулювати.

На відміну від решти живих істот людина не пристосовується до умов навколишнього середовища, а змінює її під свої потреби. Різке збільшення чисельності населення на планеті відбулося після великого відкриття хіміків, це винаходи антибіотиків та початку випуску їх у промислових масштабах.

Враховуючи все вище сказане, гадаю, що необхідно збільшити кількість годин на вивчення хімії, і починати знайомитися вже в молодшій ланці.

Якщо на початку минулого століття під освітою розумілося навчання рахунку, читання та письма, то через сторіччя у це поняття ми вкладаємо забезпечення реалізації потреби людини у розвитку. Освіта для нас стала стійким розвитком, і вона має бути якісною.

Література:

Російська Академія наук – про Менделєєвський з'їзд у Єкатеринбурзі
Яка хімія має вивчатися у сучасній школі? — Генріх Володимирович Ерліх – доктор хімічних наук, провідний науковий співробітник МДУ ім. М. В. Ломоносова.

Хімічна та хіміко-технологічна освіта,система оволодіння у навчальних закладах знаннями з хімії та хімічної технології, способами застосування їх до вирішення інженерно-технологічних та дослідницьких завдань. Поділяється на загальну хімічну освіту, що забезпечує оволодіння знаннями основ хімічної науки, і спеціальне хімічне і озброєння знаннями хімії та хімічної технології, необхідними фахівцям вищої та середньої кваліфікації для виробничої діяльності, науково-дослідної та викладацької роботи як в галузі хімії, так і в галузі хімії. з нею галузях науки та техніки. Загальна хімічна освіта дається у середній загальноосвітній школі, середніх професійно-технічних та середніх спеціальних навчальних закладах. Спеціальна хімічна та хіміко-технологічна освіта набувається у різних вищих та середніх спеціальних навчальних закладах (університетах, інститутах, технікумах, училищах). Його завдання, обсяг та зміст залежать від профілю підготовки у них фахівців (хімічна, гірська, харчова, фармацевтична, металургійна промисловість, сільське господарство, медицина, теплоенергетика тощо). Зміст хімічного та змінюється залежно від розвитку хімії та вимог виробництва.

Удосконалення структури та змісту хімічної та хіміко-технологічної освіти пов'язано з науковою та педагогічною діяльністю багатьох радянських вчених - А. Є. Арбузова, Б. А. Арбузова, О. М. Баха, С. І. Вольфковича, Н. Д. Зелінського , І. А. Каблукова, Ст А. Каргіна, І. Л. Кнунянца, Д. П. Коновалова, С. Ст Лебедєва, С. С. Наметкіна, Б. Ст Некрасова, А. Н. Несмеянова, Е. Порай-Кошиця, А. Н. Реформатського, С. Н. Реформатського, Н. Н. Семенова, Я. К. Сиркіна, В. Є. Тищенко, А. Є. Фаворського та ін. Нові досягнення хімічно наук висвітлюються у спеціальних хімічних журналах, що допомагають у вдосконаленні наукового рівня курсів хімії та хімічної технології у вищій школі. Для вчителів видається журнал «Хімія у школі».

В інших соціалістичних країнах підготовка фахівців з хімічною та хіміко-технологічною освітою здійснюється в університетах та спеціалізованих вишах. Великими центрами такої освіти є: НРБ - Софійський університет, Софійський; у ВНР - Будапештський університет, Веспремський; у НДР - Берлінський, Дрезденський технічний, Ростокський університети, Магдебурзька вища технічна школа; у ПНР – Варшавський, Лодзинський, Люблінський університети, Варшавський політехнічний інститут; у СРР - Бухарестський, Клузький університети, Бухарестський, Яський політехнічний інститути; у ЧССР - Празький університет, Празький, Пардубицька вища хіміко-технологічна школа; у СФРЮ - Загребський, Сараєвський, Сплітський університети та ін.

У капіталістичних країнах великими центрами хімічної та хіміко-технологічної освіти є: у Великій Британії - Кембриджський, Оксфордський, Батський, Бірмінгемський університети, Манчестерський політехнічний інститут; в Італії – Болонський, Міланський університети; у США - Каліфорнійський, Колумбійський, Мічиганський технологічні університети, Толедський університет, Каліфорнійський, Массачусетські технологічні інститути; у Франції - Гренобльський 1-й, Марсельський 1-й, Клермон-Ферранський, Комп'єнський технологічний, Ліонський 1-й, Монпельєський 2-й, Паризькі 6-й та 7-й університети, Лоранський, Тулузький політехнічні інститути; у ФРН - Дортмундський, Ганноверський, Штутгартський університети, Вищі технічні школи в Дармштадті та Карлсруе; у Японії - Кіотський, Окаямський, Осакський, Токійський університети та ін.

Фігуровський Н. А., Биков Р. Ст, Комарова Т. А., Хімія в Московському університеті за 200 років, М., 1955; Історія хімічних наук, М., 1958; Ременніков Би. М., Ушаков Р. І., Університетська освіта в СРСР, М., 1960; Зінов'єв С. І., Ременніков Би. М., Вищі навчальні заклади СРСР, [М.], 1962; Парменов До. Я., Хімія як навчальний предмет у дореволюційній та радянській школі, М., 1963; Викладання хімії за новою програмою у середній школі. [Зб. ст.], М., 1974; Джуа М., Історія хімії, пров. з італ., М., 1975.