Сегодняшний гость странички «Семейный урок» учитель химии высшей категории, отличник народного просвещения, победитель первого районного конкурса «Учитель года» С.Г. Гудкова. Беседу ведёт гл. редактор газеты «Вперёд» О.А. Кутовая.
О. Кутовая:
– Светлана Георгиевна, объясните, зачем в наш век, когда на все вопросы даёт ответы Интернет, изучать химию?
С. Гудкова:
– Надо ли знать химию?! Так ведь всё, чем мы дышим, – химия; что едим, пьем – химия. Разве можно не знать землю, по которой ходим? А наш быт: стирка, уборка – разве не химия?! А красители, полимеры?! Надо хотя бы минимальные знания иметь, чтобы не задохнуться, не отравиться самому и не отравить других. Кроме того, человек должен быть развитым, чтобы общаться со своими друзьями, детьми, другими людьми. Наконец, он должен быть создателем.
– Как определили, что химия – Ваше призвание?
– Я бы не сказала, что стать химиком я мечтала, учась в школе. Вообще-то, я хотела стать врачом. Но у меня были прекрасные преподаватели в институте (я окончила Ростовский-на-Дону Государственный педагогический институт), и я благодарна им за те знания, которые они мне дали, привив любовь к химии.
– Какие основные области химии Вам наиболее интересны?
– Современная химия – подобна мощному древу с ветвистой кроной. Каждая ветвь – это раздел той или иной науки: органическая, неорганическая, физическая, аналитическая и т.д. От каждой из них отходят свои побеги: биохимия, радиохимия, геохимия. Но мне ближе всего – это биохимия, органическая химия. Объясню, почему. Биохимия тесно связана с организмом человека, а точнее, с теми процессами, которые происходят в нас самих. Органика – это химия углерода и его соединений. По существу – это процессы, которые нас окружают. Ведь, что такое жизнь? Это способ существование белковых молекул. Глюкоза, фруктоза, органические кислоты, древесина, крахмал. НК( нуклеиновые кислоты:ДНК и РНК ). В 1955 г. Сенгер установил строение инсулина – это был первый белок, для которого стала известна химическая формула. За это открытие ему была присуждена Нобелевская премия. Когда 200 лет назад химики начали изучать белки, они и не подозревали, что берут в руки ключ к целому неизвестному миру – миру живой клетки. Это сложная химия, но очень интересная.
– В конце XIX века из Голландии в Россию был отправлен железнодорожный состав, гружённый брусками олова. Когда в Москве вагоны открыли, в них обнаружили серый ни на что не пригодный порошок – русская зима сыграла с получателями олова злую шутку. Что за чудо случилось в дороге?
– Это «чудо» носит название «оловянная чума». Не подумайте ничего плохого. Это явление не имеет ничего общего с реальной чумой, которая погубила в свое время половину Европы. Это физическое явление проявляется с оловом при определенной температуре. Я вам расскажу эту историю.
Данный металл известен человечеству не одну тысячу лет и в свое время являлся стратегически важным ресурсом. В силу своей пластичности при комнатной температуре его активно использовали, например, при производстве пуговиц для обмундирования, всевозможных украшений и т. д.
В 1910 году полярный английский исследователь Р. Скотт организовал и лично возглавил полярную экспедицию на Южный полюс с целью покорить его. Поход растянулся на многие месяцы, и идущая экспедиция оставляла небольшие схроны с провиантом и топливом в канистрах, запечатанных оловянными пробкам. В 1912 году исследователи все-таки покорили полюс, но оказались не первыми (их опередил Руаль Амундсен). Но не это самое важное. Отправившись обратно по ранее проложенному маршруту, они обнаружили, что в ближайшем складе канистры с топливом вскрыты и пусты. Добравшись до следующего схрона, увидели то же самое. К сожалению, экспедиция просто-напросто замерзла, так и не сумев согреться. Приблизительно в то же время была снаряжена экспедиция для изучения Сибири. Но при первом же сильном морозе случился казус, вся оловянная посуда превратилась в серый порошок.
Уже в 20-ом столетии на военном складе случилось ЧП, со всех мундиров пропали оловянные пуговицы. Вместо них все так же нашли серый порошок. Изучив его, сделали вывод: металл был поражен так называемой «оловянной чумой».
Белое олово существует в достаточно узком температурном режиме, между 161 и 13,2 °C. При более низких температурах олово начинает спонтанно переходить в серую аллотропную форму, напоминающую порошок или даже пыль. Максимальной интенсивности этот процесс достигает примерно при -39 °C, и от металлического олова ничего не остается..Это явление носит название — «аллотропия».
Научное сообщество долгое время билось над поиском «лекарства» от этого явления и, наконец, британской ассоциации производителей удалось найти решение. Они просто создали новый сплав, в котором к олову добавили другие металлы, стабилизировавшие постоянные свойства олова.
Полученный сплав стали называть «Пьютер» и он состоит из 95% олова, 2% меди и 3% сурьмы. Вновь полученный сплав активно используется при производстве различных украшений, предметов быта и т. п.
Так, например, знаменитая статуэтка «Оскар» выполнена из этого сплава и покрыта золотым напылением.
– Где-то читала, что средневековые алхимики обозначали химические элементы специальными значками: золото, например, – обозначалось символом Солнца. А с какой планетой алхимики связывали элемент медь?
– Латинское название меди «купрум» происходит от названия острова Кипр, где издавна добывали этот металл. Киприоты также изготавливали медные зеркала – полированные медные диски на длинной ручке. Иноземные корабли приплывали на остров за медью и диковинными медными зеркалами. По преданию, в них смотрелась сама богиня Венера.
– Недавно по ТВ прошёл фильм о Ломоносове, я его внимательно смотрела. В чём суть письма Ломоносова о пользе стекла, которое он послал Шувалову?
– Было такое письмо. Вот оно:
Неправо о вещах те думают,
Шувалов,
Которые
Стекло чтут ниже
Минералов,
Пою перед тобой в восторге похвалу
Ни камням дорогим, ни злату, но
Стеклу.
– Хрусталь – это разновидность стекла? Можно хранить в хрустальной посуде маринад или квашеную капусту?
– Хранить маринады или квашеную капусту в хрустальной посуде нельзя, так как в маринадах содержится уксусная кислота, а в квашеной капусте — молочная кислота. Кислоты вступают в реакцию с основными оксидами, которые входят в состав хрусталя, образуя соли, в том числе – растворимый ацетат свинца («свинцовый сахар»). Между тем известно, что все растворимые соли свинца очень ядовиты!
- Зачем когда-то, спускаясь под землю, шахтёры брали с собой клетку с канарейкой? Они так любили птичье пение?
– Канарейки очень чувствительны к содержанию в воздухе метана. Эту особенность и использовали в своё время шахтёры, которые, спускаясь под землю, брали с собой клетку с канарейкой. Если пения давно не было слышно, значит следовало подниматься наверх как можно быстрее.
– В IV веке до нашей эры войска Александра Македонского вторглись в Индию. На берегах реки Инд в войсках разразилась эпидемия желудочно-кишечных заболеваний, которая, как ни странно, не затронула военачальников. Почему?
- Помогло серебро. Простые воины пользовались оловянной посудой, а их командиры- серебряной. Тогда и вспомнили, что персидский Царь Кир II Великий о время военных походов приказывал хранить питьевую воду в серебряных сосудах. Много позже римские легионеры стали носить панцири, наколенники и поножи из серебра. Серебро обладает бактерицидными свойствами, обеззараживая воду, оно способствовало быстрому заживлению ран без нагноений.
О целебных свойствах серебра говорят немало. Издавна люди использовали его мощное дезинфицирующее действие. Например, индейцы обеззараживали воду, окуная в нее кусочки раскаленного серебра. Еще в Древнем Египте серебряные пластины накладывали на раны, чтобы защитить их от инфекции. До сих пор живы традиции помещать в сосуд с питьевой водой серебряные предметы: украшения, ложечки и т.д. Не так давно популярными средствами для лечения простудных заболеваний, гнойных поражений глаз и т.п. были противовоспалительные препараты местного применения, чьей основой является коллоидное серебро, проще говоря – суспензия из микроскопических частиц этого металла.
– И здесь химия постаралась! Разве она только созидает? В недавней передаче «Отражение» по ОТР прозвучала цифра: при изготовлении одного ноутбука в воздух выбрасывается полтонны углекислого газа.
– Судьба научных открытий в области химии бывает совершенно непредсказуемой. Лучшие умы человечества порой не могут предвидеть, к каким последствиям приведет научный поиск. В начале семидесятых годов на Международной конференции химиков было внесено предложение принять учеными своеобразную клятву Гиппократа. В ней говорилось: «Я не буду использовать свою научную квалификацию в целях, относительно которых известно, что они могут причинить какой-либо вред человеку». Если бы такой свод был принят, то ноутбуков мы бы точно не увидели. Попытка составить правила этики не удалась. Изучая радиоактивность, создали атомную бомбу. Но эти же исследования перевернули веками слагавшиеся представления о строении материи. А рентген? МРТ? КТ? Радиология? Это же прорыв в области медицины. Да, ДДТ, как оказалось, накапливается в организме, приводя порой к тяжелым заболеваниям. Но за 25 лет применения он спас 25 миллионов человек и предотвратил 900 миллионов заболеваний. Так утверждает Всемирная организация здравоохранения.
Полиэтиленовые пакеты прочно вошли в нашу жизнь. Удобно, практично. Но вместе с этим утилизация их заставляет нас задуматься об экологии. Можно приводить еще много примеров, когда открытия , сделанные в области химии, вначале были полезны, даже преследовали благородные цели, но потом оказывались вредны для человечества.
– Судебно-медицинская экспертиза на основании анализа пепла сожжённой одежды может установить наличие крови? Каким образом?
- После сгорания в пепле остаются химические элементы, входившие в состав сгоревшего объекта. Кровь отличается от любой ткани более высоким содержанием железа, входящего в состав гемоглобина. Если в пепле обнаружится повышенное содержание железа, значит, на одежде была кровь.
– Можете назвать самые главные достижения химии за последние 30-40 лет?
– Прогресс химии простых соединений, ренессанс неорганической химии. Открытие графена в 2004 году и Нобелевская премия по химии 2010 года, полученная за это нашими соотечественниками, пусть и работающими за рубежом, – именно тот факт, который может поразить воображение школьника.
Сверхпроводящие керамики. Еще один пример феноменального прогресса неорганической химии, что уж говорит о впечатлении от объектов, левитирующих в поле сверхпроводящих магнитов.
Создание сканирующих зондовых микроскопов, позволяющих «увидеть» атомы и изучать структуру вещества с атомарным разрешением.
Органические полимеры, проводящие электрический ток. Сам факт того, что органическое вещество проводит электрический ток, противоречит тому, что говорят об органических веществах в школе и одним этим привлекает внимание.
Твердофазный синтез полипептидов и олигонуклеотидов. В более общем виде — машинный синтез сложных органических соединений. Синтез «по программе» в полной мере отвечает умонастроению современных школьников.
Расшифровка генома человека. Вершина айсберга, включающего создание разнообразных методов трансформации ДНК, получение генетически модифицированных организмов, генную терапию и т. п. Все эти темы на слуху, их активно обсуждают в СМИ, они касаются каждого из нас и потому безусловно интересны школьникам.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Уникальная реакция, позволяющая размножать фрагменты молекулы ДНК, дополнила многочисленные типы химических реакций (соединения, разложения, замещения, полимеризации и т. д.) принципиально новым — размножением по шаблону. Не случайно, что создатель ПЦР Кэри Маллис получил Нобелевскую премию по химии. Генетический анализ, который уже становится неотъемлемым атрибутом медицины, невозможен без этой реакции.
Прогресс микроэлектроники, в более широком плане — прогресс в области получения полупроводниковых материалов и структур.
«Зеленая» химия. Принципиальный курс на разработку технологий, наносящих минимальный вред окружающей среде, а также технологий, использующих возобновляемые источники сырья, — это будущее, которое будут создавать нынешние школьники. И неплохо бы им об этом знать.
Абиогенный природный газ. Доказательство возможности абиогенного образования природного газа в земной коре переводит природный газ в разряд возобновляемых источников сырья и энергии и позволяет по-новому взглянуть на перспективы развития цивилизации.
– Как бы осмыслить всё сказанное Вами? Уже все горизонты открыты?
– Конечно, нет! В мире ещё столько непознанного!
С. Щипачев с свое время писал об открытии закона Д.И. Менделеева:
Мир состоит из элементов
(В то время знали шестьдесят).
А сколько их всего?
На это нельзя ответить наугад.
Но не гадал, а верил он.
«Тут должен, должен быть закон!»
В 1869 году Д.И. Менделеевым был открыт Периодической закон, который носит его имя. «Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает» – это слова великого химика
Д.И. Менделеева.
За 155 лет были открыты новые химические элементы. Сейчас их 118. Главным российским научным центром в данной области является Объединенный институт ядерных исследований, расположенный в технополисе Дубна (Московская область). Именно здесь за последние 20 лет было искусственно создано 5 элементов – со 114 по 118.
Самая большая таблица Менделеева установлена на стенах химического факультета Университета Мурсии в Испании. Инсталляция состоит из 118-ти металлических квадратов. Каждый – размером 75 на 75 сантиметров. Общая площадь таблицы – почти 150 квадратных метров.
Вперёд, читатель газеты! Тебя ждут прекрасные открытия!