Рассказы о химии
На мой взгляд, вообще не стоит сильно разделять физику и химию.
В домашних занятиях с детьми мы совершенно естественным образом можем переходить от обсуждения химических тем к темам из физики и обратно.
Сам я физик, а не химик по профессии. Но все же в вузе нас немного учили и этой науке – именно с точки зрения физических механизмов, обуславливающих те или иные химические реакции, те или иные “конструкции” молекул, те или иные пространственные закономерности в упорядочивании веществ на микроскопическом уровне…
База для всего этого одна: необходимо хорошо понимать устройство атома и физические механизмы химических связей между атомами.
Именно с этого и надо начинать рассказывать детишкам о химии. И к этому постоянно надо возвращаться в разговорах о веществах, реакциях и закономерностях в химии.
Вопрос не в том, чтобы запомнить огромное количество типов молекул и все их разнообразные свойства, все типы химических реакций и т.п.
Вопрос в том, чтобы хорошо понимать, почему так все получается. То есть надо понимать именно физические основы химии, небольшое количество самых главных законов.
И тогда вся разнообразная палитра из миллионов веществ, реакций, пространственных структур… – все это будет уже не непонятным хаосом, а достаточно ясной и четкой системой, в которой не так уж сложно ориентироваться. Базовые принципы и законы, если их прокручивать в конкретных примерах, запомнятся автоматически, сами собой.
Возможно, существуют какие-то совсем иные способы обучать детей основам химии. Но лично я всегда делал именно так, как здесь описал: опираясь на понимание строения атомов разного типа, на Таблицу Менделеева, на сущность механизмов химических связей между атомами.
В домашних занятиях по основам химии важно полностью отказаться от пугающего и путающего изобилия сведений о классах веществ и о реакциях между ними.
Нужно сосредоточиться лишь на некоторых отдельных веществах. Но уж с ними разобраться досконально, чтобы все про них понять как следует.
Скажем, вместо того, чтобы говорить о солях как о типе веществ и обо всех их свойствах (как это делается в школьной программе), с ребенком достаточно разобрать лишь строение одной молекулы поваренной соли NaCl и то, как она распадается на ионы в воде. Да и пространственное устройство кристаллов NaCl в виде кубической решетки тоже важно обговорить, нарисовать и осознать.
Соль – привычное и понятное для детей вещество. Мы постоянно сталкиваемся с ней по жизни. Это же очень интересно: понять про обычную соль, которой мы солим еду, как она устроена!
Кстати, тема электролитической диссоциации молекул в воде – это тоже один из базовых механизмов в химии, который имеет смысл основательно изучить с детьми – вспоминая о нем регулярно.
Молекулы кислорода, водорода, азота, углекислого газа, воды – их надо разобрать очень подробно.
Также хорошо бы изучить и некоторые другие важные молекулы.
Метан (газ в газовой плите), оксид железа (ржавчина), оксид кремния (обычный песок), этиловый спирт, полиэтилен, угарный газ, озон… Этот список можно расширять и расширять, если есть такое желание.
Но еще раз: важно очень хорошо понять все про каждую такую молекулу, понять всю сущность ее устройства и ее свойств.
Некоторые элементы являются особенно важными. Это кислород, водород, углерод, железо, кремний, азот… Поэтому их стоит изучить более подробно.
Можно много рассказывать детям о химии… Красота огромных органических молекул (особенно белковых) – это воодушевляющая тема. Пространственная структура молекулы ДНК и ее роль в биологии – отличный повод для длительных разговоров. Почему мыло смывает грязь – это тоже очень интересно и близко нам по жизни. В чем суть фотосинтеза, как горят разные вещества, как наш организм усваивает пищу, что такое минеральная вода в бутылке, за что все любят Таблицу Менделеева, водородные связи между витками длинных молекул…
Особенно хочется сказать о структурных формулах молекул. Их надо рисовать обязательно! Вся химия – она в картинках!
Система рисования структурных формул веществ удивительно удобна. Это просто гениальное научное изобретение! Каждая черточка соответствует паре электронов. Универсальная система. Мы наглядно видим значение таких слов, как “валентность” и “объединение электронов”. Мы видим устройство молекулы!
По-моему, неплохо также объяснить про соотношение в количествах атомов, вступающих в химическую реакцию. Вот горит водород. Он в молекулах по два атома. Сколько нужно двум атомам водорода атомов кислорода, чтобы сгореть?
Когда в космос летит ракета, которая использует в качестве горючего водород, а в качестве окислителя кислород, то важно брать их не в каких попало количествах, а именно в соотношении, определяемом химической реакцией горения. Ведь незачем тащить в космическое пространство лишний вес (то есть лишний водород, который не сгорит из-за нехватки кислорода, или же лишний кислород, который останется неизрасходованным после того, как сгорит весь водород).
Вокруг нас очень много разной химии. Так что можно свободно выбирать всякие примеры из жизни.
Мне кажется, что в данном плане органическая химия гораздо более интересна детям, особенно в связи с устройством растений и животных, в связи с процессами в нашем теле.
Как и почему мы дышим? Что такое калория? Зачем человеку надо пить много воды? Как устроены мембраны клеток? Что такое глюкоза?..
Но неорганическая химия гораздо проще: молекулы состоят из двух-трех или всего нескольких атомов. И поэтому проще понять базовые механизмы всех процессов. Особенно на примерах самых простых молекул.
Не лишними будут и экскурсы в историю важнейших изобретений и открытий человечества в области химии: порох, цемент, добыча металлов из руд, само понятие “химический элемент”, периодическая система элементов…
И не забудьте рассказать, что Менделееву она приснилась!
