Хемофилия

Стрельникова Л.
(«ХиЖ», 2015, №2)

s20150202 chemophilia1.jpgЛожка дегтя в бочке меда


Недавно, накануне Нового года, я побывала в Старом Осколе — одном из городов на Белгородчине, или, более широко, на территории Курской магнитной аномалии. Цель моей поездки весьма приятной — поучаствовать в открытии музея «Железно!» в роли одного из авторов проекта. Его инициировала, заказала и оплатила крупнейшая российская металлургическая компания «Металлоинвест». Причина понятна: в окрестностях Старого Оскола расположены Лебединский и Михайловский горно-обогатительные комбинаты, а также Оскольский электрометаллургический комбинат, принадлежащие компании, и она кровно заинтересована в популяризации «железных» профессий среди молодежи.

Как автор концепции, а также текстов и сценариев в музее «Железно!», я была удовлетворена результатом, хотя мне угодить трудно (я человек придирчивый). Все наши идеи и содержание гениально упаковали в лаконичную и функциональную форму московские дизайнеры и архитекторы Георгий Никич, Михаил Лабазов и Михаил Емонтаев. Тот редкий случай, когда работа с дизайнерами при полном взаимопонимании доставила мне настоящее удовольствие. В результате Старый Оскол получил от «Металлоинвеста» воистину царский подарок — модное, стильное, современное, содержательное пространство, где можно не только узнать все о железе, металлургии и железном веке, но и проводить встречи, смотреть кино, устраивать дискуссии, мастер-классы, конференции. Ничего подобного в Белгородской области до сих пор не было.

Новый музей передали под крыло Старооскольскому филиалу Московского института стали и сплавов, которому в момент открытия музея исполнилось 35 лет. Директором музея стала по совместительству Л.Н.Крахт, заведующая кафедрой химии. Ее, неравнодушного, активного и высокопрофессионального человека, конечно, волновало, какую работу организовать на новой территории, как развиваться. Обсуждение затянулось на многие часы.

s20150202 chemophilia2.jpgОдна из целевых аудиторий музея такого рода — это, безусловно, учителя химии, которых можно было бы объединить в неформальный городской клуб. «К сожалению, не получится, — сказала Людмила Николаевна, — у нас в Старом Осколе нет учителей химии». Последовала немая сцена. «Это как?» — выдавила наконец я. Выяснилось, что в школах Старого Оскола химию не преподают — а зачем? Кому она нужна? Ведь никто не выбирает ЕГЭ по химии. И поскольку для чиновников весь смысл школьного образования сводится, судя по всему, к сдаче ЕГЭ, а образование без ЕГЭ — это деньги на ветер, то химия попала под нож.

Дальше начинается цепная реакция. Вчерашние старооскольские школьники, искренне желающие получить традиционную и востребованную в регионе профессию металлурга, приходят в институт. Приходят с нулевыми знаниями по химии. И приходится буквально вгонять в них курс химии в сжатые сроки — меньше, чем за семестр. По-хорошему за это время только с металлами можно разобраться, но курс по действующему стандарту должен охватывать всю химию во всей ее необъятности, включая органическую, аналитическую, физическую, высокомолекулярную, далее везде. И какой результат? Полагаю, вы и сами догадываетесь, я же не буду уточнять только из уважения к труду вузовских преподавателей, которые оказались просто заложниками ситуации.


Химия в контексте металлургии


А зачем металлургам знать химию? Химия — это химия, она для ученых-химиков и специалистов, работающих в области химической и нефтехимической промышленности, а металлургия — это... металлургия. Она с химией никак не связана, а в макроэкономическом смысле так даже и конкурирует — за энергетические ресурсы. Такие рассуждения, увы, нередко можно услышать из уст людей, далеких от химии и практической металлургии.

Вспомним, что железо находится в природе только в форме оксидов (например — магнетит, гематит, лимонит) и солей (например — пирит), которые кристаллизуются в прочные структуры. Может ли существовать железо в природе в чистом виде? Не может, легко окисляется — потому и нет залежей самородного железа. Исключение составляет железо, прилетевшее к нам из космоса в виде небесных камней — метеоритов. Но и здесь не чистое железо, а его сплав с никелем, то есть космическая нержавейка. Кстати, именно железные метеориты подсказали знаменитому химику Майклу Фарадею идею нержавеющей стали, когда он проанализировал крохотный кусочек железного метеорита из Британского музея и убедился, что это сплав железа с небольшими добавками никеля. Кто скажет, что это — не химический тест?

А дальше — больше. Чтобы вырвать железо из цепких и сильных объятий кислорода, нужна большая энергия и сильный восстановитель. В классическом доменном процессе роль восстановителя играют уголь и угарный газ, а благодаря высокой температуре процесс протекает в расплаве, что сильно увеличивает скорость реакции восстановления.

В современных процессах восстановителем стал водород. Оскольский электрометаллургический комбинат — сегодня один из самых современных металлургических заводов. Здесь сталь выплавляют в электродуговых печах, а железо получают не в классических домнах, а в установках прямого восстановления, где под действием водорода оксиды железа в руде восстанавливаются до чистого металла. Кстати, этот процесс впервые предложил знаменитый русский ученый Д.К.Чернов более ста лет назад.

Помню, как год назад В.С.Лисин, один из российских металлургических магнатов, на встрече в узком кругу предложил коротко и понятно объяснить присутствующим, как из руды получается чугун. Мне-то объяснять это не надо, я химик-технолог по образованию, да и в школе любила химию. Но помимо меня присутствовали несколько гуманитариев, в том числе и совсем молодых. Владимир Сергеевич схватил фломастер и на доске, которая стоит у него в кабинете, начал писать формулы! Оксид железа плюс углерод, стрелочка, железо плюс оксид углерода... Надо признать, объяснил коротко и толково. Все-таки инженер-металлург, получивший прекрасное школьное и высшее образование еще в советское время. Для присутствующих гуманитариев, по-моему, это было открытием Америки. А между тем, повторюсь, это примитивный школьный курс химии.

Образование окалины, кристаллизация металлов и сплавов под действием разного температурного режима, знаменитые точки Чернова (диаграммы состояния — это физическая химия), коррозия во всем многообразии ее механизмов, в основе которых лежат химические процессы... Какие доказательства еще нужны? Металлургия — это классическая неорганическая химия!

Вы скажете, что сплавы — это материаловедение. Можно и так назвать. Но материаловедение — это часть химии, потому что все без исключения материалы, в том числе и сплавы, состоят из веществ и их комбинаций, а именно это и есть предмет науки химия. Химия изучает вещества и их превращения, зависимость свойств веществ от их структуры. Не зная химии, невозможно заниматься материаловедением. Кстати, согласно одной из версий, слово «химия» происходит от греческого χυμά (хюма), что означает «литье» и «сплав». Иными словами, в изначальном смысле химия — это искусство металлургии.

Металлургия входит в тройку основных перерабатывающих отраслей по тоннажу производимой продукции — вместе с нефтепереработкой и производством цемента. Каждая дает более одного миллиарда тонн продукции в год. Мы перерабатываем нефть, чтобы извлечь из нее моторные топлива и другие ценные продукты. С помощью разнообразных процессов крекинга, начало которым положил еще в 1891 году замечательный русский инженер В.Г.Шухов, мы рвем длинные молекулы веществ, входящих в тяжелые фракции нефти, чтобы получить ценные керосин и бензин. Перерабатывая попутный нефтяной газ, мы получаем этилен, пропилен и бензол, чтобы на основе этих трех полупродуктов создать удивительный мир синтетических материалов, без которых нынешний мир немыслим. Вот уж где химия!

А что такое цемент? Искусственное неорганическое вяжущее вещество. Вещество капризное, сложное по структуре, но совершенно необходимое человечеству, потому что на цементе держатся все города и промышленные сооружения. Это не просто спеченные и измельченные известняк и глина. Это сложнейшая структура, включающая в себя оксиды кальция, кремния, алюминия, железа. У каждого из этих веществ — собственный характер, который надо знать, чтобы управлять ими. Поэтому неудивительно, что отцом русской цементной промышленности стал выдающийся русский химик А.Р.Шуляченко.

Любое вещество для своих нужд человечество берет из Земли, из ее природных кладовых. Но редко когда вещества существуют в природе в готовом для использования виде, как, скажем, самородные золото, серебро и платина, ртуть, вода и природный газ. Требуется много знаний, умений и усилий, чтобы извлечь из природных материалов то, что нам нужно. Кто анализирует состав природного сырья? Кто придумывает технологии, как лучше извлечь то или иное вещество из природных руд, превратить его во что-то необходимое и полезное? Как из нефти и попутного газа сделать полимеры, пластики, волокна, лекарства и все прочее? Химики, конечно. Так что химия буквально повсюду, она пронизывает все отрасли материального производства, заявляя о себе на разных его этапах. Без нее никакой промышленности не построить!

Наше химическое путешествие может быть бесконечным, потому что химия действительно везде и с каждым днем — все больше. Вот только в школах ее все меньше и меньше.


Оговорка по Фрейду


Мне кажется, это история о том, «как слово наше отзовется», даже если слово сказано необдуманно, в пылу дискуссии. Последствия будут всегда, особенно если слово произнесено высоким начальником. Помнится, пару лет назад нынешний министр науки и образования Д.В.Ливанов, доктор технических наук, выпускник и долгое время ректор МИСиСа, ляпнул в экран телевизора, что химия в школе не нужна, что лично ему она в жизни не пригодилась. Что-то в этом роде. Может быть, потом он пожалел о необдуманной фразе? Ведь не мог не знать образованный выпускник физико-химического факультета МИСиСа, что химия работает с веществом и материалами, включая металлы, и любой металловед в своей работе использует знания химии.

Но слово - не воробей... С этой фразой он уже вошел в историю образования. Последствия сказанного мы видим не только в школах Старого Оскола, но и в других городах России. Ведь для мелкого чиновника, ловящего каждый звук, издаваемый высоким начальством, слова «небожителя» — это руководство к действию. И, даже получая бюджетное жалованье из налогов от деятельности горно-обогатительных, металлургических, нефтехимических, цементных и прочих заводов, они решают, что химия в школах того или иного города не нужна. Так ведь и оскудеет рука дающего.

Можно сколько угодно ерничать по этому поводу, однако лучше посмотреть на ситуацию с другой стороны. Оговорка Д.В.Ливанова — это, в сущности, оговорка по Фрейду, которую, впрочем, допускают очень многие и очень часто, в том числе и родители. Вероятно, школьная химия сегодня не объясняет ученикам, каковы ее роль и место в мироздании, в народном хозяйстве и в обыденной жизни. Почему-то у школьников не откладывается в головах, что химия — это все материальное в буквальном смысле, это весь мир, включая нас самих, что она не просто «широко простирает руки свои в дела человеческие», согласно словам М.В.Ломоносова, она — везде! За любым материальным производством всегда стоит химия, она неотступно преследует даже архитектуру, искусство и дизайн.

Вот этого важного знания и этой объемной картины наш министр, видимо, не вынес из школьного и вузовского курсов химии. Очевидно, что есть проблемы с преподаванием химии в школе. И эта проблема нуждается в отдельном обстоятельном обсуждении. Хотя, судя по всему, скоро вопрос отпадет сам собой, поскольку химия вообще исчезнет из школьных программ. В соответствии с новым стандартом скоро в старшей школе ученики смогут изучать только два предмета из трех — химии, физики и биологии. Что-то мне подсказывает, что преимущественно будут выбирать физику и биологию, а химия останется за бортом.


Химия в школе: зачем?


s20150202 chemophilia3.jpgТревожные симптомы этого мы отчетливо видим — преподавание химии в обычной средней школе сведено к одному часу в неделю. Нечто подобное в свое время случилось с астрономией, после чего она быстро исчезла из учебных планов. Для космической державы это, конечно, позор. А в случае с химией — катастрофа. Допустим, можно не летать в космос (интерес к открытию и освоению новых миров зарождался именно на уроках астрономии), хотя, на мой взгляд, нельзя терять статус космической державы, наплевав на блистательное космическое прошлое нашей страны. Однако не производить цемент, металл, полимеры, пластмассы, удобрения, лекарства и еще многое, необходимое для повседневной жизни, мы не можем — без этого мы не выживем! А для производства всего этого нужны химики, как бы ни коробило кого-то это слово.

Гипотетически можно отказаться от химии в школе. Но тогда хотелось бы понять, как школьник захочет в будущем стать химиком, если он понятия не имеет, что это такое. Кто покажет красоту и сложность этой науки, кто расскажет о ее безусловном влиянии на все промышленное производство и нашу повседневную жизнь, о ее потенциале для создания материалов будущего? А ведь именно химики, технологи и инженеры потребуются нам в ближайшем будущем. В прошлом году мы дружно озаботились импортозамещением и строительством отечественной промышленности, хотя начинать новую индустриализацию надо было 20 лет назад. Возможно, тогда бы и вопрос с преподаванием химии не появился на повестке дня.

s20150202 chemophilia4.jpgПреподавание химии в школе не только мотивирует школьников к выбору будущей профессии, хотя и это, безусловно, задача государственной важности. Она дает понимание мира и дисциплинирует мозг. В этом и заключается суть образования. Интеллект, системное, аналитическое и критическое мышление, умение включать здравый смысл, иными словами, умение и навык думать — все это развивают точные предметы: математика, физика, химия и биология, в которых есть внутренняя логика, которые сами построены на причинно-следственных связях. Здесь утилитарный подход и умозаключения вроде «мне химия не пригодилась в жизни, значит, можно и без нее» не работают. Школьные предметы в своей логике, последовательности и взаимодействии развивают и формируют созревающий мозг детей, чтобы он был готов к дальнейшему образованию и взрослой жизни. И если вы стали министром (банкиром, академиком, промышленным магнатом), то будьте уверены, что школьный курс химии сыграл свою позитивную роль в вашем профессиональном и карьерном росте, даже если ваша деятельность с химией никак не связана. Возможно, для нынешнего государства подготовка в школе людей, способных думать, анализировать и критически мыслить, — задача не первой важности, если она вообще ставится. Но для каждого родителя, который не может не думать о будущем ребенка, это, безусловно, цель. Что бы там ни говорили, у хорошо образованного человека с правильно поставленными мозгами значительно больше шансов добиться успеха в жизни.

Химию как учебный предмет начали преподавать в России в гимназиях при некоторых университетах в начале XIX века. В 1808 году появился первый русский учебник химии А.И.Шерера. Постепенно этот предмет стали вводить и в других школах. В XIX веке вокруг школьной химии было сломано немало копий. То ее преподавали как отдельный предмет, то изымали, то вводили естествознание с некоторыми сведениями из химии. Но за химию в школе сражались именитые люди. Вот как обосновывала необходимость изучения химии в средней школе в 1915 году комиссия графа П.Н.Игнатьева, министра народного просвещения:

«Прежде всего химия как наука об элементах, из которых слагается реальный мир, дает нам определенный и вполне конкретный ответ на вопрос, который от века привлекал человеческую мысль, — вопрос о единстве строения материального мира. В этом отношении система знаний, какую дает современная химия, составляет основу для выработки точного и ясного мировоззрения. Без знания химии не могут быть правильно истолкованы как процессы минеральной жизни земной коры, так и процессы, происходящие в живых организмах. Почти все технологические производства неразрывно связаны с химическими явлениями. При отсутствии элементарных познаний в области экспериментальной науки в обществе притупляется интерес к реальному миру».

Смотрите, сто лет прошло, а как современно звучат слова графа Игнатьева! Его точное понимание роли химии в обществе и мироздании, видимо, во многом связано с обстоятельствами его жизни. Волею судьбы Павел Николаевич стал владельцем трех хрустальных заводов, в том числе и в Гусь-Хрустальном. Вот уж где химия!

s20150202 chemophilia5.jpgСто лет назад на химию в средней школе отводилось шесть часов в неделю! Школьный курс преображался и расширялся в ХХ веке по мере развития химической науки и промышленности. Так он приобрел структуру и стройность и в четко контролируемой параллели с физикой, математикой и биологией давал прекрасные результаты в советской школе. Надо быть просто недальновидным человеком, чтобы отмахнуться от этого успешного опыта, который обеспечил карьеру всем нынешним промышленным олигархам. И если кто и должен сегодня отстаивать школьную химию, так это владельцы промышленных предприятий. Что они будут делать без кадров, без науки, но с санкциями? Именно промышленники и академии наук, кровно заинтересованные в мотивированной молодежи, должны сражаться за химию в школе, за развитие и осовременивание школьных курсов нашей любимой науки.


Хемофилия


Сегодня в моде естествознание, которым предлагают заменить школьную физику, химию и биологию. Ничего не имею против естествознания как такового. Очень полезно и важно показать, как все взаимосвязано в мире, что границы физики, химии и биологии временами условны, нечетки и сильно размыты. Но прежде чем показать картину в целом, неплохо было бы разобраться в ее частях, иначе в головах не останется ни того, ни другого. Мы уже переживали естествознание в средних школах в XIX веке, и не раз, но неизменно возвращались к предмету «химия».

В рассуждениях о естествознании сегодня часто ссылаются на западный опыт преподавания предмета science (наука) в средних школах. Но давайте уточним. В таких промышленно развитых странах, как Германия и Китай, в школах преподают именно химию, то же и в Японии, хотя у этой страны практически нет природных ресурсов, которые надо извлекать и перерабатывать. А вот в Англии, также не очень богатой собственными ресурсами, в школах химию не преподают. В результате школьники не идут на химические факультеты университетов и их повсеместно закрывают. Мы этого добиваемся? Ведь мы же со своими богатейшими природными запасами — в России есть всё! — просто обречены на развитие химии как науки и промышленности. А для этого нужны кадры.

Обратимся теперь к США. У выпускника обычной массовой американской школы нет никакого представления о химии, и эту профессию американцы не выбирают. Если вы заглянете в обычный американский университет, то на химических, физических факультетах, факультетах материаловедения вы не увидите американцев среди студентов. Здесь учатся в основном студенты из Китая и Индии, а преподают им русские профессора. Сама видела. Но ведь у США есть своя химическая промышленность (достаточно вспомнить гиганта «Дюпон»). Неужели здесь не нужны американцы-химики? Не нужны, США уже давно для всех своих нужд (кроме юристов и медиков) покупает мозги в других странах. Вряд ли это наш путь. Будет химия в школе — будут и отечественные химические мозги.

Конечно, профессию химиков, как, впрочем, биологов и физиков, выберут единицы из каждого класса. Склонность к исследовательской, инженерной, технологической деятельности заложена от рождения. Задача школы — выявить тех, кто щедро наделен природой этими способностями, и направить в нужное русло. Ведь понятно, что человек с такими способностями быстрее добьется успеха в комфортной для него исследовательской и инженерной среде. Вот почему профильные классы и специализированные лицеи необходимы.

Но какая химия нужна остальным 90% школьников, которые во взрослой жизни выберут совсем другие профессии? Надо ли долбить их окислительно-восстановительными реакциями, теорией строения, формулами и крекингом? Это дискуссионный вопрос, ответ на него зависит от того, что мы хотим получить. На мой взгляд, школьный курс химии для всех должен быть курсом, порождающим хемофилию. Для этого его надо разумно сократить, облегчить и актуализировать — ведь нравится то, что понятно, и то, что непосредственно затрагивает твою жизнь.

Возможно, во всей этой истории с гонениями на школьную химию не последнюю роль сыграла устойчивая хемофобия в российском обществе. Откуда взялось это брезгливое и уничижительное «Это сплошная химия» в устах обывателей? Когда за этим словом закрепилось значение вредного и опасного? На эту тему стоит провести отдельное расследование. Забавно, но, когда ломается утюг, компьютер, велосипед или поезд сходит с рельсов, никто не говорит: «Опять эта чертова физика!» А про эпидемию птичьего гриппа, отравление тухлыми продуктами или пандемию ожирения — «Опять эта чертова биология!» Производители биотуалетов были вынуждены назвать его «био», чтобы покупали, хотя, как мы понимаем, это химический туалет в чистом виде. С хемофобией надо бороться, как и с другими мифами, а для этого надо преподавать химию в школе.

К слову сказать, на Западе нет обывательских выражений типа «Это же сплошная химия!». Более того, в житейском смысле слово «химия» употребляется для обозначения романтических и чудесных историй. «It's chemistry!» — так говорят о двух людях, между которыми вдруг проскочила первая искра сильной симпатии друг к другу, или о каком-то необъяснимом чуде.

s20150202 chemophilia6.jpgДа, химия — это природное и рукотворное чудо, которое ежесекундно и непрерывно творится на Земле, вокруг и внутри нас. Если ты узнаешь об этом, то не будешь бояться и, возможно, даже полюбишь химию, то есть мир, в котором живешь. Видимо, на этом и должен строиться курс школьной химии для всех. Этот курс надо создавать.

И вот что еще интересно. В Великобритании уже более тридцати лет изучают, как младшие школьники отвечают на вопрос, кто такой ученый. Тест простой: нарисуй ученого, как ты себе его представляешь. Рисунки, разумеется, разные. Но в большинстве из них присутствует несколько элементов: очки на носу, волосы дыбом, белый халат, колба в руках или на столе, из которой поднимаются пары, очень часто — рисунок взрыва со словом «bang». Вам это никого не напоминает? Конечно, это типичный химик. И между прочим, дети так представляют (рисуют) ученого, которого никогда не видели, тридцать лет подряд, из поколения в поколение!

Так что интерес к химии как к чему-то чудодейственному и всемогущему у детей есть уже в начальной школе. Значит, химия по сравнению с другими предметами обладает некой форой, кредитом интереса. Наша задача — использовать этот ресурс и дать детям в средней школе такую захватывающую химию, чтобы она навсегда осталась в головах как важнейшая составляющая мира, цивилизации и творчества.


От редакции

Приглашаем всех желающих присылать в редакцию свои соображения о том, какой должна быть сегодня химия в средней школе. Самые интересные работы мы опубликуем на страницах «Химии и жизни».

Разные разности

27.09.2016 22:19:00

...в быту восточных славян накануне образования древнерусского государства не было замков и ключей, поскольку социальная дифференциация еще не способствовала возникновению потребности запирать свое жилье, они появились на рубеже IX-X вв., когда начались активные славяно-скандинавские контакты («Российская археология», 2016, 1, 114—122)...

>>
24.09.2016 22:16:00

...в воздухе кафе и ресторанов Москвы, где курят кальян; концентрация монооксида углерода, никотина, частиц табачного дыма и ароматических углеводородов в несколько раз превышает безопасный уровень, что опровергает мнение о безвредности кальяна («Гигиена и санитария», 2016, 95, 5, 439—444)...

>>
22.09.2016 22:12:00
Аналог пирита поможет получать водород на солнечной энергии. >>
20.09.2016 22:11:00
Органические вещества образуются на межзвездных пылинках. >>
17.09.2016 22:09:00

Опыты по выращиванию овощей и зелени на почве, подобной грунту Марса и Луны, проходят успешно, но не без сложностей.

>>