О химии с улыбкой

ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ БЫВАЛЫХ

Можно дать совет, но нельзя дать
разума им пользоваться.

Ф.Ларошфуко

Какая наука наиболее близка химии? Обычно отвечают – физика. Действительно, у них родственные объекты для изучения, похожий образ мышления исследователей. Для большей убедительности приводят обычно довод: существует дисциплина, объединяющая обе науки, – физическая химия. Попробуем поставить вопрос иначе: «Какая область человеческой деятельности наиболее близка к работе химика в лаборатории?» Если вы предположите, что в физической лаборатории происходит примерно то же самое, что и в химической, то наверняка ошибетесь. Работа физика-спектроскописта или деятельность оператора на ускорителе элементарных частиц довольно далека от того, чем занимается химик-синтетик.
В настоящее время искать похожую область деятельности не требуется, она уже найдена, поскольку независимо друг от друга специалисты в двух разных областях обнародовали опыт своей повседневной работы, который у них совпал удивительным образом.

Внешне различны, внутренне схожи

Обстановка, напоминающая ту, что присутствует в химической лаборатории, воспроизводится довольно точно в заведении, имеющем отношение к физике (от близкого соседства этих двух наук нам не уйти), но только это не научное учреждение, а чисто бытовое. Речь идет о мастерской по ремонту радиоприемников, телевизоров и другой бытовой электронной техники, где сборка мелких деталей, пайка электрических контактов и проверка работоспособности различных узлов занимают основное время.
Наиболее точно сопоставить саму атмосферу двух непохожих учреждений нам поможет сравнение тех накопленных знаний, которыми обычно делятся бывалые мастера с новичками. Опытом работы в лаборатории охотно поделились с нами (а заодно и со всеми интересующимися) сотрудники кафедры органической химии Воронежского государственного университета, поместившие свои рекомендации в Интернете (http://www.alhimik.ru/fun/Zacon.htm). В предлагаемой вам статье они приведены частично и в вольном пересказе, дополненном советами других химиков.
Приобретенную с годами мудрость опытных мастеров, ремонтирующих электронную технику, мы почерпнули из бесед с ветеранами этой профессии.
На первый взгляд может показаться, что различны и объекты, и методы работы, однако вчитайтесь внимательнее, сам дух и обстановка творчества удивительным образом совпадают. Для того чтобы вам было проще произвести сравнение, мы поместили советы бывалых специалистов в двух столбцах таблицы.

В то время, когда эта статья готовилась к публикации, с ней имели возможность познакомиться люди разных профессий. Многие уверенно заявили, что половина из упомянутых правил относится непосредственно к их профессиональной деятельности, необходимо лишь заменить названия некоторых инструментов и материалов. Такое сходство заметили слесари, сварщики, токари, зубные техники и часовых дел мастера. Видимо, накопленный опыт похож у всех, кто имеет дело с большим числом разнообразных деталей, узлов и реактивов, а главное, понятен каждому, у кого рабочий энтузиазм обгоняет способность сосредоточиться и привести рабочее место в порядок.
Если перечисленные правила привычны и знакомы многим, то можно не сомневаться в том, что накоплен действительно полезный производственный опыт, который может пригодиться не только для работы в химической лаборатории.

Находчивость важнее знаний

Согласитесь с тем, что оценка, поставленная преподавателем за ваши знания, – не самое главное в жизни. Существует нечто более важное, например, добрые взаимоотношения, хорошее настроение и многое другое. Создавать такую атмосферу иногда помогает вовремя проявленная находчивость, но возникает она не на пустом месте, нужна предварительная тренировка, чем мы сейчас и займемся.
Постарайтесь на время забыть ваше знание химии. Чем меньше вы ее знаете, тем больше надежды на успех, потому что в нашем процессе тренировки лишние сведения только помеха, однако самый минимальный запас (названия пяти-шести химических элементов и формулы простейших соединений) все же необходим, иначе у вас не будет стартовой площадки.
Допустим, что учитель написал на доске формулу Н₂О. Затем он вас спрашивает: «Что это за вещество?» Знание формулы этого вещества мы не относим к лишним сведениям, а потому вы можете смело ответить, что это формула воды. Затем учитель пишет на доске другую формулу – Н₂О₂ – и спрашивает вас: «А это что такое?» Допустим, вы знаете, что это пероксид водорода, и ответите правильно. Очень хорошо, но для той тренировки, которую мы запланировали, такой ответ не годится. Постарайтесь найти другой ответ, неожиданный, но все же имеющий отношение к тому, что изображено на доске. Варианты «окисленная вода» или «накислороженная вода» не подходят, поскольку выдают ваше знание химии. Напрягите фантазию и постарайтесь найти нестандартное решение. В данном случае оптимальным ответом следует считать такой: «Газированная вода». Можете быть уверены, что после такого ответа учитель весело рассмеется и скорее всего за ним весь класс, зато нужный результат будет достигнут, настроение у всех улучшится, а учитель проникнется к вам симпатией, что, безусловно, пригодится в будущем.
Покажем далее на нескольких примерах, как настоящие мастера такого вида искусства умеют выходить из трудной ситуации, заодно приобретая при этом доброе расположение преподавателя (некоторые примеры взяты из студенческой практики).
Преподаватель попросил написать формулу бензола, и ученик изобразил вот такой шестиугольник:

Преподаватель возразил: «Но у бензола есть двойные связи», после чего ученик нарисовал такую формулу:

«Вы разве не знаете, что у бензола двойные связи не снаружи, а внутри кольца?» – удивился преподаватель. В итоге ученик изобразил следующее:

Изобретательность ученика так развеселила преподавателя, что он не поставил никакой оценки, а сообщил, что отправит все эти варианты структуры бензола в Интернет на страницу www.alhimik.ru, чтобы ее поместили в разделе «Веселая химия». Именно это он и сделал. В результате мы могли ознакомиться со всеми показанными выше вариантами, а ученик стал обладателем первой публикации (результаты, помещенные в Интернете, тоже считают публикацией), но пока без упоминания фамилии автора. Неизвестно, заинтересовался ли ученик химией, но в данном случае это не так важно, поскольку конечный результат был достигнут – ученик подружился с преподавателем.
Молекула бензола всегда давала простор для фантазии. Вам, вероятно, известно, что ее можно изображать двумя способами: либо в виде шестиугольника с чередующимися простыми и двойными связями, либо в виде того же шестиугольника, но с кольцевым символом внутри. Оба варианта правильные, но второй считают более современным, поскольку он указывает, что простые и двойные связи в кольце как бы усреднены и по свойствам одинаковы.
Преподаватель попросил студента написать схему реакции гидрирования бензола, и тот изобразил следующее:

Поглядев на изображенную схему, преподаватель отметил, что часть реакции написана правильно, при гидрировании бензола действительно образуется циклогексан, но непонятно, почему образовалась вода. Водород в реакционной системе есть, он реагент (указан над стрелкой). Но откуда взялся кислород, необходимый для получения воды?
Читатель, попробуйте найти ответ самостоятельно, он очевиден и буквально находится у вас перед глазами. Кислород, вернее, символ кислорода – букву «О» – студент взял из середины бензольного кольца, о чем с гордостью сказал преподавателю, полагая, что все строго уравнял.
Ответ привел преподавателя в такой восторг, что тот, забыв о студенте, побежал показывать это уравнение своим коллегам. Потом преподаватель поблагодарил студента за хорошее настроение на весь день. Как видите, находчивость и в этом случае привела к нужному результату.
Другой пример. Преподаватель назвал одно широко известное соединение и попросил студента написать его формулу. В результате студент представил следующее:

Как вы думаете, какое соединение назвал преподаватель? Даже весьма скромных знаний химии достаточно, чтобы «прочесть» формулу – это тиосульфат натрия. Напомним, что его истинное написание – Na₂S₂O₃. Как вы, вероятно, догадываетесь, и в этом случае последовали минуты веселья.
В заключение предлагаем вам познакомиться с примерами наиболее ярко развитой фантазии. Преподаватель попросил ученика указать один из способов получения азотной кислоты. В результате ученик написал следующее уравнение:

В правой части уравнения два образовавшихся продукта, но второй продукт мы специально скрыли за вопросительным знаком, для того чтобы вы самостоятельно дописали уравнение. Забудьте ваше знание химии, в данном случае оно лишнее, важно лишь помнить, что схема реакции изображена с соблюдением строгих правил написания уравнений. Необходимо, чтобы все буквенные символы и все числовые индексы (либо числовые коэффициенты) в левой и правой частях уравнения совпадали. Сравнив правую и левую часть уравнения, вы без труда обнаружите, что в правой части отсутствуют буквы «С» и «а». Следовательно, вопросительный знак скрывает символ кальция. В итоге то уравнение, которое написал ученик, выглядит следующим образом:

Известно, что уравнение не только восхитило, но буквально ошеломило преподавателя. По существу, это уже не химическая, а ядерная реакция, где происходит взаимопревращение элементов: натрий превратился в азот, а углерод – в кальций. При этом не требуется строить ускорители элементарных частиц, чтобы бомбардировать ядра нейтронами, все получается просто и наглядно.
Вслед за этим уравнением появились и другие подобные. Например, из бромида калия можно получить инертный газ криптон и элементарный бор:

Сера, смешанная в эквимолекулярном отношении с кобальтом и марганцем, дает олово, молибден и углерод:

Кобальт при взаимодействии с фосфором образует радиоактивный элемент полоний, правда, загрязненный побочным продуктом – углеродом.

Барий можно получить, смешав сульфат кальция с элементарным бором. Два побочных продукта – это газы, которые, улетучиваясь, оставляют химически чистый барий:

Два моля олова, смешанные с молем йода, образуют не йодид олова, как можно было ожидать, а индий и серу:

Существует уравнение-рекордсмен, в котором задействовано двенадцать химических элементов (первый элемент в уравнении – знакомый далеко не каждому лоуренсий):

Удалось даже осуществить древнюю мечту алхимиков – получить золото из меди:

Побочный продукт – цезий – не требуется специально удалять, он мгновенно самовоспламенится и сгорит на воздухе, образуя оксид, который можно легко смыть водой. В результате чистое золото можно получить в одну стадию.
Известно, что химики уже успели полюбить такие уравнения, в них удивительным образом сочетается химическая бессмысленность со строгими математическими правилами написания уравнений. Раньше нечто подобное было только у математиков, например, можно из четырех вычесть единицу так, чтобы при этом получилось пять:

Попробуйте сами составить подобные уравнения, но только не нарушайте сложившиеся правила. Числовые индексы могут превращаться в коэффициенты (как в обычных химических уравнениях), но прописные буквы не должны ни в коем случае становиться строчными или наоборот. Например, уравнение, показанное ниже, нарушает это требование. Строчная буква «о» стала прописной «О». Это уравнение написано неграмотно:

Для того чтобы самому составить уравнение такого типа, необходимо вооружиться таблицей Д.И.Менделеева и скорее всего использовать символы таких элементов, написание которых знает далеко не каждый химик, например, резерфордий, дубний, сиборгий и др.
Покажите результаты вашей работы преподавателю. Вы не только его позабавите, но и удивите знанием малоизвестных элементов. А оценка, которую вам поставит преподаватель, – не самое главное в жизни. Мы ведь об этом договорились в начале, не так ли?

М.М.ЛЕВИЦКИЙ