Chemia i edukacja chemiczna na przełomie wieków: zmieniające się cele, metody i pokolenia.
Jurij Aleksandrowicz Ustynyuk – doktor chemii, profesor honorowy Uniwersytetu Moskiewskiego, kierownik Pracowni NMR Wydziału Chemii Uniwersytetu Moskiewskiego. Zainteresowania badawcze - chemia metaloorganiczna i koordynacyjna, fizyczna chemia organiczna, spektroskopia, kataliza, problemy edukacji chemicznej.
W dyskusji na temat tego, czym jest nauka chemiczna jako całość i jej odrębne obszary na przełomie wieków, wypowiadało się już wielu bardzo autorytatywnych autorów. Z pewnymi różnicami w szczegółach, ogólny ton wszystkich stwierdzeń jest wyraźnie znaczący. Jednogłośnie odnotowuje się wybitne osiągnięcia we wszystkich głównych obszarach badań chemicznych. Wszyscy eksperci zauważają wyjątkowo ważną rolę, jaką w osiągnięciu tych sukcesów odegrały nowe i najnowocześniejsze metody badania struktury materii i dynamiki procesów chemicznych. Równie jednomyślna jest opinia o ogromnym wpływie, jaki na rozwój chemii dokonała się w ciągu ostatnich dwudziestu lat, na naszych oczach, powszechna i wszechobecna informatyzacja nauki. Wszyscy autorzy popierają tezę o wzmocnieniu w tym okresie interakcji interdyscyplinarnych zarówno na styku dyscyplin chemicznych, jak i ogólnie pomiędzy wszystkimi naukami przyrodniczymi i ścisłymi. Znacznie więcej różnic jest w prognozach przyszłości nauk chemicznych, w ocenach głównych kierunków jej rozwoju w bliższej i dalszej perspektywie. Ale i tutaj dominuje optymizm. Wszyscy są zgodni, że postęp będzie postępował w przyspieszonym tempie, choć niektórzy autorzy nie spodziewają się w najbliższej przyszłości nowych, fundamentalnych odkryć w chemii, porównywalnych w swoim znaczeniu do odkryć z początku i połowy ubiegłego wieku /1/.
Nie ulega wątpliwości, że środowisko naukowe i chemiczne ma wiele powodów do dumy.
Oczywiście chemia w ubiegłym stuleciu nie tylko zajęła centralne miejsce w naukach przyrodniczych, ale także stworzyła nową podstawę dla kultury materialnej współczesnej cywilizacji. Jest oczywiste, że ta kluczowa rola będzie kontynuowana w najbliższej przyszłości. Dlatego, jak się wydaje na pierwszy rzut oka, nie ma szczególnego powodu, aby wątpić w świetlaną przyszłość naszej nauki. Czy jednak nie zastanawia Was, drodzy koledzy, fakt, że w zgranym chórze, który dziś głosi chwałę chemii i chemików, wyraźnie brakuje otrzeźwiających głosów „przeciwwirowców”. Moim zdaniem fałszerze stanowią ważną, choć niezbyt liczną część każdej zdrowej społeczności naukowej. „Kontrmotoryczny sceptyk”, wbrew obiegowej opinii, stara się w miarę możliwości wygasić wybuchy powszechnego entuzjazmu w związku z kolejnymi wybitnymi sukcesami. Wręcz przeciwnie, „przeciwmotor optymizmu” łagodzi ataki równie powszechnej rozpaczy w momencie upadku kolejnych niespełnionych nadziei. Spróbujmy, sadzając mentalnie te niemal antypody przy jednym stole, spojrzeć na problem chemii przełomu wieków z nieco innego punktu widzenia.
Wiek się skończył. Wraz z nim swoje aktywne życie w nauce kończy genialne pokolenie chemików, dzięki któremu osiągnięto wybitne, znane wszystkim i uznane przez wszystkich sukcesy. Na ich miejsce nadchodzi nowe pokolenie chemików-badaczy, chemików-pedagogów, chemików-inżynierów. Kim oni są, ci dzisiejsi młodzi mężczyźni i kobiety, których twarze widzimy przed sobą w klasach? Czego i jak ich uczyć, aby ich działalność zawodowa odniosła sukces? Jakie umiejętności powinny uzupełniać zdobytą wiedzę? Co z naszego doświadczenia życiowego możemy im przekazać, a oni zgodzą się przyjąć w formie rad i instrukcji, aby spełniło się cenione marzenie każdego z nich - marzenie o osobistym szczęściu i dobrym samopoczuciu? W krótkiej notatce nie da się odpowiedzieć na wszystkie te złożone i odwieczne pytania. Niech będzie zaproszeniem do głębszej dyskusji i ziarnem spokojnej, osobistej refleksji.
Jeden z moich dobrych przyjaciół, czcigodny profesor chemii z czterdziestoletnim stażem, powiedział mi niedawno z irytacją, kiedy zastanawiając się nad tą notatką, zadałem mu powyższe pytania: „Co właściwie wydarzyło się takiego szczególnego i nieoczekiwanego? Co się tak bardzo zmieniło? Wszyscy stopniowo uczyliśmy się od naszych nauczycieli, nauczyliśmy się czegoś i jakoś. Teraz oni, studenci, uczą się tego samego od nas. I tak to trwa z stulecia na stulecie. Tak to zawsze będzie wyglądać. I nie ma tu po co budować nowego ogrodu. Mam nadzieję, że to, co wtedy odpowiedziałem i co tutaj napisałem, nie spowoduje kłótni między nami. Ale moja odpowiedź brzmiała bardzo zdecydowanie. Twierdziłem, że na przełomie wieków wszystko się zmieniło w naukach chemicznych! Wyjątkowo trudno znaleźć w nim choćby niewielki obszar (oczywiście nie mówimy o bocznych uliczkach, w których wygodnie zadomowiły się relikty marginalne), gdzie w ostatnim ćwierćwieczu nie nastąpiłyby głębokie kardynalne zmiany.
^ Metodyczny arsenał badań chemicznych.
Jak słusznie zauważyła S.G. Kara-Murza /2/, historię nauk chemicznych można rozpatrywać nie tylko w ramach tradycyjnego podejścia, jako ewolucję podstawowych pojęć i idei na tle odkryć i narastania nowych faktów eksperymentalnych. Można to słusznie określić w innym kontekście jako historię doskonalenia i rozwoju arsenału metodologicznego nauk chemicznych. Tak naprawdę rola nowych metod nie ogranicza się do tego, że znacznie poszerzają możliwości badawcze społeczności naukowej, która je opanowała. W interakcjach interdyscyplinarnych metoda jest jak koń trojański. Wraz z metodą jej aparat teoretyczny i matematyczny wnikają w nową dziedzinę nauki, która jest skutecznie wykorzystywana w tworzeniu nowych koncepcji. Wyprzedzający charakter rozwoju metodologicznego arsenału chemii ujawnił się szczególnie wyraźnie właśnie w ostatnim ćwierćwieczu ubiegłego wieku.
Do najbardziej uderzających osiągnięć w tej dziedzinie z pewnością należy zaliczyć praktyczne osiągnięcie granic fizycznych w rozdzielczości przestrzennej, czasowej i stężeniowej w szeregu nowych metod badań chemicznych. Zatem stworzenie skaningowej mikroskopii tunelowej o rozdzielczości przestrzennej 0,1 nm zapewnia obserwację pojedynczych atomów i cząsteczek. Rozwój laserowej spektroskopii femtosekundowej o rozdzielczości czasowej 1–10 fs otwiera możliwości badania elementarnych aktów procesów chemicznych w odstępach czasu odpowiadających jednemu okresowi drgań atomu w cząsteczce. Wreszcie odkrycie tunelowej spektroskopii wibracyjnej umożliwia obecnie monitorowanie zachowania i przemian pojedynczej cząsteczki na powierzchni ciał stałych. Być może nie mniej ważny jest także fakt, że pomiędzy stworzeniem zasad fizycznych każdej z tych metod a ich bezpośrednim zastosowaniem do rozwiązywania problemów chemicznych praktycznie nie było przerwy czasowej. To drugie nie dziwi, gdyż wszystkie te i wiele innych najważniejszych wyników ostatnich lat uzyskały zespoły o charakterze interdyscyplinarnym, skupiające fizyków, chemików, inżynierów i innych specjalistów.
Przełom w kierunku nowego poziomu rozdzielczości i czułości został w znacznym stopniu wsparty przez wyjątkowo szybkie udoskonalenie metod fizycznych, które od dawna stanowią podstawę arsenału chemików badawczych. W ciągu ostatnich 10 lat rozdzielczość i czułość wszystkich metod spektralnych poprawiła się o rząd wielkości lub więcej, a wydajność instrumentów naukowych wzrosła o dwa lub więcej rzędów wielkości. W wiodących laboratoriach badawczych podstawą parku oprzyrządowania są obecnie przyrządy V generacji - najbardziej złożone systemy pomiarowo-obliczeniowe, które zapewniają pełną automatyzację pomiarów i przetwarzanie wyników, a także umożliwiają korzystanie z baz i banków danych naukowych on-line w ich interpretacji. Chemik-badacz korzystający z kompleksu takich urządzeń otrzymuje około 2000 razy więcej informacji w jednostce czasu niż 50 lat temu. Oto tylko kilka przykładów.
Analiza dyfrakcji rentgenowskiej monokryształów 10 lat temu była jednym z najbardziej pracochłonnych i czasochłonnych eksperymentów. Określenie struktury molekularnej i krystalicznej nowej substancji wymagało miesięcy pracy, a czasami ciągnęła się latami. Najnowsze automatyczne dyfraktometry rentgenowskie pozwalają obecnie, badając związki o niezbyt dużej masie cząsteczkowej, uzyskać cały niezbędny układ odbić w ciągu kilku godzin i nie nakładają zbyt wysokich wymagań co do wielkości i jakości kryształu. Pełne przetwarzanie danych eksperymentalnych przy użyciu nowoczesnych programów na komputerze osobistym zajmuje jeszcze kilka godzin. Tym samym nierealne wcześniej marzenie o „jednym dniu – jednej kompletnej konstrukcji” stało się codziennością. W ciągu ostatnich 20 lat analiza dyfrakcji promieni rentgenowskich najwyraźniej zbadała więcej struktur molekularnych niż w całym poprzednim okresie jej stosowania. W niektórych obszarach nauk chemicznych zastosowanie XRD jako metody rutynowej doprowadziło do przełomu na nowy poziom wiedzy. Przykładowo uzyskane dane dotyczące szczegółowej struktury białek globularnych, w tym najważniejszych enzymów, a także innych typów cząsteczek ważnych biologicznie, miały fundamentalne znaczenie dla rozwoju biologii molekularnej, biochemii, biofizyki i dyscyplin pokrewnych. Prowadzenie eksperymentów w niskich temperaturach otworzyło możliwość konstruowania precyzyjnych map różnicy gęstości elektronów w złożonych cząsteczkach, odpowiednich do bezpośredniego porównania z wynikami obliczeń teoretycznych.
Zwiększanie czułości spektrometrów masowych umożliwia już wiarygodną analizę ilości substancji w postaci femtogramów. Nowe metody jonizacji i spektrometry masowe o wystarczająco wysokiej rozdzielczości z pomiarem czasu przelotu (systemy MALDI-TOF) w połączeniu z dwuwymiarową elektroforezą umożliwiają obecnie identyfikację i badanie struktury biocząsteczek o bardzo dużej masie cząsteczkowej, takich jak białka komórkowe. Umożliwiło to wyłonienie się nowej, szybko rozwijającej się dziedziny na styku chemii i biologii – proteomiki /3/. Współczesne możliwości wysokorozdzielczej spektrometrii mas w analizie elementarnej dobrze opisuje G.I. Ramendik /4/.
Nowy krok naprzód zrobiła spektroskopia NMR. Zastosowanie rotacji próbki pod magicznym kątem z polaryzacją krzyżową umożliwia uzyskanie widm o wysokiej rozdzielczości w ciałach stałych. Zastosowanie złożonych sekwencji impulsów RF w połączeniu z pulsacyjnymi gradientami pola polaryzacyjnego, a także odwrotna detekcja widm ciężkich i rzadkich jąder, umożliwia bezpośrednie określenie trójwymiarowej struktury i dynamiki białek o molekularnym masa do 50 kDa w roztworze.
Wzrost czułości metod analizy, rozdziału i badania substancji miał jeszcze jedną ważną konsekwencję. We wszystkich dziedzinach chemii nastąpiła lub ma miejsce miniaturyzacja eksperymentów chemicznych, łącznie z przejściem chemicznej syntezy laboratoryjnej od półmikronowej do mikroskali. Znacząco zmniejsza to koszty odczynników i rozpuszczalników, znacznie przyspiesza cały cykl badawczy. Postęp w rozwoju nowych, skutecznych ogólnych metod syntezy, zapewniających typowe reakcje chemiczne z wysoką wydajnością zbliżoną do ilościowej, doprowadził do powstania „chemii kombinatorycznej”. Celem syntezy jest w niej otrzymanie nie jednej, ale jednocześnie setek, a czasem tysięcy substancji o podobnej strukturze (synteza „biblioteki kombinatorycznej”), która prowadzona jest w osobnych dla każdego produktu mikroreaktorach, umieszczonych w dużej reaktorze, a czasem w jednym wspólnym reaktorze. Tak radykalna zmiana problematyki syntezy doprowadziła do opracowania zupełnie nowej strategii planowania i przeprowadzania eksperymentów, a także, co jest szczególnie ważne w świetle omawianych przez nas problemów, do całkowitego odnowienia techniki i sprzętu do jego realizacji, tak naprawdę stawiając na porządku dziennym kwestię powszechnego wprowadzenia robotów chemicznych do praktyki.
Wreszcie ostatnią zmianą w kolejności wyliczeń w tej sekcji, ale bynajmniej nie ostatnią zmianą w metodologicznym arsenale badań chemicznych, jest nowa rola, jaką odgrywają dziś w chemii metody obliczeń teoretycznych i modelowania komputerowego struktury i właściwości substancji i procesów chemicznych. Na przykład całkiem niedawno chemik teoretyk za swoje główne zadanie upatrywał systematyzację znanych faktów eksperymentalnych i konstruowanie koncepcji teoretycznych o charakterze jakościowym na podstawie ich analizy. Bezprecedensowy szybki rozwój możliwości technologii komputerowej doprowadził do tego, że zaawansowane metody chemii kwantowej wysokiego poziomu, dostarczające wiarygodnych informacji ilościowych, stały się prawdziwym narzędziem do badania złożonych struktur molekularnych i supramolekularnych, obejmujących setki atomów, w tym atomy pierwiastków ciężkich . W tym zakresie obliczenia ab initio LCAO MO SSP z poprawkami korelacyjnymi i relatywistycznymi, a także obliczenia chemii kwantowej z wykorzystaniem metody funkcjonału gęstości w przybliżeniach nielokalnych w bazach rozszerzonych i rozdzielonych, mogą być obecnie stosowane na początkowych etapach badań, poprzedzającego wykonanie eksperymentu syntetycznego, który staje się znacznie bardziej celowy. Studenci studiów licencjackich i magisterskich z łatwością poradzą sobie z takimi obliczeniami. Bardzo charakterystyczne zmiany zachodzą w składzie najlepszych zespołów naukowych prowadzących badania eksperymentalne. Coraz częściej organicznie włączają się do nich chemicy-teoretycy. W publikacjach naukowych wysokiego szczebla często podawane są opisy nowych obiektów lub zjawisk chemicznych wraz z ich szczegółową analizą teoretyczną. Niezwykłe możliwości komputerowej symulacji kinetyki złożonych wielodrogowych procesów katalitycznych i niesamowite sukcesy osiągnięte w tej dziedzinie dobrze opisuje artykuł ON Temkina /5/.
Nawet bardzo krótka i daleka od pełnej lista głównych zmian w arsenale metodologicznym chemii na przełomie wieków, podana powyżej, pozwala wyciągnąć szereg ważnych i dość jednoznacznych wniosków:
zmiany te mają charakter kardynalny, fundamentalny;
tempo opanowywania nowych metod i technik w chemii w ostatnich dziesięcioleciach było i pozostaje bardzo wysokie;
Nowy arsenał metodologiczny stworzył możliwość stawiania i skutecznego rozwiązywania problemów chemicznych o niespotykanej dotąd złożoności w wyjątkowo krótkim czasie.
Moim zdaniem właściwe jest stwierdzenie, że w tym okresie badania chemiczne stały się dziedziną zastosowania na dużą skalę całego kompleksu nowych i najnowocześniejszych zaawansowanych technologii związanych z wykorzystaniem wyrafinowanego sprzętu. Oczywiście rozwój tych technologii staje się jednym z najważniejszych zadań w kształceniu nowego pokolenia chemików.
^ 2. Wsparcie informacyjne nauk chemicznych i nowych technologii informacyjno-komunikacyjnych.
Czas podwojenia ilości naukowej informacji chemicznej, według najnowszych szacunków IV Mielichowa /6/, wynosi obecnie 11-12 lat. Gwałtownie rośnie liczba czasopism naukowych i ich tomów, liczba publikowanych monografii i recenzji. Badania w każdym z odpowiednich obszarów naukowych prowadzone są jednocześnie w kilkudziesięciu zespołach badawczych w różnych krajach. Swobodny dostęp do źródeł informacji naukowej, będący od zawsze warunkiem koniecznym produktywnej pracy naukowej, a także możliwość szybkiej wymiany bieżących informacji z kolegami w nowych warunkach pełnej internacjonalizacji nauki, stały się czynnikami ograniczającymi, determinującymi nie tylko sukces, ale także wykonalność każdego projektu naukowego. Bez stałej komunikacji operacyjnej z rdzeniem społeczności naukowej badacz szybko zostaje marginalizowany, nawet jeśli otrzymuje wysokiej jakości wyniki. Sytuacja ta jest szczególnie typowa dla znacznej części rosyjskich chemików, którzy nie mają dostępu do Internetu i rzadko publikują w międzynarodowych czasopismach chemicznych. Ich wyniki stają się znane członkom społeczności międzynarodowej z kilkumiesięcznym opóźnieniem, a czasem w ogóle nie przyciągają uwagi, publikowane w trudno dostępnych i niskoautoryzowanych publikacjach, do których niestety wciąż zalicza się większość rosyjskich chemikaliów. czasopisma. Zapodada, choć cenne informacje, nie ma prawie żadnego wpływu na przebieg światowego procesu badawczego, w związku z czym zatraca się główny sens wszelkiej pracy naukowej. W obliczu biedy naszych bibliotek głównym źródłem informacji naukowej stał się INTERNET, a głównym kanałem komunikacji stał się e-mail. Musimy po raz kolejny ukłonić się George’owi Sorosowi, który jako pierwszy przeznaczył środki na podłączenie naszych uczelni i instytutów badawczych do INTERNETU. Niestety nie wszystkie zespoły naukowe mają dostęp do elektronicznych kanałów komunikacji i prawdopodobnie minie co najmniej dekada, zanim INTERNET stanie się publicznie dostępny.
Dziś nasza rosyjska społeczność naukowo-chemiczna podzieliła się na dwie nierówne części. Znaczący, zapewne większość badaczy, odczuwa dotkliwy głód informacyjny, nie mając swobodnego dostępu do źródeł informacji. Dostrzegają to na przykład eksperci RFBR, którzy muszą recenzować inicjatywy naukowe. Na przykład w konkursie na projekt chemiczny z 2000 r., według niektórych autorytatywnych ekspertów, którzy wzięli udział w ich ocenie, aż jedna trzecia autorów projektów nie posiadała najbardziej aktualnych informacji na proponowany przez siebie temat. W rezultacie zaproponowane przez nich programy pracy były nieoptymalne. Według wstępnych szacunków opóźnienie w przetwarzaniu dla nich informacji naukowych może wynosić od półtora do dwóch lat. Co więcej, pojawiały się także projekty mające na celu rozwiązanie problemów, które albo zostały już rozwiązane, albo w świetle wyników uzyskanych w pokrewnych dziedzinach straciły na aktualności. Ich autorzy najwyraźniej nie mieli dostępu do współczesnych informacji przez co najmniej 4-5 lat.
Druga część chemików, do której mnie zaliczam, doświadcza trudności innego rodzaju. Znajduje się w stanie ciągłego przeciążenia informacyjnego. Ogromna ilość informacji jest po prostu przytłoczona. Oto najnowszy przykład z osobistej praktyki. Przygotowując kluczową publikację w nowym cyklu artykułów naukowych, zdecydowałem się dokładnie zebrać i przeanalizować całą literaturę związaną z tym zagadnieniem. Przeszukanie maszynowe trzech baz danych według słów kluczowych w ciągu ostatnich 5 lat ujawniło 677 źródeł o łącznej objętości 5489 stron. Wprowadzenie dodatkowych, bardziej rygorystycznych kryteriów selekcji ograniczyło liczbę źródeł do 235. Praca z abstraktami tych artykułów naukowych pozwoliła na wyeliminowanie kolejnych 47 publikacji mało znaczących. Z pozostałych 188 artykułów 143 znałem wcześniej i już przestudiowałem. Spośród 45 nowych źródeł 34 okazały się dostępne do bezpośredniego wglądu z innych stanowisk. Ruch wzdłuż naukowych odniesień do początków ostatecznie ujawnił 55 kolejnych źródeł. Pobieżne spojrzenie na dwie recenzje, które się wśród nich znalazły, skłoniło mnie do dodania do listy 27 kolejnych artykułów z pokrewnych dziedzin do przestudiowania. Spośród nich 17 znajdowało się już na pierwotnej liście 677 źródeł. Tym samym po trzech miesiącach bardzo ciężkiej pracy miałem listę 270 artykułów bezpośrednio związanych z problemem. Wśród nich wyraźnie wyróżniała się wysoka jakość publikacji 6 grup naukowych. Napisałem do liderów tych zespołów o moich głównych wynikach i poprosiłem o przesłanie linków do ich najnowszych prac nad problemem. Dwóch odpowiedziało, że już się tym nie zajmują i nie opublikowali niczego nowego. Trzej z nich przesłali 14 artykułów, z których część została właśnie ukończona i nie wyczerpał się jeszcze nakład. Jeden z kolegów nie odpowiedział na prośbę. Dwóch kolegów w swoich listach wspomniało nazwisko młodego japońskiego naukowca, który zaledwie dwa lata temu rozpoczął badania w tym samym kierunku, miał na swoim koncie tylko 2 publikacje na ten temat, ale w końcu sporządził, według swoich recenzji, genialny raport naukowy Międzynarodowa Konferencja. Natychmiast do niego napisałem i otrzymałem w odpowiedzi listę 11 publikacji, w których wykorzystano tę samą metodę badawczą, którą ja zastosowałem, ale z pewnymi dodatkowymi modyfikacjami. Zwrócił mi także uwagę na pewne nieścisłości w tekście mojego listu przy prezentowaniu własnych wyników. Po szczegółowym opracowaniu zaledwie 203 prac z 295 bezpośrednio związanych z tematem, kończę wreszcie prace nad publikacją. W bibliografii znajduje się ponad 100 tytułów, co jest całkowicie nie do przyjęcia w świetle regulaminu naszych czasopism. Zbieranie i przetwarzanie informacji trwało prawie 10 miesięcy. Z tej dość typowej historii wynikają, moim zdaniem, cztery ważne wnioski:
Współczesny chemik musi poświęcać nawet połowę lub więcej swojego czasu pracy na zbieranie i analizę informacji o profilu badań, czyli dwa, trzy razy więcej niż pół wieku temu.
Szybka komunikacja operacyjna z kolegami pracującymi w tej samej dziedzinie w różnych krajach świata, tj. włączenie do „niewidzialnego zespołu naukowego” radykalnie zwiększa efektywność takiej pracy.
Ważnym zadaniem w kształceniu nowego pokolenia chemików jest opanowanie nowoczesnych technologii informatycznych.
Wyjątkowe znaczenie ma kształcenie językowe młodego pokolenia specjalistów.
Dlatego w naszym laboratorium prowadzimy kolokwia w języku angielskim, nawet jeśli nie ma na nich gości z zagranicy, co nie jest dla nas rzadkością. W ubiegłym roku studenci mojej grupy specjalistycznej, dowiedziawszy się, że wykładam za granicą, poprosili mnie o przeczytanie części kursu chemii organicznej w języku angielskim. Ogólnie rzecz biorąc, doświadczenie wydawało mi się interesujące i udane. Około połowa studentów nie tylko dobrze opanowała materiał, ale także aktywnie brała udział w dyskusji, wzrosła frekwencja na wykładach. Jednak około jednej czwartej uczniów tej grupy, którzy mieli trudności z opanowaniem skomplikowanego materiału nawet w języku rosyjskim, wyraźnie nie spodobał się ten pomysł.
Zauważam też, że opisana przeze mnie sytuacja pozwala w realnym świetle zrozumieć genezę znanej tezy o nieuczciwości i zdradzie części naszych zagranicznych kolegów, którzy nie cytują aktywnie prac rosyjskich chemików, rzekomo w celu przypisać sobie priorytet kogoś innego. Prawdziwym powodem jest poważne przeciążenie informacjami. Oczywiste jest, że nie da się zebrać, przeczytać i zacytować wszystkich niezbędnych dzieł. Oczywiście zawsze cytuję prace tych, z którymi stale współpracuję, wymieniam informacje i omawiam wyniki przed ich publikacją. Czasem, gdy ktoś zaniedbał moją pracę, musiałem wysyłać grzeczne listy do kolegów, prosząc o skorygowanie niedopatrzenia. I zawsze się poprawiała, chociaż bez większej przyjemności. Z kolei kiedyś musiałem przepraszać za nieostrożność.
^ 3. Nowe cele i nowa struktura frontu badań chemicznych.
O nowych celach i nowych kierunkach rozwoju chemii na przełomie wieków pisał A.L. Buczaczenko w swojej recenzji /7/, a ja ograniczę się do krótkiego komentarza. Tendencja do integracji poszczególnych dyscyplin chemicznych, która dominowała przez ostatnie dwie dekady, wskazuje, że nauki chemiczne osiągnęły taki stopień „złotej dojrzałości”, gdy dostępne już fundusze i zasoby wystarczą do rozwiązania tradycyjnych problemów każdej z dyscyplin chemicznych. obszary. Uderzającym przykładem jest współczesna chemia organiczna. Obecnie syntezę cząsteczki organicznej o dowolnej złożoności można przeprowadzić przy użyciu już opracowanych metod. Dlatego nawet bardzo złożone problemy tego typu można uznać za problemy czysto techniczne. Nie oznacza to oczywiście, że należy wstrzymać rozwój nowych metod syntezy organicznej. Prace tego typu zawsze będą aktualne, jednak na nowym etapie nie stanowią głównego, lecz drugorzędny kierunek rozwoju dyscypliny. W /7/ zidentyfikowano osiem ogólnych kierunków współczesnej chemii (synteza chemiczna; budowa i funkcja chemiczna; sterowanie procesami chemicznymi; nauka o materiałach chemicznych; technologia chemiczna; analityka i diagnostyka chemiczna; chemia życia). W prawdziwej działalności naukowej, w każdym projekcie naukowym, w takim czy innym stopniu, zawsze stawiane i rozwiązywane są określone zadania, odnoszące się do kilku ogólnych obszarów jednocześnie. A to z kolei wymaga bardzo wszechstronnego przeszkolenia każdego członka zespołu naukowego.
Warto też zaznaczyć, że w każdym z powyższych obszarów chemii następuje wyraźne przejście do coraz bardziej złożonych przedmiotów badań. Coraz częściej w centrum uwagi znajdują się układy i struktury supramolekularne. Nowy etap rozwoju nauk chemicznych, który rozpoczął się na przełomie wieków, można zatem nazwać etapem chemii supramolekularnej.
^ 4. Cechy współczesnej rosyjskiej nauki chemicznej.
Dziesięć lat tak zwanej pierestrojki zadało straszliwy cios rosyjskiej nauce w ogóle, a rosyjskiej chemii w szczególności. Wiele napisano na ten temat i nie warto tego tutaj powtarzać. Niestety, trzeba stwierdzić, że wśród zespołów naukowych, które sprawdziły się w nowych warunkach, praktycznie nie ma dawnych branżowych instytutów chemicznych. Ogromny potencjał tej branży jest praktycznie zniszczony, a wartości materialne i intelektualne – plądrowane. Żebracze finansowanie chemii akademickiej i uniwersyteckiej, ograniczające się przez cały ten okres do płac na poziomie minimum egzystencji, doprowadziło do znacznej redukcji liczby pracowników. Większość energicznej i utalentowanej młodzieży opuściła uniwersytety i instytuty. W zdecydowanej większości uczelni średni wiek nauczycieli przekroczył granicę 60 lat. Istnieje luka pokoleniowa – wśród pracowników instytutów chemicznych i nauczycieli bardzo niewiele jest osób w najbardziej produktywnym wieku 30-40 lat. Są starzy profesorowie i młodzi doktoranci, którzy często rozpoczynają studia z jednym celem – zwolnieniem ze służby wojskowej.
Większość zespołów badawczych można przypisać do jednego z dwóch typów, choć podział ten jest oczywiście bardzo arbitralny. „Produkujące zespoły naukowe” realizują nowe, duże, niezależne projekty badawcze i otrzymują znaczną ilość informacji pierwotnych. „Eksperckie zespoły badawcze” są zwykle mniejsze niż zespoły produkcyjne, ale mają też w swoim składzie bardzo wysoko wykwalifikowanych specjalistów. Koncentrują się na analizie przepływów informacji, na uogólnianiu i systematyzowaniu wyników uzyskanych w innych zespołach naukowych świata. W związku z tym ich dorobkiem naukowym są głównie recenzje i monografie. Ze względu na ogromny wzrost wolumenu informacji naukowej, tego rodzaju prace nabierają ogromnego znaczenia, jeśli są prowadzone z zachowaniem wymogów, jakie odnoszą się do takich wtórnych źródeł informacji jak recenzja i monografia /8/. W warunkach żebraczego finansowania, braku nowoczesnego sprzętu naukowego i redukcji zatrudnienia w rosyjskim środowisku naukowo-chemicznym liczba zespołów produkcyjnych spadła, podczas gdy liczba zespołów eksperckich nieznacznie wzrosła. W pracach większości zespołów obu typów spadł udział skomplikowanych badań eksperymentalnych. Takie zmiany w strukturze środowiska naukowego w niesprzyjających warunkach są całkiem naturalne i na pewnym etapie odwracalne. Jeśli sytuacja się poprawi, zespół ekspertów można łatwo uzupełnić młodymi ludźmi i przekształcić w zespół produktywny. Jeśli jednak okres niesprzyjających warunków będzie się przeciągał, zespoły eksperckie giną, bo liderami w nich są starsi naukowcy, którzy z przyczyn naturalnych przestają prowadzić działalność naukową.
Udział prac rosyjskich chemików w całkowitym wolumenie badań i światowym przepływie informacji gwałtownie maleje. Nasz kraj nie może już uważać się za „wielką potęgę chemiczną”. Na jakieś dziesięć lat, w związku z odejściem liderów i brakiem równorzędnego następcy, straciliśmy już znaczną liczbę szkół naukowych, które były dumą nie tylko naszej, ale i światowej nauki. Najwyraźniej w najbliższej przyszłości nadal będziemy je tracić. Moim zdaniem rosyjska nauka chemiczna osiągnęła dziś punkt krytyczny, po przekroczeniu którego rozpad społeczeństwa staje się procesem lawinowym i bardziej niekontrolowanym.
Zagrożenie to dość wyraźnie dostrzega międzynarodowe środowisko naukowe, które różnymi kanałami stara się zapewnić naszej nauce wszelką możliwą pomoc. Mam wrażenie, że rządzący naszą nauką i edukacją nie do końca zdali sobie sprawę z realiów takiego upadku. Rzeczywiście nie można poważnie liczyć na to, że można temu zapobiec, wdrażając program wspierania szkół naukowych poprzez Rosyjską Fundację Badań Podstawowych i program „Integracja”. Nie zdajemy sobie sprawy, że środki przeznaczone na te programy są znacząco (według przybliżonych szacunków o rząd wielkości) niższe od minimalnego limitu, po osiągnięciu którego efekt oddziaływania staje się różny od zera.
W odpowiedzi na wypowiedź w tym tonie w rozmowie z osobą bliską wskazanym powyżej strukturom władzy usłyszałem: „Nie gotuj na próżno, czytaj„ Szukaj ”. Dzięki Bogu, najgorsze czasy mamy już za sobą. Oczywiście ogólne tło jest nadal dość ponure, ale istnieją całkiem dobrze prosperujące zespoły badawcze i całe instytuty, które przystosowały się do nowych warunków i wykazują zauważalny wzrost produktywności. Nie ma więc potrzeby wpadać w histerię i zakopywać naszą naukę.
Rzeczywiście takie grupy istnieją. Zrobiłem listę dziesięciu takich laboratoriów, pracujących blisko obszaru moich zainteresowań naukowych, wszedłem do INTERNETU, pracowałem w bibliotece z bazą Chemical Abstracts. Oto natychmiast uderzające wspólne cechy charakterystyczne dla tych laboratoriów:
Wszystkie dziesięć kolektywów ma bezpośredni dostęp do INTERNETU, pięć na dziesięć ma własne, dobrze zaprojektowane strony, na których znajdują się w miarę kompletne i aktualne informacje o ich pracy.
Wszystkie dziesięć laboratoriów aktywnie współpracuje z zespołami zagranicznymi. Sześć posiada granty organizacji międzynarodowych, trzy prowadzą badania w ramach kontraktów z dużymi firmami zagranicznymi.
Ponad połowa członków zespołów badawczych, o których odnaleziono informacje, przynajmniej raz w roku wyjeżdżała za granicę w celu udziału w konferencjach międzynarodowych lub w celu pracy naukowej.
Praca dziewięciu na dziesięć laboratoriów wspierana jest grantami RFBR (średnio 2 granty na laboratorium).
Sześć na 10 laboratoriów reprezentuje instytuty Rosyjskiej Akademii Nauk, ale trzy z nich są bardzo aktywnie zaangażowane we współpracę z Wyższą Szkołą Chemiczną Rosyjskiej Akademii Nauk, dlatego w ich zespołach jest dość dużo studentów. Z czterech zespołów uniwersyteckich na czele trzech stoją członkowie Rosyjskiej Akademii Nauk.
Od 15% do 35% publikacji naukowych kierowników laboratoriów w ciągu ostatnich 5 lat zostało opublikowanych w czasopismach międzynarodowych. W tym okresie pięciu z nich opublikowało wspólne prace, a siedmiu przedstawiło wspólne raporty na konferencjach naukowych z kolegami zagranicznymi.
Podsumowując, powiem najważniejszą rzecz - na czele wszystkich tych laboratoriów stoją absolutnie niezwykłe osobowości. Ludzie o wysokiej kulturze, różnorodni, którzy z pasją podchodzą do swojej pracy.
Wykwalifikowany czytelnik od razu zauważy, że nie ma sensu wyciągać wniosków o charakterze ogólnym na podstawie tak małej i niereprezentatywnej próby zespołów naukowych. Przyznaję, że nie dysponuję pełnymi danymi na temat innych, z powodzeniem działających zespołów naukowych chemików w kraju. Ciekawie byłoby je zebrać i przeanalizować. Jednak z doświadczenia mojego laboratorium, które w sumie nie należy do najsłabszych, mogę z pełną odpowiedzialnością oświadczyć, że bez udziału we współpracy międzynarodowej, bez stałej pomocy zagranicznych kolegów, od których w przeszłości otrzymaliśmy odczynniki chemiczne i książki o wartości prawie 4000 dolarów roku, bez ciągłych wyjazdów służbowych pracowników, doktorantów i studentów za granicę, w ogóle nie bylibyśmy w stanie pracować. Wniosek nasuwa się sam:
Dziś w obszarze badań podstawowych naszej chemii produktywnie pracują głównie zespoły wchodzące w skład międzynarodowego środowiska naukowego, uzyskujące wsparcie z zagranicy i mające swobodny dostęp do źródeł informacji naukowej. Integracja chemii rosyjskiej, która przetrwała restrukturyzację, ze światową nauką chemiczną dobiega końca.
A jeśli tak, to nasze kryteria jakości produktów naukowych muszą spełniać najwyższe międzynarodowe standardy. Niemal pozbawieni możliwości zdobycia nowoczesnej aparatury naukowej, musimy skupić się na wykorzystaniu bardzo ograniczonego zaplecza ośrodków do zbiorowego użytku i/lub na przeprowadzaniu najbardziej skomplikowanych i subtelnych eksperymentów za granicą.
^ 5. Wróćmy do problemu przygotowania naszej zmiany.
Wiele na ten temat zostało dobrze powiedziane w artykule dziekanów wydziałów chemii dwóch bezsprzecznie najlepszych uczelni w kraju /9/, dlatego nie ma potrzeby wdawać się w wiele szczegółów. Spróbujmy poruszać się w kolejności zgodnej z listą pytań sformułowaną na początku tej notatki.
Kim więc oni są, ci młodzi ludzie siedzący na ławce studenckiej przed nami? Na szczęście w populacji ludzkiej istnieje niewielki odsetek osób, które są genetycznie predestynowane do zostania naukowcami. Trzeba je tylko znaleźć i zaangażować na lekcjach chemii. Na szczęście w naszym kraju istnieją długie i chlubne tradycje wyłaniania uzdolnionych dzieci poprzez olimpiady chemiczne, tworzenie specjalistycznych klas i szkół. Wciąż żyją i aktywnie pracują wybitni miłośnicy zajęć z uczniami zdolnymi. Wiodące uczelnie chemiczne, które biorą w tych pracach najaktywniejszy udział, mimo intryg Ministerstwa Oświaty, rzeczywiście zbierają złote żniwo. Aż jedna trzecia studentów Wydziału Chemii Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego w ostatnich latach już na I roku określa obszar swoich zainteresowań, a prawie połowa rozpoczyna pracę naukową już na początku III roku .
Specyfika nowych czasów polega na tym, że rozpoczynając naukę na uniwersytecie, młody człowiek często nie wie jeszcze, w jakim obszarze będzie musiał pracować po ukończeniu edukacji. Większość badaczy i inżynierów w trakcie swojej kariery zawodowej musi kilkakrotnie zmieniać dziedzinę działalności. Dlatego przyszły specjalista w ławie studenckiej musi zdobyć solidne umiejętności w zakresie umiejętności samodzielnego opanowywania nowych dziedzin nauki. Podstawą nowoczesnej edukacji jest niezależna, indywidualna praca ucznia. Głównym warunkiem efektywności takiej pracy jest dostępność dobrych, nowoczesnych podręczników i pomocy dydaktycznych. Najwyraźniej „żywotność” współczesnego podręcznika powinna być w przybliżeniu równa czasowi podwojenia ilości informacji naukowej, tj. powinien mieć 11-12 lat. Jednym z głównych problemów naszej edukacji jest to, że nie tylko nie mamy nowych podręczników do szkół średnich do podstawowych dyscyplin chemicznych, ale nawet bardzo brakuje nam starych. Potrzebny jest skuteczny program pisania i drukowania podręczników do dyscyplin chemicznych dla uczelni.
Zdolni i zmotywowani studenci mają pewną cechę, którą zauważył R. Feiman w swoich słynnych wykładach. Oni, tacy uczniowie, w zasadzie nie potrzebują standardowego wykształcenia. Potrzebują środowiska
Wykształcenie chemiczne i chemiczno-technologiczne, system przyswajania wiedzy z zakresu chemii i technologii chemicznej w placówkach oświatowych, sposoby jej wykorzystania do rozwiązywania problemów inżynierskich, technologicznych i badawczych. Dzieli się na kształcenie chemiczne ogólne, które zapewnia opanowanie wiedzy z podstaw nauk chemicznych, oraz kształcenie chemiczne specjalne, które wyposaża w wiedzę z zakresu chemii i technologii chemicznej, niezbędną specjalistom o kwalifikacjach wyższych i średnich do działalności produkcyjnej, badawczej i pracę dydaktyczną zarówno z zakresu chemii, jak i powiązanych z nią dziedzin nauki i techniki. Kształcenie chemiczne ogólne odbywa się w szkołach średnich ogólnokształcących, średnich zawodowych i średnich specjalistycznych placówkach oświatowych. Specjalne wykształcenie chemiczne i chemiczno-technologiczne zdobywa się w różnych specjalistycznych instytucjach edukacyjnych na poziomie wyższym i średnim (uniwersytety, instytuty, szkoły techniczne, uczelnie). Jego zadania, objętość i treść zależą od profilu kształcenia w nich specjalistów (przemysł chemiczny, górniczy, spożywczy, farmaceutyczny, metalurgiczny, rolnictwo, medycyna, ciepłownictwo itp.). Zawartość środka chemicznego zmienia się w zależności od rozwoju chemii i wymagań produkcyjnych.
Poprawa struktury i treści edukacji chemicznej i chemiczno-technologicznej wiąże się z działalnością naukową i pedagogiczną wielu radzieckich naukowców - A. E. Arbuzova, B. A. Arbuzova, A. N. Bakha, S. I. Volfkovicha, N. D. Zelinsky'ego A. E. Poray- Koshitsa, A. N. Reformatsky, S. N. Reformatsky, N. N. Semenov, Ya. K. Syrkin, V. E. Tishchenko, A. E. Favorsky i inni w specjalnych czasopismach chemicznych, pomagając podnieść poziom naukowy kursów chemii i technologii chemicznej w szkolnictwie wyższym. Czasopismo „Chemia w szkole” wydawane jest dla nauczycieli.
W innych krajach socjalistycznych kształcenie specjalistów z wykształceniem chemicznym i chemiczno-technologicznym odbywa się na uniwersytetach i w szkołach specjalistycznych. Duże ośrodki takiej edukacji to: w NRB – Uniwersytet w Sofii, Sofia; na Węgrzech – Uniwersytet Budapeszteński, Veszpremsky; w NRD - uniwersytety w Berlinie, Dreźnie, Rostocku, Wyższej Szkole Technicznej w Magdeburgu; w Polsce – uczelnie warszawskie, łódzkie, lubelskie, Instytut Politechniki Warszawskiej; w SRR – Uniwersytety w Bukareszcie, Klużu, Bukareszcie, Politechnice w Iasi; w Czechosłowacji – Uniwersytet Praski, Praga, Wyższa Szkoła Technologii Chemicznej w Pardubicach; w SFRJ – uniwersytety w Zagrzebiu, Sarajewie, Splicie itp.
W krajach kapitalistycznych głównymi ośrodkami edukacji chemicznej i chemiczno-technologicznej są: w Wielkiej Brytanii uniwersytety w Cambridge, Oksfordzie, Bath, Birmingham i Manchester Polytechnic Institute; we Włoszech – uniwersytety w Bolonii, Mediolanie; w USA – Uniwersytety Technologiczne w Kalifornii, Kolumbii, Michigan, Uniwersytecie w Toledo w Kalifornii, Massachusetts Institutes of Technology; we Francji - Grenoble 1., Marsylia 1., Clermont-Ferrand, Compiegne Technological, Lyons 1., Montpellier 2., Paryż 6. i 7. uniwersytety, Laurent, Toulouse Polytechnic Institutes; w Niemczech – uniwersytety w Dortmundzie, Hanowerze, Stuttgarcie, Wyższe szkoły techniczne w Darmstadt i Karlsruhe; w Japonii – uniwersytety w Kioto, Okamamie, Osace, Tokio itp.
Lit.: Figurovsky N. A., Bykov G. V., Komarova T. A., Chemia na Uniwersytecie Moskiewskim od 200 lat, M., 1955; Historia nauk chemicznych, M., 1958; Remennikov B. M., Ushakov G. I., Edukacja uniwersytecka w ZSRR, M., 1960; Zinowjew S. I., Remennikov B. M., Wyższe instytucje edukacyjne ZSRR, [M.], 1962; Parmenov K. Ya., Chemia jako przedmiot akademicki w szkołach przedrewolucyjnych i sowieckich, M., 1963; Nauczanie chemii w nowej podstawie programowej w liceum. [sobota Art.], M., 1974; Joua M., Historia chemii, przeł. z języka włoskiego, M., 1975.
Adres: Petersburg, embr. R. Moiki, zm. 48
E-mail Komitetu Organizacyjnego: [e-mail chroniony]
Organizatorzy: Rosyjski Państwowy Uniwersytet Pedagogiczny im. sztuczna inteligencja Hercena
Warunki uczestnictwa i zakwaterowania: 400 rubli.
Drodzy koledzy!
Zapraszamy do wzięcia udziałuII Ogólnorosyjska konferencja studencka z udziałem międzynarodowym „Chemia i edukacja chemiczna XXI wiek”, poświęcony 50-leciu Wydziału Chemii Rosyjskiego Państwowego Uniwersytetu Pedagogicznego. sztuczna inteligencja Hercena i 100. rocznicę urodzin profesora V.V. perekalina.
Konferencja odbędzie się na terenie Rosyjskiego Państwowego Uniwersytetu Pedagogicznego. sztuczna inteligencja Hercena.
Termin konferencji – od 15 do 17 kwietnia 2013 r Celem konferencji jest wymiana wyników studiowania współczesnych problemów chemii i edukacji chemicznej pomiędzy młodymi badaczami oraz aktywne włączanie studentów do pracy badawczej. Konferencja zaprezentuje sekcyjny(do 10 min) oraz prezentacje plakatowe przygotowane przez studentówstudenci studiów licencjackich, cn ecialite i magistrat. Istnieje możliwość udziału zaocznego z publikacją streszczeń raportu.Wybrane przez Komitet Organizacyjny streszczenia raportów zostaną opublikowane w zbiorze materiałów konferencyjnych z nadanym numerem ISBN. Prezentacje plenarne wygłoszą zaproszeni czołowi chemicy z Petersburga.
Główne kierunki naukowe konferencji:
- Dział 1 - Chemia organiczna, biologiczna i farmaceutyczna
- Dział 2 - Chemia fizyczna, analityczna i środowiskowa
- Dział 3 - chemia nieorganiczna i koordynacyjna, nanotechnologie
- Sekcja 4 - edukacja chemiczna
Aby wziąć udział w konferencji potrzebujesz:
Do 15 lutego 2013 r. należy przesłać formularz rejestracyjny uczestnika oraz sporządzone zgodnie z wymogami streszczenia raportu na adres e-mail konferencji: konferencja [email protected]
Pierwiastek chemiczny to zbiór atomów o tym samym ładunku. Jak powstają proste i złożone pierwiastki chemiczne?
Pierwiastek chemiczny
Cała różnorodność otaczającej nas przyrody składa się z kombinacji stosunkowo niewielkiej liczby pierwiastków chemicznych.
W różnych epokach historycznych pojęciu „elementu” nadano różne znaczenia. Starożytni greccy filozofowie uważali cztery „elementy” za „elementy” - ciepło, zimno, suchość i wilgoć. Łącząc się w pary, utworzyli cztery „początki” wszystkich rzeczy – ogień, powietrze, wodę i ziemię. W połowie stulecia do zasad tych dodano sól, siarkę i rtęć. Już w XVIII wieku R. Boyle zwracał uwagę, że wszystkie elementy mają charakter materialny, a ich liczba może być dość duża.
W 1787 r. francuski chemik A. Lavoisier stworzył „Tabelę ciał prostych”. Zawierał wszystkie znane wówczas elementy. Przez te ostatnie rozumiano ciała proste, których nie dało się rozłożyć metodami chemicznymi na jeszcze prostsze. Następnie okazało się, że w tabeli uwzględniono pewne złożone substancje.
Ryż. 1. A. Lavoisier.
Obecnie pojęcie „pierwiastka chemicznego” jest precyzyjnie ustalone. Pierwiastek to rodzaj atomu o tym samym dodatnim ładunku jądrowym. Ten ostatni jest równy numerowi seryjnemu pierwiastka w układzie okresowym.
Obecnie znanych jest 118 pierwiastków. W przyrodzie występuje ich około 90. Resztę uzyskuje się sztucznie za pomocą reakcji jądrowych.
Fizycy zsyntetyzowali 104–107 pierwiastków. Obecnie trwają badania nad sztuczną produkcją pierwiastków chemicznych o wyższych numerach seryjnych.
Wszystkie pierwiastki dzielą się na metale i niemetale. Do niemetali zaliczamy takie pierwiastki jak: hel, neon, argon, krypton, fluor, chlor, brom, jod, astat, tlen, siarka, selen, azot, telur, fosfor, arsen, krzem, bor, wodór. Podział na metale i niemetale jest jednak warunkowy. W pewnych warunkach niektóre metale mogą nabrać właściwości niemetalicznych, a niektóre niemetale mogą nabrać właściwości metalicznych.
Powstawanie pierwiastków i substancji chemicznych
Pierwiastki chemiczne mogą występować w postaci pojedynczych atomów, w postaci pojedynczych wolnych jonów, ale zazwyczaj wchodzą w skład substancji prostych i złożonych.
Ryż. 2. Schematy powstawania pierwiastków chemicznych.
Substancje proste składają się z atomów tego samego typu i powstają w wyniku połączenia atomów w cząsteczki i kryształy. Większość pierwiastków chemicznych jest metaliczna, ponieważ utworzone przez nie proste substancje są metalami. Metale mają wspólne właściwości fizyczne: wszystkie są stałe (z wyjątkiem rtęci), nieprzezroczyste, mają metaliczny połysk, przewodność cieplną i elektryczną, plastyczność. Metale tworzą takie pierwiastki chemiczne jak na przykład magnez, wapń, żelazo, miedź.
Pierwiastki niemetaliczne tworzą proste substancje spokrewnione z niemetalami. Nie mają charakterystycznych właściwości metalicznych, są gazami (tlen, azot), cieczami (brom) i ciałami stałymi (siarka, jod).
Z jednego i tego samego pierwiastka można utworzyć kilka różnych prostych substancji o różnych właściwościach fizycznych i chemicznych. Nazywa się je formami alotropowymi, a zjawisko ich istnienia nazywa się alotropią. Przykładami są diament, grafit i karabinek, proste substancje, które są alotropowymi formami pierwiastka węgla.
Ryż. 3. Diament, grafit, karabinek.
Związki składają się z atomów różnych typów pierwiastków. Na przykład siarczek żelaza składa się z atomów pierwiastka chemicznego żelaza i pierwiastka chemicznego siarki. Jednocześnie złożona substancja w żaden sposób nie zachowuje właściwości prostych substancji żelaza i siarki: ich tam nie ma, ale są atomy odpowiednich pierwiastków.
Czego się nauczyliśmy?
Obecnie znanych jest 118 pierwiastków chemicznych, które dzielą się na metale i niemetale. Wszystkie pierwiastki można podzielić na substancje proste i złożone. pierwsze składają się z atomów tego samego rodzaju, a drugie składają się z atomów różnego rodzaju.
Quiz tematyczny
Ocena raportu
Średnia ocena: 4.3. Łączna liczba otrzymanych ocen: 296.
