ბრძენი მზეთუნახავი და მისი ოინები
ხილულის მიღმა
დღეს თოვს… თოვდა მაშინაც, როცა პირველი ბლოგი დავწერე… მას შემდეგ თითქმის წელიწადი მიილია… ისევ გავცქერი ფანჯრიდან ჰაერში მოფარფატე ფიფქებს – კრისტალებად დაჯარულ წყლის მოლეკულებს… თვალს ვაყოლებ მიწაზე დაცემულებს და ვიგონებ ჩავლილ დღეებს, მოვლენებს…
ახლა საუკეთესო დროა ანალიზისთვის, სინანულისა და იმედისთვის. უკანასკნელ მოსახვევში შევიდა ამ წლის მატარებელი, ბოლო ვაგონებიღა მოჩანს და სანამ ისინიც მიეფარებიან თვალს, კიდევ ერთხელ ვცდილობთ წარსულის აღდგენას, გაცოცხლებას, თავის დროზე ვერდანახულის დანახვას… თითქოს ერთხელ წაკითხულ წიგნს ხელახლა ვკითხულობთ, ოღონდ ვკითხულობთ გულისყურით. ყური ძველ საქართველოში “დღევანდელ” თვალს ერქვა, ამიტომ “გულისყურით დაკვირვება” გულით ხედვას, ზედაპირზე გამოუტანელის დანახვასა და სტრიქონებად დაუწერელის წაკითხვას ნიშნავს.
როგორ ვკითხულობთ ქიმიურ რეაქციებს? მათაც ხშირად გულისყურით უნდა წაკითხვა. თუ გვინდა, პარტიტურის კითხვისას მუსიკის მთელ ხმოვანებას ჩავწვდეთ, ნოტად გამოსახული თითოეული ბგერის უკან დირიჟორის ხელის მოძრაობაც უნდა წარმოვიდგინოთ. ასე ქიმიაშიც, ფურცელზე “ნოტებად” – ქიმიურ სიმბოლოებად – ჩაწერილი თითოეული რეაქციის მიღმა უნდა ვხედავდეთ ქიმიკოს-ექსპერიმენტატორის ხელის მოძრაობასაც. ფურცელი ბევრ რამეს იტანს, ფურცელზე მარტივი და ურთულესი გარდაქმნის ჩაწერას ერთნაირი ძალისხმევა სჭირდება, კოლბაში კი სულ სხვანაირად არის საქმე. მრავალი პროდუქტი ფურცელზე ერთი ხელის მოსმით მიიღება, რეალურ პროცესში კი შესაძლოა არაერთი მომქანცველი ღამის გათენებისა და დღის დაღამების მოწმენი გავხდეთ.
მოდი, რომელიმე რეაქცია განვიხილოთ. ავიღოთ თუნდაც წინა ბლოგში განხილული ციკლოჰექსანი და მივიღოთ ერთ-ერთი ქრესტომათიული მეთოდით – ჰექსანის დეჰიდროციკლიზაციით:
რა ჩანს ერთი შეხედვით? ჰექსანის მოლეკულა შესაბამის კატალიზატორზე გაცხელებით წარმოქმნის ციკლოჰექსანსა და წყალბადს. მაგრამ რა ხდება რეალურად? რა არის ის, რაც ერთი შეხედვით არ ჩანს? ცხადია, იმ მოქმედებას არ ვგულისხმობ, ექსპერიმენტატორი რომ ასრულებს ამ რეაქციის ჩასატარებლად, – ბოლოს და ბოლოს, ვინმეს შეუძლია, ლაბორატორიაში გვერდით დაუდგეს მკვლევარს და დატკბეს მისი ვირტუოზული “ტექნიკით”. მინდა, თქვენი ყურადღება იმ პროცესებს მივაპყრო, რომლებიც ექსპერიმენტის მსვლელობის დროსაც კი უხილავია.
თუმცა უხილავი პროცესები ამით არ მთავრდება.
ატომები ციკლოჰექსანის წიაღში ერთად ცხოვრებას გადაწყვეტენ თუ არა, მაშინვე იწყებენ ფიქრს, როგორ მიაღწიონ ახლებურ ყოფაში მაქსიმალურ სტაბილურობას. ამისთვის თითოეული მათგანი ეძებს ისეთ პოზიციას, რომ მეზობლისგან რაც შეიძლება შორს იყოს, ოღონდ ისე, რომ მათ შორის არსებული ქიმიური კავშირი არ დაირღვეს. უფრო მეტიც – ყველა ბმა ერთი და იმავე სიგრძისა უნდა იყოს, ბმებს შორის კუთხეც – ერთნაირი.
სწორედ მათზეა დამოკიდებული მოლეკულის “მეობა”. ციკლოჰექსანის ატომებმა კარგად იციან – შიდა უთანხმოების გამო ერთი ბმაც რომ გაუწყდეთ, სახეს დაკარგავენ და სხვა მოლეკულად გარდაქმნას ვერ გადაურჩებიან, ამიტომ მოლეკულის დეფორმაციებით გამოწვეულ კონფლიქტებს ჩაკეტილი სისტემის (მოლეკულის) შიგნითვე აგვარებენ. ციკლოჰექსანის ყველაზე სტაბილურ, მშვიდ სტრუქტურას – კონფორმერსაც, შესაბამისად, მუდამ სავარძლის ფორმა აქვს. სულ რაღაც 11 კკალ/მოლი ენერგიაა საჭირო, რომ მოლეკულაში სიმშვიდე დაირღვეს, ამ ენერგიის “პოვნა” კი სრულიადაც არ არის ძნელი – საკმარისია, ბროუნის მოძრაობით თავბრუდახვეული ორი მოლეკულა ერთმანეთს გარკვეული ძალით შეეჯახოს ან რომელიმე მათგანი დიდხანს მიეფიცხოს მზის გულს, რომ ატომებს შორის ვნებათა ღელვა იმატებს, ატომები ერთმანეთის მიმართ მდებარეობას იცვლიან და წარმოქმნიან ციკლოჰექსანის სხვა კონფორმერებს – ნავს, ტვისტს, ნახევარსავარძელს… მაგრამ ატომებს “გამყოლი გული არ აქვთ”, უთანხმოებას მალე ივიწყებენ და ისევ სტაბილურ სავარძლის ფორმას უბრუნდებიან.
ეს “ემოციებისაგან განტვირთვა” უწყვეტი, პერმანენტული პროცესია. ღელავენ ატომები მოლეკულის შიგნით, ეძიებენ თანაცხოვრების ახალ-ახალ ფორმებს, მაგრამ ბოლოს ისევ საწყისს უბრუნდებიან. ასეთია ატომების თანაცხოვრება ციკლოჰექსანის შიგნით… გარეშე თვალისთვის კი იგი ყოველთვის ციკლოჰექსანია.
სკოლის გამოსაშვები გამოცდების ევროპული გამოცდილება
სკოლის გამოსაშვები გამოცდები, რომელთა შედეგებზე დამოკიდებულია უმაღლეს სასწავლებელში ჩარიცხვაც, ჩვენი მკითხველისთვის აქტუალური თემაა. საგანმანათლებლო სფეროს წარმომადგენლებისთვის სიახლე არ არის, რომ ევროპულ ქვეყნებში სკოლის გამოსაშვები გამოცდების მრავალწლიანი გამოცდილება არსებობს. მეტიც, ძალიან ხშირად ეს გამოცდები უმაღლეს სასწავლებელში მისაღებ გამოცდებსაც მოიცავს. ერთ-ერთი ასეთი ქვეყანაა გერმანია, სადაც ამ სისტემას მრავალწლიანი ისტორია აქვს.
ახალი წლის ქიმია
ბავშვობაში
მთელი წელი ახალი წლის მოსვლას ველოდი. სადღაც ნოემბრის ბოლოდან განსაკუთრებით გაუსაძლისი
ხდებოდა მოლოდინი. თავს იმითღა ვინუგეშებდი, რომ თითებზე ვითვლიდი დღეებს. მერე გავიზარდე
და ამ დღესასწაულმაც დაკარგა უწინდელი ელფერი, ბოლოს კი ცხოვრებისეულმა რუტინამ ისე
ჩამითრია, ახალ წელს ინერციითღა ვხვდები. ეს სულაც არ არის კარგი, რადგან იმ ბავშვს,
დღეებს თითებზე რომ ითვლიდა, ჩემს არსებაში მიძინების უფლება მივეცი.
მაინც
რა მომწონდა, რა მხიბლავდა ასე? არა, თოვლის ბაბუის არსებობისა არ მჯეროდა და გადაცმული
მამის მონდომებაც ამაო გახლდათ, რადგან შესანიშნავად ვიცოდი, ვინც იყო, თუმცა ისეთი
მონდომებით მაწონებდა თავს, რომ თამაშში მეც ვყვებოდი და მთელ სახლში ჩვენი გამაყრუებელი
სიცილი იდგა.
გამახსენდა…
ფეიერვერკები მომწონდა… ბენგალური ცეცხლი. მეცხრე ცაზე ვიყავი, როდესაც შუშხუნის
ანთებისა და ხელში დაჭერის უფლება მომცეს. ნაძვის ხის მორთვა მიყვარდა… წარსულში
დაბრუნება რომ შემეძლოს, იქ დარჩენილ პატარა გოგონას აუცილებლად ავუხსნიდი,რა პროცესები ედო საფუძვლად იმ ჯადოსნურ ცეცხლს და რატომ იყო
ნაძვის ხის სათამაშოები ასეთი კრიალა. თუმცა ბავშვი ყველა ერთნაირია, ოცნებებიც ერთნაირი
აქვთ. ასე რომ, ურიგო არ იქნება, მოსწავლეებს (რომლებსაც ჯადოსნობის ალბათ უკვე აღარ
სჯერათ) წლის ბოლოს ქიმიის გაკვეთილი მოვუწყოთ, სახელად “ახალი წლის ქიმია”.
ვის
არ უყვარს ნაძვის ხის მორთვა. მაგრამ იცით თუ არა, რა საერთოა ნაძვის ხის სათამაშოსა
და გლუკოზას შორის? გლუკოზა უმარტივესი ნახშირწყალია, მონოსაქარიდი. რატომ უწოდეს ნახშირწყლებს
“ნახშირწყლები”? მეცნიერმა შმიდტმა აღმოაჩინა, რომ ეს ნაერთები ნახშირბადისგან,
ჟანგბადისა და წყალბადისგან შედგებოდა, თანაც ჟანგბადისა და წყალბადის თანაფარდობა
მათში ისეთივე იყო, როგორიც წყლის მოლეკულაში, ანუ 2:1. თვით გლუკოზა 1802 წელს ლ.
პრუსტმა ყურძნის წვენისგან გამოყო, ამიტომ მას ყურძნის შაქარსაც უწოდებენ. ის ალდოჰექსოზაა,
რაც იმას ნიშნავს, რომ ნახშირბადის ექვს ატომს და, ალდეჰიდების მსგავსად, კარბონილის
ჯგუფს შეიცავს. და რაკი კარბონილის ჯგუფს შეიცავს, ალდეჰიდების მსგავსი თვისებებიც
ახასიათებს. მაინც რომელი? ალდეჰიდების მსგავსად იჟანგება ვერცხლის (I) ოქსიდის ამიაკიანი
ხსნარით. რეაქციის შედეგად კი გლუკონის მჟავა მიიღება. ეს გაკვეთილზევე შეგიძლიათ აჩვენოთ
ბავშვებს (ოღონდ ან ამწოვ კარადაში ჩაატარეთ, ან ღია ფანჯარასთან, რადგან რეაქციის
მსვლელობისას ამიაკი გამოიყოფა). კოლბაში ჩაასხით ვერცხლის (I) ოქსიდის ამიაკიანი ხსნარი,
დაამატეთ გლუკოზის ხსნარი და წინასწარ გაცხელებულ წყლიან ჭიქაში მოათავსეთ. სულ მალე
კოლბის კედლებზე ვერცხლის გამოლექვა დაიწყება. ამ რეაქციას “ვერცხლის სარკის” რეაქცია ეწოდება. მრეწველობაში მას სარკეების,
თერმოსებისა და საახალწლო სათამაშოების დასამზადებლად იყენებენ.
გლუკოზას
ადამიანის ორგანიზმიც შეიცავს – ის ენერგიას გამოიმუშავებს ჩვენთვის. აი, ამ წუთშიც
მე და თქვენ, ამ წერილის მკითხველო, ენერგია გვჭირდება, მე – დასაწერად, თქვენ – წასაკითხად
და შესაფასებლად. ამიტომ იცით, რა ხდება ახლა ჩვენს ორგანიზმში? გლუკოზა იჟანგება და
ენერგიით გვამარაგებს. შეჯამებული რეაქცია კი ასე შეგვიძლია გამოვსახოთ:
ზემოთ
სარკე ვახსენე. ყვავილი ნარგიზი თუ იცით? ლეგენდას თუ დავუჯერებთ, მის წარმოშობაში
სწორედ სარკეს “მიუძღვის ბრალი”. ლეგენდის მიხედვით, ყმაწვილს, სახელად ნარცისს,
წყლის სარკეში დანახული თავისივე გამოსახულება შეჰყვარებია, მდინარეს ვეღარ მოშორებია
და იქვე გარდაცვლილა. იმ ადგილას ყვავილი ამოვიდა, რომელსაც ნარცისი (ჩვენებურად –
ნარგიზი) უწოდეს.
სარკის
წარმოება მე-19 საუკუნის იტალიასა (ვენეცია) და გერმანიაში დაწყებულა. აქ მოვერცხლის
ოდნავ განსხვავებულ მეთოდს იყენებდნენ: მინის ზედაპირს ჯერ წყლით რეცხავდნენ, მერე,
ცხიმის მოსაცილებლად – კალიუმის ან ნატრიუმის ტუტის წყალხსნარით. თავდაპირველად მინას
ქვეშ უდებდნენ ტყვიის თხელ ფენას, რომელიც შემდეგ კალის ფოლგით შეცვალეს, კალას კი
ვერცხლისწყალს ასხამდნენ. მიიღებოდა ამალგამა – შენადნობი, რომელსაც დიდხანს აშრობდნენ.
სარკის
წარმოება ძალზე სარფიანი საქმე ყოფილა, შეკვეთაც უამრავი ჰქონიათ, მაგრამ ხელოსნები
ვერცხლისწყლით იწამლებოდნენ, ამიტომ ის მალევე შეცვალეს ვერცხლის ხსნარით. ბოლო რეცეპტი
ასეთი იყო: მოსავერცხლად ორ ხსნარს ამზადებდნენ:
1.
აზავებდნენ 1,6გ AgNO3-სა და 30მლ H2O-ს და წვეთწვეთობით ამატებდნენ
25%-იან NH3-ს, სანამ ნალექი მთლიანად არ გაიხსნებოდა; შემდეგ 100მლ გამოხდილ
წყალს უმატებდნენ.
2.
იღებდნენ 5 მლ 40%-იან ფორმალინის ხსნარს.
ამ
ორ ხსნარს ერთმანეთში ურევდნენ და სწრაფად ასხამდნენ მინაზე. მოვერცხლა 2-3 წუთს გრძელდებოდა.
მერე სარკეს გამოხდილი წყლით რეცხავდნენ და ორი საათის განმავლობაში 100-1500C-ზე
აშრობდნენ, გაცივების შემდეგ კი აეროზოლით ფარავდნენ.
დღეს
სარკის დასამზადებლად სპეციალური ვაკუუმის ხელსაწყო გამოყენება. მინას ორივე მხრიდან
თხელი ფენა ედება და გაშრობაც აპარატშივე მიმდინარეობს. ეს ტექნოლოგია ეკოლოგიურად
სუფთაა, გარემოს არ აბინძურებს, რადგან მთელი პროცესი ხელსაწყო-ვაკუუმის არეშია მოქცეული.
ბენგალიური
ცეცხლიც მხიბლავდა-მეთქი, გითხარით. თვალებგაფართოებული შევცქეროდი, როგორ იწვოდა.
როდესაც პირველად დამაჭერინეს ხელში, თავი ძალიან დიდი მეგონა… ბენგალიური ცეცხლი
ბენგალიელმა ხელოსნებმა მიიღეს კალიუმის ნიტრატის გამოყენებით. ფეიერვერკებშიც, რომელთა
დამზადების ტრადიცია ძველი ჩინეთიდან იღებს სათავეს, ეს მარილია გამოყენებული.
მოსწავლეებს
რომ ვკითხოთ, რა იციან ამ მარილის შესახებ, ნეტავ რას გვიპასუხებენ? ალბათ გვეტყვიან,
რომ ის აზოტშემცველი ნაერთია, შეიცავს ტუტე მეტალს – კალიუმს და აზოტმჟავას მარილს
წარმოადგენს, ზოგიერთი იმასაც გაიხსენებს, რომ ეს მარილი ნატრიუმის ნიტრატთან ერთად
სასუქადაც გამოიყენება და მხოლოდ ერთი-ორს თუ მოაგონდება, რომ დენთს სწორედ კალიუმის
ნიტრატისგან ამზადებენ.
რეაქცია უდევს საფუძვლად დენთის აფეთქებას?
რეაქციის
შედეგად დიდი რაოდენობით აირი და სითბო გამოიყოფა. გამოყოფილი აირები სწრაფად ფართოვდება
და ქმნის აფეთქების ეფექტს. KNO3, ნახშირი და გოგირდი, თანაფარდობით
75:15:10, დენთის შემადგენლობაა, თუმცა ეს ფორმულა დროთა განმავლობაში ბევრჯერ შეიცვალა
და ახალი, უფრო ფეთქებადი ნარევები შეიქმნა.
დენთის
სამშობლო რომ ჩინეთია, ყველამ ვიცით, თუმცა ვერსად ამოიკითხავთ იმ ადამიანის სახელს,
ვინც დენთი გამოიგონა. სამაგიეროდ, მე-13 საუკუნეში ინგლისელმა ღვთისმსახურმა და იმავდროულად
ალქიმიკოსმა როჯერ ბეკონმა დენთი დეტალურად აღწერა. მოგვიანებით ბეკონს შარი მოსდეს
– ოქროს მიღების ხერხი იპოვე და გვიმალავო, და 15 წლით ციხეში უკრეს თავი. ამ ამბავში
ყველაზე საინტერესო ის არის, რომ დააპატიმრეს მისი წიგნებიც – ისინი და მათი პატრონი
გვერდიგვერდ საკნებში იხდიდნენ სასჯელს. მოგვიანებით ალფრედ ნობელი წერდა, კარგია,
რომ მის წიგნებს მხოლოდ პატიმრობა აკმარეს და არ დაწვეს, თორემ ძალიან საგულისხმო ინფორმაცია
განადგურდებოდაო. ნობელი ტყუილად არ მიხსენებია; სწორედ მან გამოიყენა ბეკონის ჩანაწერები
და შექმნა უკვამლო დენთი – კორდიტი, მოგვიანებით კი ნიტროგლიცერინისა და შემავსებლის
გამოყენებით – დინამიტი. ჰოდა, დინამიტის მეფეც შეარქვეს. თუმცა მანამდე ორი ქარხანა
აუფეთქდა. ერთ-ერთ აფეთქებას კი მისი ძმა შეეწირა…
ნიტროგლიცერინი
ვახსენე. მისი ორი გავრცელებული მეტსახელი თუ იცით? მკვლელი და მკურნალი – დიახ, ორივე
ნიტროგლიცერინზეა ნათქვამი… სხვათა შორის, მისი სამკურნალო თვისებებიც პირველად ნობელმა
აღმოაჩინა. მან შეამჩნია, რომ მისი ქარხნის მუშები, რომლებიც მთელი დღეები ნიტროგლიცერინის
ორთქლით გაჟღენთილი ჰაერით სუნთქავდნენ, დაწყნარდნენ, ვინც გულს უჩიოდა, ჩივილს მოუკლო.
ნობელი მიხვდა, რომ ეს თავისთავად არ მომხდარა…
ახალი
წლის ქიმია – მგონი, უინტერესო გაკვეთილი არ უნდა გამოგვივიდეს, არა? სულ ცოტაც და
ახალი წელი შემოაღებს კარს. ბედნიერ წელს გისურვებთ, მე კი ვეცდები, ჩემს არსებაში
ის პატარა გოგონა გამოვაღვიძო – იქნებ გამახსენოს, როგორ მიხაროდა ახალი წელი. ის დღეები
მენატრება…
დაკარგული პოეტების ქვეყანა, ხვარამზე – პოეტური მითოლოგია
ყველამ კარგად იცის ხვარამზეს ცნობილი ლექსი შეყვარებული ქალის ნატვრებსა და გულისწადილზე – როგორც ამბობენ, ხვარამზე მინდოდაური რეალური პოეტი ქალი ყოფილა, ფშავიდან და რეალურად უყვარდა ვაჟიკა….
როგორც ამბობენ, და სავსებით სამართლიანადაც, სიტყვას მატერიალიზაციის უდიდესი უნარი აქვს, სიტყვა შეიძლება ახდეს, სიტყვა შეიძლება მოხდეს, ამიტომაა საშიში წყევლა, ამიტომაც გაახმო შეძახილმა ხე, ამიტომაცაა ნათქვამი უკვე მომხდარი – მთლიანად თუ არა, ნახევრად მაინც.
რო ფხაზე შაგეჭრებოდი.” . . . და ა.შ და ა.შ
ჩვენი ზღაპარი სხვაგვარი იქნება – აქ შეყვარებული ქალი სხვადასხვა „ტყავის” მორგებას სწორედ თავის მიჯნურთან მისაღწევად სცდის.
არსებითად, ამ ჩვენს ზღაპრის რეკონსტრუქციაში ხვარამზე ჩვეულებრივი პოეტი ქალიდან ქალღმერთად ან მისნად გადაიქცევა – ბერძნული მითოლოგიის რომელიმე ერატოდ, პითიად ან თუნდაც არტემიდა – სელენედ.
ხილული დრო
ქეისებით სწავლება
ქეისებით სწავლების ძირითადი დანიშნულებაა, ასწავლოს მოსწავლეებს ისეთი რთული არასტრუქტურული პრობლემების გადაჭრა, რომელთა ანალიზური ხერხით ამოხსნა შეუძლებელია. მეთოდის უპირატესობად შეიძლება ჩაითვალოს პრობლემური სწავლების პრინციპების გამოყენება – რეალური პრობლემების გადაჭრის უნარების გამომუშავება.
საილუსტრაციო სასწავლო სიტუაციები |
სასწავლო სიტუაციები |
სასწავლო სიტუაციები |
წვრთნები |
ქეისები, რომელთა მიზანია ცალკეულ პრაქტიკულ მაგალითებზე გამოუმუშავოს მოსწავლეს კონკრეტულ სიტუაციაში სწორი გადაწყვეტილების მიღების ალგორითმი;
|
ქეისები პრობლემის ფორმირებაზე, რომლებშიც აღწერილია სიტუაცია დროის კონკრეტულ პერიოდში. ასეთი ქეისის მიზანია სიტუაციის დიაგნოსტირება და დამოუკიდებელი გადაწყვეტილების მიღება;
|
ქეისები პრობლემების ფორმირების გარეშე, რომელშიც წინა ვარიანტთან შედარებით უფრო რთული სიტუაცია განიხილება, სადაც პრობლემა მკაფიოდ კი არაა ჩამოყალიბებული, არამედ სტატისტიკური მონაცემების სახითაა მოცემული. ასეთი ქეისის მიზანია პრობლემის დამოუკიდებლად განსაზღვრა, არსებული რესურსების ანალიზით მისი გადაჭრის ალტერნატიული გზების მოძიება; |
გამოყენებითი წვრთნები, რომელიც ასახავს კონკრეტულ არსებულ ვითარებას და თავაზობს გამოსავალის მოძებნას. ქეისის მიზანი ამ შემთხვევაში არის პრობლემების გადასაჭრელად გზების ძიება.
|
პირველი |
მეორე |
მესამე |
მეოთხე |
მეხუთე |