| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Неделя химии1.Конференция посвященная 70 летию победы « Химия и война» Участники: 10 "а", 10 "б" классы. Руководитель Вакурова Е.М.
сценарий:
Химия и войнаВнеклассное мероприятие,
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Тяжелый бронеавтомобиль «Пума». |
2-й ученик. Вспомним начало войны, 1941 г. Немецкие танки рвались к Москве, Красная Армия буквально грудью сдерживала врага. Не хватало обмундирования, продовольствия и боеприпасов, но самое главное – катастрофически не хватало противотанковых средств. В этот критический период на помощь пришли ученые-энтузиасты: в два дня на одном из военных заводов был налажен выпуск бутылок КС (Качурина–Солодовникова), или просто бутылок с горючей смесью. Это незамысловатое химическое устройство уничтожало немецкую технику не только в начале войны, но и даже весной 1945 г. – в Берлине.
Что представляли собой бутылки КС? К обыкновенной бутылке прикреплялись резинкой ампулы, содержащие концентрированную серную кислоту, бертолетову соль, сахарную пудру. (Демонстрация модели бутылки.) В бутылку заливали бензин, керосин или масло. Как только такая бутылка при ударе разбивалась о броню, компоненты запала вступали в химическую реакцию, происходила сильная вспышка, и горючее воспламенялось.
Реакции, иллюстрирующие действие запала (на экран через кодоскоп проецируют уравнения реакций):
3KClO3 + H2SO4 = 2ClO2 + KСlO4 + K2SO4 + H2O,
2ClO2 = Cl2 + 2O2,
C12H22O11 + 12O2 = 12CO2 + 11H2O.
Три компонента запала берутся в отдельности, их нельзя смешивать заранее, т.к. получается взрывоопасная смесь.
Демонстрационный опыт. Действие H2SO4 на смесь KClO3 и сахарной пудры. 1 г мелкокристаллического KСlO3 осторожно перемешивают с 1 г сахарной пудры. Высыпают смесь на крышку от тигля и смачивают ее 2–3 каплями концентрированной H2SO4. Смесь вспыхивает.
В качестве фона звучит приглушенная стрельба, слышатся взрывы бомб.
3-й ученик. Многие наши сверстники в военные годы во время налетов дежурили на крышах домов, тушили зажигательные бомбы. Начинкой таких бомб была смесь порошков Al, Mg и оксида железа, детонатором служила гремучая ртуть. При ударе бомбы о крышу срабатывал детонатор, воспламенявший зажигательный состав, и все вокруг начинало гореть. На экране приведены уравнения реакций, происходящих при взрыве бомбы:
4Al + 3O2 = 2Al2O3,
2Mg + O2 = 2MgO,
3Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O3.
Горящий зажигательный состав нельзя потушить водой, т.к. раскаленный магний реагирует с водой:
Mg + 2Н2O = Mg(ОН)2 + Н2 
.
4-й ученик. Aлюминий использовали не только в зажигательных бомбах, но и для «активной» защиты самолетов. Так, при отражении налетов авиации на Гамбург операторы немецких радиолокационных станций обнаружили на экранах индикаторов неожиданные помехи, которые делали невозможным распознавание сигналов от приближающихся самолетов. Помехи были вызваны лентами из алюминиевой фольги, сбрасываемыми самолетами союзников. При налетах на Германию было сброшено примерно 20 000 т алюминиевой фольги.
|
|
Тяжелый высотный |
5-й ученик. Во время ночных налетов для освещения цели бомбардировщики сбрасывали на парашютах осветительные ракеты. В состав такой ракеты входили порошок магния, спрессованный с особыми составами, и запал из угля, бертолетовой соли и солей кальция. При запуске осветительной ракеты высоко над землей красивым ярким пламенем горел запал; по мере снижения свет постепенно делался более ровным, ярким и белым – это загорался магний. Наконец, когда цель была освещена и видна так же хорошо, как и днем, летчики начинали прицельное бомбометание.
Демонстрационный опыт. Горение магниевой ленты (опыт показывает ученик).
6-й ученик. Магний использовали не только для создания осветительных ракет. Основным потребителем этого металла была военная авиация. Магния требовалось много, поэтому его добывали даже из морской воды. Технология извлечения магния такова: морскую воду смешивают в огромных баках с известковым молоком, затем, действуя на выпавший осадок соляной кислотой, получают хлорид магния. При электролизе расплава MgCl2 получают металлический магний (на экран проецируются уравнения реакций):
7-й ученик. В 1943 г. датский физик, лауреат Нобелевской премии Нильс Хенрик Давид Бор, спасаясь от гитлеровских оккупантов, был вынужден покинуть Копенгаген. Но у него хранились две золотые нобелевские медали его коллег – немецких физиков-антифашистов Джеймса Франка и Макса фон Лауэ (медаль самого Бора была вывезена из Дании раньше). Не рискуя взять медали с собой, ученый растворил их в царской водке, и поставил ничем не примечательную бутылку подальше на полку, где пылилось много таких же бутылок и пузырьков с различными жидкостями. Вернувшись после войны в свою лабораторию, Бор прежде всего нашел драгоценную бутылку. По его просьбе сотрудники выделили из раствора золото и заново изготовили обе медали. На экране приведено уравнение реакции растворения золота в царской водке:
8-й ученик. С золотом связана еще одна интересная история. В конце войны правители «независимого» Словенского государства, сформированного Гитлером на территории Чехословакии, задумали припрятать часть золотого запаса страны. Когда линия фронта значительно приблизилась, эсэсовцы окружили здание банка, и офицер, угрожая служащим расстрелом, приказал сдать ценности. Через несколько минут ящики с золотом перекочевали из сейфов в эсэсовские грузовики. Налетчики не подозревали, что в ящиках хранятся слитки «золота», предусмотрительно изготовленные директором монетного двора из… олова! Настоящее же золото осталось в тайниках дожидаться окончания войны.
9-й ученик. Было бы несправедливо не вспомнить сегодня о порохе. Во время войны в основном использовался порох нитроцеллюлозный (бездымный) и реже черный (дымный). Основой первого является высокомолекулярное взрывчатое вещество нитроцеллюлоза, а второй представляет собой смесь нитрата калия (75%), угля (15%) и серы (10%). Грозные боевые «катюши» и знаменитый штурмовик ИЛ-2 были вооружены реактивными снарядами, топливом для которых служили баллиститные (бездымные) пороха – одна из разновидностей нитроцеллюлозных порохов.
|
|
Штурмовик ИЛ-2. СССР |
Взрывчатое вещество кордит, используемое для начинки гранат и разрывных пуль, содержит приблизительно 30% нитроглицерина и 65% пироксилина (пироксилин представляет собой тринитрат целлюлозы).
Демонстрационный опыт. Горение бездымного пороха – нитроцеллюлозы.
10-й ученик. В 1934 г. в Германии был наложен запрет на все публикации, связанные с H2O2 (пероксидом водорода). В 1938–1942 гг. инженер Гельмут Вальтер построил подводную лодку
U-80, работавшую на пероксиде водорода высокой концентрации. На испытаниях U-80 показала высокую подводную скорость – 28 узлов (52 км/ч). Еще в 1934 г. прошла испытания первая подводная лодка с двумя турбинами, работающими на H2O2. Всего же немцы успели построить 11 таких лодок. Высокоэффективные энергетические установки, работающие на пероксиде водорода, были разработаны не только для подводных лодок, но и для самолетов, а позже – для ракет Фау-1 и Фау-2.
11-й ученик. Двигательная установка лодки U-80 работала по так называемому холодному процессу. Пероксид водорода в присутствии перманганатов натрия и кальция разлагался. Получающиеся в результате пары воды и кислород использовали в качестве рабочего тела в турбине и удаляли за борт (на экран проецируется уравнение реакции):
Ca(MnO4)2 + 3H2O2 = 2MnO2 + Ca(OH)2 + 2H2O + 3O2.
В отличие от U-80 двигатели более поздних подводных лодок работали по «горячему процессу»: Н2О2 разлагался на водяной пар и кислород. В кислороде сжигалось жидкое топливо. Водяной пар смешивался с газами, образующимися от сгорания топлива. Полученная смесь приводила в движение турбину.
|
|
Советская подводная лодка типа «Щука» |
В наши дни подводный флот приобрел стратегическое значение. Атомные силовые установки во много раз увеличили дальность действия подводных лодок. Непрерывный контроль за составом воздуха, которым дышат подводники, его очистка и кондиционирование стали важны, как никогда. Роль химических средств очистки и регенерации воздуха по-прежнему первостепенна. Поэтому подводники с полным правом могут сказать: «Химия – это жизнь».
12-й ученик. Трудная задача стояла перед войсками противовоздушной обороны. На нашу Родину были брошены тысячи самолетов, пилоты которых уже имели опыт войны в Испании, Польше, Норвегии, Бельгии, Франции. Для защиты городов использовали все возможные средства. Так, помимо зенитных орудий небо над городами защищали наполненные водородом шары, которые мешали пикированию немецких бомбардировщиков. Во время ночных налетов пилотов ослепляли специально выбрасываемыми составами, содержащими соли стронция и кальция. Ионы Са2+ окрашивали пламя в кирпично-красный цвет, ионы Sr2+ – в малиновый.
Демонстрационный опыт. Окрашивание пламени солями стронция и кальция. Полоски фильтровальной бумаги смачивают в концентрированных растворах нитратов кальция и стронция. Высушенные полоски укрепляют на металлическом стержне. При поджигании полосок они горят, окрашивая пламя в кирпично-красный (катион Са2+) и малиновый (катион Sr2+) цвет.
13-й ученик. Для заполнения шаров водородом в военном деле использовался силиконовый способ, основанный на взаимодействии кремния с раствором гидроксида натрия. Реакция идет по уравнению:
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 .
Часто для получения водорода использовали гидрид лития. Таблетки LiH служили американским летчикам портативным источником водорода. При авариях над морем под действием воды таблетки моментально разлагались, наполняя водородом спасательные средства – надувные лодки, жилеты, сигнальные шары-антенны:
LiH + H2O = LiOH + H2.
|
|
Бомбардировщик «Норт Америкен» В-25. |
14-й ученик. Искусственно созданные дымовые завесы помогли сохранить жизни тысяч советских бойцов. Эти завесы создавались при помощи дымообразующих веществ. Прикрытие переправ через Волгу у Сталинграда и при форсировании Днепра, задымление Кронштадта и Севастополя, широкое применение дымовых завес в берлинской операции – это далеко не полный перечень использования их в годы Великой Отечественной войны. Одним из первых дымообразующих веществ был белый фосфор. Дымовая завеса при использовании белого фосфора состоит из частичек оксидов (Р2О3, Р2О5) и капель фосфорной кислоты.
Демонстрационный опыт. «Дым без огня». В цилиндр наливают несколько капель концентрированной соляной кислоты, на стекло капают несколько капель 25%-го раствора аммиака. Цилиндр накрывают стеклом. Образуется белый дым.
15-й ученик. В начале войны, когда от торпед и бомб, привязанных к специально обученным акулам, тонуло немало кораблей, возникла необходимость в надежном средстве защиты от акул. В решении этой проблемы приняли участие многие охотники на акул и ученые. Эрнест Хемингуэй помог этим исследованиям – он показал места, где сам не раз охотился на морских хищниц. Оказалось, что акулы просто не переносят сульфата меди(II). Акулы за версту обходили приманки, обработанные этим веществом, и с жадностью хватали приманки без сульфата меди.
Учитель. Сейчас с небольшими сообщениями перед нами выступят ученики 8-го класса.
Таблица Менделеева на защите Родины
В руках каждого ученика табличка с символом элемента, о котором он рассказывает.
Сообщения учеников
В годы Великой Отечественной войны элемент литий приобрел особое значение. Металлический литий бурно реагирует с водой, при этом выделяется большой объем водорода, которым заполняли аэростаты и спасательное снаряжение при авариях самолетов и судов в открытом море. Добавка гидроксида лития в щелочные аккумуляторы увеличивает срок их службы в 2–3 раза, что было очень нужно для партизанских отрядов. Трассирующие пули с добавками Li при полете оставляли сине-зеленый след. Соединения лития использовались на подводных лодках для очистки воздуха.
• • •
Бериллиевая бронза (сплав меди и 1–2,5% Ве с добавками 0,2–0,5% Ni и Со) используется в самолетостроении. А сплав Ве, Mg, Al, Ti необходим в создании ракет и скорострельных авиационных пулеметов, впервые примененных в годы войны.
• • •
Азот обязательно входит в состав взрывчатых веществ. Ни одно взрывчатое вещество нельзя приготовить без азотной кислоты HNO3 и ее солей.
• • •
На основе Mg и Al изготовлялись прочные и сверхлегкие сплавы для самолетостроения.
• • •
Сплав титана (до 88%) с другими металлами идет на изготовление танковой брони. В 1943 г. Гитлер издал приказ вступать в бой с советскими танками ИС-3 на расстоянии не более 1 км. Состав брони у этого танка был такой, что его не могли пробить фашистские снаряды. Титан применяют также в радиотехнике.
• • •
Из ванадиевой стали изготавливали солдатские каски, шлемы, броневые плиты на пушках, бронебойные снаряды.
• • •
Хромовые стали нужны для изготовления огнестрельных орудий, корпусов подводных лодок.
• • •
Более 90% всех металлов, которые использовались в Великой Отечественной войне, приходилось на железо. Fe – главная составляющая часть чугунов и сталей.
Кобальтовая сталь использовалась для изготовления магнитных мин.
|
|
Дульнозарядный миномет и мина |
• • •
Сплав Cu (90%) и Sn (10%) – пушечный металл. Сплав Cu (68%) и Zn (32%) – латунь – использовали для изготовления артиллерийских снарядов и патронов.
• • •
Без германия не было бы радиолокаторов.
• • •
Мышьяк – составная часть отравляющих веществ.
• • •
Тантал – важнейший стратегический материл для изготовления радарных установок, передаточных радиостанций.
• • •
Из вольфрамовых сталей и сплавов изготавливают танковую броню, оболочки торпед и снарядов.
• • •
Величайшее достижение науки породило величайшую трагедию человечества. Первая атомная (урановая) бомба была создана в США и 6 августа 1945 г. сброшена на Хиросиму.
• • •
Первая плутониевая бомба была также изготовлена в США. 9 августа 1945 г. она была сброшена на Нагасаки. Ее взрыв повлек за собой десятки тысяч смертей и сотни тысяч тяжелых увечий. Последствия взрыва сказываются и сейчас на новых поколениях.
Учитель. Слово предоставляется ученикам 9-го класса.
Ученые-химики в период
Великой Отечественной войны
1-й ученик. Вместе со всеми трудящимися нашей страны советские ученые принимали самое активное участие в обеспечении победы над фашистской Германией в годы Великой Отечественной войны. Ученые-химики создавали новые способы производства самых разных материалов, взрывчатых веществ, топливо для реактивных снарядов «катюш», высокооктановые бензины, каучук, материалы для изготовления броневой стали, легкие сплавы для авиации, лекарственные препараты. Выпуск химической продукции к концу войны приблизился к довоенному уровню, а в 1945 г. он достиг 92% от уровня 1940 г.
Мы расскажем о деятельности некоторых ученых-химиков в годы войны.
|
|
Залп реактивных минометов «катюша» |
На стенде представлены портреты ученых-химиков. Ученики рассказывают об ученых, показывают их портреты.
|
|
А.Е.Арбузов |
2-й ученик. Александр Ерминингельдович Арбузов. Выдающийся ученый, основоположник одного из новейших направлений науки – химии фосфорорганических соединений. Вся жизнь и деятельность его были неразрывно связаны с прославленной Казанской школой химиков. Исследования Арбузова в годы войны были всецело посвящены нуждам обороны и медицины. Так, в марте 1943 г. виднейший советский физик-оптик С.И.Вавилов писал Арбузову: «Глубокоуважаемый Александр Ерминингельдович! Обращаюсь к Вам с большой просьбой – изготовить в Вашей лаборатории 15 г 3,6-диаминофталимида. Оказалось, что этот препарат, полученный от Вас, обладает ценными свойствами в отношении флуоресценции и адсорбции, и сейчас нам необходим для изготовления нового оборонного оптического прибора…» Значительно позднее Арбузов узнал, что изготовленного им препарата было достаточно для снабжения оптики танковых частей нашей армии и имело значение для обнаружения врага на далеком расстоянии. В дальнейшем Арбузов выполнял и другие заказы оптического института на изготовление различных реактивов.
|
|
Н.Д.Зелинский |
3-й ученик. Николай Дмитриевич Зелинский. С именем Зелинского связана целая эпоха в истории отечественной химии. Обладая творческой силой мысли и будучи патриотом своей Родины, Зелинский вошел в ее историю как деятель науки, который в критические моменты исторических судеб своей страны без колебания становился на ее защиту. Так было в истории с противогазом в первую мировую войну, с синтетическим бензином в гражданскую и авиационным топливом в Великую Отечественную войну. Зелинский в период 1941–1945 гг. – это не просто химик-исследователь, он был уже славой едва ли не самой большой в стране научной школы, исследования которой были направлены на разработку способов получения высокооктанового топлива для авиации, мономеров для синтетического
каучука.
|
|
Н.Н.Семенов |
4-й ученик. Николай Николаевич Семенов. Вклад академика Семенова в обеспечение победы в войне всецело определялся разработанной им теорией цепных разветвленных реакций. Эта теория давала в руки химиков возможность ускорять реакции вплоть до образования взрывной лавины, замедлять их и даже останавливать на любой промежуточной стадии. Исследования процессов взрыва, горения, детонации, проводимые Семеновым с сотрудниками, уже в начале 1940-х гг. привели к выдающимся результатам. Новые достижения во время войны в том или ином виде использовались в производстве патронов, артиллерийских снарядов, взрывчатых веществ, зажигательных смесей для огнеметов. Были проведены исследования, посвященные вопросам отражения и столкновения ударных волн при взрывах. Результаты этих исследований были использованы уже в первый период войны при создании кумулятивных снарядов, гранат и мин для борьбы с вражескими танками.
|
|
Противотанковая пушка |
Демонстрируется фрагмент художественного фильма «Освобождение», где Гитлер осматривает пробоины в танках, сделанные нашими снарядами.
|
|
А.Е.Ферсман |
5-й ученик. Александр Евгеньевич Ферсман. Из выступления академика Ферсмана на антифашистском митинге советских ученых, 1941 г., Москва: «Война потребовала грандиозного количества основных видов стратегического сырья. Потребовался целый ряд новых металлов для авиации, для бронебойной стали, потребовались магний и стронций для осветительных ракет и факелов, потребовалось больше йода и еще длинный ряд самых разнообразных веществ. И на нас лежит ответственность за обеспечение стратегическим сырьем. Необходимо помочь своими знаниями создать лучшие танки, самолеты, чтобы скорее освободить все народы от нашествия гитлеровской банды».
Ферсман не раз говорил, что его жизнь – это история любви к камню. Он первооткрыватель и неутомимый исследователь апатитов на Кольском полуострове, радиевых руд в Фергане, серы в Каракумах, вольфрамовых месторождений в Забайкалье, один из создателей промышленности редких элементов.
|
|
Танк Т-34 |
С первых дней после начала войны Ферсман активно включился в перестройку науки и промышленности на военные рельсы. Выполнял специальные работы по военно-инженерной геологии, военной географии, маскировочным краскам, по вопросам стратегического сырья.
|
|
С.И.Вольфкович |
6-й ученик. Семен Исаакович Вольфкович. Крупнейший советский химик-технолог, был директором НИИ удобрений и инсектицидов, занимался соединениями фосфора. Сотрудники руководимого им института создавали фосфорно-серные сплавы для стеклянных бутылок, которые служили противотанковыми «бомбами», изготавливали химические грелки, которые использовались для обогрева бойцов дозоров. Санитарной службе требовались средства против обморожения, ожогов, лекарственные средства. Над этим работали сотрудники его института.
|
|
И.Л.Кнунянц |
7-й ученик. Иван Людвигович Кнунянц. Во время войны и после нее – профессор и заведующий кафедрой Военной Академии химической защиты. Премия, которой Иван Людвигович Кнунянц был удостоен в 1943 г., была присуждена ему за разработку надежного средства индивидуальной защиты людей от отравляющих веществ. Иван Людвигович является основоположником химии фторорганических соединений.
|
|
М.М.Дубинин |
1-й ученик. Михаил Михайлович Дубинин. Еще до начала Великой Отечественной войны на посту начальника кафедры и профессора Военной Академии химической защиты он проводил исследования сорбции газов, паров и растворенных веществ твердыми пористыми телами. Михаил Михайлович – признанный авторитет по всем основным вопросам, связанным с противохимической защитой органов дыхания.
|
|
Н.Н.Мельников |
2-й ученик. Николай Николаевич Мельников. С самого начала войны перед учеными была поставлена задача разработать и организовать производство препаратов для борьбы с инфекционными заболеваниями, в первую очередь с сыпным тифом, который переносят вши. Под руководством Мельникова было организовано производство дуста, различных антисептиков для деревянных деталей самолетов.
|
|
Истребитель И-15 конструкции |
|
|
А.Н.Фрумкин |
3-й ученик. Александр Наумович Фрумкин. Выдающийся ученый, один из основоположников современного учения об электрохимических процессах, основатель советской школы электрохимиков. Занимался вопросами защиты металлов от коррозии, разработал физико-химический метод крепления грунтов для аэродромов, рецептуру для огнезащитной пропитки дерева. Вместе с сотрудниками разработал электрохимические взрыватели. Хочется привести слова Фрумкина на антифашистском митинге советских ученых в 1941 г.: «Я – химик. Позвольте мне сегодня говорить от имени всех советских химиков. Несомненно, что химия является одним из существенных факторов, от которых зависит успех современной войны. Производство взрывчатых веществ, качественных сталей, легких металлов, топлива – все это разнообразные виды применения химии, не говоря уже о специальных формах химического оружия. В современной войне немецкая химия подарила миру пока одну “новинку” – это массовое применение возбуждающих и наркотических веществ, которые дают немецким солдатам перед тем, как послать их на верную смерть. Советские химики призывают ученых всего мира использовать свои знания для борьбы с фашизмом».
|
|
С.С.Наметкин |
4-й ученик. Сергей Семенович Наметкин является одним из основоположников нефтехимической науки. Он успешно работал в области синтеза новых металлорганических соединений, отравляющих и взрывчатых веществ. Сергей Семенович отдал во время войны много сил для развития производства моторных топлив и масел, занимался вопросами химической защиты.
|
|
В.А.Каргин |
5-й ученик. Валентин Алексеевич Каргин. Исследования академика Валентина Алексеевича Каргина охватывают широкий круг вопросов, относящихся к физической химии, электрохимии и физикохимии высокомолекулярных соединений. Каргин разработал специальные материалы для изготовления одежды, защищающей от действия отравляющих веществ, принцип и технологию нового метода обработки защитных тканей, химические составы, делающие валяную обувь непромокаемой, специальные типы резин для боевых машин нашей армии.
|
|
Ю.А.Клячко |
6-й ученик. Юрий Аркадьевич Клячко. Профессор, замначальника Военной Академии химической защиты и начальник кафедры аналитической химии. Организовал из состава академии химической защиты батальон и был начальником боевого участка на ближайших подступах к Москве. Под его руководством была развернута работа по созданию новых средств химической обороны, в том числе по дымам, антидотам, огнеметным средствам.
|
|
Современный реактивный |
Химическое оружие – боевые
отравляющие вещества
Учитель. Сейчас мы расскажем вам о более современном и страшном оружии – химическом. Предоставляю слово ученикам 10-го класса.
Формулы отравляющих веществ выполнены тушью на ватмане, схемы синтезов проецируются на экран через кодоскоп.
1-й ученик. 22 апреля 1915 г. во время сражения на реке Ипр (Бельгия) немецкие войска впервые применили отравляющее вещество, выпустив огромное ядовитое облако хлора. Так началась химическая война.
Уилфред Оуен был одним из почитаемых поэтов первой мировой войны. Вот отрывок из его стихотворения, посвященного описанию смерти солдата от отравления хлором во время газовой атаки. Названием стихотворения послужило начало строки, заимствованной у древнеримского поэта Горация: «Нет больше радости и чести, чем умереть за родину».
2-й ученик.
Согнувшись пополам, как нищие с мешками,
Спиной к преследующим вспышкам боя,
Хромая, кашляя надрывно, мы плелись
Устало к месту вожделенного покоя.
Шли, дремля на ходу, в грязи башмак теряя,
Покорно волоклись сквозь этот ад,
Брели на ощупь, позади не различая
Глухих разрывов газовых гранат.
Газ! Газ! Скорей! – Неловкие движенья,
Напяливание масок в едкой мгле.
Один замешкался, давясь и спотыкаясь,
Барахтаясь, как в огненной смоле,
В просветах мутного зеленого тумана,
Бессильный, как во сне, вмешаться и помочь,
Я видел только – вот он зашатался,
Рванулся и поник – бороться уж невмочь.
О, если б ты потом тащился вместе с нами
За той повозкой, куда кинули его,
Смотрел в лицо с разинутыми бельмами-глазами,
Не видящими больше ничего,
Слыхал, как от толчков повозки вновь и вновь
В забитых пеной легких клокотала кровь, –
Ты не посмел бы, друг мой, повторять
Избитой лжи, юнцов наивных распаляя:
«Нет больше радости и чести жизнь отдать,
За родину солдатом погибая!»
3-й ученик. В период первой мировой войны исследования выдающихся химиков Н.Д.Зелинского и Н.А.Шилова привели к разработке противогаза, который позволил сберечь жизни тысяч людей: потери от химического оружия намного превысили последствия самых тяжелых катастроф мирного времени.
В 1920–1930 гг. нависла угроза развязывания второй мировой войны. Крупнейшие мировые державы лихорадочно вооружались, наибольшие усилия для этого прилагали Германия и СССР. Однако, даже владея отравляющими веществами нового поколения, Гитлер не решился развязать химическую войну, вероятно, понимая, что последствия ее для сравнительно маленькой Германии и необъятной России будут несоизмеримы.
4-й ученик. После второй мировой войны гонка химических вооружений продолжалась на более высоком уровне. В настоящее время ведущие мировые державы не производят химического оружия, однако на планете скопились огромные запасы смертоносных отравляющих веществ, что представляет серьезную опасность для природы и общества.
На вооружение были приняты и хранятся на складах: иприт, люизит, зарин, зоман и еще один продукт, который принято обозначать американским шифром «VX». Рассмотрим их подробнее.
5-й ученик. Немецкий химик В.Мейер открыл тиофен и предложил Николаю Дмитриевичу Зелинскому осуществить синтез тетрагидротиофена. «Идя по пути такого синтеза, – писал Зелинский, – мною приготовлен был промежуточный продукт – дихлордиэтилсульфид, – оказавшийся сильным ядом, от которого я жестоко пострадал, получил ожоги рук и тела».
Иприт относится к кожно-нервным отравляющим веществам. Проникая через кожу, эта жидкость вызывает образование волдырей и труднозаживающих язв, поражает органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кровеносную систему. При тяжелых поражениях спасти человека обычно не удается, а при поражении кожи пострадавший надолго теряет трудоспособность. Существует много методов промышленного синтеза иприта (уравнения реакций демонстрируются на экране):
Как видно из приведенных схем, применяемое сырье и относительная простота синтеза сделали иприт доступным для многих стран, обладающих достаточно развитой химической отраслью промышленности.
6-й ученик. Название другого отравляющего вещества – люизит.
Сырьем для получения люизита служат хлорид мышьяка(III) и ацетилен:
Это вещество разработали американские ученые как альтернативу немецкому иприту. Токсичное действие люизита аналогично действию иприта, но существенно слабее, а поражение им обычно заканчивается выздоровлением.
7-й ученик. Значительная часть погибших от химического оружия людей стала жертвами фосгена и синильной кислоты.
Фосген и синильная кислота – многотоннажные продукты химической отрасли промышленности. В основе технологии их получения лежат реакции, отвечающие схемам:
Фосген и синильная кислота при обычных условиях – газообразные вещества, поэтому они поражают человека через органы дыхания.
8-й ученик. В 1940–1950 гг. появилось новое поколение отравляющих веществ – нервно-паралитического действия. Все вещества с таким действием относятся к фосфорорганическим соединениям. Это эфиры фосфорной и алкилфосфоновых кислот.
Первым фосфорорганическим отравляющим веществом был табун. Дальнейшие исследования привели к разработке групп алкиловых эфиров фторфосфоновых кислот, среди которых наиболее токсичными оказались зарин и зоман.
Фосфорорганические отравляющие вещества вызывают сокращение мышц, судороги, сужение зрачков, а затем и смерть.
9-й ученик. Наиболее простым с технологической точки зрения является производство зарина. На схеме представлен один из вариантов синтеза зарина, разработанный в Германии во время второй мировой войны:
Аналогичным путем можно получить зоман, используя на последней стадии вместо изопропилового спирта 3,3-диметилбутанол-2.
10-й ученик. В 1956 г. шведский биохимик Л.Таммелин синтезировал тиохолинфосфонаты – вещества, отвечающие общей формуле:
Эти соединения оказались чрезвычайно токсичными: одна капля вещества, попавшая на кожу, вызывала смертельное отравление. Все исследования, связанные с соединениями этого класса, были сразу засекречены, и вскоре в США было организовано промышленное производство такого фосфорорганического вещества под шифром «VX» c составом: R = метил, R' = этил,
R'' = изопропил. В 1960-е гг. VX-газы заняли ведущее место в арсеналах супердержав. Запасы его оказались настолько огромными, что промышленное производство в США в 1969 г. было прекращено.
11-й ученик. На сегодняшний день среди запасов химического оружия, хранящегося на военных складах, в основном находятся нервно-паралитические отравляющие вещества
(около 32 тыс. т), кожно-нервные отравляющие вещества (около 6 тыс. т).
Применение химического оружия в наши дни совершенно исключено, поэтому необходимо было решить вопрос о его дальнейшей судьбе.
Принято решение уничтожить химическое оружие. В первой половине XX в. его либо топили в море, либо закапывали в землю. Какими последствиями чреваты такие захоронения, пояснять не надо. Сейчас отравляющие вещества сжигают, но и здесь есть свои недостатки. При горении в обычном пламени концентрация ядов в отходящих газах в десятки тысяч раз превышает предельно допустимую. Относительную безопасность дает высокотемпературный дожег отходящих газов в плазменной электропечи (метод, применяемый в США).
12-й ученик. Другой подход к уничтожению химического оружия заключается в предварительном обезвреживании отравляющих веществ. Образовавшиеся нетоксичные массы можно сжечь, а можно перевести в твердые нерастворимые блоки, чтобы затем эти блоки захоронить в специальных могильниках или использовать в дорожном строительстве.
Учитель. В настоящее время широко обсуждается концепция уничтожения отравляющих веществ непосредственно в боеприпасах, предлагается переработка нетоксичных реакционных масс в химическую продукцию коммерческого назначения. Пока же у правительства нет денег не только на уничтожение химического оружия, но и на научные исследования в этой области. И в XXI век мы входим с тяжелым наследием прошлого. Хотелось бы надеяться, что трезвый ум возьмет верх над алчностью. Пусть мощь этой прекрасной науки – химии – будет направлена не на разработку новых отравляющих веществ, а на решение глобальных общечеловеческих проблем.
Завершим мы нашу конференцию символическим салютом в честь тех, кто сделал все возможное и невозможное для приближения победы над фашизмом.
Звучит песня «День Победы». На лабораторном столе учащиеся демонстрируют «салют».
Опыт. Перемешать на листе бумаги по 3 ложечки KMnO4, порошка угля, порошка железа. Полученную смесь высыпать в железный тигель и нагреть в пламени спиртовки. Начинается реакция, смесь выбрасывается из тигля в виде множества искр.
ЛИТЕРАТУРА
Химия (ИД «Первое сентября»), 2001, № 7; 1999, № 16;
Фримантл М. Химия в действии. Т. 2. М.: Мир, 1998, с. 258;
Химия в школе, 1985, № 1, 2; 1984, № 6; 1995, № 4; 1996, № 1