Команда Украины на 44-й Международной олимпиаде по химии вошла в десятку лучших

С 21 по 30 июля 2012 в Вашингтоне проходила 44-я Международная химическая олимпиада (МХО). Для участия в этих всемирных интеллектуальных юношеских соревнованиях собираются выпускники и учащиеся средних учебных заведений в возрасте до 20 лет.

Организатором олимпиады была крупнейшая в мире научная организация – Американское химическое общество (АХТ), генеральным спонсором – компания Dow Chemical, хозяином – университет Мэриленда.

В этом году соревновались команды 72 стран, еще 5 стран, которые собираются присоединиться к всемирным олимпиадам в течение следующих двух лет, прислали наблюдателей. По правилам, страны-участницы олимпиады представляли команды из четырех человек.

Украина направляет на олимпиады отдельные команды с 1994 года. В украинскую команду на 44-й МХО вошли победители 49-й Всеукраинской олимпиады 2012 года: * выпускники 11-го класса Ирина Запорожец (г. Балаклея Харьковской области); Игорь Чернюх (Львовский физико-математический лицей), Дмитрий Шибанов (г. Севастополь) и десятиклассник Андрей Стельмах из Львовского физико-математического лицея.

Благодаря утверждению осенью 2011 года Министерством образования и науки, молодежи и спорта Украины нового Положения о Всеукраинских ученических олимпиадах впервые за последние 15 лет появилась возможность привлекать к подготовке и направлять на МХО не только одиннадцатиклассников, но и учеников десятых классов.

Понятно, что это повышает мотивацию юных химиков, позволяет формировать команду Украины из наиболее подготовленных юношей и девушек и предоставляет десятиклассникам незаменимый опыт участия в МХО.

Олимпиада по правилам, состоит из двух туров. На первый, экспериментальный выделяется 40 баллов, на теоретический – 60.

В теоретическом туре авторы предложили 8 задач, состоявших из 45 подпунктов. Условия были достаточно развернутыми – ученики получили текст на 49 страницах. На практическом туре участники выполняли два лабораторных задания.

Тематика заданий теоретического тура ни была связана с программами по химии для общеобразовательных учебных заведений. Участники соревнований должны обладать знаниями, которые студенты университетов получают после изучения курсов неорганической, органической, физической, квантовой химии, аналитической, координационной химии и биохимии. Первая задача была посвящена химии бора. Для ее решения нужно было иметь фактические знания по этой тематике и термохимии. Во второй задачи рассматривались строение и изомерия комплексных соединений, эффект транс-влияния Чугаева, механизмы и кинетика реакций замещения лигандов в комплексах и свойства наночастиц золота с привитыми комплексами Pt (IV). Эта задача оказалась простой для участников олимпиады – средний балл за ее выполнение составил почти 80% от максимально возможного. Третья задача предусматривала обработку данных спектрофотометрического анализа и приближенные расчеты равновесий в растворах.

Несмотря на довольно стандартный характер, задача стала для учеников сложной – средний балл лишь немного превысил 50% от максимального. Четвертая задача касалась свойств сверхпроводящей керамики идеализированного состава YBa2Cu3O7 и состояла из двух частей. В первой участники олимпиады должны были продемонстрировать знания по кристаллохимии, во второй – определить реальный состав керамики на основании результатов химического анализа. В пятой задачи, обсуждая реакции алкилирования пиримидиновых оснований, входящих в состав ДНК и их азотсодержащих аналогов, участники должны были продемонстрировать понимание механизмов реакций и влияния строения основ и алкилирующих реагентов на состав продуктов. Шестой была довольно интересная задача по органической химии – на определение зашифрованных соединений на основе спектров ПМР и понимание механизмов преобразований.

Седьмая задача рассматривала ход реакции Дильса-Альдера в различных условиях, в том числе, при ферментативном катализе. В восьмой задачи было предложено охарактеризовать свойства полициклических ароматических углеводородов с помощью модели «частица в двумерном ящике» и использовать полученные результаты для нахождения энергии уровня Ферми графена. Отвечая на вопросы, поставленные в последней части задачи, участники должны были не только показать глубокие знания, но и проявить смекалку и логику.

В первой задачи экспериментального тура ученики изучали кинетику реакции йодирования ацетона в кислой среде и делали выводы о механизме реакции.

«Изюминкой» задачи было использование не только «обычного» ацетона, но и ценного дейтерированого для определения изотопного эффекта. Задача привлекательна тем, что олимпийцы должны не только воссоздать подробную схему опыта, но и самостоятельно спланировать эксперимент – выбрать концентрации ацетона, кислоты и йода, необходимые для определения порядка реакций с каждым из реагентов, и сделать на основе своих экспериментальных результатов выводы о механизме. Подавляющее большинство участников олимпиады удачно выполнила эту задачу, средняя оценка составила 80% от максимально возможной. Вторая задача была задумана очень интересно и посвящена комплексам с лигандом salen – одном из «горячих» направлений координационной химии. Ученики сначала выполняли довольно кропотливый и длительный синтез комплексного соединения марганца с salen (в этом комплексе марганец мог находиться в степенях окисления +3 или +4), выделяли и высушивали образованный комплекс и проводили тонкослойной хроматографии исходного лиганда и комплекса.

Отдельной частью работы было установление по данным обратного йодометрического титрования степени окисления марганца в комплексе, похожем на синтезированный учениками. Предполагалось, что избытком аскорбиновой кислоты марганец в комплексе восстанавливается до степени окисления +2, а избыток восстановителя оттитрируется раствором KI3. При выполнении задачи ученики встретились с неожиданными проблемами. Во-первых, по неизвестным причинам продукт синтеза оказался очень влажным, из-за чего значительная часть учеников получила выходы более 100%, а некоторые – и 200-300%. Во-вторых, объемы растворов KI3, потраченных на титрование избытка аскорбиновой кислоты, у подавляющего большинства участников были значительно – на 0,5-1 мл – меньше, чем предполагалось организаторами (возможно, из-за частичного окисления заранее приготовленного раствора аскорбиновой кислоты). Эти проблемы стали предметом длительного обсуждения на заседании международного жюри 27 июля. По настоянию жюри, организаторы высушили полученные участниками продукты и определили их выход. А по части задачи, связанной с титрованием, жюри большинством голосов приняло беспрецедентное решение – признал, что его вообще нельзя оценивать. В результате участники олимпиады получили баллы только за выход синтезируемых ими комплексов и выполнения тонкослойной хроматографии, средняя оценка за выполнение задачи превысила 80% от максимально возможной.

Со всеми задачами теоретического и практического туров можно ознакомиться на сайте http://www-chemo.univer.kharkov.ua/olympiad.htm.

Баллы, набранные участниками олимпиады в Вашингтоне, были чрезвычайно высокими: абсолютный победитель Флориан Бергер из Германии получил 98 баллов из 100 возможных, а для награждения бронзовой медалью едва хватало 2/3 баллов от максимума.

Во время 42-й МХО украинские участники показали высокие результаты.

Это особенно приятно, потому что наши олимпийцы все же воспитываются на творческих задачах, которые преобладают на Всеукраинских олимпиадах, и порой допускают досадные технические ошибки или просто начинают отвечать на вопрос задачи, не дочитав до конца долгие скучные условия.

Лучшими были на олимпиаде команды Республики Корея (4 золотые медали), Тайваня, России, Сингапура и Индии (по 3 золотые и серебряная медали). Хотя олимпиада является индивидуальным соревнованием и результаты команд не определяются, неофициальные командные рейтинги привлекают большое внимание.

Выступление команды Украины можно оценить как значительный успех, ведь наша команда в напряженной борьбе победила сборные многих стран мира, войдя в десятку лучших. Высокий результат команды Украины (а также и сборных России, Венгрии, Германии, Беларуси, Румынии, Казахстана, Литвы, Чехии, Польши, других стран) обусловлен тем, что в этих странах сохраняются и развиваются традиции национальных химических соревнований, направленных на выявление и воспитание творческих личностей.

Важным фактором успеха является неугасимый энтузиазм преподавателей ведущих университетов Украины, научных работников, аспирантов, студентов, активно участвующих в проведении Всеукраинских олимпиад и подготовке национальных сборных к международным соревнованиям. И, безусловно, неоценимым является вклад лучших учителей – воспитателей будущей химической элиты. В этой связи нельзя не вспомнить заслуженную учительницу Украины Л.Т. Алексин, которая во Львовском физико-математическом лицее подготовила победителей МХО-2012 Игоря Чернюх и Андрея Стельмаха, а всего за последние 7 лет воспитала 8 призеров МХО.

Нельзя не упомянуть и о некоторых проблемах. В последние годы, в связи с нарастающими в мире тенденциями «стандартизации» массового среднего и высшего образования, которые не обошли и международные олимпиады, при проведении Всеукраинских олимпиад и подготовке команд Украины в МХО приходится все больше внимания уделять формированию навыков, необходимых для успеха на олимпиадах именно «восточного» типа.

Результаты украинских участников МХО могли бы быть еще лучше, если бы они имели такой же опыт работы в лабораториях, как ученики из многих других стран.

К сожалению, наша «школьная» химия оторвана от современного эксперимента, лабораторно-материальная база высших учебных заведений, на базе которых проводятся Всеукраинские и областные химические олимпиады, не позволяет даже приблизиться к уровню, присущего международным соревнованием, а во время тренировочных сборов в МХО удается ликвидировать далеко не все пробелы в навыках и знаниях будущих олимпийцев.

Однако, учитывая существующие проблемы, международное олимпиадное движение развивается, система олимпиад продолжает положительно влиять на мировую и национальные системы химического образования, а сами олимпиады превратились в масштабные и известные в мире мероприятия, способствующие повышению интереса общества к естествознанию и преодолению хемофобии.

В 2013 году 45-МХО состоится в России на базе МГУ им. М.В. Ломоносова, в 2014-м – в столице Вьетнама Ханое, а желание провести следующие олимпиады выразили Азербайджан, Таиланд, Сингапур, Чехия и Словакия.

Члены команды Украины, которые завершили среднюю школу, продолжат обучение в выбранных ими вузах: Игорь Чернюх – во Львовском национальном университете имени Ивана Франко, Ирина Запорожец – в Харьковском национальном университете имени В.Н. Каразина, Дмитрий Шибанов – в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова.

Ю. Холин, Г. Мальченко

С полной версией статьи можно ознакомиться на http://www-chemo.univer.kharkov.ua