Меню
Команда України на 44-й Міжнародній олімпіаді з хімії увійшла до десятки кращих
10.09.2012 Статті

З 21 по 30 липня 2012 року у Вашингтоні проходила 44-та Міжнародна хімічна олімпіада (МХО). Для участі в цих всесвітніх інтелектуальних юнацьких змаганнях збираються випускники та учні середніх навчальних закладів віком до 20 років.

Організатором олімпіади була найбільша у світі наукова організація – Американське хімічне товариство (АХТ), генеральним спонсором – компанія Dow Chemical, господарем – університет Меріленду.

Цього року змагалися команди 72 країн, ще 5 країн, які збираються приєднатися до всесвітніх олімпіад протягом наступних двох років, надіслали спостерігачів. За правилами, країни-учасниці олімпіади представляли команда з чотирьох осіб. Україна надсилає на олімпіади окремі команди з 1994 року.

До української команди на 44-й МХО увійшли переможці 49-ї Всеукраїнської олімпіади 2012 року: випускники 11-го класу Ірина Запорожець (м. Балаклія Харківської області); Ігор Чернюх (Львівський фізико-математичний ліцей); Дмитро Шибанов (м. Севастополь) та десятикласник Андрій Стельмах з Львівського фізико-математичного ліцею.

Завдяки затвердженню восени 2011 року Міністерством освіти і науки, молоді та спорту України нового Положення про Всеукраїнські учнівські олімпіади вперше за останні 15 років з’явилася можливість залучати до підготовки та направляти на МХО не лише одинадцятикласників, а й учнів десятих класів. Зрозуміло, що це підвищує мотивацію юних хіміків, дозволяє формувати команду України з найкраще підготовлених юнаків та дівчат і надає десятикласникам незамінний досвід участі в МХО.

Олімпіада, за правилами, складається з двох турів. На перший, експериментальний виділяється 40 балів, на теоретичний – 60.

На теоретичному турі автори запропонували 8 задач, що складалися з 45 підпунктів. Умови були досить розгорнутими – учні одержали текст на 49 сторінках. На практичному турі учасники виконували два лабораторних завдання.

Тематика завдань теоретичного туру не була пов’язаною з програмами з хімії для загальноосвітніх навчальних закладів. Учасники змагань мали володіти знаннями, які студенти університетів здобувають після вивченні курсів неорганічної, органічної, фізичної, квантової хімії, аналітичної, координаційної хімії та біохімії.

Перша задача присвячувалася хімії бора. Для її розв’язання треба було мати фактичні знання з цієї тематики та з термохімії. У другій задачі розглядалися будова та ізомерія комплексних сполук, ефект транс-впливу Чугаєва, механізми та кінетика реакцій заміщення лігандів у комплексах та властивості наночастинок золота з прищепленими комплексами Pt(IV). Ця задача виявилася найпростішою для учасників олімпіади – середній бал за її виконання склав майже 80% від максимально можливого. Третя задача передбачала обробку даних спектрофотометричного аналізу та наближені розрахунки рівноваг у розчинах.

Незважаючи на досить стандартний характер, задача стала для учнів найскладнішою – середній бал лише трохи перевищив 50% від максимального. Четверта задача торкалася властивостей надпровідної кераміки ідеалізованого складу YBa2Cu3O7 і складалася з двох частин. У першій учасники олімпіади мали продемонструвати знання з кристалохімії, у другій – визначити реальний склад кераміки на підставі результатів хімічного аналізу. У п’ятій задачі, обговорюючи реакції алкілування піримідинових основ, що входять до складу ДНК та їх нітрогеновмісних аналогів, учасники повинні були продемонструвати розуміння механізмів реакцій та впливу будови основ та алкілуючих реагентів на склад продуктів. Шостою була досить цікава задача з органічної хімії – на визначення зашифрованих сполук на основі спектрів ПМР і розуміння механізмів перетворень.

Сьома задача розглядала перебіг реакції Дільса-Альдера за різних умов, в тому числі, при ферментативному каталізі. У восьмій задачі було запропоновано охарактеризувати властивості поліциклічних ароматичних вуглеводнів за допомогою моделі «частинка у двовимірному ящику» і використати одержані результати для знаходження енергії рівня Фермі графена. Відповідаючи на питання, поставлені в останній частині задачі, учасники повинні були не лише показати ґрунтовні знання, але й виявити кмітливість та логіку.

У першій задачі експериментального туру учні вивчали кінетику реакції йодування ацетону в кислому середовищі і робили висновки про механізм реакції.

«Родзинкою» задачі було використання не лише «звичайного» ацетону, а й коштовного дейтерованого для визначення ізотопного ефекту. Задача приваблива тим, що олімпійці мали не лише відтворити докладну схему досліду, але й самостійно спланувати експеримент – обрати концентрації ацетону, кислоти та йоду, необхідні для визначення порядку реакцій за кожним з реагентів, і зробити на основі своїх експериментальних результатів висновки щодо механізму. Переважна більшість учасників олімпіади вдало виконала цю задачу, середня оцінка склала 80 % від максимально можливої. Друга задача була задумана дуже цікаво і присвячувалася комплексам з лігандом salen – одному з «гарячих» напрямів координаційної хімії. Учні спочатку виконували досить кропіткий та тривалий синтез комплексної сполуки мангану з salen (у цьому комплексі манган міг знаходитися в ступенях окиснення +3 або +4), виділяли та висушували утворений комплекс і проводили тонкошарову хроматографію вихідного ліганду та комплексу.

Окремою частиною роботи було встановлення за даними зворотного йодометричного титрування ступеня окиснення мангану в комплексі, схожому на синтезований учнями. Передбачалося, що надлишком аскорбінової кислоти манган у комплексі відновлюється до ступеня окиснення +2, а надлишок відновника відтитровується розчином KI3. При виконанні задачі учні зустрілися з несподіваними проблемами. По-перше, з невідомих причин продукт синтезу виявився дуже вологим, через що значна частина учнів одержала виходи більше 100%, а дехто – і 200-300%. По-друге, об’єми розчинів KI3, витрачених на титрування надлишку аскорбінової кислоти, у переважної більшості учасників були значно – на 0,5-1 мл – меншими, ніж передбачалося організаторами (можливо, через часткове окиснення заздалегідь приготовленого розчину аскорбінової кислоти). Ці проблеми стали предметом тривалого обговорення на засіданні міжнародного журі 27 липня. За наполяганням журі, організатори висушили одержані учасниками продукти і визначили їх вихід. А щодо частини задачі, пов’язаної з титруванням, журі більшістю голосів ухвалило безпрецедентне рішення – визнало, що її взагалі не можна оцінювати. В результаті учасники олімпіади одержали бали лише за вихід синтезованих ними комплексів та виконання тонкошарової хроматографії, середня оцінка за виконання задачі перевищила 80% від максимально можливої.

З усіма завданнями теоретичного і практичного турів можна ознайомитися на сайті http://www-chemo.univer.kharkov.ua/olympiad.htm.

Бали, набрані учасниками олімпіади у Вашингтоні, були надзвичайно високими: абсолютний переможець Флоріан Бергер з Німеччини отримав 98 балів зі 100 можливих, а для нагородження бронзовою медаллю ледь вистачало 2/3 балів від максимуму.

Під час 42-ї МХО українські учасники показали високі результати.

Це особливо приємно, бо наші олімпійці все ж виховуються на творчих задачах, які переважають на Всеукраїнських олімпіадах, і часом припускаються прикрих технічних помилок або просто починають відповідати на питання задачі, не дочитавши до кінця довгої нудної умови.

Найкращими були на олімпіаді команди Республіки Корея (4 золоті медалі), Тайваню, Росії, Сінгапуру та Індії (по 3 золоті та срібна медалі). Хоча олімпіада є індивідуальним змаганням і результати команд не визначаються, неофіційні командні рейтинги привертають велику увагу.

Виступ команди України можна оцінити як значний успіх, адже наша вона у напруженій боротьбі перемогла збірні багатьох країн світу, увійшовши до десятки кращих. Високий результат команди України (а також і збірних Росії, Угорщини, Німеччини, Білорусі, Румунії, Казахстану, Литви, Чехії, Польщі, деяких інших країн) обумовлений тим, що в цих країнах зберігаються і розвиваються традиції національних хімічних змагань, спрямованих на виявлення і виховання творчих особистостей. Важливим фактором успіху є незгасний ентузіазм викладачів провідних університетів України, науковців, аспірантів, студентів, які беруть активну участь у проведенні Всеукраїнських олімпіад та підготовці національних збірних до міжнародних змагань. І, безумовно, неоцінимим є внесок найкращих учителів – вихователів майбутньої хімічної еліти. У цьому зв’язку не можна не згадати заслужену вчительку України Л.Т. Олексин, яка у Львівському фізико-математичному ліцеї підготувала переможців МХО-2012 Ігоря Чернюха та Андрія Стельмаха, а всього за останні 7 років виховала 8 призерів МХО.

Не можна не згадати і про деякі проблеми. Останніми роками, у зв’язку з наростаючими у світі тенденціями «стандартизації» масової середньої і вищої освіти, які не оминули і міжнародні олімпіади, при проведенні Всеукраїнських олімпіад і підготовці команд України до МХО доводиться все більшу увагу приділяти формуванню навичок, необхідних для успіху на олімпіадах саме «східного» типу.

Результати українських учасників МХО могли б бути ще кращими, якби вони мали такий же досвід роботи в лабораторіях, як учні з багатьох інших країн.

На жаль, наша «шкільна» хімія відірвана від сучасного експерименту, лабораторно-

матеріальна база вищих навчальних закладів, на базі яких проводяться Всеукраїнські та обласні хімічні олімпіади, не дозволяє навіть наблизитися до рівня, притаманного міжнародним змаганням, а під час тренувальних зборів до МХО вдається ліквідувати далеко не всі прогалини у навичках і знаннях майбутніх олімпійців.

Проте, на зважаючи на існуючі проблеми, міжнародний олімпіадний рух розвивається, система олімпіад продовжує позитивно впливати на світову і національні системи хімічної освіти, а самі олімпіади перетворилися на масштабні і відомі у світі заходи, що сприяють підвищенню інтересу суспільства до природознавства і подоланню хемофобії.

У 2013 році 45-та МХО відбудеться в Росії на базі МДУ ім. М.В. Ломоносова, у 2014-му – у столиці В’єтнаму Ханої, а бажання провести наступні олімпіади висловили Азербайджан, Таїланд, Сінгапур, Чехія і Словаччина.

Члени команди України, які завершили середню школу, продовжать навчання в обраних ними ВНЗ: Ігор Чернюх – у Львівському національному університеті імені Івана Франка, Ірина Запорожець – у Харківському національному університеті імені В.Н. Каразіна, Дмитро Шибанов – у Московському державному університеті ім. М.В. Ломоносова.

Ю. Холін, Г. Мальченко

З повною версією статті можна ознайомитися на  http://chemo.univer.kharkov.ua/

*