8

8
Звук и цвет
Владимир Головнер ([email protected])
Безукоризненно вежливый и точный, одетый в строгий костюм химик после
уроков стряпает вместе с учениками хулиганскую школьную стенгазету,
сплавляется с детьми по рекам, штурмует горы и считает звезды у ночного
костра в лесу... Это по его инициативе возникли летние, а затем и зимние
исследовательские экспедиции школьников, которые ныне проходят под
эгидой «Учительской газеты» и межрегионального клуба «Учитель года».
Химия
Может ли такое быть?
Внепрограммный урок химии, в ходе
которого нашумевший и в чем-то провокационный фильм «Великая память
воды» становится поводом для того,
чтобы обсудить малоисследованный вопрос о воздействии звука на структуру и
свойства вещества (большинство ссылок на эту тему в Интернете приводят
сайты, посвященные мистицизму).
Урок сочетает в себе формы лекции,
эвристической беседы, элементы проблемного обучения, в ходе урока моделируется ситуация исследовательской деятельности. В качестве демонстрационного эксперимента используются фрагменты
фильма «Великая память воды».
Урок рассчитан на учащихся 10-11-х
классов, знакомых с природой химической связи и основами строения вещества.
Первый этап: постановка проблемы
Учитель: Мы ничего не беремся утверждать, мы хотим лишь поставить вопросы, на которые сегодня никто не знает
точных ответов.
Речь идет об удивительной способности звука изменять природу вещества.
Нет-нет, мы сейчас не о том, что знаменитый древнегреческий музыкант Орфей умел звуками своего голоса приводить в движение скалы. Наш современник, доктор Масару Эмото из Йокогамского университета (Япония) обнаружил
удивительную способность воды изменять
свою структуру под действием звуковых
вибраций.
Демонстрационный
видеоэксперимент №1
Демонстрация фрагмента известного
видеофильма «Великая память воды» о
влиянии звука на воду. Данная демонстрация должна создать ситуацию проблемности на уроке, поскольку видеоматериал не во всем совпадает с жизненным
опытом присутствующих на занятии (будь
то взрослые или подростки).
Учитель: Сущность опытов доктора
Эмото сводилась к тому, что он подвергал образцы воды воздействию различных источников звука, а затем быстро
замораживал и исследовал полученные
кристаллы под очень сильным микроскопом, который имел встроенную фотокамеру. Выяснилось, что воздействие звука
оказывает влияние на очертания образующихся кристаллических агломератов
льда.
Давно подмечена способность воды создавать необыкновенное разнообразие
кристаллических структур в твердом состоянии. Миллионы лет на землю падает
снег, но трудно найти две повторяющие
друг друга по строению снежинки.
Впрочем, сам факт, что в разных условиях из химически одинакового по составу материала можно получить разные кристаллические структуры, не является чем-то новым. Именно в этом
факте реализуется, например, явление аллотропии. Допустим, кристаллизуя углерод из газовой фазы, можно в зависимости от созданных условий получить
два очень разных вещества: алмаз или
графит. Вспомните другие примеры аллотропии.
Ученики приводят известные им примеры аллотропных модификаций кислорода (кислород и озон), серы (кристаллическая и пластическая), фосфора (красный, белый, черный и др.)
ковых вибраций. Образцы воды, подвергшиеся воздействию агрессивных звуковых вибраций (например, с помощью произносимых вслух выражений «ненависть», «злость» и др.), образуют при
замерзании кристаллические агломераты
уродливых форм, а образцы, на которые
направлялись позитивные воздействия
(выражения «счастье», «благополучие»
и др.), формировали красивые геометрические формы (слайд 1).
Учитель: Эксперименты доктора Эмото интересны тем, что вода оказалась чувствительна к очень слабым изменениям
внешней среды, таким как звуковые вибрации. Если для формирования из атомов углерода двух разных структур (графита или алмаза) требуются чрезвычайно сильно отличающиеся условия (давление, температура), то вода проявляла
чувствительность даже к изменению тональности звука.
Более того, эксперименты доктора
Эмото показали, что вода реагирует даже
на информационную составляющую зву-
Второй этап: актуализация изученного материала
а
в
Демонстрационный
видеоэксперимент №2
Демонстрация фрагмента известного
видеофильма «Великая память воды» о
влиянии звука на воду.
Учитель: Публикация результатов опытов доктора Эмото вызвала очень большой резонанс в мире. Отношение к ним
неоднозначное. Большая группа скептиков ставит вопрос примерно так: «Как
такое может быть?»
Давайте и мы попробуем поставить
вопрос таким образом. Объяснимы ли
опыты Масару Эмото с точки зрения известных нам представлений о веществе?
Давайте вспомним, что собой представ-
б
г
Слайд 1. Геометрия кристаллов льда (по доктору Эмото, сайт http://www.o8ode.ru/) после
различных звуковых воздействий: а – гармоническая музыка (Бетховен), б – агрессивная
музыка (тяжелый рок), в – позитивные звуковые вибрации (пожелания благополучия и
счастья), г – негативные звуковые вибрации (пожелания зла)
ляет вода с точки зрения строения молекулы и строения вещества.
В ходе фронтальной беседы учащиеся вспоминают известные им характерные особенности строения воды:
ковалентная полярная связь между атомами и механизм ее образования, особенности образования молекулярных
кристаллов воды и природа водородных
связей между молекулами воды. Беседа
сопровождается демонстрацией слайдов. Завершая беседу, учитель дает
новую информацию, углубляя представление о строении воды.
Учитель: Следует особо отметить,
что хорошей моделью воды является
правильный треугольник, в центре которого находится атом кислорода, в
двух вершинах – атомы водорода. Валентный угол между связями в молекуле воды колеблется от 104,50 (в парообразном состоянии) до 109,50 (у
льда). В жидкой воде угол между связями примерно равен 1070. Такой треугольник очень похож на треугольник золотой пропорции. Молекула
жидкой воды – единственное трехатомное вещество, имеющее соразмерности, свойственные золотой пропорции. Подобная элегантность молекулы достойна восхищения. Не исключено, что роль молекулы воды в природе и жизни не может быть правильно оценена без учета красоты ее формы (слайд 2).
Учитель: Но еще более интересна
структура воды не на уровне отдельной молекулы, а на уровне вещества.
При температуре ниже 4 0С начинается упорядочение взаимного расположения молекул, складывается характерная для льда гексагональная кристаллическая структура. Каждая молекула
в структуре льда соединена водородными связями с четырьмя другими. Это
приводит к тому, что в фазе льда образуется характерная ажурная конструкция из молекул воды (слайд 3).
Учитель: Структура льда очень динамична. Под действием внешних факторов (давление) она довольно легко
перестраивается, хотя основной фрагмент (связи с четырьмя соседними молекулами) сохраняется. Сейчас известно десять (!) видов льда, имеющих отличающуюся структуру.
Учитель: Интересно, что и в жидком состоянии между молекулами
воды поддерживается сложное взаимодействие. Это связано с тем, что
молекулы воды обладают уникальным
свойством объединяться в кластеры
(ассоциаты) (Н2О)x. Под кластером
обычно понимают группу атомов или
молекул, объединенных физическим
взаимодействием в единый ансамбль,
9
Звук и цвет
Ирина Маркина ([email protected])
Химик с опытом работы в вузе, «фокусница», ловко жонглирующая
собственными авторскими технологиями – игровыми, изобретательскими,
здоровьесберегающими. Але-оп – и вот вам, пожалуйста, очередной
олимпиадник, победитель и в любом случае – студент. Она дважды становилась
учителем года Республики Адыгея просто потому, что не мыслит себя вне
конкурса.
но сохраняющих внутри его индивидуальное поведение.
При комнатной температуре степень
ассоциации X для воды составляет, по
современным данным, от 3 до 6. Это
означает, что формула воды не просто
Н2О, а среднее между Н6О3 и Н12О6.
Другими словами, вода – сложная жидкость, «составленная» из повторяющихся групп, содержащих от трех до
шести одиночных молекул (слайд 4).
Третий этап: моделирование исследовательской деятельности
Учитель: Судя по всему, эти кластеры в жидком состоянии находятся в
На этом этапе урока учащиеся могут
работать в группах. Задача каждой груп-
Учитель: А теперь, основываясь на
представлениях о строении воды, попробуйте выдвинуть гипотезы, объясняющие
результаты доктора Эмото. Напомню, их
суть в том, что образцы воды, подвергшиеся различным звуковым воздействиям, при замораживании создавали кристаллы отличающихся форм.
Слайд 2. Структура молекулы
воды: а – геометрия молекулы
H2O (в парообразном состоянии);
б – электронные орбиты в
молекуле H2O; в – электронная
формула молекулы H2O (видны
необобществленные электронные
пары кислорода); г - четыре
полюса зарядов в молекуле H2O
расположены в вершинах
тетраэдра
Учительская газета, №7, 17 февраля 2009 г.
Слайд 3. Гексагональная структура льда
динамическом равновесии между собой.
Иными словами, кластеры могут обмениваться молекулами, одни кластеры
разрушаются, другие образуются. Более того, большинство исследователей
склоняются к мысли о том, что и в жидком состоянии для воды характерна непрерывная взаимосвязанная пространственная структура. Только в отличие
от льда в ней есть зоны более сильного
взаимодействия (в кластерах) и зоны
слабого взаимодействия (в образце
воды в целом). То есть для жидкой
воды, видимо, характерна единая пространственная конструкция, представляющая собой сетку водородных связей (ближнего и дальнего порядка), которая непрерывно перестраивается.
Читайте на сайте «Учительской газеты»
http://www.ug.ru в разделе «Фундаментальные понятия» урок Владимира Головнера «Химия и цвет».
ливать направленность этой перестройки и соответственно влиять на структуру формирующегося льда.
Четвертый этап: подведение итогов
дискуссии
Учитель: Мы сейчас пытались обосновывать известные нам удивительные факты, связанные с водой, с помощью тех
представлений о ее структуре, которые у
нас имеются. Именно таким путем и движется обычно научное познание. Правда,
полученные нами результаты имеют ограниченное значение. Главным образом
потому, что мы с вами не обладаем всей
полнотой современных научных представлений о строении воды. Ведь мы еще учимся в школе.
Поэтому наша работа была моделированием процесса познания.
Что же касается опытов Масару Эмото, то при их анализе следует учитывать
еще и ту особенность, что полученные им
фотографии кристаллов льда представляют собой не изображения индивидуальных кристаллов (монокристаллов), а кристаллические агломераты, наверняка содержащие фазы и так называемого рыхлого льда. Структура этих агломератов
неоднородна и сложна. К ней очень сла-
Слайд 4. Кластер воды
пы – предложить гипотезу и обосновать
ее известными сведениями о строении
воды.
Затем каждая группа выступает с сообщением и организуется дискуссия.
Предполагается, что учащиеся могут
обратить внимание на высокую чувствительность структуры в твердом и жидком состоянии. Они могут, например,
выдвинуть предположения о том, что под
воздействием внешних факторов (звук)
может формироваться лед разных видов.
Возможны также предположения, что в
силу, с одной стороны, взаимосвязанности всех молекул воды в жидком состоянии и, с другой стороны, непрерывной
перестройки кластеров внешние факторы (в том числе звук) способны обуслов-
бо применимы те закономерности, которые мы уже успели рассмотреть.
Тем не менее один из наших выводов
применим к анализу опытов доктора Эмото: вода действительно имеет чрезвычайно чувствительную и тонкую организацию.
И все-таки способна ли она реагировать не только на звуковые вибрации, но
и на их смысловую природу?
Учитель: Косвенным подтверждением
того, что вода по-разному реагирует на
звуковые вибрации разной природы, является тот факт, что воду на протяжении
тысячелетий широко используют для этой
цели в различных религиозных конфессиях. Воду «заговаривают», используют
в обрядовых целях, произносят над ней
молитвы и используют для исцеления. Восточная альтернативная медицина широко практикует лечение водой, измененной
под действием определенных звуковых
вибраций (мантр).
Более того, некоторые исследователи
утверждают, что все молитвы, произносимые на разных языках и в разных религиях, читаются на определенной частоте, которая равна частоте электромагнитного поля Земли. Если эта информация
подтвердится, то это будет косвенным подтверждением способности воды реагировать на звук.
Пятый этап: «разоблачение» доктора Эмото
Демонстрационный
видеоэксперимент №3
Демонстрация фрагмента известного
видеофильма «Великая память воды» о
влиянии звука на воду. В этом фрагменте
показывается, как по-разному ведет себя
рис в воде, подвергшейся звуковым колебаниям различной эмоциональной природы. В сюжете утверждается, что наибольшее «увечье» воде приносит даже не агрессивное воздействие, а равнодушие.
Учитель: Если вспомнить, что до 80%
массы человека составляет вода, то нетрудно переложить выводы этого видеосюжета на область человеческих отношений. Ничто не может так сильно ранить
человека, как слово. А самой страшной
человеческой эмоцией является равнодушие.
Учитель: Можно по-разному относиться к тому, что мы обсуждали сегодня на уроке. Как мы уже убедились, на
уровне современных представлений эксперименты Масару Эмото не имеют достоверных объяснений, да и сама постановка этих опытов может вызывать обоснованное сомнение. Однако, несомненно, они являются замечательным поводом обсудить удивительную чувствительность воды к различным воздействиям,
которая до сих пор не имеет окончательного объяснения.
Библиография
Масару Эмото. Послания воды (тайные свойства
кристаллов льда). Опубликована на сайте http://
www.sibparus.ru/hwl/ecology/voda_4.htm
О самом Масару Эмото - сайт http://kirlian.ru/masaruemoto.html
О структуре воды - сайт «Все про воду»,
http://provodu.kiev.ua/oleg-mosin/o-strukture-vody
О строении воды - сайт «Занимательная химия»,
http://home.uic.tula.ru/~zanchem/index.htm