# Прототип острова «ЛАБОРАТОРИЯ ЛАВУАЗЬЕ» — дизайн-документ > Проект «АРХИМЕД» · Версия 0.1 · Модуль «Химия» (этап Бета/фаза 2 MVP) > Связанные документы: `ПРОЕКТ_АРХИМЕД.md` (§4.4 «Модуль Химия»), `otchet_ximiya.md` (исследование), `ПРОТОТИП_ОСТРОВ_СИРАКУЗЫ.md` (эталон структуры) --- ## 1. Концепция острова **Сеттинг:** Париж, 1789–1794 гг. Эпоха Французской революции. В лаборатории при Арсенале работает **Антуан Лавуазье** — человек, который превращает алхимию в науку. Его весы точнее всех в Европе, и именно они докажут: в химии **ничто не исчезает и не появляется из ниоткуда**. **Метафора острова:** «алхимия → химия». Золото философского камня — это на самом деле **закон сохранения массы**; «духи элементов» — это газы, которые можно взвесить; «превращение веществ» — это уравнения реакций, которые сходятся как часы. Магия уступает место весам, и это — величайшее из чудес. **Темы олимпиадной подготовки (трек «Химия: расчёты и анализ»):** - Стехиометрия и закон сохранения массы - Моль, число Авогадро, газы (н.у.) - Массовые доли и концентрации растворов - Титрование (кислотно-основное) - Качественный анализ (идентификация веществ) - Элементы и соединения (структура, «таблица простых тел» Лавуазье) **Жанр:** исторический детектив в лаборатории + научный триллер (революция на фоне). **Возраст:** 12–17 лет (химия — предмет с 7–8 класса; сложность задач 1–4). --- ## 2. Персонажи | Персонаж | Роль | Характер | Голос | |---|---|---|---| | **Антуан Лавуазье** | Местный гений, владелец лаборатории | Точный, страстный, немного педантичный; верит в весы больше, чем в слова | «Природа не терпит пустоты — но не терпит и потерь. Всё взвешивается» | | **Мария-Анна Лавуазье** | Ассистентка и жена | Острая, наблюдательная; ведёт журналы и зарисовки опытов | «Я зарисую каждый пузырёк — и ты увидишь то, что упустил» | | **Архимед** | ИИ-наставник | Как всегда: мудрый и ироничный | «Ваш Лавуазье взвешивает дым. Две тысячи лет назад я взвешивал воздух мысленно — у него получилось лучше» | | **Исследователь (игрок)** | Герой | Настраивается игроком | — | | **Аптекарь Гримо** | Коморический помощник | Боится «взрывающихся» опытов, путает склянки | «Господин, эта зелёная жидкость… она что, живая?» | **Историческая справка (для контента):** Лавуазье действительно погиб на гильотине в 1794 г. (революционный трибунал: «Республике не нужны учёные»). В нашем сюжете развязка — спасение Лавуазье через научную «оправдательную записку» (финальный босс), что даёт эмоциональный стейк и связь с историей. --- ## 3. Сюжет: 6 глав ### Пролог (1–2 мин) Лаборатория при Арсенале. Реторты, весы, банки с газами. Архимед «просыпается» в медной мензурке: «Алхимики веками искали философский камень. Лавуазье нашёл лучшее: он доказал, что вещество не исчезает. Начнём с его весов». ### Глава 1 «Весы и огонь» — Закон сохранения массы, стехиометрия **Завязка:** Лавуазье сжигает фосфор в закрытом сосуде и показывает: вес не изменился. «Откуда берётся пепел? — Из кислорода воздуха, который вошёл в реакцию». Считаем массы. **Задачи:** масса продуктов реакции (горение H₂, CH₄), закон сохранения массы, простые мольные расчёты. **Мини-босс:** «4 г водорода + кислород → сколько граммов воды?» (36 г). **Награда:** навык **«Весы Лавуазье»**, артефакт «Аптекарские весы». ### Глава 2 «Воздух — не стихия» — Газы, моль, Авогадро **Завязка:** Лавуазье разлагает оксид ртути и выделяет «живительный воздух» — кислород. Воздух оказался смесью, а не стихией. Считаем молекулы и объёмы газов. **Задачи:** число Авогадро, объём газа при н.у. (22,4 л/моль), разложение HgO. **Мини-босс:** «Сколько молекул в 2 молях O₂?» (1,2·10²⁴). **Награда:** навык **«Моль»**, артефакт «Стеклянный колокол». ### Глава 3 «Растворы» — Концентрации **Завязка:** Мария-Анна готовит растворы для опытов. «Сколько соли в растворе?» — вопрос, который спасёт не одну жизнь (врачи, порох, краски). **Задачи:** массовая доля, приготовление растворов, «сколько соли добавить». **Мини-босс:** «В 200 г раствора 20 г соли — какова массовая доля?» (10%). **Награда:** навык **«Раствор»**, артефакт «Мерная колба». ### Глава 4 «Титрование» — Кислотно-основное титрование **Завязка:** в подвале найдена склянка с кислотой неизвестной концентрации (подозревают диверсию). Нужно определить концентрацию — титрованием щёлочью с индикатором. **Задачи:** расчёт концентрации по объёму титранта, стехиометрия нейтрализации, выбор индикатора. **Мини-босс:** «20 мл HCl (0,1 М) + 40 мл NaOH → C(NaOH)?» (0,05 М). **Награда:** навык **«Титрант»**, артефакт «Бюретка». ### Глава 5 «Аналитик» — Качественный анализ **Завязка:** в лабораторию принесли «секретный порошок». Надо определить, что это, — по реакциям и газам, не прикасаясь руками. **Задачи:** распознавание газов (O₂/CO₂ горящей лучиной), осадки с реагентами, логика исключения. **Мини-босс:** «В двух склянках O₂ и CO₂. Как различить одной лучиной?» (вспыхнет / погаснет). **Награда:** навык **«Аналитик»**, артефакт «Пробирка с порошком». ### Глава 6 «Таблица простых тел» — Финал **Завязка:** революционный трибунал требует объяснений: «Зачем республике лаборатория, которая считает молекулы?» Лавуазье на грани ареста. Спасти его может только одно — доказательство, что химия полезна: расчёт, который покажет, сколько пороха (селитры) нужно для порохового склада, или — что честнее для сюжета — «оправдательная записка» с расчётом, который трибунал не сможет оспорить. **Босс острова (сложность 4):** «Прокалили 10 г смеси с 80% CaCO₃. Сколько литров CO₂ выделилось (н.у.)? (CaCO₃ = 100 г/моль)» → 1,79 л. **Развязка:** расчёт показывает, что «пороховая» смесь на самом деле безопасна (или что селитра нужна для удобрений — как решит команда), Лавуазье отпускают. Мария-Анна показывает таблицу простых тел: «Посмотри — в этом списке будущее всей химии». Архимед: «А ты заметил, что ты только что спас человека силой расчёта? Это и есть олимпиадная химия». **Награда:** титул «Хранитель Лаборатории», открытие следующего острова, тизер «Остров Менделеева». --- ## 4. Полные дизайны задач (паспорта) > Формат ответа — **число + единица измерения**, допуск. Ввод химических формул не требуется (выбор или число). ### Задача 1. «Водород и пламя» (Глава 1, стехиометрия, сложность 1) - **Сюжетное условие:** «Лавуазье сжигает 4 г водорода в кислороде: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Сколько граммов воды получится? (H = 1, O = 16)» - **Тип ответа:** число + единица (г). **Ответ: 36 г.** - **Подсказка 1 (10⭐):** «Сначала переведи граммы в моли: n = m/M». - **Подсказка 2 (5⭐):** «4 г H₂ = 2 моль. По уравнению из 2 моль H₂ выходит 2 моль H₂O». - **Подсказка 3 (бесплатно):** «M(H₂O) = 2·1 + 16 = 18 г/моль. 2 моль × 18 = ?» - **Решение Архимеда:** «2 моль воды — это 2 × 18 = 36 г. Вещество не исчезло: водород и кислород просто поменяли соседей. Весы Лавуазье не обманешь». - **Типичная ошибка:** посчитать массу H₂O как сумму масс атомов в одной молекуле (18 г), забыв умножить на 2 моль. ### Задача 2. «Живительный воздух» (Глава 2, моль/Авогадро, сложность 2) - **Сюжетное условие:** «В банке 2 моль кислорода O₂. Сколько молекул кислорода в банке? (Nₐ = 6·10²³ молекул/моль)» - **Тип ответа:** число (в научной записи). **Ответ: 1,2·10²⁴.** - **Подсказка 1:** «Сколько молекул в ОДНОМ моле любого вещества?» - **Подсказка 2:** «Число Авогадро — 6·10²³. В 2 молях — вдвое больше». - **Подсказка 3:** «2 × 6·10²³ = 1,2·10²⁴». - **Решение Архимеда:** «Моль — это ровно 6·10²³ штук, будь то атомы, молекулы или… оливки (если бы они были такими маленькими). Два моля — два числа Авогадро: 1,2·10²⁴. Химия считает штуки, как торговец на рынке». - **Типичная ошибка:** забыть, что O₂ — молекула из двух атомов (здесь спрашивают молекулы, не атомы — ловушка снимается уточнением в условии). ### Задача 3. «Соль в рассоле» (Глава 3, массовая доля, сложность 2) - **Сюжетное условие:** «Мария-Анна растворила 20 г соли в воде и получила 200 г раствора. Какова массовая доля соли (в %)?» - **Тип ответа:** число (%). **Ответ: 10%.** - **Подсказка 1:** «Массовая доля = масса вещества / масса раствора». - **Подсказка 2:** «ω = 20/200 = 0,1. Переведи в проценты». - **Подсказка 3:** «0,1 × 100% = 10%». - **Решение Архимеда:** «Доля — это всегда "часть от целого": 20 г из 200 г — ровно десятая часть, 10%. Проценты — это просто дроби, которые умеют считать все рынки мира». - **Типичная ошибка:** взять 20/180 (масса воды вместо массы раствора) — в условии уже дана масса раствора. ### Задача 4. «Кислота-невидимка» (Глава 4, титрование, сложность 3) - **Сюжетное условие:** «На титрование 20 мл раствора HCl концентрацией 0,1 М израсходовали 40 мл раствора NaOH. HCl + NaOH → NaCl + H₂O. Какова концентрация NaOH?» - **Тип ответа:** число + единица (М). **Ответ: 0,05 М.** - **Подсказка 1:** «Сначала найди количество вещества HCl: n = C·V». - **Подсказка 2:** «n(HCl) = 0,1 × 0,02 = 0,002 моль. По уравнению n(NaOH) = n(HCl)». - **Подсказка 3:** «C(NaOH) = n/V = 0,002 / 0,04 = ?» - **Решение Архимеда:** «Титрование — это дуэль, где щёлочь по капле побеждает кислоту. Кислоты 0,002 моль — столько же щёлочи пошло на нейтрализацию. Делим на объём 40 мл: 0,05 моль/л. Одна формула n = C·V — и концентрация раскрыта». - **Типичная ошибка:** не перевести мл в литры (20 мл = 0,02 л) — классика олимпиадных потерь. ### Задача 5. «Две склянки» (Глава 5, качественный анализ, сложность 3) - **Сюжетное условие:** «В двух склянках без подписей — кислород O₂ и углекислый газ CO₂. Аптекарь Гримо в панике. Как отличить их ОДНОЙ горящей лучиной?» - **Тип ответа:** выбор из 3 вариантов. - а) «Внести лучину в обе: в O₂ она вспыхнет ярче, в CO₂ погаснет» ✅ - б) «Понюхать обе склянки» ❌ (оба газа без запаха) - в) «Встряхнуть и посмотреть на пузырьки» ❌ (не различить) - **Подсказка 1:** «Что общего у горения и кислорода? А что делает CO₂ с пламенем?» - **Подсказка 2:** «Кислород — "пища огня": в нём пламя вспыхивает. CO₂ — "одеяло огня": он его душит». - **Подсказка 3:** «Горящая лучина — это индикатор на кислород. Один тест — два ответа». - **Решение Архимеда:** «Лучина — живой индикатор: в кислороде она вспыхивает, в углекислом газе гаснет. Один тест, два ответа — и никакой алхимии, только наблюдение. Качественный анализ начинается с простого вопроса: "что изменится, если…"». - **Типичная ошибка:** выбрать «понюхать» — оба газа без запаха; химия опирается на реакции, а не на обоняние. ### Босс. «Пороховая записка» (Глава 6, комбинированная, сложность 4) - **Сюжетное условие:** «Трибунал требует: "10 г смеси, содержащей 80% чистого CaCO₃ (примеси не разлагаются), прокалили: CaCO₃ → CaO + CO₂. Сколько литров CO₂ выделится при н.у. (22,4 л/моль)? (CaCO₃ = 100 г/моль)»» - **Тип ответа:** число + единица (л), допуск ±0,1. **Ответ: 1,79 л.** - **Подсказка 1:** «Сначала найди массу чистого CaCO₃ в смеси (80% от 10 г)». - **Подсказка 2:** «m = 8 г → n = 8/100 = 0,08 моль. По уравнению столько же CO₂». - **Подсказка 3:** «V = n × 22,4 = 0,08 × 22,4 = ?» - **Решение Архимеда:** «Смесь — это ловушка: сперва очисти её расчётом. 8 г CaCO₃ — это 0,08 моль, и ровно столько же моль газа. Умножаем на 22,4 л/моль: 1,79 л. Три шага — масса, моли, объём. Цепочка, которую олимпиадная химия требует видеть мгновенно». - **Типичная ошибка:** посчитать по всей массе 10 г (забыть про 80%) или забыть 22,4 л/моль. --- ## 5. Механика задачи (экран решения) ``` ┌────────────────────────────────────────────────────┐ │ Глава 4/6 · «Титрование» ⏱ 0:00 ⭐ 410 │ │ ───────────────────────────────────────────────── │ │ МАРИЯ-АННА: «В подвале нашли кислоту. │ │ Титрую: 20 мл HCl (0,1 М) + 40 мл NaOH. │ │ Какая концентрация у NaOH?» │ │ [иллюстрация: бюретка, колба, индикатор] │ │ ───────────────────────────────────────────────── │ │ Вопрос: C(NaOH) = ? │ │ ┌──────────────────────────────────────────┐ │ │ │ [ число ] [ единица: М ▾ ] │ │ │ └──────────────────────────────────────────┘ │ │ [Подсказка 1·10⭐] [Подсказка 2·5⭐] [Наводка] │ │ [Ответить] │ └────────────────────────────────────────────────────┘ ``` **Особенности модуля «Химия»:** - **Ввод с единицами измерения** (г, моль, л, М, %) + автоконвертация (мл ↔ л) — как в физике. - **«Карточки знаний»:** номенклатура и свойства (оксиды, кислоты, соли) — фактологический слой с интервальными повторениями («Повторения Лавуазье»). - **Верификатор-химия:** числовой ответ с допуском + проверка размерности; для задач с выбором — точное совпадение. Балансировка уравнений (символьная) — фаза Бета. - **Техника безопасности:** перед первым экспериментом — обязательный блок «ТБ Лавуазье» (как работать с кислотами) — вшит в сюжет, а не в лекцию. --- ## 6. UX-флоу и экраны (карта острова) ``` Карта острова (Париж, план лаборатории и Арсенала) ├── Пролог: лаборатория (обучение + ТБ) ├── Гл.1 Весы ──► Гл.2 Газы ──► Гл.3 Растворы ├── Гл.4 Титрование ──► Гл.5 Аналитик ──► Гл.6 Финал └── [Скрытая локация: «Остров Менделеева» — тизер] ``` **Новые экраны (относительно Сиракуз):** 1. **«Протокол эксперимента»** — как в лаборатории физики: цель, реактив, наблюдения, расчёт, вывод (автозаполнение из решения). 2. **«Коллекция элементов»** — карточки элементов/веществ, собранные на острове (мотивация коллекционирования; задел под «Остров Менделеева»). 3. **«ТБ-экран»** — мини-игра «найди нарушение техники безопасности на картинке» (в прологе). --- ## 7. Визуальный стиль **Палитра:** сепия и янтарь (#E8C07A, #A67B5B — старинные гравюры), стеклянно-зелёный (#7BA05B — растворы в ретортах), медь (#B87333 — весы и котлы), глубокий фиолетовый (#6B3FA0 — растворы перманганата и «научная магия»), тёмный шкаф-дуб (#4A3728). **Текстуры:** гравюры XVIII века, чернила и перо, «паспорт опыта» как рукописный журнал Марии-Анны (она действительно зарисовывала опыты!). **Стиль UI:** «рукописные» рамки, штампы «ПРОВЕРЕНО ВЕСАМИ», реторты вместо иконок. **Звук:** шипение газа, звон весов, пузырьки; барабаны революции на финале. **Метафора:** «наука — это точность, которая выглядит как волшебство». Формулы «проявляются» чернилами на бумаге. **Референсы:** гравюры Лавуазье с Марией-Анной, интерьеры лаборатории Арсенала, стиль «Assassin's Creed Unity» (Париж) — упрощённо. --- ## 8. Химия-тизер: «Остров Менделеева» (следующий модуль) В конце острова (после Главы 6) Мария-Анна показывает таблицу простых тел: «Это список того, из чего состоит мир». Таблица «оживает» — и игрок видит карту следующего острова. **Мини-квест «Закономерность» (2 задачи, сложность 2–3):** 1. **«Родственники» (структура, логика):** «В одной группе таблицы — литий Li и натрий Na: оба мягкие, оба бурно реагируют с водой. Что у них общего?» (одинаковое число внешних электронов / валентность I) — выбор варианта. Знакомит с логикой периодичности. 2. **«Металл или нет?» (свойства):** «Медь — металл, сера — неметалл. По каким признакам отличить?» (блеск, ковкость, проводимость) — выбор. **Награда:** артефакт «Кусочек натрия в керосине» + ачивка «Взгляд в будущее»; на карте — затемнённый остров **«Остров Менделеева»** («Откроется в следующем сезоне»). **Назначение тизера:** (а) показать, что химия во вселенной — это серия островов (Лавуазье → Менделеев), а не разовый модуль; (б) заложить «коллекцию элементов» как сквозную механику; (в) связать химию с будущим физико-химическим контентом («Станция Квант»). --- ## 9. Метрики прототипа и план плейтеста **Гипотезы:** - H-Химия: сюжет «детектив в лаборатории» повышает желание решать химические задачи (≥70% хотят продолжить). - H-Единицы: ввод «число + единица» не блокирует (≥85% справляются с автоконвертацией без подсказки). - H-ТБ: блок ТБ в сюжете воспринимается как часть игры, а не лекция (≥80% проходят без скуки). - H-Коллекция: «коллекция элементов» увеличивает возвраты (D7 выше на 10 п.п. в A/B). **События аналитики:** start_island, tb_quiz_done, task_solved/failed, card_collected, titration_done, boss_defeated, mendeleev_portal_opened. **Плейтест:** 15 школьников 12–17 (7 с химией в школе, 8 без), 2 сессии по 25 мин; критерий успеха: ≥70% «хочу продолжить», ≥60% решают главу 1 без внешней помощи, ≥40% дошедших до финала открывают портал Менделеева. --- ## 10. Открытые вопросы (для команды) 1. Химия требует фактологии (номенклатура, свойства): насколько глубоко давать «карточки знаний» в MVP-фазе 2 — все соединения или только ключевые классы? 2. Титрование: реалистичная виртуальная бюретка (двигать ползунок, ловить момент смены цвета) или упрощённый расчёт по данным? (рекомендация: ползунок-бюретка — это «вау»-момент, но дороже в разработке) 3. Историческая развязка с гильотиной: смягчить (Лавуазье спасён расчётом) или оставить исторический контекст? (рекомендация: спасти, но показать в «журнале Марии-Анны» историческую правду для родителей) 4. Связка с физикой: задачи на стыке (тепловые эффекты реакций, энергия) — включать в этот остров или в «Станцию Квант»?