Изучение свойств веществ, состоящих из

частиц нано- и микроразмеров

Выполнил: Маштаков Борис учащийся 10 класса МБОУ гимназия №44

Научный руководитель: Мельникова Нина Ивановна, учитель химии

МБОУ гимназия №44

Актуальность исследования заключается в том, чтобы приблизить знакомство учащихся с этими веществами; способы получение их сделать настолько доступными, чтобы за таинственным «нано» было конкретное понимание сути вещества; способы получения сделать настолько доступными и простыми, что бы с их помощью можно было познакомить с этими веществами всех интересующихся учащихся, чтобы можно было организовать проведение не только теоретического, но и практического курса «Нанохимия» в летней школе при гимназии. Объектом исследования были выбраны способы получения веществ и способы исследования их свойств, доказывающие их наноприроду. Предметом исследования послужили сами вещества в совокупности их свойств.

Цели исследования: получить вещества со свойствами, подтверждающими, что они состоят из частиц, имеющих нано – и микроразмеры, изучить их свойства; практически подтвердить зависимость «размер-свойство».

Для достижения цели были сформулированы задачи: 1. Изучить литературу по теме исследования. 2. Определиться с выбором изучаемых предметов

исследования. 3.Получить магнитную жидкость на практике, предложить для

нее доступный стабилизатор. 4.Получить пирофорное железо, предложить наиболее простой

способ получения оксалата двухвалентного железа. 5. Получить коллоидные растворы серебра разными

способами, сравнить их оптические свойства.

Гипотеза исследования: если использовать разные

подходы к получению наночастиц (нисходящие, восходящие), то можно получить вещества, состоящие из частиц нано-и микрометровых размеров. Идентифицировать вещества, состоящие из частиц нано- и микроразмеров можно по тому, какие свойства они проявляют.

Основным методом исследования выбраны химический эксперимент и наблюдение.

Литература:

1. Вертегел А.А. Первые шаги в наномире.//Химия в школе. – 2002.- №4.

– С.7 – 17.

2. Еремин В.В., Дроздов А.А. Нанохимия и нанотехнологии. –

М.:Дрофа,2009. – 112с.

3. Мычко Д.И. Графен – перспективный материал наноэлектроники

//Химия для школьников – 2011. - №3. – С.15 - 18

4.Набиуллин А.Р. Мел судьбы // Потенциал Химия Биология Медицина. –

2012. - № 9. – С. 61 – 62.

5. Озерянский В.А., Клецкий М.Е., Буров О.Н. Познаем наномир. – М.:

Бином,2012. – 142.

6. Половняк В.К., Павлова И.В., Хайбрахманова Д.Ф. Доступный метод

получения наночастиц металлов //Химия в школе. – 2011. - № 4.- С. 62 –

64.

7.Разумовская И.В. Нанотехнология. – М.:Дрофа,2009. – 224с.

Глава I. Обзор литературы по теме исследования

Кубок Ликурга (а. в отраженном свете; б. в проходящем свете)

Магнитная жидкость (фотографии из использованных источников литературы)

Магнитные частицы, окруженные молекулами стабилизатора

2.1 Получение магнитной жидкости

FeSO4+2FeCl3+8NH3∙H2O→Fe3O4+6NH4Cl+(NH4)2SO4+4H2O

Уравнение реакции

получение магнетита

Глава II. Экспериментальная часть

Магнитная жидкость

Магнитная жидкость в поле магнита

Магнитная жидкость на круговом магните

Магнитная жидкость, снятая с кругового магнита

Смазочные свойства магнитной жидкости

2.2 Получение пирофорного железа и изучение его свойств

Осадок оксалата железа, полученный сливанием растворов

FeSO4+(NH4)2C2O4+2H2O→FeC2O4∙2H2O+(NH4)2SO4

Фильтрование оксалата железа

Кристаллы оксалата железа

Прокаливание оксалата железа

FeC2O4∙2H2O→Fe+2CO2+2H2O

Самовоспламенение пирофорного железа

3Fe+2O2→Fe3O4

4Fe+3O2→2Fe2O3

Каталитические свойства пирофорного железа

2H2O2 → 2H2O + O2 Fe

Магнитные свойства пирофорного железа

2.3 Получение коллоидного раствора серебра и изучение его оптических свойств

Коллоидные растворы серебра в проходящем

свете, окраска определяется

концентрацией раствора нитрата серебра

(восстановитель танин)

Коллоидные растворы в отраженном свете,

окраска определяется концентрацией раствора

нитрата серебра (восстановитель танин)

Конус Тиндаля в коллоидном растворе серебра (восстановитель танин)

Коллоидный раствор серебра в проходящем свете (восстановитель

мёд)

Коллоидный раствор серебра в отраженном

свете (слева – восстановитель танин;

справа – восстановитель мед) С6Н12О6 +Ag2O= С6Н12О7 +2Ag

Конус Тиндаля в растворе коллоидного серебра (восстановитель мед)

Заключение

Эксперимент по получению магнитной жидкости,

пирофорного железа, коллоидного раствора серебра проведен на

базе типового школьного кабинета химии. Отработана методика

проведения опытов, они просты в исполнении, но очень красочны и

наглядны. Главное достоинство работы заключается в том, что

таинственные нановещества можно не только получить, к ним

можно прикоснуться, можно их рассмотреть, изучить некоторые их

свойства. Знакомство с нановеществами на этом не закончится. В

перспективе планируется расширение эксперимента, уже

определены другие объекты получения и изучения. Отработать

методику их получения, сделать ее доступной – дело будущего.

Весь отработанный эксперимент будет использован при

проведении курса «Нанохимия» в летней школе при гимназии №

44.

Выводы

1.В условиях школьной лаборатории реально получить вещества, состоящие из частиц нано- и микроразмеров.

2.Зависимость «размер – свойство» подтверждается при изучении всех трех объектов.

3.Консистенция магнитной жидкости зависит от выбранного стабилизатора.

4.В качестве стабилизатора магнитной жидкости может быть использован порошок мыла.

5. Наиболее просто и легко оксалата двухвалентного железа получать из насыщенного раствора оксалата аммония с кристаллогидратом железного купороса.

6.Оптические свойства коллоидных растворов серебра зависят от концентрации растворов веществ и от взятого восстановителя.

Спасибо за внимание!