Д т. н., проф. Б. С. Резников Математическое моделирование при расчёте растягиваемой полосы с круговым отверстием за пределом упругости
|
|
Скачать 1.81 Mb.
|
Взятие проб почвы на анализ содержания свинца показало, что в двух пробах, ближе к дороге, присутствуют ионы свинца в больших количествах. В третьей пробе, самой дальней- концентрация ионов свинца понижается.
Таким образом, морская соль содержит соединения йода в различных концентрациях. Касимова Н. Д., 10 класс, МБОУ лицей при ТПУ, г.Томск ^ : аспирант К. И. Мачехина, к.ф.-м. н., доцент Л. Н. Шиян Исследование свойств природных коллоидных растворов Все природные воды являются растворами. Они содержат множество химических элементов в виде ионов, молекул и высокомолекулярных соединений. Свойства растворов можно описать физических параметрами, такими как температура кипения и замерзания, электропроводность, диэлектрическая проницаемость, давление паров воды, удельная теплоемкость и множеством других физических характеристик. Свойства растворов можно описать химическими законами. Это диссоциация, состояние равновесия, гидролиз, концентрация, произведение растворимости и другие. Однако, в природе чаще всего приходится использовать одновременно законы физики и химии. К таким природным растворам относятся коллоидные растворы, которые имеют свои особенности, связанные с дисперсностью. В случае коллоидных растворов дисперсность ограничена определенными размерами частиц, которые условно находятся в области 10-7– 10—9м.. Природные воды многих регионов России содержат примеси в коллоидном состоянии и являются непригодными в качестве источников питьевого водоснабжения. Для получения чистой питьевой воды, необходимо использовать физико-химические воздействия, приводящие к удалению примесей в коллоидном состоянии. Целью настоящей работы является установление состава и свойств коллоидных частиц, наиболее распространенных в природных водах Западной Сибири. Показано, что природные коллоидные растворы являются мицелярными, основными химическими компонентами которой являются ионы железа, кремния и органические вещества гумусового происхождения. Используя законы физической химии, представлена формула мицеллы, которая имеет вид {[mFe(OH)3]nFeOH2+,zR-,2ySiO32-,4(y-x)Na+}-4x+2n-z(4x+z)Na+, 2nOH-, где Fe(OH)3– ядро мицеллы, FeOH2+, R-, SiO32-– потенциалопределяющие ионы, Na+и ОН-– противоионы. Для определения заряда поверхности коллоидной частицы использовали уравнение Гельмгольца – Смолуховского:  где η – вязкость среды, ε – диэлектрическая проницаемость среды, U – линейная скорость перемещения частиц, Н – потенциал внешнего электрического поля. Полученное значение заряда поверхности, которое составило ─32мВ, говорит об устойчивости системы и сохранению состояния равновесия. Используя закон Тиндаля по рассеянию света на мелких частицах, определен размер коллоидных частиц, который составил от 130 до 460 нм. Перечисленные характеристики получены на реальной артезианской воде северных районов Томской области. Для целенаправленного изменения устойчивости коллоидных растворов исследованы, как свойства дисперсионной среды, так и свойства дисперсной фазы. Для изучения свойств дисперсионной среды в работе исследован ее химический состав и показано влияние электролита на устойчивость коллоидного раствора. Свойства дисперсной фазы определяются зарядом, размером и химическим составом коллоидной частицы. Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы: Могильная Е. Д., Микаилова Д. А., 11 класс, Гимназия № 1, г. Новосибирск ^ д.х.н. Е. В. Третьяков, Институт «Международный томографический центр» СО РАН; А. О. Суворова, студентка 5 курса ФЕН НГУ Автоколебательные химические реакции Автоколебательные реакции – класс химических реакций, протекающих в режиме, при котором некоторые параметры реакции изменяются периодически. Одной из самых важных и известных автоколебательных реакций является реакция Белоусова-Жаботинского. Она нашла широкое применение в различных областях науки и техники. Целью данной работы было проведение реакции Белоусова-Жаботинского и изучение влияния условий на её колебательный режим. При проведении реакции мы несколько отступили от описанной в литературе методики, а именно, использовали другую соль церия: (NH4)2[Ce(NO3)6] вместо (NH4)2[Ce(SO4)3]. Тем не менее, это не помешало возникновению концентрационных колебаний в реакционной смеси, хотя при этом наблюдалась другая динамика цветов. Поскольку скорость химических реакций зависит от температуры, было интересно, как изменение температуры повлияет на автоколебательный процесс. Нами был проведён ряд экспериментов в температурном диапазоне 7–60 С. Было показано, что при 7 С реакция не начинается более чем 2 минуты, а при нагревании выше комнатной температуры происходит постепенное уменьшение периода колебаний. Шмаков М. М., Назимов А. В., СУНЦ НГУ, г. Новосибирск ^ : И. Б. Мороз, преподаватель СУНЦ НГУ Синтез и изучение свойств соли Фреми – стабильного неорганического свободного радикала В 1845 г. французский химик Эдмонд Фреми (1814–1894) выделил соединение с эмпирической формулой K2S2O7N, которое в водных растворах имеет фиолетово-голубую окраску, а в кристаллическом состоянии – золотисто-желтую. После ряда исследований это явление объяснили, предположив, что анион соли Фреми существует в растворе в виде мономера с неспаренным электроном, делокализованным между атомами O и Nнитрозо-группы (то есть является нитроксильнымион-радикалом), а в кристаллическом состоянии находится в виде димера (по аналогии с NO2и N2O4). Соль Фреми является одноэлектронным окислителем, используется в органическом синтезе для окисления фенолов, ароматических аминов и гидрохинонов в хиноны, для аналитического определения гидразина и гидроксиламина, как стандарт для калибровки радиоспектрометров, а также в исследованиях механизма действия антиоксидантов в качестве модели пероксильных радикалов. Однако это интересное соединение мало известно школьникам, даже тем, кто серьезно увлекается химией. Принимая во внимание, что синтез соли Фреми не требует дорогостоящих, труднодоступных реактивов и сложного оборудования и при строгом соблюдении правил техники безопасности не представляет особой опасности, мы поставили перед собой задачу получить это соединение в лаборатории СУНЦ НГУ и исследовать некоторые его свойства. Синтез включал следующие стадии: (1) получение гидроксиламиндисульфоната натрия восстановлением нитрита натрия свежеприготовленным водным раствором бисульфита натрия в слабокислой среде; (2) окисление (SO3Na)2NOН перманганатом калия в аммиачной среде до нитрозодисульфоната натрия (SO3Na)2NO; (3) взаимодействие (SO3Na)2NO· с насыщенным раствором KCl с образованием соли Фреми, которая кристаллизуется в виде димера [(SO3K)2NO]2. Выход целевого продукта составил ~ 75% (в расчете на количество KMnO4). Изучая свойства соли Фреми, мы провели ряд опытов с ее водным раствором и димером, результаты которых приведены в таблице. Исходя из них, заключили, что, во-первых, гидролиз соли Фреми в водном растворе катализируется кислотами, а, во-вторых, соль Фреми может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Последнее обусловлено тем, что атом азота в соли Фреми находится в промежуточной степени окисления, равной -1. Результаты изучения химических свойств соли Фреми
Синтезированное соединение исследовано также с применением спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и оптической спектроскопии в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах длин волн. С помощью спектроскопии ЭПР подтверждено, что его анион в водном растворе является стабильным свободным радикалом. На основе данных методов оптической спектроскопии в сочетании с молекулярным моделированием из нескольких возможных конфигураций димерного аниона твердой соли Фреми выбрана наиболее вероятная его структура. Таким образом, мы убедились в том, что соль Фреми – удобный объект для демонстрации химических свойств азота в «необычной» степени окисления и свойств стабильных радикалов, а также для ознакомления школьников с современными физическими методами установления структуры химических соединений. Сформулированы рекомендации к постановке лабораторной работы, посвященной синтезу и изучению свойств соли Фреми для спецкурса «Неорганический синтез» в СУНЦ НГУ. Назимов А. В., СУНЦ НГУ, г. Новосибирск. ^ преподаватель кафедры химии СУНЦ НГУ В. О. Коротеев Синтез тетрафторборатагексааммино кобальта(III) Понятие о комплексных соединениях, как о частицах, состоящих из внутренней и внешней сфер, было введено швейцарским химиком А. Вернером (1866–1919) в 1892. Комплексные (координационные) соединения (КС) – соединения, особенностями которых является наличие центрального атома – акцептора электронов или иона (комплексообразователя), окруженного лигандами – донорами электронов, их число определяется координационным числом, что составляет внутреннюю сферу. КС могут быть как положительно или отрицательно заряженные частицы, так и не иметь заряда. Катион гексааммино кобальта (III) можно использовать в качестве анионных рецепторов неорганических и органических оксо-анионов, а также фтор-анионов. Целью данной работы являлся синтез тетрафторборатагексааммино кобальта (III), так как, не смотря на сравнительно простое строение, он не упоминается в литературе. В литературе предлагается метод получения соединения с использованием реакции замещения хлорида гексааммино кобальта (III) с соответствующим молярным количеством тетрафторбората натрия: [Co(NH3)6]Cl3 + nNaBF4 = [Co(NH3)6]Cl(3-n)(BF4)n, где n=1-3 – количество моль тетрафторбората натрия на один моль исходного комплекса. Но реакция останавливается на стадии замещения одного атома хлора на группу [BF4]-. Синтез, предложенный нами, включал несколько стадий: (1) синтез [Co(NH3)6]Cl3воздействием NH4Cl, NH3(aq)на CoCl2*6H2O при пропускании через систему кислорода воздуха[3]; (2) синтез HBF4, реакцией между HF и B2O3; (3) получение [Co(NH3)6][BF4]3, взаимодействием между водными растворами HBF4и [Co(NH3)6]Cl3. (4) фильтрация осадка и промывание спиртом. Вещество было охарактеризовано методами ИК спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, рентгеновской дифракции. В результате данной работы было получено оранжевое кристаллическое вещество, по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии имеющее состав CoN6B3F10без учета водорода и проявляющее характерные для [Co(NH3)6]3+и [BF4]-полосы погложения в спектрах ИК. Токарев Антон, 11 класс, Лицей № 39 г. Нижний Тагил ^ учитель химии высшей категории Е. Ю. Терехова, к.х.н., доцент Ю. С. Поликарпова Исследование содержания ионов свинца в соке рябины Нижний Тагил – крупный промышленный центр с населением около 400 тысяч человек, относится к городам экологического неблагополучия. Автомобильный парк города с каждым годом увеличивается, следовательно, увеличивается и количество свинца в окружающем воздухе и почве. В результате чего ягоды и овощи накапливают свинец, а человек, употребляя их в пищу, накапливает тяжелый металл в организме. Поэтому в данной работе в качестве объекта исследования мы выбрали рябину – это распространенное дерево, произрастающее в садах, огородах, во дворах. Плоды рябины потребляются в свежем виде, в виде варенья, джемов, киселей, настоек. Целью работы являлось: изучение содержание ионов свинца в соке рябины. Объекты исследования были собраны в Дзержинском районе города Нижнего Тагила: ул. Володарского 5, район Дворца Ледового спорта, район лицея №39. Сбор проводился с 15–23 ноября 2011 г. После чего готовился свежевыжатый сок, который в свою очередь разбавлялся до слабовыраженной окраски, фильтровался и подвергался комлексонометрическому анализу. Попутно замеряли рН сока на рН-метре марки 340. Таким образом, мы проводили 3 повторных эксперимента, полученные данные усредняли. Анализ проводили следующим образом. К 100 мл пробы сока (делают 3 параллели) прибавляют 10 мл аммиачного буферного раствора. Пробы тщательно перемешивают и прибавляют пипеткой 10 мл трилона Б. На кончике шпателя вносят эриохром чёрный Т (окраска раствора синего цвета), титруют сульфатом магния концентрация 0,01 н до устойчивой вино-красной окраски. Содержание свинца в воде рассчитывали по формуле (мг/л воды):  , где  – объем трилона Б, мл;  – объем сульфата магния, мл;  – объем пробы воды, мл;  = М/2=207,2/2=103,6 г/Э.Установлено, что содержание ионов свинца превышено нормы ПДК в среднем в 1,45 раза, поэтому данные образцы рябины нельзя использовать в пищу. Разбавленный, сок рябины имеет нейтральную среду, поэтому подходит для употребления всем людям, даже с повышенной кислотностью желудка. Исходя из полученных данных, мы пришли к выводу, что рябину в черте города лучше не использовать в пищу, т. к. экологическое состояние г. Нижний Тагил остается неблагополучным. Сбор рябины лучше проводить загородом, перед использованием ее в пищу тщательно промывать и вымачивать в воде. Остается надеяться, что здравый смысл возобладает над индустриальным азартом, и удастся остановить массовое загрязнение окружающей среды свинцом, негативно влияющим на биохимические процессы живых организмов. Лебедева Даша, 9 класс, Лицей № 39, г. Нижний Тагил ^ : учитель химии высшей категории Е. Ю. Терехова, к.х.н., доцент Ю. С. Поликарпова Исследование содержания ионов свинца в снеговых водах Дзержинского района г. Нижнего Тагила Многие экологический проблемы, связанные с функционированием автомобильного транспорта, носят региональный и локальный характер. Разработка и реализация эффективных мер повышения экологической безопасности автотранспорта является прерогативой местных администраций. К сожалению, в нашем городе проблема качества дорожного покрытия оставляет желать лучшего, а автопарк и количество заправок увеличивается, значит, увеличиваются и выбросы свинца в окружающую среду. Цель работы: исследовать содержание свинца в снеговых водах Дзержинского района г. Н-Тагила. Объекты исследования (снеговые воды) были собраны в Дзержинском районе г. Н-Тагила вблизи трех автомобильных заправочных станций. Сбор проводился 29 ноября, 7 декабря, 13 декабря 2011 года. После того как снеговая воды была собрана, ее профильтровали в целях улучшения качества титрования и проведения дальнейших расчетов. Определения pH воды проводили на pH-метре марки pH-340 при температуре 20º С. Содержание тонов свинца определяли комплексонометрическим методом. Снеговая вода, собранная на АЗС на Исинском тракте, АЗС на ул. Зари – имеет нейтральную среду, а воды с АЗС на ул.Володарского – кислую среду. Результаты определения содержания свинца в снеговых водах сведены в таблицу. Содержание свинца в снеговых водах Дзержинского района г. Н-Тагила
Из таблицы следует, что максимальное содержание свинца обнаружено на АЗС на Исинском тракте и АЗС на ул. Володарского, а минимальное на АЗС по ул. Зари. Все образцы превышают значение ПДК. К сожалению, статус экологически неблагоприятного города мы подтверждаем. Высоцкая Е. В., Чайка И. Ф., МБОУ Лицей № 130, г. Новосибирск ^ м.н.с., П. А. Пыряев, ИК СО РАН Синтез коллоидных растворов, содержащих наночастицы золота заданного размера, и исследование их оптических свойств История получения и исследования коллоидных растворов (золей) золота насчитывает почти 150 лет, однако сейчас открылись новые области их применения, в частности, в катализе. Наша работа в Институте катализа СО РАН связана с созданием способов приготовления золотосодержащих катализаторов, основанных на использовании в качестве исходного материала золей, содержащих монодисперсные частицы Au0необходимого размера. В докладе рассмотрены результаты ее начального этапа, в ходе которого мы проверили некоторые описанные в литературе способы получения золей, содержащих сферические частицы Au0определенного размера, и познакомились с методами его измерения. Коллоидное золото получали восстановлением водных растворов HAuCl4боргидридом натрия NaBH4в присутствии стабилизатора – поливинилового спирта (ПВС) либо реакцией водного раствора HAuCl4с цитратом натрия Na3C6H5O7, который служит и восстановителем, и стабилизатором. В зависимости от силы и количества восстановителя приготовленные растворы имели разную окраску (от темно-рубиновой до голубой). Результаты определения среднего диаметра частиц Au0(dm) в этих растворах методом фотон-корреляционной спектроскопии (ФКС) приведены в таблице. Значения dmв растворах, полученных с использованием NaBH4в качестве восстановителя либо в присутствии большого избытка Na3C6H5O7(Na3C6H5O7/HAuCl48.5), близки к значениям, приведенным в работах . Определить значения dmв растворах, приготовленных в присутствии сравнительно небольшого количества Na3C6H5O7(Na3C6H5O7/HAuCl4=35.5), не удалось из-за низкой концентрации Au0в этих растворах. При исследовании растворов 1-3методомоптической спектроскопии в УФ и видимой области наблюдали полосу поглощения с максимумом при ≤20000 см-1, которую можно отнести к «плазмонному резонансу» (ПР), возникающему при падении света на поверхность высокодисперсных частиц Au. С увеличением dmдо 30 нм положение максимума полосы ПР монотонно смещается в сторону меньших значений (см. Таблицу), вследствие чего цвет коллоидного золота изменяется от темно-рубинового до оранжевого. В спектрах растворов 4-6наблюдали интенсивные полосы переноса заряда при 32000 и 45000 см-1, относящиеся к комплексам [AuCl4]-. Присутствие этих полос говорит о том, что если цитрат натрия берется в сравнительно небольшом избытке, восстановление [AuCl4]-до Au0протекает в малой степени, и это может быть причиной низкой концентрации частиц Au0в растворах Характеристики коллоидных растворов золей золота, полученных в этой работе
Где dmи – среднемассовый диаметр частиц Au и ширина их распределения по размерам соответственно (по данным ФКС), – положение максимума полосы ПР; бв круглых скобках указаны значения dmпо данным [1,2]; вn.d. = не определено (nondetermined) ввиду низкой концентрации частиц Au0в растворе. ^ 6существенно больше 30 нм, как и можно было ожидать, исходя из данных. Таким образом, мы выяснили, что, целенаправленно изменяя условия синтеза, можно получить золи золота с заданным средним диаметром частиц в диапазоне от 2–5 до 30 нм. Вместе с тем для синтеза золей со средним размером частиц Au0>30 нм необходим поиск других способов. Кроме того, мы убедились, что окраску золей Au0можно использовать для экспресс-оценки размера их частиц, и установили, что коллоидные частицы золота хемосорбируются на поверхности углеродного носителя. Это явление может быть положено в основу создания способов приготовления катализаторов Au/C с заданным размером частиц каталитически активного компонента. ^ Широкова Вера, 11 класс, СОШ № 162 с углубленным изучением французского языка, г. Новосибирск ^ : к.х.н., доцент И. В. Мишаков, аспирант ИХКГ СО РАН Т. А. Максимова Изучение значения рН воды в зависимости от условий её содержания Известно, что на значение pH воды (водородного показателяили показателя кислотности: pH = -lg[H+], где [H+] – концентрация ионов водорода, выраженная в моль/л) влияет множество факторов. В первую очередь к ним относится температура и химический состав минеральных и органических примесей, растворенных в воде. Целью настоящей работы было изучение влияния внешних условий на значение рН воды. Для анализа были отобраны следующие пробы воды: водопроводная (природная вода, прошедшая стадию очистки), природная (речная и озёрная) и дистиллированная («чистая» вода). Значение рН измеряли с помощью рН-метра (точность определения – 0,1). Отбор и анализ водопроводной воды проводили в январе 2011 г. на кафедре общей химии ФЕН НГУ, дистиллированной воды – в январе 2012 г. на кафедре физической химии ФЕН НГУ при участии автора. Отбор природной воды осуществляли в июле и сентябре 2011 г. в ходе двух экспедиций на реки Уень, Чаус, Обь и близлежащее озеро, находящихся к северо-востоку от посёлка Скала Колыванского района Новосибирской области. Измерение pH проб воды из экспедиций проводили студенты кафедры инженерных проблем экологии ФЛА НГТУ. В среднем водопроводнаявода имеет нейтральную среду, причём вода из домов в микрорайоне «Щ» источником которой служит вода из Обского водохранилища,имеет слабощелочную среду (pH ~ 8), а вода из артезианских источников– близкое к нейтральному значение pH. Природнаявода, отобранная из рек вблизи пос. Скала (изученные природные водоёмы относятся к бассейну реки Обь), в среднем имеет более щелочную по сравнению с водопроводной водой реакцию (pH ~ 9). Слабощелочная реакция природной воды объясняется присутствием в ней анионов слабых кислот, связывающих ионы H+. Существенно более кислая по сравнению с речной водой среда озера (близкая к нейтральной), по-видимому, объясняется обнаруженным в ходе экспедиций повышенным содержанием ионов железа и марганца в нём. Вероятно, по этой же причине водопроводная вода в среднем более кислая, чем речная. Как видно, ни водопроводная, ни природная вода не имеют нейтрального значения pH, характерного для чистой воды, не содержащей примесей. Казалось бы, значение pH = 7 можно получить при определении pHдистиллированной воды. Мы провели измерение, и оказалось, что при получении (и просто хранении) чистой воды на воздухе в ней растворяется углекислый газ, что приводит к её подкислению до pH ~ 5,7. Концентрация растворённого CO2в воде и образующихсяH+может быть подсчитана теоретически, причём расчётное значение хорошо согласуется с измерением Удаление CO2путём кипячения приводит к значению pH, близкому к речной воде. На основании проделанной работы можно сформулировать выводы о влиянии внешних условий на pH воды: 1. Даже в отсутствие каких-либо примесей pH воды на воздухе может меняться за счёт растворения в ней газов. Так, присутствие в атмосфере углекислого газа приводит к подкислению дистиллированной воды. 2. Природные водоёмы в среднем имеют слабощелочную среду, что, вероятно, объясняется наличием в воде анионов слабых кислот, например, гидрокарбонатов кальция и магния. 3. рН водопроводной воды имеет в среднем более кислую по сравнению с речной водой реакцию, что объясняется наличием в ней катионов таких металлов как железо и марганец. Работа выполнена в рамках международного проекта (Россия-Франция-Германия) «Вода», организованного в МБОУ СОШ № 162. Широкова Вера, 11 класс, СОШ № 162 с углубленным изучением французского языка,г. Новосибирск ^ : к.х.н, старший научный сотрудник лаборатории кристаллохимии ИНХ СО РАН Н. Первухина , студент 5 курса ФЕН НГУ Д. А. Рычков Зависимость силы, прилагаемой для разрушения кристаллов, от скорости испарения раствора кристаллизуемого вещества Настоящее исследование относится к области кристаллографии– науке о кристаллах, которая изучает процессы их образования, внешнюю форму, структуру и физико-химические свойства. Интересно провести сопоставление структурыи физических свойствкристаллов. В частности, известно, что чем больше в монокристалле дефектов, тем легче его разрушить (деформировать кристалл). В свою очередь количество и разнообразие дефектов зависят от условий роста и особенностей структуры самого кристалла. В настоящей работе рассмотрена зависимость силы, прилагаемой для разрушения кристаллов, от скорости испарения раствора кристаллизуемого вещества. Для проведения эксперимента была выбрана поваренная соль (NaCl) как наиболее доступный материал, имеющий кубическую форму кристаллов, обладающих спайностью (Спайность – способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям с образованием гладких параллельных поверхностей, называемых плоскостями спайности). Кристаллы NaCl выращивались в сосудах диаметром Ø 10; Ø 6,5; Ø 1,4 мм, так как в разных диаметрах скорость испарения разная. В экспериментах в качестве разрушающего усилия на монокристалл NaCl, использовали иглу и стакан с водой. При анализе полученных результатов проводили статистическую обработку: были исключены промахи (Q-критерий), проведены оценки доверительного интервала (критерий Стьюдента) и систематической погрешности. Как известно, чем больше в монокристалле дефектов, тем легче его разрушить. Количество и разнообразие дефектов зависят от условий роста и особенностей структуры самого кристалла, которые зависят от процессов роста, а они в свою очередь описываются моделями роста. Рассмотрим полученный результаты. В эксперименте № 1 наблюдалась наибольшая масса разрушения кристаллов, которую можно описать моделью Косселя (наименьшее количество дефектов). Эксперименты № 2–3 имеют примерно одинаковую массу разрушения кристаллов и описываются винтовой дислокацией (средне количество дефектов). Эксперимент № 4 находится в процессе исследования (кристаллы NaCl выращены из раствора с резким перепадом температуры) и предположительно описывается островковым ростом (наибольшее количество дефектов в структуре кристалла). На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод, что разрушение кристаллов зависит от их вида (о-мерные, 1-мерные, 2-мерные, 3-мерные) и количества дефектов, регулируемых условиями роста. Шмаков Михаил, 11 класс, СУНЦ НГУ, г. Новосибирск ^ : к.х.н, старший научный сотрудник лаборатории кристаллохимии ИНХ СО РАН Н. Первухина , студент 5 курса ФЕН НГУ Д. А. Рычков Синтез и изучение композитов из графена и полианилина Графен – двумерная аллотропная модификация углерода, представляющая собой отдельный углеродный монослой, отделенный от поверхности кристалла графита. Графен обладает высокой прочностью, а также тепло- и электропроводностью. Благодаря высокой подвижности носителей заряда, скорость которых близка к световой, графен в перспективе сможет заменить кремний – основу современной микроэлектроники.Полианилин (ПАн) является линейным электропроводящим полимером с чередованием хинодииминных и фенилендиаминных фрагментов. В силу простоты получения, низкой стоимости исходного мономера, безвредности для окружающей среды, высокой стабильности и способности изменять свои физико-химические свойства в зависимости от кислотности среды, степени окисления основной цепи полимера и морфологии частиц, ПАн интенсивно изучается как материал для электронных устройств. Композитами являются вещества, в которых комбинируются два или несколько материалов. При этом они обладают свойствами составляющих материалов, но имеют дополнительные особенности. Целью нашей работы было создание композита на основе графеноподобных структур и полианилина, который может быть использован в качестве материала для суперконденсаторов. В экспериментах использовались терморасширенный графит, полученный термическим разложением фторида графита, и графеноподобные структуры, полученные при ультразвуковом разложении интеркалата брома в графите. Осаждение ПАн проводилось методом химической полимеризации анилина с использованием персульфата натрия в кислой среде. Полученные материалы были охарактеризованы методами ИК- и КР- спектроскопии, а так же были исследованы их электрохимические свойства. В результате было показано, что образующиеся композиты содержат в своем составе графен и ПАн и могут применяться в качестве материала для электрохимических конденсаторов. Гуляева О. А., Орембо П. Д., Шушаков А. А., МАОУ Вторая гимназия, г. Новосибирск ^ : учитель химии ПКК, Н. В. Давыдова Исследование условий протекания колебательных реакций Колебательные реакции – это класс окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых наблюдается изменение скорости и концентрации промежуточных реагентов. Многие колебательные процессы в организме человека и в живой природе происходят сходным образом. Но на данный момент колебательные реакции ещё не стали достоянием широких масс. Целью данной работы было изучение влияния изменений условий проведения колебательных реакций, проводимых в школьной лаборатории, на их скорость и динамику. Исследование направлено на проверку нашей гипотезы о том, что изменения концентраций реагентов, температуры и прочих условий влияет на ход и скорость реакции. Опубликовано много работ по изучению колебательных реакций, но большинство авторов ограничиваются описанием математических моделей их протекания, историческими справками, рецептом реакции Белоусова-Жаботинского. Наиболее полезными в нашей работе оказались научные трактаты, статьи в научно-популярных журналах и методические пособия для студентов вузов. Существует несколько моделей колебательных реакций, а именно: модель Лотки-Вольтерры и брюсселятор. Наиболее известными являются реакции Белоусова-Жаботинского, Бриггса-Раушера и Брея-Либовского. В ходе проведения опытов мы исследовали влияние на протекание колебательных реакций изменения кислотности среды, использования другого окислителя, изменения количества окислителя, влияние магнитного поля и совершения механической работы. Богданов Н. Е., 11 класс, МБОУ СОШ №162, г. Новосибирск ^ : учитель химии ПКК, Н. В. Давыдова Влияние скорости охлаждения на рост и качество кристаллов В настоящее время, кристаллы имеют огромный спрос в крайне различных областях науки и техники. Их применяют в промышленности, фармацевтике (таблетки, аэрозоли), науке и просто в виде украшения. Спрос на них просто огромен. Именно поэтому очень важно узнать о кристаллах как можно больше, изучить их свойства и особенности. И многие учёные очень серьезно изучают кристаллы, делая всё новые и новые поразительные открытия. Как и в любом деле, всё нужно начинать с азов. Поэтому одной из задач моей работы было изучение и попытка подтвердить один из главных принципов роста кристаллов: чем меньше скорость охлаждения, тем более идеальные кристаллы. И в результате всех проведённых мной экспериментов на кристаллах поваренной соли этот принцип был наглядно подтверждён. Цель моей работы – выяснить влияние скорости испарения на рост и качество кристаллов. Задачи проекта: постановка эксперимента по выращиванию кристаллов, измерение скорости охлаждения при различных степенях теплоизоляции, статистическая обработка данных. На основе данных полученных в ходе выполнения задач сделать соответствующие выводы об особенностях роста кристаллов. В результате проведённых экспериментов, обработки данных, анализа обработанных данных можно сделать следующие выводы: при более высоких скоростях охлаждения количество кристаллов возрастает, а их качество (идеальность) убывает. Результаты эксперимента были оценены по многим параметрам, таким как количество, форма, размер, масса и другим. Работа выполнена при поддержке фонда некоммерческих программ "Династия" и проекта "Занимательная химия для школьников" (ДП-11/11) Полтанова М. А., МОУ Лицей при ТПУ, 11 класс, г. Томск ^ : Р. Б. Табакаев, аспирант кафедры ПГС и ПГУ ЭНИН, ТПУ Переработка древесных опилок в топливные брикеты Томская область – регион, где активно ведется лесозаготовка и переработка древесины, в результате чего накапливается огромная масса древесных отходов – в 2010 г. величина отходов на территории Томской области составила 360 тыс. м3. Хранясь под открытым небом без какого-либо надзора, они создают угрозу возгорания. Древесные отходы практически не содержат серы, поэтому в дымовых газах при сжигании не содержится оксидов серы SOx, а содержание окиси углерода при рационально сконструированных топочных устройствах минимально. Переработка древесных отходов в топливные брикеты не только предотвратила бы опасность возникновения лесных пожаров, но и обеспечила бы население дешевым, экологически чистым топливом. Целью работы является переработка древесных опилок в топливные брикеты, предназначенные для нужд «малой» энергетики. В ТПУ разработана технология переработки древесных отходов в топливные брикеты, основанная на низкотемпературной деструкции: опилки подвергаются пиролизу при температуре не более 400 С, в результате чего получают полукокс (хрупкий пористый материал с повышенным содержанием углерода), пиролизный конденсат (вязкое связующее вещество), полукоксовый газа (смесь газов – Н2, СО, СnHm), который может использоваться в качестве топлива. Полукокс измельчается, смешивается с раствором декстрина в пиролизном конденсате, образуя формовочную смесь, из которой формируется брикет. В результате получен прочный высококалорийный топливный брикет с низким содержанием серы. Разработанная технология способна задействовать древесные отходы в топливно-энергетическом балансе, при этом сняв угрозу лесных пожаров, а также обеспечить население относительно доступным, экологически чистым топливом. Путинцева М. Н., МОУ Лицей при ТПУ, 11 класс, г. Томск ^ Табакаев, аспирант кафедры ПГС и ПГУ ЭНИН, ТПУ Топливные брикеты из торфа Торф – возобновляемый природный ресурс, запасы которого на территории России составляют 186 млрд т. Однако для России торф является не ценным сырьем для промышленности, а, скорее даже, головной болью в свете катастрофических природных пожаров 2010 г., которые по официальным данным, нанесли экономике ущерб в более чем 85 млрд рублей. В 2011 г. в России было зарегистрировано 32 тысячи лесных пожаров, пострадали 199 населенных пунктов в 19 регионах. Направленное на решение этой проблемы обводнение торфяников только для Московской области обойдется более чем в 4 млрд рублей, при этом теряются территории, наносится вред окружающей среде. Проблему возгорания залежей торфа может решить возрождение торфоразработок и переработка торфа в топливо. Целью работы является получение брикетов из торфа, обладающих высокими теплотехническими и прочностными характеристиками. Для достижения поставленной цели на базе ТПУ разработана технология получения топливных брикетов, согласно которой торф подвергают низкотемпературному пиролизу (200–500 ºС), в результате чего получают пиролизный конденсат (смола и подсмольная вода), полукокс и полукоксовый газ (используется в качестве топлива для осуществления процесса пиролиза, снижая затраты на собственные нужды). Затем измельченный полукокс смешивают с пиролизным конденсатом, формируют брикет и сушат его при температуре 105–110 ºС. В результате получают брикеты с высокими прочностными и теплотехническими характеристиками (теплота сгорания ~ 14–21 МДж/кг). Горовая С. А., ГОУ Забайкальский краевой лицей-интернат, г. Чита ^ к.б.н., доцент кафедры химии О. А. Лескова </5> |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям