» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Декабрь, 2020 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №12 (45) 2020
Автор: Маганева Анна Эдуардовна, студент
Рубрика: Химические науки
Название статьи: Изучение коллоидной химии наночастиц на внеурочных занятиях в 10-11 классах
Дата публикации: 19.11.2020
УДК
7642
ИЗУЧЕНИЕ
КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ НАНОЧАСТИЦ НА ВНЕУРОЧНЫХ ЗАНЯТИЯХ В 10-11 КЛАССАХ
Маганева Анна Эдуардовна
студент
Самарский
государственный социально-педагогический университет, г. Самара
Аннотация.
В
статье рассматривается актуальность изучение коллоидной химии в школьном курсе
химии. Описываются опыты для наглядного изучения коллоидных
наносистем. Характеризуются
свойства ферромагнитной жидкости, как объекта коллоидной химии.
Ключевые
слова. Лабораторный опыт, коллоидные наносистемы, наночастицы,
нанотехнологии, магнитная жидкость.
В современном мире очень широко используются
нанотехнологии: в медицине, в строительстве, в пищевой промышленности, в
косметологии, в производстве одежды и многих других областях. Нанотехнологии
охватывают почти все отрасли промышленности и производства, поэтому учитель
старшей школы обязан познакомить обучающихся с этой
отраслью химической науки [3]. В школьном курсе химии нет раздела о нанотехнологиях и наночастицах,
поэтому можно посвятить знакомству с нанотехнологиями серию внеурочных занятий.
Актуализировать интерес обучающихся к
коллоидной химии можно в первую очередь через лабораторные опыты. Проводимые в школьной лаборатории опыты
всегда расширяют, углубляют и дополняют знания по химии. Изучение
элементов коллоидной химии в школьном курсе в последние годы все чаще входит в
педагогическую практику. Изучение любой естественно-научной
дисциплины должно подкрепляться серией тщательно отобранных экспериментов [1].
Подбирая
серию экспериментов, нужно в первую очередь руководствоваться доступностью
химических реагентов и отсутствием их в перечне веществ, запрещенных к
использованию в школьных кабинетах химии.
В
выпускных классах при изучении коллоидной химии можно использовать простейшие
лабораторные опыты, которые продемонстрируют обучающимся
свойства коллоидных систем и особенности наночастиц.
Опыт
№1. Получение наночастиц серебра.
Цель:
получить
наночастицы серебра в школьной лаборатории.
Реактивы
и оборудование: конические колбы, дистиллированная вода, нитрат
серебра, 1%-ный раствор танина, карбонат натрия.
Ход
работы:
1.
В коническую колбу налить 10мл дистиллированной
воды.
2.
Добавив
1мл 0,1 М раствора нитрата серебра и одну каплю 1%-го раствора танина.
3.
Нагреть
раствор до кипения и добавить к нему по каплям при пере-
мешивании 1%-й раствор карбоната натрия.
4.
Образуется коллоидный раствор серебра оранжево-желтой
окраски.
Контроль:
1.
Напишите уравнение реакции.
2.
Охарактеризуйте полученный коллоидный раствор.
Опыт
№2. Получение наночастиц берлинской лазури.
Цель:
получить
наночастицы берлинской лазури в школьной лаборатории.
Реактивы
и оборудование: конические колбы, фильтры, мерные цилиндры, стеклянные палочки,
дистиллированная вода, 1%-ный раствор желтой кровяной соли, 5-% раствор хлорида
железа (III), щавелевая кислота.
Ход
работы:
1.
Налить в колбу 10 мл дистиллированной воды.
2.
Добавить 5мл 1%-го раствора желтой кровяной соли
и 1мл 5%-го раствора хлорида железа(III).
3.
Выделившийся синий осадок отфильтровать.
4.
Часть осадка перенести в стакан с
дистиллированной водой и добавить в него 1мл раствора щавельной кислоты .
5.
Перемешать взвесь стеклянной палочкой до полного
растворения осадка.
6.
Образуется ярко синий золь, содержащий наночастицы берлинской лазури.
Контроль:
1. Напишите уравнение реакции.
2. Охарактеризуйте полученный
золь [2].
Опыт
№3. Получение ферромагнитной жидкости.
Цель:
получить
ферромагнитную жидкость в школьной лаборатории.
Реактивы
и оборудование: конические колбы, подсолнечное масло, двухкомпонентный тонер для лазерного
принтера, магнит.
Ход
работы:
1. Смешать
5 мл подсолнечного масла с порошком тонера для лазерного принтера до однородной
кремообразной консистенции.
2. Нагревать
полученную смесь на водяной бане в
течение 15 минут непрерывно помешивая.
3. Произвести
заимодействие магнитной жидкости с магнитным полем.
Для этого нужно поднести магнит к пробирке и если жидкость полезет на стенку и
будет менять направление в зависимости от движения магнита – опыт считается
удачным.
Контроль:
1. Почему
для получения ферромагнитной жидкости необходимо использовать только
двухкомпонентный тонер?
2. Как
проверить свойства ферромагнитной жидкости?
Опыт
№4. Приготовление «магнитной» бумаги.
1.
Взять
кусочек фильтровальной бумаги 3×4 см и пропитать его магнитной жидкостью.
2.
Высушить. (Наночастицы
магнитной фазы, заполнив поры бумаги, придают ей слабые магнитные свойства –
бумага притягивается к магниту).
Контроль:
1. Почему у фильтровальной бумаги начинают
проявляться магнитные свойства?
2. Как проверить магнитные
свойства бумаги?
Опыт
№5. Взаимодействие магнитной жидкости с этиловым спиртом.
Цель:
пронаблюдать
взаимодействие магнитной жидкости с этиловым спиртом.
Реактивы
и оборудование: конические колбы, этанол, магнитная жидкость.
Ход
работы:
1.
В этанол добавить 5 мл полученной ферромагнитной
жидкости.
2.
Тщательно
перемешать.
3.
Пронаблюдать за скоростью оседания частиц
магнетита.
Контроль:
1.
Через сколько минут осели
частицы магнетита?
2.
Как ведет себя магнетит, осевший в этаноле?[5].
Ферромагнитная
жидкость представляет собой устойчивую коллоидную систему, состоящую из
ферромагнитных частиц нанометровых размеров,
находящихся во взвешенном состоянии в несущей жидкости, в качестве которой
обычно выступает органический растворитель или вода[4]. По свойства
ферромагнитная жидкость напоминает «жидкий металл» – реагирует на магнитное
поле и находит широкое применение во многих отраслях. Поэтому именно на
ферромагнитной жидкости удобнее всего изучать свойства наночастиц
и нанообъектов.
Список литературы:
- Арсланов, В.В. Нанотехнология. Коллоидная и супрамолекулярная химия: Энциклопедический справочник. Более 1000 словарных статей, упорядоченных по английским эквивалентам / В.В. Арсланов. - М.: Ленанд, 2019. - 400 c.
- Волков, В.А. Коллоидная химия. Поверхностные явления и дисперсные системы: Учебник / В.А. Волков. - СПб.: Лань, 2015. - 672 c.
- Гельфман, М.И. Коллоидная химия / М.И. Гельфман, О.В. Ковалевич, В.П. Юстратов. - СПб.: Лань, 2010. - 336 c.
- Назаров, В.В. Коллоидная химия: Учебное пособие / В.В. Назаров. - М.: ДеЛи плюс, 2015. - 250 c.
- Сумм, Б.Д. Коллоидная химия: Учебник / Б.Д. Сумм. - М.: Академия, 2013. - 272 c.
Комментарии: