Название(я): Кольца Лизеганга
Номер в каталоге: 29
Основной предмет (школа): химия
Область знания (ВУЗ): коллоидные системы, самоорганизация
Актуальность: Значительную роль в процессах формирования наноматериалов играют процессы самоорганизации. Они позволяют контролируемо получать иерархические структуры с заданными пространственным расположением элементов и практически - важными свойствами. Одним из примеров самоорганизации являются периодические структуры из концентрических окружностей, впервые полученные в 1896 г. немецким химиком Р. Лизегангом. Открытое им явление нашло практическое применение при изучении различных процессов в физике и химии, в прикладном искусстве, кольца Лизеганга использовали для украшения различных изделий с имитацией яшмы, малахита, агата и др. Лизеганг также предложил технологию изготовления искусственного жемчуга. Классический механизм, объясняющий образование структур Лизеганга, был впервые предложен Оствальдом в 1987 году. Он основан на предположении о периодическом возникновении пересыщения при образовании трудно растворимого осадка и его влиянии на скорость зародышеобразования. В проекте предлагается получить имитации рисунков природных камней и минералов с использованием различных реагентов, а также ознакомиться с самим явлением формирования колец Лизеганга и его практическим использованием.
Новизна: экспериментальное исследование явлений самоорганизации
Цель: получение имитаций естественных камней и минералов
Задачи:
1. изучение истории открытия явления и его проявлений в природе (в том числе в минералогии)
2. анализ литературы по существующим механизмам формирования колец Лизеганга и его математическому моделированию (требуется помощь тьютора)
3. проведение опытов по получению колец Лизеганга в различных средах (органических, типа желатина, и неорганических гелях, типа геля кремниевой кислоты, в пористых средах) и с различными реактивами (трудно растворимые окрашенные соли переходных металлов и др.).
4. мониторинг развития колец Лизеганга во времени (фотозапись и оцифровка полученных структур и их временной эволюции), опыты по "интерференции" (взаимодействию при формировании) колец Лизеганга из различных реагентов.
5. создание фотокаталога полученных структур
6. обобщение материала и предложения по практическому использованию изученного явления.
Экспериментальные подходы: проведение диффузионно - контролируемых реакций
Методические подходы: ознакомление с явлением диффузии и свойствами гелей, с существованием нелинейной кинетики химических реакций
Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: могут потребоваться реактивы, отстствующие в школьной лаборатории
Освоение школьником теоретического материала: уравнения диффузии, произведение растворимости, зародышеобразование и рост кристаллов, химия элементов, структура гелей
Навыки, получаемые школьником: работа с растворами, получение гелей, макрофотосъемка и работа с изображениями
Предшествующий материал по школьной программе: теория растворов, химия элементов, закон Фика
Роль учителя: общее руководство за выполнением проекта
Возможная помощь тьюторов: консультативная помощь, обеспечение реактивами и специальной литературой
Техника безопасности: работа в школьной лаборатории
Примечания: в качестве продолжения работы (или ее основной части для учащихся физмат лицеев) можно предложить моделирование процессов формирования колец Лизеганга и виртуальное исследование явления (с его визуализацией).
Экспериментально полученные кольца Лизеганга.
Первичные литературные ссылки для начала поиска: кольца Лизеганга.
Другие работы кластера "Каталог тем проектных работ" (гипертекстовый навигатор):
- 1.Cупергидрофобные покрытия природного происхождения с эффектом «лотоса»
- 2.Покрытия - хамелеоны
- 3.Синтез и исследование нетоксичных квантовых точек
- 4.Благородная металлическая радуга
- 5.Получение искусственных опалов
- 6. Синтез и свойства люминофоров
- 7.Получение вспененного графита и графена
- 8.Сорбционные свойства силикагеля
- 9.Абразивные материалы
- 10.Эффект Тиндаля
- 11.Электрохромные материалы
- 12.Металлотермическое получение материалов
- 13.Свойства двумерных нанореакторов.
- 14.Магнитные жидкости
- 15.Исследование доступных жидкокристаллических систем
- 16.Силикатный сад
- 17.Жизнь и смерть липосом
- 18.Фунгицидные и бактерицидные наноматериалы
- 19.Химические источники тока
- 20.Вселенная клеточных автоматов
- 21.Сканирующая зондовая микроскопия
- 22.Клатраты
- 23.Проводящие полимеры
- 24. Наноматериалы на основе диоксида титана
- 25.Собственный фильтр для очистки воды
- 26.Биокерамика
- 27.Защита документов от подделки
- 28.Дурацкая замазка
- 30. Разделение наночастиц
 |
|
