Sharonova Selena Mihailovna

Profesor de fizică

Regiunea Samara

Toliatti

Articol înrudit

„Laboratorul de chimie și importanța acestuia în dezvoltarea elevilor în studiul cursului școlar de chimie în sistemul activităților extrașcolare”

În prezent, învățământul modern este în criză. Profesorii se confruntă cu o situație complet nouă - experiența generației anterioare este transmisă următoarei, dar el nu are nevoie de ea.

Activitățile extracurriculare sunt activități educaționale motivate, în afara cadrului educației de bază, desfășurate conform unor programe educaționale care au scopuri educaționale specifice și rezultate obiective, evaluate, care permit elevului să își maximizeze interesele în cunoaștere și creativitate.

Un laborator este o cameră specială în care se efectuează orice cercetare. De exemplu, într-un laborator biologic se cultivă plante și microorganisme și se păstrează animalele. În laboratorul de fizică se studiază curentul electric, lumina, fenomenele din lichide și gaze; procese care au loc cu solide. Un laborator chimic este o încăpere mare în care se află echipamente chimice: mobilier special, aparate, ustensile pentru lucrul cu substanțe. Aici se studiază proprietățile și transformările substanțelor.

Laboratorul de chimie permite studenților să formeze un interes profund și durabilla lumea substanțelor și a transformărilor chimice, pentru a dobândi abilitățile practice necesare. Laboratorul de chimie îi permite copilului să depășească subiectul și să se familiarizeze cu ceea ce nu va învăța niciodată la clasă. Experimental, copiii învață, stăpânesc materiale noi, învață să-și analizeze și să-și evalueze acțiunile.

La efectuarea anumitor lucrări în laborator, se formează cunoștințe practice și abilități în chimie care pot ajuta copilul în viața de zi cu zi. Se formează, de asemenea, activitatea cognitivă, dorința de muncă de cercetare în cadrul ciclului științific natural și asigură pregătirea preliminară pentru formarea continuă și o alegere conștientă a profesiei.

Experimentele efectuate în laboratorul de chimie educă și dezvoltă nu numai activitatea creativă, ci și inițiativa și independența elevilor, formând în același timp obiceiuri gospodărești pozitive, sănătoase, prietenoase cu mediul. Educația muncii se realizează prin lucrul cu reactivi, echipamente, în procesul de realizare a experimentelor și de prelucrare a rezultatelor acestora. Studiind echipamentul, diverse experimente simple, elevii intră în fluxul succesului, unde își măresc propria stima de sine și statutul elevilor în ochii colegilor, profesorilor și părinților.

Efectuând lucrări de laborator, experimente, cercetări, copiii își îmbunătățesc abilitățile într-un experiment chimic și dobândesc anumite abilități în activități de cercetare și proiect, stăpânesc metodele de găsire a informațiilor necesare. În același timp, nu se dezvoltă doar un interes cognitiv pentru disciplina chimie, se dezvoltă abilitățile creative, se formează o atitudine pozitivă față de învățare prin crearea unei situații de surpriză, amuzament, paradox, se formează o viziune științifică asupra lumii.

Inainte de a efectua orice lucrare experimentala intr-un laborator chimic, este necesara prezentarea copilului in intregul instrument, de preferat intr-o varianta de joc.

Să facem cunoștință cu primii asistenți - dispozitive și ustensile chimice. Fiecare subiect are propria sa datorie, iar imaginile acestor dispozitive pot fi găsite în orice manual de chimie.

O eprubetă este un vas lung de sticlă, asemănător unui tub, sigilat la un capăt. Este realizat din sticlă refractară incoloră, iar în ea puteți destul de puternic
încălziți un lichid sau solid, gazul poate fi colectat în el. Și este făcut lung, astfel încât să fie convenabil să îl țineți în mână, să îl fixați într-un trepied sau un suport. Este posibil să se efectueze experimente într-o eprubetă fără încălzire, prin turnarea sau turnarea cu grijă a substanțelor. Este necesar să dați un avertisment că nu trebuie să scăpați eprubeta: sticla este fragilă.

Clemă sau suport pentru o eprubetă sau vas mic. Le puteți strânge în el cu o încălzire lungă a substanței pentru a nu vă arde degetele.

Stand pentru eprubete sau stand pentru ele. Poate fi din metal sau plastic și, desigur, ați văzut-o dacă s-a întâmplat în clinică să luați sânge de la un deget pentru analiză. Dacă suportul este din plastic, nu puneți niciodată o eprubetă fierbinte în el: veți strica partea inferioară a suportului și eprubeta.

Lampă cu spirt - un dispozitiv special pentru arderea alcoolului. Cu căldura pe care o dă arderea alcoolului, încălzim substanțele atunci când avem nevoie. Aprindem lampa cu spirit doar cu un chibrit și o stingem acoperind-o cu un capac. Nu puteți sufla pe o lampă cu spirit care arde și o puteți purta - este periculos. Și când încălziți o eprubetă pe o lampă cu spirt, nu trebuie să atingeți fitilul cu fundul eprubetei - eprubeta poate să spargă. Vasul în care se toarnă alcoolul este larg și stabil și are pereții groși. Acest lucru este important pentru a vă asigura că lucrul cu lampa cu spirt este sigur.

Unele laboratoare folosesc arzatoare cu gaz pentru a incalzi substante. Ele dau o flacără mai fierbinte, dar necesită o manipulare atentă - până la urmă gaz.
Flacoanele sunt vase de sticlă, care amintesc oarecum de forma sticlelor. Ei pot stoca temporar substanțe, pot efectua experimente chimice, pot pregăti soluții. baloane,
în funcție de formă, acestea pot fi conice, rotunde, cu fund plat și cu fund rotund. În baloanele cu fund rotund, substanțele pot fi încălzite pentru o perioadă foarte lungă de timp fără a se sparge balonul.

Flacoanele vin într-o varietate de dimensiuni: mari, medii, mici. Găurile lor pot fi închise cu un dop din cauciuc sau coajă. Uneori există urme pe balon: așa
Balonul se numește balon de măsurare și este folosit pentru măsurarea lichidelor. Iar unele baloane au ramuri pentru a elimina gazele rezultate. Pe un astfel de proces puteți purta
tub de cauciuc și direcționați gazul în locația dorită. Paharele chimice sunt asemănătoare paharelor obișnuite și sunt de obicei folosite pentru a pregăti soluții sau pentru a efectua experimente. Paharul are un gura de scurgere deasupra pentru a facilita turnarea lichidului. Paharele sunt din sticlă și porțelan, de diferite dimensiuni. Pâlniile sunt familiare tuturor, se găsesc și în bucătărie. O pâlnie este utilă atunci când trebuie să turnați lichid într-un vas cu gât îngust. Dacă puneți o hârtie de filtru pliată în pâlnie, puteți separa lichidul de particulele solide.

Tuburile de evacuare a gazelor sunt din sticlă și sunt introduse în dop. Dacă închidem balonul sau eprubeta cu un astfel de dop, unde are loc reacția și se eliberează gaz, atunci gazul nu va zbura în aer, ci va trece prin tub în vasul unde vom direcționa acest tub. Aceste tuburi vin în diferite forme. Uneori nu are una, ci mai multe coturi. Puteți îndoi singur tubul. Pentru a face acest lucru, trebuie să încălziți un tub drept pentru ceva timp în flacăra unei lămpi cu alcool sau a unui arzător cu gaz de laborator (nu în bucătărie!) La locul potrivit. Când sticla devine moale de la căldură, puteți îndoi tubul cu o mișcare foarte lentă și atentă. Dar dacă te grăbești puțin, se va rupe. Și aveți grijă să nu atingeți cu degetele partea fierbinte a țevii, altfel vă veți arde. Pentru a tăia o bucată dintr-un tub de sticlă, trebuie să faceți o mică zgârietură în locul potrivit cu o pilă triunghiulară și apoi să o rupeți cu grijă în acest loc.
Cupa de evaporare din porțelan arată ca o farfurie cu gura de scurgere. Dacă turnați o soluție dintr-o substanță în ea, de exemplu, sare de masă, și o încălziți mult timp, atunci în curând toate
apa se va evapora si cristalele de sare vor ramane in cana. În acest fel, o substanță poate fi izolată dintr-o soluție.

Un chimist are nevoie de un mortar și un pistil. Ele pot fi folosite pentru a măcina un solid într-o pulbere fină asemănătoare făinii. Cu o astfel de pulbere, experimentul trece mai repede decât cu particule mari de substanță. Și avem nevoie și de un trepied de laborator, în care să putem fixa dispozitivele după cum este necesar pentru experiment. Trepiedul are un suport stabil din fontă, suportul este înșurubat în el. Pe rack, puteți întări clema, în care este introdus și înșurubat un picior sau un inel de oțel. O eprubetă sau un alt dispozitiv poate fi prins în picior, iar pe inel poate fi plasată o lampă cu spirt sau un balon pe o grilă specială. Există astfel de trepiede la școală atât în ​​sălile de chimie, cât și în sălile de fizică, așa că probabil că le cunoașteți. Acest lucru nu este tot ceea ce poate fi găsit într-un laborator chimic: există atât de multe instrumente și ustensile diferite încât este dificil de enumerat. Cel mai interesant lucru rămâne - să înveți cum să lucrezi cu aceste dispozitive.

Un laborator chimic nu poate fi alcătuit doar din truse speciale de chimie, ci și acasă folosind aparate electrocasnice, puteți face un mini laborator. Într-un astfel de laborator, puteți efectua câteva experimente și experimente, folosind măsuri de siguranță: mănuși, halat, șorț, eșarfă sau șapcă, ochelari de protecție.

Voi da o mică listă de experimente pe care orice copil de 13-18 ani le poate realiza, dar sub îndrumarea unui adult, a părinților, a profesorului.

Hârtii de turnesol cu ​​suc de varză roșie . . Pentru asta ai nevoie de varza rosie. Sucul de varză roșie, atunci când este amestecat cu diverse substanțe, își schimbă culoarea de la roșu (într-un acid puternic), la roz, violet (aceasta este culoarea sa naturală într-un mediu neutru), albastru și în final verde (într-un alcalin puternic). În imagine, de la stânga la dreapta, rezultatele amestecării sucului de varză roșie cu: 1. suc de lămâie (lichid roșu); 2. în a doua eprubetă, suc de varză roșie pură, are culoarea violet; 3. în al treilea tub se amestecă sucul de varză cu amoniac (amoniac) - se obține un lichid albastru; 4. în a patra eprubetă, rezultatul amestecării sucului cupraf de spălat - lichid verde.

Mai jos sunt valorile PH-ului pentru unele lichide:

1. Suc gastric - 1,0-2,0 ph
2. Suc de lamaie - 2,0 ph
3. Otet alimentar - 2,4 ph
4. Coca Cola - 3.0 ph
5. Suc de mere - 3,0 ph
6. Bere - 4,5 ph
7. Cafea - 5.0 ph
8. Sampon - 5,5 ph
9. Ceai - 5,5 ph
10. Saliva - 6,35-6,85 ph
11. Lapte - 6,6-6,9 ph
12. Apa pura - 7,0 ph
13. Sânge - 7,36-7,44ph
14. Apa de mare - 8,0 ph
15. Soluție de bicarbonat de sodiu - 8,5 ph
16. Săpun (gras) pentru mâini - 9.0-10.00 ph
17. Amoniac - 11,5 ph
18. Înălbitor (clor) - 12,5 ph
19. Sodă caustică sau hidroxid de sodiu > 13 ph

pH

Culoare

roșu

Violet

violet

albastru

albastru verde

verde galben

Sucul de varză roșie poate fi folosit pentru a face hârtie de turnesol. Pentru aceasta veți avea nevoie de hârtie de filtru. Trebuie înmuiat în suc de varză și lăsat să se usuce. Apoi tăiați în fâșii subțiri. Hârtiile de turnesol sunt gata!

Pentru a aminti culoarea turnesolului în diferite medii, există o poezie:

Indicator de turnesol - roșu
Acidul va indica clar.
Indicator de turnesol - albastru,
Lye este aici - nu fi deschis,
Când este mediul neutru
Este întotdeauna violet.

Notă: nu numai varza roșie, ci și multe alte plante conțin un pigment vegetal sensibil la PH (antociani). De exemplu, sfeclă, mure, coacăze negre, afine, afine, cireșe, struguri de culoare închisă etc. Antocianina conferă plantelor o culoare albastru închis. Produsele de această culoare sunt considerate foarte sănătoase.

iod albastru

P după ce faci acest experiment, vei vedea cum lichidul transparent devine albastru închis într-o clipă. Pentru a efectua experimentul, poate fi necesar să mergeți la farmacie pentru ingredientele necesare, dar transformarea miraculoasă merită.

Vei avea nevoie:

3 recipiente pentru lichide- 1 comprimat (1000 mg) de vitamina C (vandut in farmacie)- soluție alcoolică de iod 5% (se vinde în farmacie)- peroxid de hidrogen 3% (vandut in farmacie)- amidon- linguri de măsurare- cani de masurarePlan de muncă:1. Zdrobiți bine 1000 mg de vitamina C cu o lingură sau un mojar într-o cană, transformând tableta într-o pulbere. Adăugați 60 ml de apă caldă, amestecați bine timp de cel puțin 30 de secunde. Vom numi condiționat lichidul rezultat Soluție A.2. Acum turnați 1 linguriță (5 ml) de Soluție A într-un alt recipient și adăugați, de asemenea: 60 ml de apă caldă și 5 ml de soluție de alcool iod. Rețineți că iodul maro va deveni incolor atunci când reacţionează cu vitamina C. Vom numi lichidul rezultat Soluție B. Apropo, nu vom mai avea nevoie de Soluția A, o puteți lăsa deoparte.3. Într-o a treia cană, amestecați 60 ml de apă caldă, o jumătate de linguriță (2,5 ml) de amidon și o lingură (15 ml) de peroxid de hidrogen. Aceasta va fi Soluția C.4. Toate pregătirile sunt acum finalizate. Puteți suna publicul și puneți un spectacol! Se toarnă toată Soluția B în paharul care conține Soluția C. Se toarnă lichidul rezultat de mai multe ori dintr-o cană în alta și înapoi. Puțină răbdare și... după un timp, lichidul va trece de la incolor la albastru închis.Explicația experienței:Esența experienței poate fi explicată unui preșcolar într-un limbaj accesibil lui astfel: iodul, reacționând cu amidonul, îl devine albastru. Vitamina C, pe de altă parte, încearcă să păstreze iodul incolor. În lupta dintre amidon și vitamina C, în cele din urmă, amidonul câștigă, iar lichidul devine albastru închis după un timp.șerpi faraon

Partea pregătitoare.
Puneți o tabletă de combustibil uscat (urotropină) pe suport. Pune trei tablete de norsulfazol pe o tabletă de combustibil uscat. (Foto 1)
Parte principală.
Aprindeți combustibil uscat. Folosiți o tijă de metal pentru a corecta „șerpii” voluminosi și negri strălucitori. După încheierea experimentului, stingeți focul prin închiderea combustibilului uscat cu un capac de plastic. (Foto 2)
Datorită mirosului specific, acest experiment se face cel mai bine în încăperi spațioase, bine ventilate sau în aer liber.
Explicația experienței.
Gazele eliberate în timpul descompunerii norsulfazolului „spumă” produșii de reacție, ca urmare, crește un „șarpe” lung de cărbune negru. Cei mai probabili produși de descompunere ai materiei organice norsulfazol sunt - C, CO 2 , H 2 O, SO 2 (posibil S) și N 2 .
Arderea spontană a unui incendiu

Partea pregătitoare.
Puneți niște permanganat de potasiu cristalin KMnO într-o ceașcă de porțelan 4 . Umeziți ușor cristalele cu 1 ml de acid sulfuric concentrat H folosind o pipetă lungă sau un tub de sticlă. 2 SO 4 . Pune o ceașcă de porțelan pe o tavă de metal și maschează-o,

așezând așchii de lemn deasupra și de jur împrejur, având grijă ca așchiile să nu intre în cupa de porțelan. (Foto 1)
Parte principală.
Fără ca publicul să știe, umeziți o bucată de vată din generoz cu alcool și stoarceți rapid câteva picături de alcool peste o ceașcă de porțelan. (Foto 2)
Scoateți imediat mâna pentru ca vata cu alcool în mână să nu ia foc.
Focul arde puternic și se stinge rapid. (Foto 3)
Explicația experienței.
Când acidul sulfuric concentrat interacționează cu permanganatul de potasiu, se formează oxidul de mangan (VII), cel mai puternic agent oxidant. Când alcoolul intră în contact cu oxidul de mangan (VII), acesta se aprinde, apoi așchiile de lemn se aprind.

Arderea sodiului în apă

De partea pregătitoare.
Tăiați cu grijă o bucată de sodiu de mărimea unui bob de mazăre și puneți-o în centrul hârtiei de filtru.
Turnați apă într-o ceașcă mare de porțelan. (Foto 1)

Parte principală.

os Coborâți cu grijă filtrul de sodiu în apă. Ne retragem la o distanta sigura (2 metri). Când sodiul intră în contact cu apa, aceasta începe să se topească, hidrogenul eliberat se aprinde rapid, apoi sodiul se aprinde și arde cu o flacără galbenă frumoasă. (Foto 2)
LA la sfârșitul experimentului, de obicei apar crăpare și stropire, așa că este periculos să fii lângă o ceașcă de porțelan.
Dacă la soluția rezultată se adaugă o picătură de indicator de fenolftaleină (Foto 3), atunci soluția devine purpurie strălucitoare, indicând formarea unui mediu alcalin. (Foto 4)
Explicația experienței
Sodiul interacționează cu apa conform ecuației
2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2
Filtrul de hârtie nu permite sodiului să „curgă” pe suprafața apei, din cauza căldurii degajate, hidrogenul se aprinde, iar apoi sodiul însuși se aprinde, formând peroxid de sodiu.
2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O
2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2
Concentrați-vă cu o batistă

De
partea pregătitoare.
Turnați niște fenolftaleină cristalină în centrul unei batiste albe.
Se toarnă o soluție de sodă de spălat (carbonat de sodiu Na 2CO3). (Foto 1)
Parte principală.

Acoperiți cu grijă paharul cu o batistă, astfel încât fenolftaleina să se reverse imperceptibil în pahar. (Foto 2) .Fără a scoate batista, luați paharul în mână și faceți câteva mișcări circulare pentru a amesteca. (Foto 3)C ia o eșarfă.
F lichidul din pahar a devenit purpuriu. (Foto 4)

Explicația experienței.
Carbonatul de sodiu, atunci când este dizolvat în apă, suferă hidroliză, formând un mediu alcalin.
Na 2 CO 3 + H 2 O \u003d NaHCO 3 + NaOH
Fenolftaleina într-un mediu alcalin devine purpurie.

R reacția oglinzii argintii

Partea pregătitoare.
În prima eprubetă pregătim o soluție de glucoză, pentru care dizolvăm un sfert de linguriță de glucoză în 5 ml apă distilată.
În a doua eprubetă, pregătim o soluție de amoniac de oxid de argint: adăugați cu grijă soluție de amoniac la 2 ml de soluție de azotat de argint, observând că precipitatul este complet dizolvat în exces de soluție de amoniac. (Foto 1)
Parte principală
Se toarnă ambele soluții într-o eprubetă curată. Cu cât tubul este mai curat, cu atât rezultatul este mai bun!
Scufundați eprubeta într-un pahar cu apă fierbinte. Încercăm să menținem tubul în poziție verticală, nu-l scuturați. (Foto 2).
După 2 minute, pe pereții eprubetei se formează o frumoasă „oglindă de argint”. (Foto 3)
O eprubetă de argint este un cadou minunat pentru tinerii iubitori de chimie.

(Foto 4)
Explicația experienței.
Glucoza este un alcool aldehidic. La grupa aldehidă, poate fi oxidată cu o soluție de amoniac de oxid de argint, formând acid gluconic. Argintul este redus și se așează pe pereții eprubetei, formând o „oglindă de argint”.
2AgNO 3 + 2NH 3 + H 2 O \u003d Ag 2 O? + 2NH4NO3
Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O \u003d 2OH
Reacția de obținere a unei „oglinzi de argint” este descrisă de ecuația:
2OH + C 6 H 12 O 6 \u003d 2Ag? + C6H12O7 + 4NH3 + H2O

Obținerea oxigenului din peroxid de hidrogen

Partea pregătitoare.
Se toarnă o soluție de peroxid de hidrogen 3% într-un balon conic. (Foto 1)
Parte principală.
Introducem putin catalizator in balon - oxid de mangan (IV). (Foto 2) Oxigenul începe imediat să fie eliberat în balon.
W ardem o așchie lungă și o stingem astfel încât așchia să nu ardă, ci doar să mocnească. (Foto 3)
Aducem o așchie care mocnește în balon, se aprinde și arde cu o flacără strălucitoare.

(Foto 4)
Explicația experienței.
Peroxidul de hidrogen, atunci când se introduce un catalizator (accelerator de reacție), se descompune după ecuația:
2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2
Când se introduce o torță mocnită, cărbunele arde în oxigen conform ecuației:

C + O 2 \u003d CO 2

REGULI DE LUCRU ÎN LABORATORUL DE CHIMICE

Înainte de a începe experimentele, trebuie să pregătiți locul de muncă, ustensilele și echipamentele necesare și să citiți cu atenție descrierea experimentului.

Experimentele cu reactivi chimici prezintă un pericol suplimentar. Din diverse substanțe pot rămâne pete greu de îndepărtat și chiar găuri de pe haine. Reactivii pot provoca arsuri ale pielii; ar trebui să ai grijă în special de ochii tăi. În plus, la amestecarea unor substanțe complet inofensive, este posibilă formarea de compuși toxici, care pot fi otrăvitori.

O modalitate fiabilă de a evita necazurile neașteptate, reacțiile nedorite este să urmați cu strictețe instrucțiunile, descrierea experienței.

Trebuie amintit că substanțele nu pot fi gustate și luate manual. Și trebuie să vă familiarizați cu mirosul substanțelor cu mare grijă, direcționând aerul din vasul cu substanța către nas cu o mișcare ușoară a mâinii.

Lichidul din vas trebuie luat cu o pipetă. Solide - cu o lingură, o spatulă sau o eprubetă uscată. Substanțele nu trebuie depozitate împreună cu alimente. De asemenea, în timpul experimentelor nu poți mânca.

O eprubetă cu o substanță încălzită nu trebuie îndreptată cu gâtul spre tine sau către cineva care stă lângă tine. Nu vă aplecați peste lichidul care este încălzit, deoarece stropii pot ajunge în față sau în ochi.

După încheierea experimentului, este necesar să curățați locul de muncă și să spălați vasele. Substanțele rămase după experiment nu trebuie să fie scurse în canalizare sau aruncate în coșul de gunoi.

Sticlele cu reactivi pot conține etichete de avertizare de siguranță. Aceste semne avertizează că trebuie să fie deosebit de atent la manipularea soluțiilor de acizi și alcaline (acestea sunt substanțe caustice și iritante), substanțe inflamabile și toxice.

REGULI PENTRU ÎNCĂLZIREA SUBSTANTELOR

Încălzirea substanțelor poate fi efectuată folosind încălzitoare electrice și o flacără deschisă. Dar în toate cazurile, trebuie să respectați regulile de siguranță.

Amintiți-vă că partea cea mai fierbinte a flăcării este partea de sus. Temperatura sa este de aproximativ 1200 C. Luați în considerare dispozitivul unui aragaz cu alcool, cu ajutorul căruia se poate efectua încălzirea. Lampa cu spirt constă dintr-un rezervor cu alcool, un tub cu un disc, un fitil și un capac.

Orez. 3. Dispozitivul lămpii cu spirit

ÎNCĂLZIREA SUBSTANTELOR ÎN Eprubetă

Încălzirea eprubetei se realizează cu ajutorul unui suport pentru eprubete. Înainte de a încălzi o substanță într-o eprubetă, este necesar să încălziți întreaga eprubetă. Eprubeta trebuie mutată constant în flacăra unei lămpi cu alcool. Este imposibil să fierbi lichidul într-o eprubetă.

ÎNCĂLZIREA LICHIDULUI ÎN VALON

Lichidele pot fi încălzite nu numai în eprubete, ci și în baloane. Este interzisă încălzirea baloanelor de sticlă cu pereți subțiri la foc deschis fără plasă de azbest, ceea ce permite evitarea supraîncălzirii locale a lichidului încălzit. Să dăm un exemplu de încălzire a apei într-un balon conic cu fund plat. Pentru a face acest lucru, instalați balonul pe un inel cu o plasă de azbest, sub care se află o lampă cu spirt. Gâtul balonului este fixat în piciorul trepiedului. Un lichid încălzit poate fi fiert într-un balon.

Orez. 4. Încălzirea lichidului din balon

Tehnologiile informaționale, inclusiv sistemele multimedia moderne, pot fi utilizate pentru a sprijini procesul de învățare activă. Acestea sunt cele care au atras multă atenție în ultima vreme. Un exemplu de astfel de sisteme de învățare sunt laboratoarele virtuale care pot simula comportamentul obiectelor din lumea reală într-un mediu educațional computerizat și ajută elevii să dobândească noi cunoștințe și abilități în studiul disciplinelor științifice și naturale precum chimia, fizica și biologia.

Principalele avantaje ale utilizării laboratoarelor virtuale sunt:

Pregătirea studenților pentru un atelier de chimie în condiții reale:

a) dezvoltarea abilităților de bază în lucrul cu echipamente;

b) instruire în implementarea cerințelor de siguranță în condițiile de siguranță ale unui laborator virtual;

c) dezvoltarea observației, capacitatea de a evidenția principalul lucru, de a determina scopurile și obiectivele muncii, de a planifica cursul experimentului, de a trage concluzii;

d) dezvoltarea abilităților de găsire a soluției optime, a capacității de a transfera o problemă reală în condițiile modelului și invers;

e) dezvoltarea deprinderilor de înregistrare a muncii.

Efectuarea de experimente nu este disponibilă în laboratorul de chimie al școlii.

Lucru la distanță în atelier și laborator, inclusiv lucrul cu copiii cu dizabilități și interacțiunea cu școlari îndepărtați geografic.

Viteza de lucru, economia de reactivi.

Curiozitate crescută. Se remarcă faptul că modelele computerizate ale laboratorului de chimie încurajează studenții să experimenteze și să obțină satisfacție din propriile lor descoperiri.

În același timp, trebuie remarcat faptul că proiectarea și implementarea unui mediu educațional informațional pentru învățarea activă este o sarcină complexă care necesită timp și costuri financiare mari, incomparabile cu costurile creării unui hipertext educațional. Oponenții laboratoarelor chimice virtuale își exprimă temeri întemeiate că un școlar, din cauza lipsei sale de experiență, nu va putea distinge lumea virtuală de cea reală, adică. obiectele model create de un computer vor înlocui complet obiectele din lumea reală din jur.

Pentru a evita posibilul efect negativ al utilizării mediilor model de calculator în procesul de învățare, au fost identificate două direcții principale. În primul rând, atunci când se dezvoltă o resursă educațională, este necesar să se impună restricții, să se introducă comentarii adecvate, de exemplu, să le pună în gura agenților pedagogici. În al doilea rând, utilizarea unui computer modern în învățământul școlar nu diminuează cu nimic rolul principal al profesorului. Un profesor care lucrează creativ înțelege că tehnologiile informatice permit elevilor să înțeleagă obiectele model, condițiile de existență a acestora, să înțeleagă mai bine materialul studiat și, cel mai important, să contribuie la dezvoltarea mentală a elevului.

Atunci când se creează laboratoare virtuale, pot fi utilizate diverse abordări. Laboratoarele virtuale sunt împărțite în funcție de metodele de livrare a conținutului educațional. Produsele software pot fi furnizate pe discuri compacte (CD-ROM) sau plasate pe un site web de pe Internet, ceea ce impune o serie de restricții asupra produselor multimedia. Evident, pentru livrarea prin Internet cu canalele sale de informații înguste, grafica bidimensională este mai potrivită. În același timp, publicațiile electronice furnizate pe CD-ROM nu trebuie să economisească trafic și resurse și, prin urmare, se pot folosi grafica și animația 3D. Este important să înțelegeți că resursele volumetrice - animație 3D și video - sunt cele care oferă cea mai înaltă calitate și realism al informațiilor vizuale. Conform metodei de vizualizare, există laboratoare care folosesc grafică și animație bidimensională, tridimensională. În plus, laboratoarele virtuale sunt împărțite în două categorii în funcție de modul în care sunt reprezentate cunoștințele de domeniu. Se indică faptul că laboratoarele virtuale, în care reprezentarea cunoștințelor despre domeniul subiectului se bazează pe fapte individuale, se limitează la un set de experimente preprogramate. Această abordare este utilizată în dezvoltarea celor mai moderne laboratoare virtuale. O altă abordare permite elevilor să efectueze orice experiment, fără a se limita la un set de rezultate pregătit în prealabil. Laboratorul virtual este unul dintre mijloacele de intensificare a procesului de predare a chimiei

În toate domeniile educației se caută modalități de intensificare și modernizare rapidă a sistemului de instruire, îmbunătățirea calității educației folosind tehnologia informatică. Posibilitățile tehnologiei informatice ca instrument al activității umane și un mijloc fundamental de învățare au dus la apariția unor noi metode.Principalul avantaj al abordării este că desktop-ul unui laborator virtual este prezentat vizual ca un complet, deși limitat. , formă organizațională de învățare. imagine simplificată a unui tabel al unui laborator real: vasele chimice și alte dispozitive sunt reprezentate în proporții și aranjamente reale (se folosesc suporturi și suporturi), substanțele au o culoare corespunzătoare realității, iar cursul reacțiilor chimice poate fi observat vizual. Astfel, utilizatorul își face o idee de lucru într-un laborator real. Un bun exemplu de astfel de laborator este programul Crocodile Chemistry de la Crocodile Clips Ltd, o firmă specializată în dezvoltarea laboratoarelor virtuale educaționale de calculatoare. O parte a capturii de ecran a instrumentelor de chimie este prezentată în fig. unu.

Principalul dezavantaj al abordării este o continuare a principalului său avantaj - lucrul manual cu dispozitive. Asta implică:

1) imposibilitatea repetarii de mai multe ori a experimentului, modificand conditiile experimentului, fara a repeta manual multe operatii identice;

2) imposibilitatea menţinerii succesiunii operaţiilor, decât cu ajutorul unei descrieri verbale;

3) fără loc de eroare: dacă o eprubetă este răsturnată accidental, conținutul său se va pierde iremediabil; nu există nicio anulare în laboratoarele chimice virtuale cunoscute. Poate părea că acesta este un avantaj, utilizatorul învață să fie mai atent cu dispozitivele și reactivii chimici. Cu toate acestea, acest lucru nu afectează în niciun fel capacitatea de a manipula dispozitive reale, ci doar interferează, deoarece distrage atenția de la esența procesului simulat la controlul unui program de calculator. „Laboratorul virtual de chimie” include „Molecule Constructor”, conceput pentru a construi modele tridimensionale de molecule de compuși organici și anorganici. Utilizarea modelelor tridimensionale de molecule și atomi pentru a ilustra fenomenele chimice oferă o înțelegere a tuturor celor trei niveluri de reprezentare a cunoștințelor chimice: micro, macro și simbolică (Dori Y. et al., 2001). Înțelegerea comportamentului substanțelor și a esenței reacțiilor chimice devine mai conștientă atunci când este posibil să vedem procese la nivel molecular. Au fost implementate ideile conducătoare ale paradigmei învățământului școlar modern de chimie: structura ® proprietăți ® aplicare.

„Molecule Designer” vă permite să obțineți imagini color 3D dinamice controlate ale liniilor, mingii și tijei și modele la scară ale moleculelor. „Molecule Builder” oferă capacitatea de a vizualiza orbitalii atomici și efectele electronice, ceea ce extinde foarte mult domeniul de aplicare a modelelor moleculare în predarea chimiei.

Literatură:

1. Batişev S. Ya. „Pedagogie profesională”, M. 2003

2. Voskresensky P.I. „Tehnica muncii de laborator” ed. „Chimie” 1970

3. Gurvich Ya.A. „Analiza chimică” M. „Școala superioară” 1989

4. Zhurin A.A. „Teme și exerciții la chimie: Materiale didactice pentru elevii din clasele 8-9. – M.: Presa școlară, 2004.

5. Konovalov V.N. „Siguranța în timpul muncii în chimie” M. „Iluminism” 1987.

6. Chitaeva O.B. „Organizarea activității unei instituții de învățământ pentru actualizarea conținutului pregătirii profesionale” M. „Polygraph-S”, 2003

7. Enciclopedie pentru copii. Volumul 17. Chimie / Capitolul. editat de V.A. Volodin, conducând. științific ed. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.

8. Yakuba Yu.A. „Relația dintre teorie și practică în procesul de învățământ” M. „Liceu”, 1998

Sarcina B3. În laboratorul școlii, ei studiază oscilațiile unui pendul cu arc la diferite valori ale masei pendulului. Dacă creșteți masa pendulului, cum se vor schimba 3 mărimi: perioada oscilațiilor sale, frecvența lor, perioada de modificare a energiei sale potențiale? Pentru fiecare poziție a primei coloane, selectați poziția dorită a celei de-a doua și notați numerele selectate în tabel sub literele corespunzătoare. Perioada de oscilație. unu). va creste. Frecvența de oscilație. 2). va scadea. Perioada de schimbare a energiei potențiale. 3). Nu se va schimba. DAR). B). LA). A. B. V. Mărimi fizice. Mărimi fizice. Schimbarea lor. Schimbarea lor.

Slide 18 din prezentare "Fizica" clasa a 10-a. Dimensiunea arhivei cu prezentarea este de 422 KB.

Fizica clasa a 10-a

rezumatul altor prezentări

„Lecție de electrostatică” - Mătasea devine electrificată atunci când este frecată de sticlă. Voltaj. Unitatea diferenței de potențial. Energie. model structural. Forta. Electrostatică. Ce știi despre electrificarea corpurilor. Activitate de comunicare. Raportul analistului. Semne de încărcare. Cercetare. Sectiunea de electrodinamica. Frecarea hârtiei pe presele de tipar. Lucrarea departamentului de teoreticieni. Energia caracteristică câmpului electric. Întrebări de alegere.

„Legea conservării și transformării energiei” – Exemple de aplicare a legii conservării energiei. Energia mecanică totală a corpului. Energia nu apare și nu dispare. Corpul este aruncat vertical în sus. O sanie cu masa m este trasă în sus cu o viteză constantă. Ţintă. Există două tipuri de energie mecanică. Energia nu poate apărea în organism dacă nu a primit-o. Exemple de aplicare a legii conservării energiei în satul Russkoe. Afirmația despre imposibilitatea creării unei „mașini cu mișcare perpetuă”.

„Motoare termice, tipuri de motoare termice” - Obținerea eficienței maxime. Motor cu piston rotativ Wankel. Turbina de expansiune. Diagrama echilibrului termic al motoarelor moderne cu ardere internă. Piston ICE. Motoare cu piston Otto și Diesel. Motor cu ardere internă cu palete rotative. Ce este posibil și imposibil în motoarele termice. Motoare moderne de expansiune volumetrică incompletă. Motoare cu turbină cu gaz cu expansiune completă nevolumică.

„Energie internă” Gradul 10 - Un sistem termodinamic este format dintr-un număr mare de microparticule. Un gaz ideal este un model simplificat al unui gaz real. Presiune. Energia cinetică medie a unui atom. Două definiții ale energiei interne. Grafice ale izoproceselor. Interpretarea molecular-cinetică a conceptului de energie internă. Energie. Unitatea de măsură a energiei este Joule. Să repetăm. Schimbarea energiei interne. proces izotermic.

„Probleme în termodinamică” – Temperatura. Energia internă a gazului. Expresie. randamentul motoarelor termice. Gaz ideal. Balon. Sarcină. grafic de dependență. eficienţă. Compresie izotermă. Combustibil diesel. Motor termic. Fundamentele termodinamicii. Gaz. Ecuația de echilibru termic. Formule de bază. Cunoştinţe. Cantitatea de substanță. Motor termic ideal. Vapor de apă. Cantitatea de căldură. Energie interna. Heliu. Lucrare la gaz.

„Fundamentele opticii” - Camera. Legi experimentale. Obiect între focalizare și oglindă. Două dintre cele trei grinzi enumerate. Zoom liniar. Ascutire. oglinzi sferice. Perpendicular pe oglinda. Lentile. Lentilele sunt numite divergente. Imaginea punctului S din lentilă. indici de refracție. Linii drepte care trec prin centrul optic. O rază incide pe oglindă în punctul N. Oglindă plată. Valori. Introducere. Legile reflexiei.

Programul de lucru al cursului de activități extracurriculare „Laboratorul unui tânăr chimist” (clasa a VIII-a. 35 ore)

Rezultatele planificate ale stăpânirii cursului activităților extracurriculare

Personal:

Formarea unei viziuni holistice asupra lumii corespunzătoare nivelului actual de dezvoltare a științei și practicii sociale;

Formarea unei atitudini responsabile față de învățare, pregătirea și capacitatea de autodezvoltare și autoeducare, construirea conștientă a unei traiectorii educaționale individuale, ținând cont de interesele cognitive durabile;

Formarea competenței de comunicare în activități educaționale, didactice, de cercetare și creative;

Formarea culturii cognitive și informaționale, abilități de lucru independent cu mijloace didactice, cărți, instrumente disponibile și mijloace tehnice ale tehnologiei informației;

Formarea bazelor conștiinței de mediu și necesitatea unei atitudini responsabile, atentă față de sănătatea proprie și de mediu;

Dezvoltarea pregătirii pentru rezolvarea problemelor creative, capacitatea de a găsi modalități adecvate de comportament și interacțiune cu partenerii în timpul activităților educaționale și extrașcolare, capacitatea de a evalua situațiile problematice și de a lua rapid decizii responsabile în diverse activități productive.

Metasubiect:

Stăpânirea abilităților de dobândire independentă a noilor cunoștințe, organizarea activităților educaționale, căutarea mijloacelor de implementare a acestora;

Capacitatea de a planifica modalități de atingere a obiectivelor pe baza unei analize independente a condițiilor și mijloacelor de realizare a acestora, de a identifica modalități alternative de atingere a scopului și de a alege cea mai eficientă cale, de a desfășura reflecție cognitivă în raport cu acțiunile de soluționare educațională și probleme cognitive;

Capacitatea de a înțelege problema, de a ridica întrebări, de a formula o ipoteză, de a defini concepte, de a clasifica, de a structura materialul, de a efectua experimente, de a argumenta propria poziție, de a formula concluzii și concluzii;

Capacitatea de a-și corela acțiunile cu rezultatele planificate, de a-și controla activitățile în procesul de obținere a rezultatului, de a determina metodele de acțiune în cadrul condițiilor și cerințelor propuse, de a-și ajusta acțiunile în funcție de situația în schimbare;

Formarea și dezvoltarea competenței în utilizarea instrumentelor și mijloacelor tehnice ale tehnologiei informației (calculatoare și software) ca bază instrumentală pentru dezvoltarea activităților educaționale universale comunicative și cognitive;

Capacitatea de a crea, aplica și transforma semne și simboluri, modele și scheme pentru rezolvarea problemelor educaționale și cognitive;

Capacitatea de a extrage informații din diverse surse (inclusiv mass-media, CD-uri educaționale, resurse de pe internet), de a utiliza liber literatura de referință, inclusiv pe medii electronice, pentru a respecta normele de selectivitate informațională, de etică;

Capacitatea în practică de a utiliza tehnicile logice de bază, metodele de observare, modelare, explicație, rezolvare de probleme, prognoză etc.;

Capacitatea de a lucra în grup – cooperarea și interacțiunea eficientă pe baza coordonării diferitelor poziții în dezvoltarea unei soluții comune în activități comune; să asculte un partener, să-și formuleze și să-și argumenteze opinia, să-și apere corect poziția și să o coordoneze de la poziția partenerilor, inclusiv în situație de conflict de interese; soluționarea productivă a conflictelor pe baza luării în considerare a intereselor și pozițiilor tuturor participanților săi, căutarea și evaluarea modalităților alternative de rezolvare a conflictelor.

Subiect:

În domeniul cunoașterii:

• dați definiții conceptelor studiate;
• descrie demonstrații și experimente chimice auto-conduite;
• descrie și distinge substanțele studiate utilizate în viața de zi cu zi;
• clasifică obiectele și fenomenele studiate;
• trage concluzii și inferențe din observații;
• structura materialul studiat și informațiile chimice obținute din alte surse;
• manipulați în siguranță substanțele utilizate în viața de zi cu zi.

În sfera valoare - orientare:

să analizeze și să evalueze consecințele asupra mediului ale activităților umane casnice și industriale asociate cu utilizarea substanțelor chimice.

In domeniul muncii:

efectua un experiment chimic.

În domeniul siguranței vieții:

respectați regulile pentru manipularea în siguranță a substanțelor și a echipamentelor de laborator.

Introducere. Fundamentele manipulării în siguranță a substanțelor (1 h).Scopurile si obiectivele cursului.

Secțiunea 1. În laboratorul transformărilor uimitoare (13 ore).

Munca practica.1. Obținerea săpunului prin saponificarea alcalină a grăsimilor. 2. Prepararea soluţiilor de o anumită concentraţie. 3. Creșterea cristalelor de sare.

Secțiunea 2. În laboratorul unui tânăr cercetător (11 ore).Experimente cu obiecte naturale (apa, sol).

Munca practica.4. Studiul proprietăților apei naturale. 5. Determinarea durității apei naturale prin titrare. 6. Analiza solului. 7. Analiza stratului de zăpadă.

Experimente cu alimente.

Munca practica.8. Studiul proprietăților băuturilor carbogazoase. 9. Studiul compoziției calitative a înghețatei. 10. Studiul proprietăților ciocolatei. 11. Cercetare cipuri. 12. Studiul proprietăților gumei de mestecat. 13. Determinarea vitaminei C în sucuri și nectare de fructe. 14. Studiul proprietăților ceaiului negru ambalat.

Secțiunea 3. În laboratorul de creație.

Rezervă de timp de studiu - 4 ore

Numele programului			Programul de lucru al cursului de activități extracurriculare „Laboratorul unui tânăr chimist”. Compilat de Chernogorova L.V., profesor de chimie, școala secundară MBOU nr. 31, Lipetsk
Numărul de ore pe an
Numărul de ore pe săptămână
Numărul de ore de rezervă
Clase
Profesor			Cernogorova Larisa Viktorovna
Sfert, o săptămână	lecţie Știu	lecţie pe subiect		Subiect de curs, subiect de lecție	Corectare de planificare
				Introducere. Fundamentele manipulării în siguranță a substanțelor. (1 h)
eu sfert				Scopurile si obiectivele cursului.Cunoașterea conținutului cursului și a cerințelor de organizare și desfășurare a orelor. Reguli pentru lucrul în siguranță cu substanțe chimice și echipamente de laborator. Reguli de securitate la incendiu.
Secţiunea 1. În laboratorul transformărilor uimitoare. (13 ore)
				Experimente distractive cu substanțe folosite în viața de zi cu zi („Alge chimice”, „Meduze chimice”, „Bistică ignifugă”, „Fire ignifugă” etc.).
				Munca practica.1. Obținerea săpunului prin saponificarea alcalină a grăsimilor.
				Experimente distractive cu substanțe medicinale („Șerpi Faraon”, experimente cu utilizarea iodului, verde strălucitor, permanganat de potasiu, alcool, acid boric, acid acetilsalicilic, peroxid de hidrogen etc.).
				Experimente distractive cu gaze („Oul de scufundare”, „Fum fără foc”, „Explozie de gaz exploziv”, „Fontă de amoniac”, etc.).
				Experimente cu soluții ("Portocală - lămâie - măr", "Obținerea de lapte, vin, sifon", "Sânge fără rană", "Curcubeu chimic", etc.).
				Munca practica 2. Prepararea soluțiilor de o anumită concentrație.
				rezervă
trimestrul II				Experimente distractive cu acizi („Zăpada chimică”, „Carbonizarea zahărului”, „Focuri de artificii într-o pălărie de culoare”, „Cerneală misterioasă” etc.).
				Experimente cu săruri („Peisaj de iarnă într-un pahar”, „Ploaia de aur”, „Toamna de aur”, „Floarea de argint”, „Arbori chimici”, „Soldatul de cositor” etc.).
				Munca practica 3. Creșterea cristalelor de sare.
				Experimente distractive cu prezența focului („Arderea spontană a unei lumânări, foc”, „Baghetă magică”, „Licurici chimici”, „Arderea zahărului”, „Vulcani pe masă”, „Focuri de artificii chimice”, „Moartea escadronului”. ", "Apă - incendiar" și etc.).
				rezervă
Secţiunea 2. În laboratorul unui tânăr cercetător. (11 ore)
al 3-lea trimestru				Lucrări practice 4. Studiul proprietăților apei naturale.
				Munca practica 5 . Determinarea durității apei naturale prin titrare.
				Munca practica 6. Analiza solului.
				Munca practica 7 . Analiza stratului de zăpadă.
				Munca practica 8 . Studiul proprietăților băuturilor carbogazoase.
				Munca practica 9. Studiul compoziției calitative a înghețatei.
				Munca practica 10. Cercetare asupra proprietăților ciocolatei.
				Munca practica 11 . Cercetarea cipurilor.
				Munca practica 12 . Studiul proprietăților gumei de mestecat.
				rezervă
				rezervă
trimestrul IV				Munca practica 13. Determinarea vitaminei C în sucuri și nectare de fructe.
				Munca practica 14. Studiul proprietăților pliculețelor de ceai negru.
Secțiunea 3. În laboratorul de creație (6 ore).
				Raport de creație. Înregistrarea rezultatelor cercetării sub formă de cercetare, prezentarea lucrărilor la o conferință științifică și practică. Scenariul unei activități extracurriculare folosind experimente de chimie distractive.

Textul lucrării este plasat fără imagini și formule.
Versiunea completă a lucrării este disponibilă în fila „Fișiere de locuri de muncă” în format PDF

Obiectiv:

Obținerea unui nano-obiect în laboratorul școlii și studierea proprietăților acestuia.

Sarcini:

Găsiți informații în diverse surse despre nanotehnologie și obiectele acesteia;

Adună informații despre utilizările acestor substanțe;

Obțineți feromagneți în laboratorul școlii, explorați proprietățile acestora;

Trageți concluzii din cercetare.

1. Introducere

În prezent, puțini oameni știu ce este nanotehnologia, deși viitorul se află în spatele acestei științe. Cu mai bine de 100 de ani în urmă, celebrul fizician Max Planck a deschis pentru prima dată ușa către lumea atomilor și a particulelor elementare.Teoria sa cuantică sugera că această sferă este supusă unor legi noi, uimitoare.

2.1 Ce se ascunde sub prefixul „nano”

În ultimii ani, în titlurile ziarelor și articolelor de reviste, am întâlnit tot mai mult cuvinte care încep cu prefixul „nano”. La radio și televiziune, aproape zilnic suntem informați despre perspectivele de dezvoltare a nanotehnologiei și despre primele rezultate obținute. Ce înseamnă cuvântul „nano”? Provine din latinescul nanus - „pitic” și se referă literalmente la dimensiunea mică a particulelor. În prefixul „nano” oamenii de știință pun un sens mai precis, și anume o miliardă parte. De exemplu, un nanometru este o miliardime dintr-un metru sau 0,0000000001 m (10 -9 m)

2.2 Nanotehnologia ca știință.

Interesul crescut al cercetătorilor pentru nano-obiecte este cauzat de descoperirea unor proprietăți fizice și chimice neobișnuite ale acestora, care este asociată cu manifestarea așa-numitelor „efecte de dimensiune cuantică”. Aceste efecte sunt cauzate de faptul că, odată cu o scădere a dimensiunii și o tranziție de la un corp macroscopic la scara de câteva sute sau câteva mii de atomi, densitatea stărilor în zona exterioară și în banda de conducere se modifică dramatic, ceea ce se reflectă. în proprietățile datorate comportării electronilor, în primul rând magnetice și electrice. Densitatea „continuă” a stărilor care a existat la scară macro este înlocuită cu niveluri individuale, cu distanțele dintre ele în funcție de dimensiunea particulelor. La o asemenea scară, materialul încetează să demonstreze proprietățile fizice inerente macrostarii materiei sau le prezintă într-o formă alterată. Datorită acestui comportament dependent de dimensiune a proprietăților fizice și a caracterului netipic al acestor proprietăți în comparație cu proprietățile atomilor, pe de o parte, și corpurile macroscopice, pe de altă parte, nanoparticulele sunt izolate într-o regiune separată, intermediară și sunt adesea numiți „atomi artificiali”

2.3 Istoria dezvoltării nanotehnologiei

1905 Fizicianul elvețian Albert Einstein a publicat o lucrare în care a demonstrat că dimensiunea unei molecule de zahăr este de aproximativ 1 nanometru.

1931 Fizicienii germani Max Knoll și Ernst Ruska au creat un microscop electronic, care a făcut pentru prima dată posibilă studierea nano-obiectelor.

1959 Fizicianul american Richard Feynman a fost primul care a publicat o lucrare care evaluează perspectivele miniaturizării.

1968 Alfred Cho și John Arthur, angajați ai diviziei științifice a companiei americane Bell, au dezvoltat bazele teoretice ale nanotehnologiei în tratarea suprafețelor.

1974 Fizicianul japonez Norio Taniguchi a inventat termenul de „nanotehnologie” pentru a se referi la mecanisme mai mici de un micron. Cuvântul grecesc „nanos” înseamnă aproximativ „bătrân”.

1981 Fizicienii germani Gerd Binnig și Heinrich Rohrer au creat un microscop capabil să arate atomi individuali.

1985 Fizicienii americani Robert Curl, Harold Kroto și Richard Smaley au creat o tehnologie care vă permite să măsurați cu precizie obiecte cu un diametru de un nanometru.

1986 Nanotehnologia a devenit cunoscută publicului larg. Futuristul american Erk Drexler a publicat o carte în care a prezis că nanotehnologia va începe în curând să se dezvolte rapid.

În 1959, laureatul Nobel Richard Feynman a prezis în discursul său că, în viitor, după ce a învățat să manipuleze atomii individuali, omenirea va putea sintetiza orice. În 1981, a apărut primul instrument de manipulare a atomilor - un microscop tunel, inventat de oamenii de știință de la IBM. S-a dovedit că cu ajutorul acestui microscop este posibil nu numai să „vedeți” atomii individuali, ci și să îi ridicați și să îi mutați. Aceasta a demonstrat posibilitatea fundamentală de a manipula atomii și, prin urmare, de a asambla direct orice din ei, ca din cărămizi, orice: orice obiect, orice substanță.

Nanotehnologia este de obicei împărțită în trei domenii:

producerea de circuite electronice ale căror elemente constau din mai mulți atomi;

crearea de nanomașini, adică de mecanisme și roboți de dimensiunea unei molecule;

manipularea directă a atomilor și moleculelor și asamblarea lor în orice.

În 1992, vorbind în fața unei comisii a Congresului SUA, Dr. Eric Drexler a pictat o imagine a viitorului previzibil când nanotehnologia va transforma lumea noastră. Foamea, bolile, poluarea mediului și alte probleme presante cu care se confruntă omenirea vor fi eliminate.

2.4 Aplicare.

În prezent, fluidele magnetice sunt studiate activ în țările dezvoltate: Japonia, Franța, Marea Britanie și Israel. Ferofluidele sunt folosite pentru a crea dispozitive de etanșare a lichidelor în jurul axelor de rotație din hard disk. Ferrofluid este, de asemenea, utilizat în multe tweetere pentru a elimina căldura din bobina vocală.

Aplicații curente:

Protectie termala;

Protecție optică (lumină vizibilă și radiații UV);

Cerneală pentru imprimante;

Media pentru înregistrarea informațiilor.

Perspectivă de 3-5 ani:

Transferul direcționat de medicamente;

Terapia genică;

Materiale nanocompozite pentru industria auto;

Materiale nanocompozite ușoare și anticorozive;

Nanotehnologie pentru producerea de produse alimentare, cosmetice și alte articole de uz casnic.

Perspectivă pe termen lung:

Aplicarea nanotehnologiei în industria energetică și a combustibililor;

Produse de protecție a mediului în nanotehnologie;

Utilizarea nanotehnologiei pentru fabricarea de proteze și organe artificiale;

Utilizarea nanoparticulelor în senzori integrati la scară nanometrică;

Nanotehnologia în cercetarea spațială;

Sinteza nanomaterialelor în medii lichide neapoase;

Utilizarea nanoparticulelor pentru curățare și dezinfecție.

3. Partea practică

3.1 Experimentul de laborator nr. 1

Prepararea nanoparticulelor de argint.

Într-un balon conic s-au turnat 10 ml de apă distilată, adăugându-se 1 ml dintr-o soluție 0,1 M de azotat de argint și o picătură dintr-o soluție 1% de tanin (acționează ca agent reducător). Se încălzește soluția până la fierbere și se adaugă la ea în picături cu amestecare 1% soluție de carbonat de sodiu. Se formează o soluție de argint coloidal de culoare galben-portocalie.

Ecuația reacției: FeCl 3 +K 4 Fe(CN) 6 K 3 Fe(CN) 6 +KCl.

3.2 Experimentul de laborator nr. 2

Prepararea nanoparticulelor de albastru prusac.

Într-un balon s-au turnat 10 ml de apă distilată și i s-au adăugat 3 ml dintr-o soluție 1% de sare galbenă din sânge și 1 ml dintr-o soluție 5% de clorură de fier (III). Precipitatul albastru izolat a fost filtrat. O parte din acesta a fost transferată într-un pahar cu apă distilată, i s-a adăugat 1 ml dintr-o soluție de acid oxalic 0,5% și suspensia a fost agitată cu o baghetă de sticlă până când precipitatul a fost complet dizolvat. Se formează un sol albastru strălucitor care conține nanoparticule de albastru prusac.

3.3 Experimentul de laborator nr. 3

Vom primi FMF în laborator.

Au luat ulei (floarea soarelui), precum și toner pentru o imprimantă laser (substanță sub formă de pulbere). Se amestecă ambele ingrediente până la consistența smântânii.

Pentru ca efectul să fie maxim, amestecul rezultat a fost încălzit într-o baie de apă timp de aproximativ o jumătate de oră, fără a uita să-l amestecați.

Departe de orice toner are o magnetizare puternică, dar doar una cu două componente - care conține un dezvoltator. Deci trebuie să alegeți cea mai bună calitate.

3.4 Interacțiunea unui fluid magnetic cu un câmp magnetic.

Fluidul magnetic interacționează cu câmpul magnetic în felul următor: dacă aduceți magnetul în lateral, fluidul se va urca pe perete și se poate ridica cât de sus doriți în spatele magnetului. Schimbând direcția de mișcare a fluidului magnetic, puteți crea un model pe peretele vasului. Mișcarea unui fluid magnetic într-un câmp magnetic poate fi observată și pe o lamă de sticlă. Lichidul magnetic turnat într-un vas Petri s-a umflat vizibil când magnetul a fost ridicat, dar nu a fost acoperit cu vârfuri. Am reușit să reproducem doar cu fluidul magnetic finit MF-01 (producător - NPO Santon LLC). Pentru a face acest lucru, într-o cutie Petri a fost turnat un strat subțire de fluid magnetic și i s-a adus un magnet, apoi mai mulți magneți. Lichidul își schimbă forma, devenind acoperit cu „spini” asemănătoare țepilor unui arici.

3.5 Efectul Tyndall

Puțin fluid magnetic a fost adăugat în apă distilată și soluția a fost amestecată bine. Un fascicul de lumină de la un indicator laser a fost trecut printr-un pahar cu apă distilată și printr-un pahar cu soluția rezultată. Raza laser trece prin apă fără a lăsa urme și lasă o cale luminoasă în soluția fluidului magnetic. Baza apariției conului Tyndall este împrăștierea luminii prin particule coloidale, în acest caz particule de magnetit. Dacă dimensiunea particulelor este mai mică decât jumătatea lungimii de undă a luminii incidente, atunci se observă împrăștierea prin difracție a luminii. Lumina se îndoaie în jurul particulelor și se împrăștie sub formă de valuri, divergând în toate direcțiile. În sistemele coloidale, dimensiunea particulelor fazei dispersate este de 10-9 - 10-7 m, adică. se află în intervalul de la nanometri la fracții de micrometri. Această regiune depășește dimensiunea unei molecule mici tipice, dar este mai mică decât dimensiunea unui obiect văzut într-un microscop optic convențional.

3.6 Realizarea hârtiei „magnetice”.

Au luat bucăți de hârtie de filtru, le-au înmuiat în fluid magnetic și le-au uscat. Nanoparticulele fazei magnetice, după ce au umplut porii hârtiei, i-au conferit proprietăți magnetice slabe - hârtia este direct atrasă de magnet. Cu ajutorul unui magnet, am reușit să scoatem o figurină din hârtie „magnetică” dintr-un pahar prin sticlă.

3.7 Studiul comportării fluidului magnetic în etanol

O cantitate mică din fluidul magnetic obţinut de noi a fost adăugată în alcool etilic. Amestecat bine. S-a observat viteza de decantare a particulelor de magnetit. Particulele de magnetită s-au depus în 2-3 minute în afara câmpului magnetic. Magnetita, așezată în etanol, se comportă interesant - se mișcă compact sub formă de cheag după magnet, fără a lăsa urme pe peretele eprubetei. Lăsat în această poziție, îl menține mult timp în afara câmpului magnetic.

3.8 Experimente pentru îndepărtarea contaminanților din uleiul de motor de la suprafața apei

S-a turnat puțin ulei de mașină în apă, apoi s-a adăugat o cantitate mică de fluid magnetic. După o amestecare completă, amestecul a fost lăsat să se depună. Lichidul magnetic s-a dizolvat în uleiul de motor. Sub acțiunea unui câmp magnetic, o peliculă de ulei de mașină cu un fluid magnetic dizolvat în ea începe să se micșoreze spre magnet. Suprafața apei se limpezește treptat.

3.9 Comparația proprietăților de lubrifiere ale uleiului de mașină și a unui amestec de ulei de mașină și fluid magnetic

Ulei de mașină și un amestec de ulei de mașină cu fluid magnetic au fost plasate în vase Petri. În fiecare cană a fost plasat un magnet permanent.

Înclinând cupele, am mutat magneții și am observat viteza de mișcare a acestora. Într-o cană de ferofluid, magnetul s-a mișcat ceva mai ușor și mai repede decât într-o cană de ulei de motor. Nanoparticulele individuale care conțin nu mai mult de 1000 de atomi sunt numite clustere. Proprietățile unor astfel de particule sunt semnificativ diferite de proprietățile unui cristal, care conține un număr mare de atomi. Acest lucru se explică prin rolul special al suprafeței, deoarece reacțiile care implică solide nu au loc în volum, ci la suprafață.

4. Concluzie

Un fluid magnetic (fluid feromagnetic, ferofluid) este un sistem coloidal stabil format din particule feromagnetice de dimensiuni nanometrice suspendate într-un lichid purtător, care este de obicei un solvent organic sau apă. După proprietățile sale, fluidul feromagnetic seamănă cu „metalul lichid” - reacționează la un câmp magnetic și este utilizat pe scară largă în multe industrii. Astfel, după ce am studiat proprietățile fluidului feromagnetic, am reușit să obținem nano-obiecte în laboratorul școlii.

5. Referințe

Brook E. T., Fertman V. E. „Ariciul” într-un pahar. Materiale magnetice: de la solid la lichid. Minsk, Școala Superioară, 1983.

Shtansky DV, Levashov EA Filme subțiri nanostructurate multicomponente: probleme și soluții. Izv. universități. Metalurgia neferoasă nr. 3, 52 (2001).

http://teslacoil.ru/himiya/ferroflyuid/

http://khd2.narod.ru/technol/magliq.htm.

http://nanoarea.ru/index.php/dispersia-pokritia/140-obzor-primenenii

http://dic.academic.ru

http://magneticliquid.narod.ru/applications/011.htm

http://khd2.narod.ru/technol/magliq.htm

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ferrofluid_Magnet_under_glass_edit.jpg?uselang=ru

6.Aplicația

6. Fotografii din experimente