Изучение электрохимических потенциалов металлов при помощи стенда. Применение современных методов обработки полученных данных

Ткаченко Марина, 11 класс, МБОУ СОШ № 43, г. Ростов-на-Дону.

Руководитель Волкова Ольга Викторовна, учитель физики,

МБОУ СОШ № 43, г. Ростов-на-Дону.

Изучение физических процессов на уроках можно сделать наглядным и увлекательным. Можно также оптимизировать методики исследований и познакомить школьников с рядом современных методов обработки полученных результатов.

Целью данной работы является изучение ряда электрохимических потенциалов металлов.

Для изучения электрохимических потенциалов металлов (золото, медь, железо, цинк и др.), измерений напряжения и тока в электролитах был создан стенд на базе восьмиканального вольтметра и компьютера с использованием готовых схемотехнических решений и программ. Многоканальный вольтметр применяется для того, чтобы одновременно провести измерения потенциалов разных металлов относительно базового электрода. В этом случае мы можем сразу увидеть значения потенциалов разных металлов на экране компьютера. Это позволит автоматизировать длительные эксперименты по измерению напряжения и тока, существенно сокращает время эксперимента, что является очень актуальным в связи с ограниченностью времени урока. Применение готового программного продукта позволит экспортировать полученные данные с вольтметра в формате Microsoft Excel на компьютер и произвести дальнейшую обработку данных. С помощью программы Microsoft Excel можно построить графики, диаграммы и таблицы, что сделает эксперименты еще более наглядными.

Проведен ряд опытов по исследованию электрохимических потенциалов металлов: цинка, железа, меди и золота. В качестве электролита были использованы плоды растений, являющиеся слабыми электролитами (материал доступен для опытов даже в домашних условиях).

Полученные результаты полностью подтвердили возможность применения этого стенда для изучения электрохимического потенциала металлов на уроках физики и химии.

Синтез и исследование растворов наночастиц золота

Данилевич Владимир, 10 кл., МОУ СОШ № 104, физический факультет ЮФУ, г. Ростов-на-Дону.

Руководитель Гуда Александр Александрович, ст. преподаватель кафедры общей физики ЮФУ, г. Ростов-на-Дону.

Коллоидный раствор – это жидкое вещество, в котором взвешены микроскопические (нерастворимые в воде) дисперсные частицы. Наночастицы золота обладают большим потенциалом для медицины и широко используются в катализе.

Современные исследования коллоиного золота включают в себя: создание растворов с заданными размерами частиц, покрытие наночастиц золота требуемой оболочкой для придания новых свойств (растворимость в различных средах, устойчивость, возможность функционализации), поиск новых способов применения наночастиц золота.

Цель настоящей работы: провести синтез наночастиц золота по методу Туркевича, продемонстрировать наличие наночастиц в полученном растворе и исследовать его оптические свойства.

В ходе исследования были использованы следующие материалы и оборудование:

1. 95мл Н2О + 5 мг Au (AuCL4Na*2H2O).

2. 5мл Н2О + 50мг цитрата натрия (C6H7NaO7).

3. Весы.

4. Магнитная мешалка.

5. Центрифуга.

6. Ультразвуковая ванна.

7. Спектрометр оптический.

При кипячении смеси раствора соли золота и цитрата натрия слегка желтоватый раствор поменял цвет сначала на темно-фиолетовый, а затем на винно-красный. При центрифугировании раствора выпадает тёмный осадок, оставляя прозрачным раствор, что свидетельствует о коллоидной природе раствора. Оптические спектры поглощения раствора имеют характерный максимум поглощения, который в литературе именуется плазмонным резонансом и связан с особенностью взаимодействия электронов в наночастице с внешним электромагнитным полем. Мы также изменили стандартную схему синтеза и получили наночастицы больших размеров, увеличив концентрацию соли золота в исходном растворе. Заключения о размере частиц были сделаны с помощью оптических спектров поглощения и сравнения с реперными коммерческими образцами наночастиц.