Нанотехнологии в образовании: аллотропные модификации углерода в составе шунгита

Abstract

The aim of the investigation is to show the possibility of updating of the training program of the discipline «Chemistry» intended for training of engineers of chemical specialties of higher educational institutions on the basis of results of the last researches in the field of nanochemistry. The article is addressed to the scientists and teachers developing the specific fields of science, to students and graduate students who have decided to devote themselves to new perspective science of the 21st century.Methods. The analysis of the works concerning the combinational scattering method (Raman spectroscopy) is made. Exposure to the combinational scattering method and the method of infrared spectroscopy is necessary for the undergraduates who are engaged in synthesis of new nanomaterials on the basis of carbon while deciding of the obtained experimental data. The physical and chemical analysis was used in the research to study the properties and structure of shungite of the Zazhoginsky field – the unique natural mineral containing nanoparticles and the effective sorbent applied to purification of drinking water (emission spectral analysis with inductively coupled plasma, Raman spectroscopy and Infrared spectroscopy).Results and scientific novelty. When processing shungite with toluene, ochroleucous resinous substance was educed; this is an organic substance according to data of IR-spectroscopy. On the basis of the analysis of data of Ramanspectroscopy, the line about 2700 cm–1 is offered to consider as the indicator of crystallinity. A variety of physical and chemical and structural properties in connection on the basis of shungite allows us to speak about chemistry of fullerenes and nanochemistry as the new perspective direction of chemistry.Practical significance. Described data on Raman-spectroscopy will help undergraduates, young scientists and researchers to identify various modifications of carbon in the nanomaterials synthesized by them on the basis of carbon. The data received during the research can be used for laboratory work «Determination of shungit nanocomponents through modern physical and chemical methods», having included it in the subject «Carbon» of the program of discipline «Chemistry». The materials of the article can also serve as a starting point for creation of a special short-term course on studying of materials of group of carbon in the system of advanced training for employees of the entities who are engaged in shungite processing.

Цель работы – показать на основе результатов последних исследований в области нанохимии возможности обновления учебной программы дисциплины «Химия», предназначенной для подготовки инженеров химических специальностей высших учебных заведений. Статья адресована научным работникам и преподавателям, развивающим конкретные области науки, студентам и аспирантам, которые решили посвятить себя новой перспективной науке XXI века.Методы и методология. Произведен анализ работ, касающихся метода комбинационного рассеяния (КР), знакомство с которым, равно как с методом ИК (инфракрасной) спектроскопии, при расшифровке полученных экспериментальных данных необходимо магистрантам, занимающимся синтезом новых наноматериалов на основе углерода. В исследовании свойств и состава шунгита Зажогинского месторождения – уникального природного минерала, содержащего наночистицы и являющегося эффективным сорбентом, применяющимся для очистки питьевой воды, использовался физико-химический анализ (эмиссионный спектральный анализ с индуктивно-связанной плазмой, КР- и ИК-спектроскопия). Результаты и научная новизна. При обработке шунгита толуолом было выделено желто-белое смолистое вещество, которое, согласно данным ИКспектроскопии, является органическим веществом. На основании анализа данных КР-спектроскопии линию около 2700 см–1 предложено рассматривать как индикатор упорядоченности структуры. Разнообразие физико-химических и структурных свойств в соединении на основе шунгита позволяет говорить о химии фуллеренов и нанохимии как о новом перспективном направлении химии.Практическая значимость. Описанные в работе сведения по КР-спектроскопии помогут магистрантам, молодым ученым и исследователям идентифицировать различные модификации углерода в синтезированных ими наноматериалах на основе углерода. Данные, полученные в ходе исследования, можно использовать для лабораторной работы «Определение нанокомпонентов, составляющих шунгит, современными физико-химическими методами», включив ее в тему «Углерод» рабочей программы дисциплины «Химия». Материалы статьи могут также послужить отправной точкой для создания специального краткосрочного курса по изучению материалов группы углерода в системе повышения квалификации для работников предприятий, занимающихся переработкой шунгита.