Ресурсный центр воспитания и дополнительного образования Google+
Регистрация Вход
Главная » Статьи » Публикации » Разное

Нанотехнологии во внеурочной деятельности

Бумажное моделирование фуллеренов

Бумажные модели фуллереновОдна из ведущих целей школьного естественнонаучного образования сегодня — это «формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики»[]. Однако осуществить знакомство школьников с последними научными достижениями так, чтобы им было интересно и понятно, достаточно сложно. Публикуемый материал — информационная основа внеурочного занятия, цель которого — познакомить учащихся с интереснейшим объектом нанохимии — фуллеренами.

Занятие можно приурочить к изучению темы «Подгруппа углерода» (химия, 9 класс). В этом случае в начале занятия уместна актуализация знаний девятиклассников о наиболее известных аллотропных модификациях углерода — алмазе, графите и саже. Можно рассмотреть модели кристаллических решёток алмаза и графита, вспомнить об отсутствии порядка в расположении атомов углерода в аморфном веществе — саже — и показать зависимость свойств веществ от их строения. Затем учитель рассказывает об ещё одной аллотропной модификации углерода — фуллеренах — и предлагает школьникам самостоятельно построить бумажные модели футболена, регбилена или бейсболена. Необходимое оборудование для каждого ученика — инструкция к работе, развёртка одного из фуллеренов, ножницы и клеевой карандаш. Закончить занятие можно презентацией, показывающей формы нахождения фуллеренов в природе, способы их получения и применения.

Установка для получения фуллеренов (ИМОХ РАН)
Музей Биосфера в Монреале, построенный по проекту Р. Б. Фулера
Природный минерал шунгит содержит фуллерены
3D-модель фуллерена

Хорошее развитие темы — экскурсия в Институте металлорганической химии (ИМОХ РАН), где ребята узнают не только о том, как получают фуллерены, но и увидят электронный микроскоп — «глаза и пальцы нанотехнологий», а также познакомятся с современными разработками в области нанохимии.

Занятие «Бумажное моделирование фуллеренов» может дополнить элективный курс В. В. Ерёмина и А. А. Дроздова «Нанохимия и нанотехнологии» для учащихся 10–11 классов профильных школ. Для старшеклассников, которые любят компьютерное моделирование, можно предложить минипроект — создание компьютерной презентации с вращающимися моделями фуллеренов, построенными с помощью программы ACDLABS 12.0.

Для учащихся гуманитарных образовательных организаций может быть интересна информация об архитекторе, в честь которого назвали фуллерены, — Ричарде Бакминстере Фуллере — и его работах.

Мастер-класс по склеиванию моделей фуллеренов можно провести и для учеников младших и средних классов, например, в рамках Декады Естественных Наук. В этом случае уместно показать ребятам мячи для футбола, регби и бейсбола и спросить их: «Что общего между спортивными играми и нанотехнологиями?». Даже второклассники хорошо справляются с работой и с радостью уносят домой «частичку наномира» — бумажную модель футболена, регбилена или бейсболена.

Информационный блок к занятию

Со времени своего открытия в 1985 г. сферические молекулы углерода, чаще всего называемые фуллеренами, остаются одним из интереснейших явлений в химии. Основной метод их получения — лабораторный синтез. В Нижнем Новгороде их получают в Институте металлорганической химии (ИМОХ РАН).

Встречаются фуллерены и в природе. Их обнаружили в 1992 г. в минерале шунгит, который добывают только в Карелии (минерал назван в честь карельского посёлка Шуньга). Помимо разнообразных перспектив применения фуллеренов (сверхпроводники, носители информации со сверхвысокой плотностью записи, сырьё для производства алмазов, медицина, водородная энергетика) их молекулы интересны сами по себе, так как дают богатейший материал для исследования различных видов симметрии.

Инструкция к практической работе «Склеиваем модели фуллеренов»

  1. Вырежьте развертку по периметру (материалы к уроку представлены на соответствующей странице Каталога ресурсов).
  2. Гексагоны с цифрой «5» вырежьте со стороны вершины, помеченной точкой (при этом прорезается ведущее к ней ребро), и удалите.
  3. Гексагоны с буквой «Т» — язычки для склеивания. Соседний с язычком шестигранник смазывается с нижней стороны клеем, совмещается с язычком и наклеивается на него.
  4. Эту операцию последовательно повторите по всему периметру развертки по числу язычков. При этом на месте вырезанных гексагонов с цифрой «5» образуются окна пятиугольной формы (пентагоны).

Собранная таким образом модель фуллерена состоит из чередующихся «сквозных» пентагонов (их будет обязательно 12) и «плотных» гексагонов. Вершины склеенного многогранника соответствуют атомам углерода, а ребра — химическим связям между ними.

Информационные источники:

  1. Головнер В. Н. Склеиваем модели фуллеренов / «Химия в школе», № 3, 1999.
  2. Нанохимия и нанотехнологии. 10–11 классы. Профильное обучении: учеб. пособие / В. В. Ерёмин, А. А. Дроздов. — М. : Дрофа, 2009.
  3. http://artelectronics.ru/posts/richard-bakminster-fuller-mnogogrannik-kak-predchuvstvie
Категория: Разное | Добавил: prostologin1 (22.10.2014) | Автор: Ирина Трухаткина E
Просмотров: 680 | Теги: разное | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]