CC BY
5- повышается степень усвоения учебного материала -повышается уровень творческих, мыслительных способностей
- повышается мыслительной деятельности при поиске ответов на вопросы на занятии
- повышается успеваемость класса
- качества знания по химии
- повышается иннтелуктуалная активность
Ключевые слова: кейс-технология, химическая грамотность, педагогический эксперимент, инноватсионная технология
FORMATION OF CHEMICAL LITEARCY OF 10-th GRADE STUDENTS BY MEANS OF THE CASE-METOD ON THE EXAMPLE OF THE STADY OF AROMATIC HIDROCARBONS
In order to determine the effectiveness of the case metod as an innovative technology for teaching chemistry, an experiment was carried out.The experiment involved students in grads 10. Our results show that when using the case method
-the chemical literacy and scientific outlook of students is formed -the degree of assimilation of educational material increases -the level of creative, thinking abilities increases
Key words: case-tehnology, chemical literasy, pedagogical experiment, innovation tehnology Сведения об авторах:
Чариева Саида Алламуратовна — кандидат химических наук, преподаватель кафедры «Методика преподавания химии » Таджикского государственного педагогического университета им. Садриддина Айни E-mail: Mokhodinjan@gmail. com
Музрапова Саодат Лукмановна - соискател кафедры «Методика преподавания химии » Таджикского государственного педагогического университета им. Садриддина Айни. Адрес: Республика Таджикистан, г.Душанбе, пр. Рудаки, 121. About the authors:
Charieva Saodat Allamuratova - PhD in Chemistry.Lecturer the Department of Methods of Teaching ChemistryTajik State Pedagogical University named after. S. Aini E-mail: [email protected] Phone: (+992)907095575
Muzrapova Saodat Luqmanova - Applicant_ for the Department of Methods of Teaching ChemistryTajik State Pedagogical University named after. S. Aini, Phone: (+992) 903040733
УДК 541.64:547.39 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОНАБУХАЮЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ ГИДРОГЕЛЕЙ СОДЕРЖАЩИХ КООРДИНАЦИОННЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ FE(II,III)
Маликов Т.С., Нурматов Т.М., Каримов М., Эраджи Ш.
Научно исследовательский институт ТНУ
Гидрогели представляют собой сшитые гидрофильные полимеры, способные набухать в воде и формировать нерастворимую трехмерную пространственную сетку. Такие сетки находятся в равновесии с водным окружением, при этом наблюдается баланс упругих напряжений поперечных сшивок и осмотического давления раствора. Вследствие способности поглощать и удерживать значительные объемы жидкости гидрогели стали предметом пристального изучения не только с позиций выявления фундаментальных закономерностей поведения набухших полимерных систем, но и с позиций их практического применения в целом ряде областей [1-5].
Полимерные гидрогели находят широкое применение в различных областях, в том числе связанных с медициной, биотехнологией и в сельском хозяйстве для регулирования водного баланса в почве [6-7].
Ряд уникальных свойств делают эти полимерные системы весьма привлекательными для ряда областей медицины и медицинской биотехнологии и биологически активных систем, и
целого ряда других. Не прекращающийся рост числа публикаций, посвященных этому типу материалов, свидетельствует о их перспективности в различных областях экономики [ 8 ].
Известны различные способы синтеза набухающих полимерных гидрогелей: радиационная полимеризация, суспензионная и эмульсионная полимеризация, полимеризация в присутствии окислительно-восстановительных систем и т.д. Анализ литературных данных показывает, что существующие методы синтеза высоконабухающих полимерных гидрогелей достаточно сложны и трудоемки и требуют применения дефицитных веществ, особые условия, а в некоторых случаях дорогостоящего специального оборудования. В связи с этим большое значения имеет поиск более простых условий синтеза набухающих полимерных гидрогелей. По-видимому, такие условия могут быть найдены в случае использования катализатора в процессе полимеризации и целенаправленное изменения их физико-химических свойств, в том числе в широких пределах изменять их набухаемость.
С этой целью разработана каталитический метод синтеза высоконабухающих полимерных гидрогелей, отличающихся от известных методов простотой, использованием недорогих и доступных реагентов. За счет использования катализаторов в процессе синтеза проведена разработка методов регулирования физико-химических свойств синтезируемых гидрогелей. В качестве исходного мономера при синтезе полимерных гидрогелей на первый этап выбран акриловая кислота и акриламид.
При внесении в почву гидрогелей на основе акриловой кислоты и акриламида возможно сорбция переходных металлов, присутствующих в почвах, что может существенно изменять свойства используемых полимерных гидрогелей, в том числе набухаемость.
Наиболее распространёнными в почвах и важными в биологическом отношении являются ионы железа (III) и железа (II).
Известно, что в зависимости от условий (концентрация, рН, температуры и т.п.) кислород-, азот- и фосфорсодержащие лиганды образуют с ионами металлов координационнные соединения различного состава (моно-, би-, три-, полиядерные, гетероядерные и гетеровалентные, смешаннолигандные). В связи с этим нами различными методами было проведено исследование процессов комлексообразования железа с акриловой кислотой и акриламидом.
Настоящее исследование имеет и самостоятельное значение, поскольку модифицирование полимерных гидрогелей ионами переходных металлов, с получением в фазе гидрогеля комплексов заданного состава, позволяет разработать методы направленного регулирование физико-химических свойств полимерных гидрогелей, в частности их набухаемость. Для идентификации комплексов, образующихся в фазе акрилатного и акриламидного гидрогеля также было синтезированы различные по составу комплексов Fe(II, III) с акриловой кислотой и акриламидом.
Синтезированные полимерные гидрогели исследовались различными физико-химическими методами, в том числе с использованием метода ИК- спектроскопия.
Для всех синтезированных соединений были сняты ИК-спектры (Таблица1.)
Из приведенных данных видно, что частоты валентных колебаний v(C=0) и деформационной колебаний o(NH2) комплексов железа понижены по сравнению с незакомплексованным акриламидом. Частоты валентных колебаний v(NH) комплексов также смещены в высокочастотную область. Причем частоты валентных колебаний NH-групп комплексов размешаются в виде дуплета, что говорит в пользу координации металла через атом азота.
Полоса (С=С) колебаний в спектре акриламида находится при 1645 см-1' а для комплекса железа - это полосасмещается в сторону низких частот на 20-30 см-1.
Таблица 1. Соотнесение некоторых полос поглощения синтезированных комплексов железа с акриамидом
Соединение v(M- (N) v as (NH) ( vs (NH) ЧСО) ЧС=С) g(nh2) v^N) g(nh) t(nh) v(OCN )
Акриламид - 3330 -3350 31603170 1670 1645 1610 1270 960 620 500
Feu(aO4)24L(I) 500 34503340 3230 1670 1625 1560 1290 980 625 485
FeII(ClO4)24L(2) - 34303350 32703230 1665 1625 1560 1290 875 615 490
FeII2(ClO4)46L 520600 34303350 32703230 1675 1625 1575 1290 965 625 485
FeII2(ClO4)e6L 600 34303350 33103280 1670 1625 1565 1285 965 640 485
FeIIICl 3 3L (I) 595 33803300 32103160 1660 1615 1550 1280 965 635 500
FeIIICl 3 3L (2) 580 33803300 3290 1650 1620 1540 1280 970 640 -
FeIII2Cl 6 9L 600 33753285 32003160 1655 1625 1540 1280 970 640 500
FeIII3Cl 99L 600 34003300 32203170 1660 1625 1560 1290 970 635 500
Fe(II): Fe(III)=I:I - 34153340 32603160 1660 1625 1570 1290 975 630 495
Полосы деформационных колебаний CH2-rpynnbi проявляются в спектре твердого акриламида при 1430 см-1. В спектрах же комплексов эта полоса проявляется иногда в виде плеча. Точное соотнесение сделать трудно из-за поглощения в этой области вазелинового масла.
В спектре некоординированного акриламида в интервале 1400-1250 см-1 регистрируются две полосы поглощения при 1360 см-1 и 1275 см-1 o(CH2) и v(CN), соответственно. Полосу о(СН2) выделить трудно из-за поглощения в этой же области вазелинового масла. Полоса v(CN) в спектре комплексов смещена в высокочастотную область. Таким образом, значения частот колебаний v(C=C), v(CO) и v(CN) в комплексах соответствует структуре акриламида с Fe(II) и свидетельствует о координации ионов железа через атом азота [9].
В интервале 700-400 см-1в спектрах закомплексованного и свободного акриламида проявляются полосы крутильных колебаний t(NH) и деформационных колебаний o(OCN). Частоты t(NH2) для комплексов железа с акриламидом несколько повышены, o(OCN) -понижены. Новая полоса, отсутствующая в спектре твердого акриламида, регистрируется в области 560-600 см-1. Эти полосы, по-видимому можно отнести к валентным колебаниям v(M-N) [10].
В спектрах комплексов Fe(II) с акриламидом выделены полосы, отсутствующие в спектрах комплексов трехвалентного железа в области 1030-1140 см-1. В этой области поглощают перхлорат-ионы [10].
Таким образом, ИК-спектры синтезированных соединений подтвердили наличие связи железа-азот в полученниых комплексах.
Состав комплексных соединений Fe(n) и Fе(Ш), образующихся в водных растворах акриламида, устанавливали при сопоставлении экспериментальных частных
0Х red
зависимостей ф-рН, ф-рС , ф-рС и ф^Саа. Следует отметить, что каждая из этих зависимостей дает определенную информацию о составе комплексов, образующихся в водных растворах.
Для предотвращения окисления процесс комплексообразования изучалось в водных растворах акриламида в атмосфере азота. По зависимости окислительного потенциала от рН раствора устанавливалось общее соотношение числа ионов железа и молекул лиганда в состав комплекса (рис.1).
Как следует из рисунка 1 на кривых ф -рН при различных концентрациях акриламида (0,1-3,0 М) в интервале рН 1,0-10,0 выделяются линейные участки кривых с тангенсами углов наклона, равными - и , -2и , -3и и+2и . Согласно теории метода окислительного потенциала, формирование этих линейных участков с тангенсами углов наклона -и, -2и, и
-3и свидетельствуют об образовании комплексов Бе(Ш) с акриламидом состава 1:1; 1:2; 1:3, соответственно.
Наличие линейного участка с угловым коэффициентом +и в области рН 6,5-8,0 показыва о доминировании в растворе комплексных соединений восстановленной формы железа. При рН выше 8,0 наблюдается резкое возрастание величины окислительного потенциала, что по-видимому, связано с образованием гетеровалентных комплексов, одновременно включающих в свой состав ионы железа разной степени окисления.
1 - Саа = 0,1 М; 2 - 1,0 М; 3 - 2,0 М; 4 - 3,0 М.
При увеличении концентрации акриламида до 5,0 М в системе {Fe(II)- Fe (III)- АА - Н20} (1) происходит самопроизволная полимеризация акриламида, Отсюда можно предположить, что роль ионов Fe (II,III) в процессе полимеризации акриламида заключается не только в образовании координационных соединений с акриламидом, но и в ускорении процесса полимеризации. Действие ионов железа, по-видимому, сводится к облегчению процесса расскрытиядвойной связи в молекуле мономера и сближению полимеризующихся молекул. Образование геля в случае участия ионов железа (II) и (III) наблюдается, начиная, с рН 4,0.
На кривых зависимости ф-рС выделяются линейные участки с угловыми коэффициентами - ф и - рС /2, что свидетельствует об образовании в растворе одно- и двуядерных комплексных соединений Fe(III) причем частная производная, где q-ядерность Fe(III).
Совершенно очевидно, что образование таких комплексов способно активизировать молекулы акриламида для их полимеризации причем раскрытие двойной связи и при достаточном повышении концентрации акриламида в растворе полимеризация может реализоваться в более мягких, чем обычно условиях. Следовательно, образование комплексов ионов металла с акриламидом способно катализировать процесс полимеризации акриламида.
ЛИТЕРАТУРА
1. Hydrogels in Medicine and Pharmacy / N.A. Peppas. — Florida: CRC Press,Boca Raton, 1986. — Vols. 1-3
2. 2 .Rosiak J.M., Yoshii F. Hydrogels and their medical applications // Nucl. Instrum Methods Phys. Res. Sec. B. — 1999. — Vol. 151. — 56-64 p.
3. Galaev I.Y., Mattiasson B. Smart polymers and what they could do in biotechnology and medicine // Trends Biotechnol. — 1999. — Vol.17.-335-340 p.
4. Baldwin S.P., Saltzman W.M. Materials for protein delivery in tissue engineering // Adv. Drug Deliv. Rev. — 1998. — Vol. 33. — 71-86 p.
5. 5. Gombotz W.R., Pettit D.K. Biodegradable polymers for protein and peptidedrug delivery // Bioconjug. Chem. — 1995. — Vol. 6. — 332-351 p.
6. Маликов Т.С., Якубов Х.М. и др. «Гетеровалентные координационные соединения железа с анионами уксусной и валериановой кислот» Ж. Вестн. МГУ. Сер.2, Химия 1990. Т.31, №2.
7. Маликов Т.С., АстанинаА.Н. и др. «Физико-химические свойства и каталитическая активность марганецсодержащих гидрогелей» Ж. Вестн. МГУ. Сер.2, Химия 1990. Т.31, №1.
8. Маликов Т.С. и др. «Каталитическая активность никель содержащего гидрогеля в процессе окисления сульфида натрия». //Х.физ.химии.1989. Т.63. С. 1973-1976.
9. Пат.№176031 США. МКИС 08 F 251/02. Фазовые переходы в ионных гелях связанные комплесообразованием с медью/ VoshidaNormaso, OgavaVasio, HandaRyoliSehiSusumi (USA).
10. JkadaYoshito,MitaTomol, Horii Fumitaka, Sakurada Jchiro, HatadaMotoyoshi. Preparation of hidrogels by radiation tehnigue.// Radiat.Phys.and Chem.,-1977.-9, № 4-6.р.633-645.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОНАБУХАЮЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ ГИДРОГЕЛЕЙ СОДЕРЖАЩИХ КООРДИНАЦИОННЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ FE(II,III)
В работе приведены результаты изучения физико-химические свойства высоконабухающих полимерных гидрогелей и методы изучения полимерметаллических комплексов на основе гидрогеля акриловой кислоты с ионами железа (II), (III).
Потенциометрическим методом изучен процесс комплексообразования железа (II),.(III) c акриловой кислотой и изучено ИК-спектроскопии железо содержащих полимерных комплексов.
Ключевые слова: железо, анализ, акриловая кислота, координационных соединений, ИК-спектроскопия, гидрогел, полимер.
PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF HIGHLY SWELLABLE POLYMER HYDROGELS CONTAINING FE (II, III) COORDINATION COMPOUNDS
The paper presents the results of studying the physicochemical properties of highly swellable polymer hydrogels and methods for studying polymer-metal complexes based on acrylic acid hydrogel with iron (II) and (III) ions.
The process of complexation of iron (II), (III) with acrylic acid has been studied by potentiometric method and IR spectroscopy of iron-containing polymer complexes has been studied.
Key words: iron, analysis, acrylic acid, coordination compounds, IR-spectroscopy, hydrogel, polymer.
Сведения об авторах:
Маликов Т.С. — ведущий научный сотрудник Научно исследовательский институт Таджикского национального университета Адрес: 734025, Душанбе, пр. Рудаки, 17, химический Тел. (+992) 558000105. Е-mail: t_maIikov @bk.ru Нурматов Т.М. — кандидат химических наук, доцент кафедры неорганической химии химического факультета Таджикского национального университета Адрес: 734025, Душанбе, пр. Рудаки, 17, Тел: (+992) 909758971. Е-mail: Tolib.Nurmatov@mail. ru
Каримов Махмадкул - главный ведущий научный сотрудник Научно исследовательский институт Таджикского национального университета Адрес: 734025, Душанбе, пр. Рудаки, 17, Тел.(+992) 919410241.
Эраджи Шерали — научный сотрудник Научно исследовательский институт Таджикского национального университета Адрес: 734025, Душанбе, пр. Рудаки, 17, Тел: (+992) 907461617.
МУ^ОИСА НОНУ МАВОД БО МАВОД МАЪМУЛИ
Ахмадй F.C.
Донишгоуи давлатии омузгории Точикистон ба номи С.Аини
Амир М.Х.О.
Донишгощ Фориёби Цум^урии Исломии Афгонистон
Ошной бо хавос мавод барои кимиёдонон ахамият зиёде досад зеро онхо бо мавод кимиёии сару кор доранд ва хама ин мавод аз аносир ташкил шудаанд. Донишмандон дао тамом заминххо хамеша ба думбол ёфтан хосиятхои будаанд то битавонанд падидахои маврид назар худро тавзех диханд. Талош барои иртибот додан падидахо ба усул ё бх кавонин хосс, аз даврон фалосифа кадим Юнон то ба имруз идома дорад ва донишмандон ёфтххои худро дар колаб кавонин, усул, кувоъд ва гайра баён кардаанд. Ин мафохим дар шинохт чахон перомун мо кумак шоёне микунанд зеро бештар падидахо аз низомхои хоссе пайрави менамоянд (Schmid, 2015: 123).
