CC BY
2Несмотря на прогрессирующее развитие техники и технологии, все конструктивные и технологические решения относительно устройств, работающих по принципу Хаффмана-Кретчмера (ХК) не способны вырабатывать более чем 10-20% фуллерена от общей массы сожженного графита. Поскольку графит представляет собой дорогостоящий материал, поэтому данный метод все же является ограниченным. Таким образом, согласно прогнозам большинства исследователей получение фуллеренов по принципу ХК дешевле нескольких долларов за один грамм маловероятно. В связи с этим многие исследователи усиленно работают в направлении разработки альтернативных способов производства фуллеренов. Значительных высот в данном направлении достигла фирма Мицубиси, которая наладила производство фуллеренов путем прямого сжигания в пламени углеводородной смеси.
Следует отметить то, что в первую очередь на ценообразование фуллеренов влияет низкопроизводительные технологии отбора и очистки фуллерена от общей массы углеродной сажи. Обычный процесс выполняется следующим образом: сажу, отобранную после сжигания графита, смешивают с толуолом или другим органическим растворителем, в котором фуллерены хорошо растворяются, после чего фильтруют путем центрофугирования, а остаток выпаривают. После того как растворитель отделяется от общей массы остается осадок в виде мелких кристаллов, который называется фуллеритом. Фуллерит обычно содержит небольшое количество фуллеренов, а также многообразие кристаллических образований, таких как мелкие кристаллы, состоящие из молекул С6о и С70 и кристаллов С60/С70, которые представляют собой твердую форму растворов. По фракциям, обычно смеси фуллеренов разделяют методом жидкостной хроматографии на колонках ижидкостной хроматографией высокого давления (ЖХВД). ЖХВД в основном применяется для анализа степени чистоты отделенных фуллеренов, поскольку чувствительность метода ЖХВД достаточно повышена (до 0,01 %). Завершительным этапом является отделение из состава твердого фуллерена оставшийся раствор путём выдержки образца при температуре 150-250°С при создании динамического вакуума (около 0,1 торр).
Исследование электронной структуры фуллеренов обнародовало наличие п-электронных систем, которые обладают большими значениями нелинейной восприимчивости, т.е. они и в самом деле имеют нелинейные оптические свойства. Но несмотря на это из-за высокой симметрии процесс генерации молекул С6о во второй гармонике вероятна лишь путем внесения асимметрии в систему (например, внешним электрическим полем). На практике важным является свойство повышенного быстродействия (~250пс), которое способствует гашению генерации второй гармоники. Помимо всего сказанного фуллерены С6о склонны к генерации третьей гармоники.
Иная сфера применения фуллеренов, а именно С6о являются оптические затворы, возможность применения которых экспериментально доказана для длины волны 532нм. Относительно короткое время отклика позволяет применять фуллерены в роли ограничителей лазерного излучения, а также в качестве модуляторов дробности. Но в силу разных причин, например, дороговизна, труднодиспергируемость в стеклах, быстрое реагирование с кислородом воздуха (окисляется) и др., фуллерены не могут использоваться взамен традиционных веществ.
Литературные данные по теплоемкости водных растворов №С1 при различных температурах (288-323)К и массовой концентрации №С1 приводятся в работе (табл. 1) [2].
Таблица 1. Удельная изобарная теплоемкость (Ср, Дж/(кг'К)) водных растворов №С1 в зависимости от температуры и атмосферного давления [3].
Т,К №1 №2 №3 №4 №5
288 3987,7 3853.8 3665,8 3519,6 3272,9
293 3975,2 3845.6 3657.5 3515.4 3272,9
313 3925,0 3799.6 3632,4 3494,5 3264,2
333 3882,2 3753,6 3603,2 3469,4 3239,5
353 3847,2 3699,3 3578,1 3415,1 3206,1
373 3791,3 3644,9 - 3314,7 3172.6
Объекты исследования: №1-(И:Р+5%ЫаС1); №2-(И20+10%оКаС1); №-((Н;Р+12,5%ЫаС1); №4- (И20+15%оЫаС1); №5-(И20+24,26%КаС1).
Таблица 2.
Удельная изобарная теплоемкость (Ср, Дж/(кг*К)) водных растворов №С1 (И20 + 5%ЫаС!) в
Образец Т,К №1[3] №2 №3 №4 №5 №6
288,2 3987,7 4032,6 4077,8 4122,3 4167,3 4210,6
293,6 3975,2 4020,5 4064,4 4110,6 4155,3 4201,9
313,2 3925,0 3969,4 4014,5 4055,4 4104,4 4149,3
333,6 3883,2 3928,1 3973,2 4018,3 4063,5 4108,4
353,4 3837,2 3882,8 3927,1 3972,3 4017,7 4062,6
373.4 3791,3 3836,4 3881,2 3926,3 3971,4 4016,2
393,0 - 3790,0 3835,6 3880,2 3925,5 3969,4
413,5 - 3744,3 3789,1 3834,3 3879,4 3923,6
423.4 - 3698,3 3743,3 3788,4 3833,5 3878,3
433,2 - 3652,4 3697,6 3742,6 3787,0 3831,4
Объекты исследования: №1-(И20+5%ЫаС1+0,5%81(фуллерен)); №2-(И20+5%ЫаС1+1,0%8г (фуллерен)); №3-((И20+5%^аС1+1,5%^1(фуллерен); №4-(И20+5%оЫаС1+2,0%о81(фуллерен); №5 -(И20+5% ЫаС1+2,5%о81 (фуллерен)); №6-(И20+5%о ШС1+3,0%&1 (фуллерен)).
Результаты опытного изучения теплоемкости водных растворов №С1 в зависимости от изменения температуры в условиях атмосферного давления авторами [21 и наши измерения по теплоемкости рассматриваемых растворов с добавлением в них наноразмерных кремниевых фуллеренов сведены в таблицах 2-6.
Таблица 3. Удельная изобарная теплоемкость (Ср, Дж/(кг'К)) водных растворов №С1 (И20+ 10%ЫаС!) в зависимости от температуры, концентрации фуллерена (Б1) и атмосферного давления
Образец Т,К №1 [3] №2 №3 №4 №5 №6
288,2 3853,8 3903,6 3953,8 4003,6 4053,6 4103,5
293,6 3845,6 3895,4 3945,5 3955,7 4005,5 4055,6
313,2 3799,5 3849,9 3899,5 3949,6 3999,6 4049,5
333,6 3753,6 3803,4 3853,6 3858,4 3908,5 3958,7
353,4 3699,3 3749,8 3799,4 3849,3 3897,3 3947,8
373.4 3644,9 3694,4 3744,2 3794,3 3844,4 3894,5
393,0 - 3639,2 3689,6 3739,3 3786,5 3836,5
413,5 - 3584,3 3634,1 3684,3 3734,8 3793,3
423.4 - 3529,5 3579,3 3629,4 3679,5 3729,6
433,2 - 3474,6 3524,6 3574,6 3624,0 3674,5
Объекты исследования: №1-(И2Р+10%оМаС1+0,5%о81(фуллерен)); №2-(И2Р+10%оМаС1+1,0%о 81(фуллерен));№3-((И2Р+10%ЫаС1+1,5%о81(фуллерен);№4-(И2Р+10%ЫаС1+2,0%о81(фулле-рен); №5-(И20+10% ЫаС1+2,5%о81 (фуллерен)); №6-(И20+10%о ЫаС1+3,0%>81 (фуллерен).
Таблица 4.Удельная изобарная теплоемкость (Ср, Дж/(кг.К)) водных растворов №С1 (И20+ 12,5%ЫаС!) в зависимости от температуры, концентрации фуллерена (Б1) и атмосферного давления (0,101) МПа.
^Образец Т,К №1 [3] №2 №3 №4 №5 №6
288,2 3665,9 3720,6 3775,8 3830,6 3885,6 3940,0
293,6 3657,5 3712,4 3757,5 3812,7 3867,5 3922,1
313,2 3632,4 3687,9 3742,5 3797,6 3852,6 3907,3
333,6 3603,2 3658,4 3713,6 3768,4 3823,5 3878,2
353,4 3578,1 3633,7 3688,2 3743,3 3798,2 3853,4
373.4 - 3606,4 3661,2 3716,3 3772,4 3827,6
393,0 - 3583,2 3638,6 3693,3 3748,5 3803,8
413,5 - 3551,3 3606,1 3661,3 3716,8 3771,5
423.4 - 3519,5 3574,3 3629,4 3684,5 3739,7
433,2 | - | 3494,6 | 3549,6 | 3604,6 | 3659,0 | 3714,6 ]
Объекты исследования: №1-(И2О+12,5%ШС1+0,5%81(фуллерен)); №2-(Н20+12,5 % ШС1 +1 ,0%81(фуллерен));№3-((Н20+12,5%ЫаС1+1 ,5%81(фуллерен);№4-(Н20+12,5%ЫаС1+2 ,0%8г (фуллерен);№5-(Н20+12,5%ЫаС1+2,5%81(фуллерен);№6-(Н20+12,5%ЫаС1+3,0%8г(фуллерен ).
Таблица 5.Удельная изобарная теплоемкость (Ср, Дж/(кг.К)) водных растворов N0 (Н2Р+ 15,0%ЫаС1) в зависимости от температуры, концентрации фуллерена и атмосферного давления (0,101) МПа.
^Образец №1 [3] №2 №3 №4 №5 №6
288,2 3519,6 3569,6 3619,8 3669,6 3719,6 3769,6
293,6 3515,4 3565,4 3615,5 3665,7 3715,5 3765,8
313,2 3494,5 3544,9 3594,5 3644,6 3694,6 3744,5
333,6 3469,4 3519,4 3569,6 3619,4 3669,5 3719,3
353,4 3415,1 3465,8 3515,3 3565,3 3615,6 3665,6
373.4 3314,7 3364,4 3414,2 3464,3 3514,4 3564,8
393,0 - 3265,2 3315,6 3365,3 3415,5 3465,7
413,5 - 3156,3 3206,1 3256,3 3306,8 3356,4
423.4 - 3057,5 3107,3 3157,4 3207,5 3257,6
433,2 - 2957,6 3007,6 3057,6 3107,0 3157,2
Объекты исследования: №1-(НР+15%оШС1+0,5%>$,1(футерен}}; №2-(НР+15%оЫаС1+1,0 % Щфуллерен)); №3-((НР+15%оЫаС1+1,5%о81(фуллерен); т-(НР+15%оЫаС1+2,0%о81 (фулле-рен); №5-(Н20+15%ЫаС1+2,5%о81 (фуллерен);№6 - (НР+15%о ЫаС1+3,0%о81 (фуллерен).
Таблица 6.Удельная изобарная теплоемкость (Ср,Дж/(кг.К)) водных растворов №0 (Н20+ 24,26%ЫаС1) в зависимости от температуры, концентрации фуллерена и атмосферного давления (0,101) МПа.
"""-Образец №1 [3] №2 №3 №4 №5 №6
288,2 3272,9 3337,6 3402,8 3467,6 3532,6 3597,5
293,6 3272,9 3337,4 3402,5 3467,7 3568,5 3597,6
313,2 3264,6 3329,9 3394,5 3459,6 3525,6 3590,5
333,6 3239,5 3304,4 3369,6 3434,4 3499,5 3564,7
353,4 3206,1 3271,8 3336,4 3402,3 3467,5 3532,8
373.4 3172,6 3237,4 3302,2 3367,3 3432,4 3497,5
393,0 - 3204,2 3269,6 3334,3 3399,5 3464,5
413,5 - 3170,3 3235,1 3300,3 3365,8 3430,3
423.4 - 3136,5 3201,3 3266,4 3331,5 3396,6
433,2 - 3102,6 3167,6 3232,6 3297,0 3362,5
Объекты исследования: Ш-(Н20+24,26%оЫаС1+0,5%о81(фуллерен)); №2-(Н20+24,26 % ШС1 +1,0%о$>1(фуллерен));Ко3-((НР+24,26%ЫаС1+1,5%81(фуллерен);№4-(НР+24,26%ЫаС1+2,0% Si(фуллерен);№5-(H2Р+24,26%NaCl+2,5%Si(фуллерен));№6-(H2Р+24,26%NaCl+3,0%Si(фул-лерен).
Результаты измерения теплоемкости водных растворов и наночастиц кремниевых фуллеренов показали (табл.2-6), что теплоемкость исследуемых растворов при атмосферном давлении зависит от концентрации наполнителя, их фракции и температуры. С повышением температуры (288-433)К теплоемкость растворов, в то же время электролит N0 уменьша-ются по линейному закону. Добавки наночастиц повышают теплоемкость исследуемых растворов. На основе данных по теплоемкости растворов получены эмпирические урав-нения.
Для обработки экспериментального значения теплоемкости системы водный раствор N0 и его коллоидные растворы с кремниевыми фуллеренами от температуры при атмосферном давлении использовали следующие выражения:
^ ~ ^ (1)
где С р - теплоемкость соответственно исследуемых образцов при различных температурах и
*
давлениях С Р,т- значения теплоемкости при температурах Т и Т1; Т1=353К. Выполнимость выражения (1) показана на рисунок 1. 1,2
1,15 1,1 1,05 1
0,95 0,9 0,85 0,8
СР/С*
1 ■ 2
▲ 3
4
5
6
Т/Т1
0,75
0,85
0,95
1,05
1,15
1,25
1,35
Рисунок 1. Зависимость относительной теплоемкости от относительной температуры при атмосферном давлении.
Уравнение кривой линии, приведенной на рисунке 1, имеет вид:
Ср/С*=-0,2671(Т/Т1)2 +0,3802(Т/Т1)+0,8861 (2)
*
Анализ значения (С ) графически представлен на рисунке 2. Уравнение кривой линии, показанной на рисунке 2, имеет вид: С*=(0,548(п №а)2 -50,762(п №а)+4107), Дж/(кг.К) (3)
Далее результаты экспериментального исследования теплоемкости электролитов с внедренными в них кремниевых фуллеренов показали, что добавки в электролите кремни-евых фуллеренов повышают теплоемкость растворов системы ((КаСЬ+ИгО). Полученные данные в виде таблиц приведены ниже (рисунок 3.)
4000 С*, Дж/(кгК)
3900 3800 3700 3600 3500 3400 3300 3200
3100 п %
3000
10
15
—I— 20
—I—
25
30
Рисунок 2. Зависимость теплоемкости (С) от концентрации (КаС1) внедренных в воде (Н2О) при температуре (Т1=353К) и атмосферном давлении (0,101)МПа.
0
5
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Рисунок 3. Зависимость теплоемкости (С) от концентрации фуллерена внедренных в
электролит №С1 при температуре (Т1=353К) и атмосферном давлении (0,101)Мпа: (Образец №1-(НО+50%оЫаС1)+(от 0 до 2,5%Б1); Образец №2- (НО +10%ЫаО)+(от 0 до 2,5%Б1); Образец №3-(НО +12,5%оЫаС1)+(от 0 до 2,5%Б1); Образец №4- (НО +15%оЫаС1)+(от 0 до 2,5% й); Образец №5-(Н2О +24,26%оЫаС1у+(рт 0 до 2,5%а).
Как видно из графика, показанного на рисунке 3, удельная изобарная теплоемкость электролитов с внедренными в них кремниевых фуллеренов с повышением концентрации фуллеренов во всем диапазоне температуры растет на основе закона прямой линии.
Уравнение прямой линии, показанной на рисунке 3, имеет вид: (С*)= Б )+0, Дж/(кг.К) (4) Коэффициенты уравнения (4), Б и Б приведены в таблице 7.
Таблица 7. Коэффициенты Б и Б уравнения (4) для исследуемых электролитов при температуре Т1=353К и атмосферном давлении.
№№ Образцы F, Дж/ (кг К %) Б,Дж/ (кг К)
1 (HO+5%NaClYr(cr 0 до 2,5%Si) 90,063 3837,3
2 (HO +10%ШС/)+(от 0 до 2,5%Si) 99,166 3699,8
3 (HO +12,5%NaCl)+(ar 0 до 2,5%Si) 110,11 3578,3
4 (H2O +15%таСЩот 0 до 2,5% Si) 100.14 3415,2
5 (HO +24,26%ШС/)+(отт 0 до 2,5%Si) 130.62 3206.2
С помощью уравнения (2), с учетом значений таблицы 7 и выражений (3) и (4), можно численно рассчитать удельную изобарную теплоемкость коллоидных электролитов системы (NaCL+H2Ü) при различных температурах, концентрации кремниевых фуллеренов и концентрации воды в атмосферном давлении.
ЛИТЕРАТУРА
1. Калеева А.А., Тимеркаев Б.А., Шамсутдинов Р.С., Сайфутдинов А.И., Шакиров Б. Р. Микродуговой способ синтеза наноструктур кремния. / 1-ая Всероссийская конфе-ренция с международным участием. «Газоразрядная плазма и синтез наноструктур", "КНИГУ-КАИ "// Казань, 2020.-С. 120-120.
2. Ковалевская Н.С. Теплоемкость водных растворов NaCl./Н.С.Ковалевская // Дис ... .к.т.н., М.: МЭИ.-1954.-198с.
3. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей /Н.Б.Варгафтик, Л.П.Филиппов и др.// Изд-во стандартов.//М., 1963. -708с.
%, %
УДК 581.192.6(551.4) ТАХКИКОТИ МЕТАЛЛХОИ ВАЗНИН ДАР ТАРКИБИ ГИЁХИ ШИФОБАХШИ ПУДИНА (MENTHA)
ШОМАХМАДОВ МУХАММАД ЦАМОЛИДИНОВИЧ,
унвонцуи кафедраи физикам умумии1 Доонишго%и давлатии Бохтар ба номи Носири Хусрав Институти физикаю техникаи ба номи С. У. Умарови Академияи миллии илмхои Тоцикистон Тел: (+992) 919816402 E-mail: sheroz9U@mail.ru;
Ин мацола ба омузиши металлхои вазнин (V, Cr, Ni, Co, Cu, Zn, MnO, As, TiO2, Sr, Fe2O3, ва Pb) дар таркиби гиёщ шифобахши пудина (лот. mentha) бахшида шудааст. Дар таркиби хок ва пудина титан мавцуд нест, щмчунин арсен дар хок ва тащо дар решаи пудина дарёфт гардид.
Мацсади мацола. омузиши металлхщ вазнин дар таркиби узвхри растании шифобахши пудина, ки дар водии Вахш меруяд иборат аст.
Натицаи татцицот нишон дод, ки коэффитсиенти цамъшавйи (КН) барои сурб (1.95), рух (1.55) кобалт (1.01), ва хром(1.00) аз як зиёд аст. Муцаррар карда шуд, ки гузариши пуршиддати Pb аз хок ба реша аз меъёр зиёд аст ва коэффисиенти шиддатнокии гузариш аз хок ба реша барои Zn (1.53), Pb (1.35), Co (1.37) ва Sr (1.10), аз вохид зиёд буда, барои Cr (0.99), MnO (0,99) ва Cu (0.92) ба як наздик аст ва коэффитсиенти шиддатнокй барои V, Ni, As ва Fe2O3 аз як хурд мебошад.
ГузаришиМВ аз поя ба баргхо барои Pb(1.75), Cu (1.06), Sr (1.03) ва Cr (1.01), аз як калон буда, барои V (0.97), Co (0.63), Zn (0.84) ва F2O3 (0.94) аз як хурд аст. Никел ва арсейн дар поя ва барги пудина мавцуд нест. Гузариши МВ барои оксиди манган, хром дар реша, поя ва барги пудина баробар мебошад.
Калимахои калидй. Металлхои вазнин, узвхри пудина, хок, усули рентгенофлуорестсенсй, Спектрометр СПЕКТРОСКАН-МАКС-G.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В СОСТАВЕ ЛЕКАРСТВЕННОГО РАСТЕНИЯ МЯТЫ (ЛАТ. MENTHA)
ШОХМАХМАДОВ МУХАММАД ДЖАМОЛИДИНОВИЧ,
Соискатель кафедры общей физикии 1Бохтарского государственного университета имени Носира Хусрава 2 Физико-технический институт. С. У. Умаров Национальной академии наук Таджикистана Тел: (+992) 919816402 E-mail: sheroz9immail.ru;
Эта статья посвящена изучению тяжелых металлов (V, Cr, Ni, Co, Cu, Zn, MnO, As, TiO2, Sr, Fe2O3, и Pb) в составе лекарственного растения мяты (mentha). Анализы показали, что в составе земли и мяты отсутствует титан, однако арсен найден в земле и только в корне мяты
Цель статьи, Изучение тяжелых металлов в органах лекарственного растения мяты, произрастающей в Вахшской долине.
По результатам иследованния, коэффициент накаплений(КН) для свинец(1,95), цинк(1,55), кобалт(1,01) и хром(1,00) больше чем одного. Было определено, что интенсивный переход Pb из земли к корню перевышает нормы, а коэффицент интенсивного перехода из земли к корню для Zn (1.53) Pb (1.35), Co (1.37) и Sr (1.10) выше единицы, для Cr (0.99), MnO (0.99) и Cu (0.92) близка к единице, коэффициент интенсивности для V, Ni, As ва Fe2O3 меньше чем 1.
Переход тяжелых металлов (ТМ) из стебля к листья для Pb(1.75), Cu (1.06), Sr (1.03)и Cr (1.01 больше чем 1, а для V (0.97), Co (0.63), Zn (0.84)и F2O3 (0.94)меньше чем 1. Никель и арсен не обнаружен в стебли и листьев мяты. Переход ТМ для оксида манганца и хрома в корнях и листях мяты ровны.
Ключевые слова: тяжелые металлы, мята, почва, рентгенофлуорес-центный метод, спектрометр Spectrum-MAKS-G.
