Проблеми хімії та сталого розвитку

ОСОБЛИВОСТІ ОПТИЧНОГО ПОГЛИНАННЯ ТА СТРУКТУРИ ТОНКИХ ПЛІВОК ПОЛІАМІНОАРЕНІВ

Юлія МАРКІВ — 2024-11-20

Спряжені полімери, у тому числі поліаміноарени, активно використовуються у багатьох галузях досліджень, зокрема, для вдосконалення сенсорів, оптоелектронних та фотонних пристроїв завдяки унікальним фізико-хімічним властивостям пов’язаним з наявністю π-спряжених електронних зв’язків, делокалізованих вздовж полімерного ланцюга. Останніми роками зріс інтерес до використання спряжених полімерів у сенсорах (хемосенсорах) як чутливих до дії різних газів полімерних плівок. Вивчено особливості структури та оптичного поглинання тонких плівок поліаміноаренів – поліаніліну та поліортотолуїдину на прозорих скляних субстратах з нанесеним шаром оксиду олова. Для отримання зразків використано метод хімічної окисної полімеризації аміноаренів у водному розчині сульфатної кислоти під дією еквімолярної кількості персульфату амонію. Проаналізовано особливості оптичного поглинання тонких плівок поліаміноаренів на оптично-прозорій напівпровідниковій поверхні в діапазоні довжин хвиль 300–1100 нм. Встановлено, що спектри поглинання характеризуються наявністю широких смуг в області 300-450 нм та 700–900 нм, зумовлених електронними переходами у спряженій полімерній системі та поглинанням вільних носіїв заряду (поляронів). Використовуючи метод Таука, визначено оптичну ширину забороненої зони поліаміноаренів (Еg). Встановлено, що значення Еg для поліаніліну та поліортотолуїдину становлять 2,62±0,07 та 3,05±0,10 еВ відповідно. Наявність замісника у бензольному кільці ймовірно зменшує довжину спряження π-електронних зв’язків, що призводить до підвищення енергії переходу з валентної зони в зону провідності. Плівки поліаміноаренів протестовано на сенсорну чутливість до випарів органічних розчинників. Встановлено, що максимальна чутливість поліаніліну до нітробензолу спостерігається при λ > 800 нм, а поліортотолуїдину до диметилформаміду – при λ > 700 нм. При цьому значення оптичної ширини забороненої зони за наявності органічних молекул змінюються мало, що може свідчити про фізичний характер адсорбції органічних молекул на поверхні поліаміноаренів.

ФІЗИКО-ХІМІЧНА ВЗАЄМОДІЯ В СИСТЕМАХ Ag2S – {As, Sb, Bi}2S3 – GeS2

Орися БЕРЕЗНЮК — 2024-11-20

В системах Ag2S – As2S3 – GeS2, Ag2S – Sb2S3 – GeS2 та Ag2S – Bi2S3 – GeS2 при 500 К досліджена фізико-хімічна взаємодія. В квазіпотрійній системі Ag2S – As2S3 – GeS2 при 500 К утворюються незначні однофазні області на основі вихідних Ag2S, As2S3, GeS2 та тернарних сполук обмежуючих систем: Ag3AsS3, AgAsS2, Ag10Ge3S11, Ag2GeS3. Область гомогенності на основі сполуки Ag8GeS6 має протяжність до 20 мол. % по перерізу Ag3AsS3 – Ag8GeS6. Виявлено існування тринадцяти двофазних рівноваг, п’ять з яких знаходяться всередині квазіпотрійної системи, які поділяють концентраційний трикутник на десять трифазних полів. В системі Ag2S – Sb2S3 – GeS2 побудовано політермічний переріз Sb2S3 – GeS2, який є евтектичного типу взаємодії з координатами 35 мол. % GeS2 при 747 К (L↔α+GeS2). Вперше встановлено утворення тетрарних сполук складів Ag11Sb3GeS12 та ~Ag23Sb3Ge7S30. Перша тіосіль утворюється на перетині перерізів AgSbS2 – Ag8GeS6 та Ag3SbS3 – Ag2GeS3; методом скануючої електронної мікроскопії встановлено однофазність зразка цієї сполуки. Тетрарна фаза складу ~Ag23Sb3Ge7S30 утворюється на перетині перерізів Sb2S3 – Ag10Ge3S11 та Ag3SbS3 – Ag2GeS3. У системі утворюються граничні тверді розчини на основі вихідного стибій (ІІІ) сульфіду та Ag2GeS3, які при температурі відпалу не перевищують 5 мол. %. В квазіпотрійній системі існує десять однофазних областей: Ag2S, Sb2S3 (α-твердий розчин), GeS2, Ag3SbS3, AgSbS2, Ag8GeS6, Ag10Ge3S11, Ag2GeS3 (β-твердий розчин), Ag11Sb3GeS12, ~ Ag23Sb3Ge7S30 та дев’ятнадцять двофазних рівноваг, з яких одинадцять знаходяться в середині квазіпотрійної системи, поділяють концентраційний трикутник на десять трифазних областей. На ізотермічному перерізі квазіпотрійної системи Ag2S – Bi2S3 – GeS2 при 500 К, як і в аналогічній системі з Арсеном, нових фаз не утворюється. На основі сполук із Вісмутом: Bi2S3, AgBi3S5 AgBiS2 існують однофазні області до 5 мол. %. Побудовано діаграму стану системи Bi2S3 – GeS2, яка є евтектичного типу (V тип діаграм стану за Розебомом). Евтектика плавиться при температурі 860 К, її склад відповідає 52 мол. % GeS2. За наведених умов синтезу в системі існують вісім однофазних полів: Ag2S, Bi2S3 (α-твердий розчин), GeS2, AgBiS2 (β-твердий розчин), AgBi3S5 (γ-твердий розчин), Ag8GeS6, Ag10Ge3S11, Ag2GeS3. Тринадцять двофазних рівноваг, з яких п’ять знаходяться в середині квазіпотрійної системи, тріангулюють трикутник на шість трифазних полів.

КРИСТАЛІЧНА СТРУКТУРА ХАЛЬКОГЕНІДІВ ND3AG4XGE1.25-XSE7 (X = 0.05; 0.10; 0.15)

Назарій БЛАШКО — 2024-11-20

Три зразки стехіометричних складів Nd3Ag0.2Ge1.2Se7, Nd3Ag0.40Ge1.15Se7 і Nd3Ag0.60Ge1.10Se7, масою один грам кожен, отримані спіканням елементарних високочистих компонентів у вакуумованих кварцевих ампулах (1.33·10 -2 Па) за максимальної температури синтезу 1150 °С. Кристалічна структура селенідів Nd3Ag4xGe1.25-xSe7 (x = 0.05; 0.10; 0.15): Nd3Ag0.2Ge1.2Se7 (a = 10.5661(1) Å, c = 6.0381(7) Å, RI = 0.0811, Rp = 0.1978), Nd3Ag0.4Ge1.15Se7 (a = 10.5863(4) Å, c = 6.0359(4) Å, RI = 0.0883, Rp = 0.2017) та Nd3Ag0.6Ge1.1Se7 (a = 10.6045(6) Å, c = 6.0446(5) Å, RI = 0.0880, Rp = 0.1904) вивчена рентґенівським методом порошку. Досліджені структури належать до структурного типу La3CuSiS7 (ПГ P63; СП hP24). У їх структурі атоми неодиму розташовані в ПСТ 6с (x y z) і разом з атомами селену формують тригональні призми з двома додатковими атомами [Nd Se14Se23Se3] (КЧ = 8). Атоми статистичних сумішей R1 (0.20 Ge + 0.20 Ag), R2 (0.15 Ge + 0.40 Ag) та R3 (0.10 Ge + 0.60 Ag), що займають ПСТ 2а (0 0 z) розташовані практично на одній з граней октаедра [R(Ag+Ge) 6Se]. За рахунок цього ці атоми лежать в площині трикутників [М 3Se2]. Атоми Ge, що локалізовані в ПСТ 2b (1/3 2/3 z) мають тетраедричне оточення [Gе Se13Se3] з атомів селену. Селен в кристалічній гратці має три атомні позиції: Sе1(ПСТ 2b), Sе2 та Sе3 (ПСТ 6с). На елементарну комірку припадає дві формульні одиниці Nd3Ag4xGe1.25-xSe7. Тригональні призми [Nd 8Se] з’єднанні маж собою ребрами і формують “блоки” (по три призми в кожному). Октаедри [R(Ag+Ge) 6Se] мають спільні грані і утворюють “колони” в напрямку головної осі. Тригональні призми з октаедрами утворюють спільні грані. Тетраедри [Ge 4Se] є ізольовані один від одного. При збільшенні вмісту арґентуму спостерігається збільшення параметрів елементарної комірки за рахунок розмірного фактору. Германійвмісні селеніди Nd3Ag4xGe1.25-xSe7 (x = 0.05; 0.10; 0.15) на основі неодиму є перспективними халькогенідними фазами на основі яких можуть бути створені матеріали для нелінійної оптики. За рахунок наявності в структурі рідкісноземельних елементів матеріали на основі таких селенідів можуть прогнозовано володіти слабкими парамагнітними властивостями.

МОДИФІКАЦІЯ ZNMN₂O₄ ЙОНАМИ LA: СТРУКТУРНА СТАБІЛЬНІСТЬ ТА ВЛАСТИВОСТІ

Сергій НЕДІЛЬКО — 2024-11-20

У статті наведено результати синтезу та всебічного вивчення фізико-хімічних властивостей лантан-заміщених шпінелей зі складом Zn(1-x)LaxMn2O4 (x = 0.05, 0.10, 0.15, 0.20), отриманих за допомогою золь-гель методу. Основна увага зосереджена на впливі заміщення іонів цинку лантаном на кристалічну структуру, фазовий склад і фізичні параметри матеріалів. Для дослідження використано комплексний підхід з методами ІЧ спектроскопії з Фур’є перетворенням, спектроскопії дифузного відбиття, скануючої електронної мікроскопії та рентгенівської дифрактометрії. Встановлено, що всі зразки є однофазними, незалежно від вмісту лантану. Це свідчить про стійкість структури шпінелі, навіть при максимальній концентрації лантану. Розмір дифрагуючих кристалітів оцінено за рівнянням Шеррера. Використання методу Рітвельда дозволило уточнити кристалічну структуру, зокрема, визначити ключові параметри елементарної комірки та рентгенівську густину. Дані ІЧ-спектроскопії свідчать про наявність трьох характерних смуг поглинання в діапазоні 1000–400см⁻¹ для усіх зразків, з поступовим зсувом однієї із смуг поглинання у довгохвильову область при збільшенні заміщення. Ширина забороненої зони, визначена за допомогою функції графічного методу Тауца, змінюється в межах від 2,11eV до 2,81eV при різних зіміщеннях цинку. Дослідження за допомогою скануючої електронної спектроскопії продемонструвало значну ефективну площу поверхні синтезованих зразків і високу пористість, що є перспективним для їх подальшого застосування в таких сферах, як каталіз, сенсорика та енергетика. Отримані результати демонструють, що поступова заміна цинку на лантан дозволяє керувати властивостями матеріалу, зокрема шириною забороненої зони та пористістю, що робить їх перспективними матеріалами для використання в сучасних технологіях високого рівня.

ВИВЧЕННЯ ПРОЦЕСІВ АЛКІЛУВАННЯ 2,4-ДІОКСО– ТА 4-ІМІНО-2-ОКСО-3- ФЕНІЛ-5-R-6-R`-ТІЄНО[2,3-d]ПІРИМІДИНІВ

Галина РІЗАК — 2024-11-20

Процес алкілування широко використовується у промисловості з метою введення та заміщення атомів Гідрогену на вільний радикал (алкільну групу). Результатом процесу алкілування на виробництвах стають синтез ізопропілбензен, вищих алкілбензенів, поверхнево-активних речовин, а також гербіцидів. 2,4-Діоксо– та 4-іміно-2-оксо-3-феніл-5- R-6-R`-тієно[2,3-d]піримідини (3.3a-c,e,f) – зручні сполуки для хімічної модифікації, яка дозволяє одержати широкі ряди нових потенційних БАР. У роботі досліджено особливості поведінки 2,4-діоксо– та 4-іміно-2-оксо-3-феніл-5-R- 6-R`-тієно[2,3-d]піримідинів (3.3a-c,e,f) у реакціях з реактивами Гріньяра, їх здатність до перегрупування Дімрота, та алкілування. Під час даного дослідження використовувались фізико-хімічні методи досліджень (за зміною температури плавлення, ІЧ-спектри та УФ-спектри, аналізатор Carlo Erba CHNS-O EA 1108), алкілування з допомогою галогенопохідних та акрилонітрилом. Віртуальний скринінг синтезованих сполук здійснювали з використанням програми PASS 1.703. Результат досліджень встановив, що у реакцію Гріньяра тієнопіримідини не вступають, навіть у надлишку на відміну від фуро– та бензопіримідинів. 2,4-діоксо-3-феніл-5-R-6-R`-тієно [2,3-d] піримідинів з акрилонітрилом відбувається N-алкілування за атомом Нітрогену в положенні 1 і утворюються нітрили 3-(2,4-діоксо- 3-феніл-5-R-6-R`-тієно[2,3-d]піримідин-1-іл) пропанових кислот, гідролізом яких у кислому середовищі одержано 3-(2,4-діоксо-3-феніл-5-R-6-R`-тієно[2,3-d]піримідин-1-іл) пропанові кислоти, а взаємодією з гідроксиламіном – відповідні амідоксими. Також, виявлено, що алкілування натрієвих солей 2-окси-4-оксо(іміно)-3-феніл-5-R-6-R`-тієно[2,3-d] піримідинів алкіл– та ацилгалогенідами відбувається за екзоциклічним атомом Оксигену в положенні 2 з утворенням 2-алк(ацил)окси-4-оксо(іміно)-3-феніл-5-R-6-R`-тієно[2,3-d]піримідинів. Новизна даного дослідження полягає у тому, що раніше реакцію Гріньяра не проводили із тієно[2,3-d]піримідинами, а отже дану взаємодію варто в подальшому проводити з урахуванням різних факторів.

ОЦІНКА ШУМОВОГО ЗАБРУДНЕННЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО ТА 33 МІКРОРАЙОНІВ МІСТА ЛУЦЬК

Зоряна ЛАВРИНЮК — 2024-11-20

Шумове забруднення є однією із найактуальніших екологічних проблем сучасних міст. Зростання чисельності населення, збільшення кількості транспорту та промислових об’єктів призводять до постійного підвищення рівня шуму. Це негативно впливає на здоров’я людей, їх працездатність, емоційний стан, а також на якість життя в цілому. Зазначені негативні явища потребують вирішення, що у свою чергу базується на ефективних методах оцінки шумового забруднення на вулицях міста та розробці заходів щодо його зменшення. Метою роботи є оцінка рівня шумового забруднення від автотранспорту в центральному та 33-му мікрорайонах м. Луцьк. Дослідження проведено упродовж осені та зими 2023–2024 років із 17.00 по 19.00 години з метою встановлення сезонних варіацій у рівні шуму та їх впливу на життя мешканців, а також розробки рекомендацій щодо зменшення шумового навантаження у цих мікрорайонах. Вимірювання здійснено за допомогою шумоміра Smart Sensor AR814 Digital Sound Level Meter з діапазоном 30–130 дБ та частотою 31,5 Гц – 8,5 кГц. Рівень шумового забруднення в м. Луцьк перевищує допустимі норми як у центральній частині, зокрема на проспекті Волі, так і на території 33-го мікрорайону. Найвищі показники шуму спостерігаються біля площі Київський Майдан та в районах з інтенсивним рухом транспорту. Шумові показники варіюються залежно від сезону: взимку рівень шуму зростає через відсутність листяного покриву, тоді як восени спостерігається його зниження, хоча й перевищення нормативних значень залишалися. Основним джерелом шуму в обох районах є транспорт. Для зменшення шумового забруднення рекомендовано модернізувати дорожнє покриття, створювати зелені зони та впроваджувати шумопоглинаючі елементи. У цьому аспекті, вимірювання рівня шумового забруднення за допомогою шумомірів, є важливою складовою екологічного управління міськими територіями. Вони надають необхідну інформацію для ефективного моніторингу, виявлення джерел шумового забруднення, а також для управління змінами та забезпечення комфортних умов проживання. Оцінка рівня шуму виступає ключовим інструментом для збереження екологічної якості міського простору та сприяє сталому розвитку інфраструктури, що відповідає екологічним та санітарним нормативам.

АНТРОПОГЕННИЙ ВПЛИВ ВІЙНИ НА ВОДНІ РЕСУРСИ: АНАЛІЗ ТА ПОТЕНЦІЙНІ ШЛЯХИ ВІДНОВЛЕННЯ

Ілля ЦИГАНЕНКО-ДЗЮБЕНКО — 2024-11-20

У статті розглядаються наслідки антропогенного впливу воєнних дій на водні ресурси в контексті війни в Україні. Особлива увага приділяється аналізу екологічних загроз, спричинених інтенсивним використанням важкої техніки, вибуховими процесами та вивільненням токсичних речовин у водні екосистеми. Дослідження акцентує увагу на хімічному забрудненні водних ресурсів, викликаному руйнуванням інфраструктури, зокрема систем водопостачання та каналізації. У статті також наведено аналіз специфічних фізико-хімічних процесів, що відбуваються внаслідок зміни гідродинамічних умов і перерозподілу забруднюючих речовин у водних об'єктах. Розглядаються основні механізми міграції важких металів, нафтопродуктів, токсичних хімікатів та вибухових речовин через гідросферу. Увага приділяється прямим та опосередкованим наслідкам для біорізноманіття водних екосистем та людського здоров'я. Автори докладно аналізують вплив військових дій на підземні води, включаючи зміни в їхньому хімічному складі та можливі довгострокові наслідки для якості питної води. Розглядаються також проблеми, пов'язані з порушенням природних гідрологічних циклів внаслідок руйнування дамб, шлюзів та інших гідротехнічних споруд. Стаття висвітлює потенційні ризики транскордонного забруднення водних ресурсів та необхідність міжнародного співробітництва у вирішенні цих проблем. Окремо виділяються потенційні методи реабілітації водних систем, включаючи комплексні екологічні підходи до очищення, ремедіації забруднених водойм та відновлення гідрологічного балансу. Автори пропонують інноваційні технології очищення води, такі як використання нанофільтрації та біоремедіації, а також обговорюють можливості застосування природоорієнтованих рішень для відновлення водних екосистем. Стаття пропонує розробку комплексної стратегії для зменшення негативного впливу війни на водні ресурси, а також рекомендації щодо вдосконалення екологічної політики та водного менеджменту у пост-мілітарний період. Особлива увага приділяється питанням моніторингу та оцінки стану водних ресурсів у постконфліктний період, а також розробці довгострокових програм відновлення та захисту водних екосистем. Автори наголошують на важливості інтеграції екологічних аспектів у процеси післявоєнної відбудови та необхідності посилення законодавчої бази щодо охорони водних ресурсів у контексті національної безпеки.