Ноябрьская образовательная программа по химии

Рейтинг участников конкурсного отбора

Для участия в конкурсном отборе приглашаются школьники 9–11 классов (на 1 сентября 2025 года) из образовательных организаций всех регионов Российской Федерации и стран СНГ, а также Республик Абхазия и Южная Осетия.

Отбор участников образовательной программы производится на основании оценки достижений кандидата в олимпиадном движении и исследовательской работе.

Максимальный суммарный балл — 100. Учитывается одно максимальное значение за участие в олимпиадах и одно — за исследовательскую деятельность. Учитывается наивысшее достижение за 2024/2025 учебный год.

Шкала перевода достижений в рейтинговые баллы, а также список необходимых подтверждающих документов:

— Успехи на заключительных этапах олимпиад по профилю «химия» (максимальный балл — 60, учитываются только результаты 2024/2025 года)

Также могут быть учтены результаты регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников:
более 70% баллов — 35 баллов
от 50 до 70% баллов — 20 баллов

Перечень олимпиад РСОШ
1 уровень:
— Всесибирская открытая олимпиада школьников
— Международная Менделеевская олимпиада школьников по химии
— Межрегиональные предметные олимпиады федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет»
— Многопредметная олимпиада «Юные таланты»
— Московская олимпиада школьников
— Олимпиада школьников «Ломоносов»
— Олимпиада школьников Санкт-Петербургского государственного университета
— Санкт-Петербургская олимпиада школьников

2 уровень:
— Всероссийская олимпиада школьников «Высшая проба»
— Всероссийская Сеченовская олимпиада школьников
— Межрегиональная олимпиада школьников «Будущие исследователи - будущее науки»
— Олимпиада школьников по химии в ФГБОУ ВО ПСПбГМУ им. И. П. Павлова Минздрава России
— Открытая межвузовская олимпиада школьников Сибирского Федерального округа «Будущее Сибири»
— Университетская олимпиада школьников «Бельчонок»

3 уровень:
— Международная олимпиада школьников Уральского федерального университета «Изумруд»
— Открытая химическая олимпиада
— Отраслевая олимпиада школьников «Газпром»
— Пироговская олимпиада для школьников по химии и биологии
— Турнир имени М.В. Ломоносова

Результаты других олимпиад (в том числе муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников и отборочных этапов олимпиад перечня Российского совета олимпиад школьников) не учитываются.

Сведения для оценки академических достижений формируются автоматически на основании данных из Государственного информационного ресурса о детях, проявивших выдающиеся способности. Прикладывать к заявке подтверждающие документы не требуется.

— Исследовательская деятельность в области химических наук  (максимальный балл — 40, учитываются только результаты 2024/2025 года)

За наиболее интересные работы, представленные на менее значимых конференциях, может быть начислено до 5 баллов.

Подтверждающие документы: сканы дипломов и грамот, копия Положения о конференции, содержащая информацию о ее статусе (ссылка на Интернет-ресурс, содержащий информацию о числе участников, призеров, победителей), информация о теме представленного доклада и реферат работы/презентация доклада.

Для перечисленных в пункте 3.4.2. мероприятий представлять Положение и ссылки на Интернет-ресурсы не нужно.

Список наиболее значимых мероприятий:
1. Всероссийский конкурс научно-технологических проектов «Большие вызовы»;
2. Школьные чтения имени Вернадского;
3. Школьные Харитоновские чтения;
4. Сахаровские чтения;
5. Конференция «Высший пилотаж»;
6. Всероссийская научно-практическая конференции школьников по химии (СПбГУ);
7. Балтийский инженерный конкурс;
8. Открытая научно-практическая конференция школьников (г. Москва);
9. Международная научно-практическая конференция имени профессора Л.П. Кулёва студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» (школьная секция);
10. Казань. «Нобелевские надежды КНИТУ»;
11. Конкурс «Junior Skills»;
12. Региональные и заключительные этапы Всероссийского химического турнира школьников (результаты, показанные в командном зачете, оцениваются в 50% баллов от результатов личного зачета);
13. Всероссийский конкурс «Десять в минус девятой»;
14. Всероссийский конкурс научно-исследовательских проектов школьников старших классов «Школьная премьер-лига»;
15. Международная научная конференция учащихся имени Н. И. Лобачевского.

Фонд оставляет за собой право корректировать данный список по итогам экспертизы мероприятий. Окончательный список будет опубликован не позднее 17 сентября 2025 года.

Список школьников, приглашенных к участию в образовательной программе будет опубликован не позднее 24 сентября 2025 года.

Информационный плакат для доски объявлений

Положение о Ноябрьской образовательной программе по химии
Образовательного центра «Сириус»

1. Общие положения
1.1. Настоящее Положение определяет порядок организации и проведения Ноябрьской образовательной программы по химии Образовательного Фонда «Талант и успех» (далее — Фонд), её методическое и финансовое обеспечение.

1.2. Ноябрьская образовательная программа по химии проводится в Образовательном центре «Сириус» (далее — образовательная программа, Программа) с 1 по 22 ноября 2025 года.

1.3. Для участия в конкурсном отборе приглашаются школьники 9–11 классов (на 1 сентября 2025 года) из образовательных организаций всех регионов Российской Федерации и стран Содружества Независимых Государств (далее — СНГ), а также Республик Абхазия и Южная Осетия.

Конкурсный отбор и преподавание учебных дисциплин в рамках образовательной программы осуществляется на русском языке.

Регион образовательной организации участника учитывается на момент фактического проведения образовательной программы.

1.4. Общее число участников образовательной программы: до 70 человек. Из них: 11 класс — до 10 человек, 10 класс — до 50 человек, 9 класс — до 10 человек.

Указанные квоты могут быть скорректированы в зависимости от количества поданных заявок и итогового рейтинга кандидатов на участие в Программе.

1.5. К участию в образовательной программе допускаются школьники, являющиеся гражданами Российской Федерации и стран СНГ, а также Республик Абхазия и Южная Осетия.

1.6. Школьник может принять участие не более чем в одной программе по направлению «Наука» в течение учебного года (с июля текущего года по июнь следующего года), а суммарное количество программ в течение всего периода обучения в общеобразовательной организации не может превышать пяти. Ограничения не распространяются на установочные сборы (школы) членов и кандидатов в национальные команды школьников (по профилям математика, информатика, физика, химия, биология, астрономия и астрофизика), а также июльскую научно-технологическую программу «Большие вызовы». Не допускается участие в двух образовательных программах направления «Наука», идущих подряд, включая программу «Большие вызовы».

1.7. В связи с целостностью и содержательной логикой образовательной программы, интенсивным режимом занятий и объемом академической нагрузки, рассчитанной на весь период пребывания обучающихся в Образовательном центре «Сириус», не допускается участие школьников в отдельных мероприятиях или части образовательной программы: исключены заезды и выезды школьников вне сроков, установленных Фондом.

1.8. В случае обнаружения недостоверных сведений в заявке на образовательную программу (в т.ч. класса и региона обучения) участник может быть исключён из конкурсного отбора или образовательной программы..

1.9. В случае нарушений правил пребывания в Образовательном центре «Сириус» или требований настоящего Положения участник образовательной программы может быть отчислен с неё.

1.10. Школьник может быть отчислен с Программы в случае если им не усваиваются материалы образовательной программы, независимо от результатов отбора.

2. Цели и задачи образовательной программы
2.1. Цели образовательной программы:
– раннее выявление, развитие и дальнейшая профессиональная поддержка детей, проявивших выдающиеся способности в области естественнонаучных дисциплин, а также добившихся успеха в техническом творчестве;
– обеспечение школьникам, проявившим свой талант на федеральном уровне, возможности получения опыта участия в современных научных исследованиях, передовых технологических проектах, а также возможности знакомства с деятельностью развитых индустриальных компаний и научных институтов, взаимодействия с их сотрудниками.

2.2. Задачи образовательной программы:
– вовлечение участников Программы в научное и/или техническое творчество для решения актуальных задач современной науки, технологической сферы, промышленности и т.п.;
– ознакомление участников Программы с элементами научных теорий по профилю образовательной программы;
– расширение кругозора участников Программы в спектре естественных наук и их приложений;
– повышение мотивации участников к текущим занятиям в рамках Программы и дальнейшим занятиям вне рамок Программы;
– вовлечение участников в систему обучения и сопровождения Образовательного центра «Сириус», действующую вне рамок Программы;
– ориентирование участников Программы на дальнейшее поступление в ведущие образовательные организации высшего образования России на специальности, важные с точки зрения Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации;
– ориентирование участников Программы на продолжение научной и/или инженерной карьеры в России.

3. Порядок отбора участников образовательной программы
3.1. Отбор участников образовательной программы осуществляется на основании требований, изложенных в настоящем Положении, а также Порядка отбора школьников на профильные программы Фонда по направлению «Наука».

3.2. Для участия в конкурсном отборе необходимо пройти регистрацию на сайте Образовательного центра «Сириус». Регистрация на программу открыта до 7 сентября 2025 года.

3.3. Принять участие в образовательной программе могут только зарегистрированные школьники.

3.4. Отбор участников образовательной программы производится на основании оценки достижений кандидата в олимпиадном движении и исследовательской работе.

3.4.1. Максимальный суммарный балл — 100. Учитывается одно максимальное значение за участие в олимпиадах и одно — за исследовательскую деятельность.

Учитывается наивысшее достижение за 2024/2025 учебный год.

Шкала перевода достижений в рейтинговые баллы, а также список необходимых подтверждающих документов:

3.4.1.1. Успехи на заключительных этапах олимпиад по профилю «химия» (максимальный балл — 60, учитываются только результаты 2024/2025 года)

Также могут быть учтены результаты регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников:
более 70% баллов — 35 баллов
от 50 до 70% баллов — 20 баллов

Результаты других олимпиад (в том числе муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников и отборочных этапов олимпиад перечня Российского совета олимпиад школьников) не учитываются.

Сведения для оценки академических достижений формируются автоматически на основании данных из Государственного информационного ресурса о детях, проявивших выдающиеся способности. Прикладывать к заявке подтверждающие документы не требуется.

3.4.1.2. Исследовательская деятельность в области химических наук (максимальный балл — 40, учитываются только результаты 2024/2025 года)

За наиболее интересные работы, представленные на менее значимых конференциях, может быть начислено до 5 баллов.

Подтверждающие документы: сканы дипломов и грамот, копия Положения о конференции, содержащая информацию о ее статусе (ссылка на Интернет-ресурс, содержащий информацию о числе участников, призеров, победителей), информация о теме представленного доклада и реферат работы/презентация доклада.

Для перечисленных в пункте 3.4.2. мероприятий представлять Положение и ссылки на Интернет-ресурсы не нужно.

3.4.2. Список наиболее значимых мероприятий:
1. Всероссийский конкурс научно-технологических проектов «Большие вызовы»;
2. Школьные чтения имени Вернадского;
3. Школьные Харитоновские чтения;
4. Сахаровские чтения;
5. Конференция «Высший пилотаж»;
6. Всероссийская научно-практическая конференции школьников по химии (СПбГУ);
7. Балтийский инженерный конкурс;
8. Открытая научно-практическая конференция школьников (г. Москва);
9. Международная научно-практическая конференция имени профессора Л.П. Кулёва студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» (школьная секция);
10. Казань. «Нобелевские надежды КНИТУ»;
11. Конкурс «Junior Skills»;
12. Региональные и заключительные этапы Всероссийского химического турнира школьников (результаты, показанные в командном зачете, оцениваются в 50% баллов от результатов личного зачета).

Фонд оставляет за собой право корректировать данный список по итогам экспертизы мероприятий. Окончательный список будет опубликован не позднее 17 сентября 2025 года.

3.4.3. При одинаковой сумме баллов приоритет отдается кандидату, набравшему большее количество баллов за исследовательскую деятельность. При равенстве баллов за исследовательскую деятельность приоритет отдается кандидату, не участвовавшему ранее в интенсивных профильных образовательных программах Центра «Сириус» по направлению «Наука».

3.4.4. Фонд оставляет за собой право изменять указанные в пункте 3.4.1.2 баллы на основании независимой экспертизы представленной защищенной работы или нового проекта.

3.4.5. Предварительный рейтинг кандидатов на участие в образовательной программе будет опубликован не позднее 19 сентября 2025 года.

3.5. Список школьников, приглашенных к участию в образовательной программе будет опубликован на сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 24 сентября 2025 года.

3.6. В образовательной программе от одного субъекта Российской Федерации (региональная квота) могут принять участие не более 20% от общего числа участников Программы (до 14 человек).

3.7. Учащиеся, отказавшиеся от участия в образовательной программе, могут быть заменены на следующих за ними по рейтингу школьников. Внесение изменений в список участников программы происходит до 17 октября 2025 года.

4. Аннотация образовательной программы
Образовательная программа направлена на формирование у школьников представлений о современной методологии и технике лабораторного химического синтеза и анализа.

В рамках образовательной программы освещаются аппаратурные возможности и инструменты современных синтетических лабораторий. Учащиеся познакомятся с теорией механохимических, фотохимических, электрохимических и микроволновых методов синтеза органических и неорганических соединений. Особое внимание уделяется свойствам (в т.ч., органолептическим) синтезируемых веществ и их связи со структурой соединений, а также сфере их применения.

В образовательную программу также включены научные и научно-популярные лекции преподавателей Санкт-Петербургского государственного университета, олимпиадные тренинги, научно-практическая конференция.

5. Финансирование образовательной программы
Оплата проезда по территории Российской Федерации, пребывания и питания участников образовательной программы осуществляется за счёт средств Образовательного Фонда «Талант и успех».

Описание проектов

1. Современная высокоэффективная тонкослойная хроматография в фармацевтическом анализе

Руководитель проекта: Е.А. Бессонова 

Аннотация. Цель проекта – исследование подходов высокоэффективной тонкослойной хроматографии (ВЭТСХ) для решения актуальных задач фармацевтического анализа с применением функциональных материалов.

Современная фармацевтическая промышленность сталкивается с необходимостью решения целого ряда важных задач, от которых зависит здоровье и безопасность человека. Среди наиболее актуальных можно выделить: обеспечение строгого контроля технологии производства и качества лекарственных препаратов, включая проверку на отсутствие посторонних примесей и продуктов разложения, соответствие препарата заявленному составу; определение энантиомерной чистоты препарата, выявление фальсифицированной продукции, поиск новых биологически активных соединений для создания эффективных лекарственных средств. Это требует разработки и применения эффективный и чувствительных аналитических методов, одним из которых является высокоэффективная тонкослойная хроматография (ВЭТСХ), благодаря своей универсальности, экспрессности, доступности и экономичности.

Данный проект направлен на разработку подходов селективного разделения биологически активных веществ как в синтетических, так и в растительных лекарственных препаратах методом высокоэффективной тонкослойной хроматографии. В качестве аналитов будут выступать ряд важных компонентов фармацевтических средств, такие как аминокислоты, β-блокаторы и нестероидные противовоспалительные препараты. В рамках проекта будут исследованы возможности одно- и двумерной ВЭТСХ с использованием различных модификаторов для разделения сложных многокомпонентных смесей БАВ. Особое внимание будет уделено решению задачи разделения оптических изомеров БАВ (энантиомеров).  Это одно из ключевых требований контроля лекарственных препаратов, поскольку энантиомеры БАВ обладают разной фармакологической активностью.  Для этого будут использованы современные подходы хроматографии с участием функциональных материалов (циклодекстрин, макроциклические антибиотики, комплексообразующие агенты и др.).

Этот проект представляет собой уникальную возможность для будущих химиков, биохимиков и фармацевтов прикоснуться к миру современной аналитической химии. В ходе проекта участники получат углубленные знания по свойствам основных биологически активных веществ (спирты, карбоновые кислоты, аминокислоты), изучат теоретические основы хроматографических методов разделения и получат практические навыки работы в тонкослойной хроматографии, познакомятся с различными подходами разделения биологически-активных веществ в ВЭТСХ с применением функциональных материалов и с методами их  идентификации. Участники проекта научатся планировать эксперимент, получат представления о способах обработки экспериментальных данных, приобретут опыт интерпретации результатов и их публичного представления. Кроме того, участники проекта познакомятся с методами селекции лекарственных растений на базе Всероссийского научно-исследовательского института цветоводства и субтропических культур (г. Сочи).

2. Вычислительная химия как ключ к супрамолекулярным взаимодействиям

Руководитель проекта: Т.Ю. Кисслер

Аннотация. Проект направлен на формирование у школьников представлений о возможностях вычислительной химии в изучении взаимодействий молекул. Особое внимание будет уделено супрамолекулярным системам, в которых молекулы связываются не за счёт ковалентных связей, а через более слабые, но тонкие и важные взаимодействия — водородные связи, ван-дер-ваальсовы силы, гидрофобные эффекты. Такие системы лежат в основе функционирования биомолекул, лекарственных препаратов, сенсоров и умных материалов.

Особенность данного проекта – возможность освоения методов вычислительной химии: квантово-химических расчётов и молекулярной динамики. Участники проекта узнают, как сегодня с помощью компьютеров учёные предсказывают свойства молекул, исследуют их движение и оценивают прочность химических взаимодействий.

Практическая часть проекта будет включать:

1.  моделирование электронного строения малых молекул с помощью квантовой химии;

2.  исследование жидкостей и молекулярных ансамблей в рамках молекулярной динамики;

3.  визуализацию молекул и анализ результатов симуляций.

В ходе подготовительных заданий учащиеся:

1.           Познакомятся с теорией, лежащей в основе применяемых методов;

2.           Методом квантовой химии найдут оптимальные геометрии и рассмотрят электронное строение небольших молекул;

3.           Изучат структуру жидкой воды и простых моделей взаимодействий (жидкость Леннард-Джонса);

4.           Освоят работу с программами Avogadro, ORCA, VMD и GROMACS, а также работу с командной строкой;

5.           Научатся запускать молекулярно-динамическое моделирование и анализировать полученные данные.

Исследовательская часть проекта будет посвящена моделированию связывания молекул-«гостей», представляющих собой лекарственные молекулы, с модельными «хозяевами» — циклодекстринами. Участники с помощью молекулярной динамики оценят, насколько устойчивы такие комплексы и какие силы лежат в основе их образования. Особое внимание будет уделено расчёту профиля свободной энергии связывания.

3. Комплексы металлов в противоопухолевой терапии

Руководитель проекта: М.В. Кашина

Аннотация.  Тема комплексных (координационных) соединений металлов вскользь упоминается в школьной программе химии, однако именно эти соединения составляют основу современных противоопухолевых препаратов и рассматриваются как одна из наиболее перспективных платформ для разработки лекарств будущего. Ярким примером служит «цисплатин», революционизировавший химиотерапию в свое время.

Уникальность металлокомплексов заключается в их беспрецедентном структурном и функциональном разнообразии. Комбинируя металлоцентры и органические лиганды как детали молекулярного конструктора, можно тонко «программировать» свойства будущего лекарства — настраивать механизм действия на биологические мишени, придавать избирательность к опухолевым клеткам, а также наделять соединения люминесцентными свойствами для задач биовизуализации.

Чтобы погрузиться в такую передовую область современной химии, как разработку противоопухолевых агентов на основе металлокомплексов, участники проекта:

•          изучат основы координационной химии и ключевые механизмы биологического действия металлосодержащих препаратов;

•          освоят ключевые методы синтеза координационных соединений и получат практический опыт применения современных физико-химических методов анализа для определения их структуры (спектроскопия ЯМР, ИК-спектроскопия, масс-спектрометрия и рентгеноструктурный анализ);

•          научатся интерпретировать результаты биологических тестов и понимать, какие молекулярные свойства делают соединение эффективным и перспективным против опухолевых клеток;

•          пройдут полный путь современного исследователя: на основе полученных знаний спроектируют структуру нового соединения, реализуют его синтез и докажут его структуру, а затем оценят его противоопухолевую активность на клеточных моделях in vitro.

Проект сочетает в себе лекции, семинары в игровой форме и лабораторные работы. В результате ученики получат углублённые знания на стыке координационной, металлоорганической и биоорганической химии и приобретут ценный практический опыт, соответствующий навыкам современного химика-координационщика. Главным результатом станет выполнение собственного исследовательского проекта — синтез нового, ранее неизвестного соединения, которое в перспективе может стать основой для реального противоопухолевого препарата.

4. Сополимеры акриламида для создания функциональных материалов

Руководитель проекта: М.В. Кадников

Аннотация.  Полиакриламид и его производные широко используются в различных сферах жизни человека, однако их потенциал до конца не раскрыт. В современных исследованиях активно изучаются свойства сополимеров, сшитых структур и других модификаций этого полимера. Будучи неионогенным водорастворимым полимером, полиакриламид при сшивке образует трехмерные сетчатые структуры, ограниченно поглощающие воду и образующие гидрогель. В зависимости от типа сшивающего агента можно получать гидрогели с разными свойствами.

В рамках проекта школьники не только освоят классический метод синтеза гидрогелей (с использованием бифункциональных сшивателей), но и исследуют альтернативные подходы — ионную и ковалентную сшивку предварительно синтезированных сополимеров. Для этого участники проекта проведут синтез функциональных ПАВ-мономеров с катионными, анионными и N-гидроксисукцинимидными группами, а затем получат на их основе сополимеры. Все используемые органические реакции входят в программу 10 класса, что позволит школьникам проверить свои знания на практике. На семинарах особое внимание будет уделено тонкостям органического синтеза, выходящим за рамки школьного курса.

Синтезированные гидрогели будут использованы для поглощения модельных красителей, имитирующих лекарственные вещества. Участники проекта изучат, как метод получения геля и загрузка красителя влияют на скорость его высвобождения. Такие системы могут служить прототипами «умных» ранозаживляющих покрытий, обеспечивающих контролируемую доставку препаратов.

Кроме того, гидрогели с поверхностно-активными мономерами выступят в роли реакционной среды для синтеза магнитных частиц Fe₂O₃ и антибактериальных наночастиц серебра. В ходе работы школьники освоят методы УФ-спектроскопии, кондуктометрии, титрования, а также приобретут навыки очистки веществ и работы с полимерами. Проект позволит расширить знания в области полимерной химии, органического синтеза и коллоидной химии, предоставив ценный исследовательский опыт.

5. Пластиковый мир или каменные джунгли в 21 веке?

Руководитель проекта: П.А. Фетин

Аннотация. Проблема микропластика стала особенно актуальна в последнее десятилетие и на слуху у большинства людей.  Обычно микропластик ассоциируется с чем-то негативным и опасным для человека, чем-то, с чем необходимо бороться. Многие ученые – экологи из развитых стран предлагают кардинальные меры борьбы с микропластиком, например,  ограничение на производство некоторых «повседневных» полимеров, таких как полистирол, ПВХ и т.д. Однако, насколько  научно-обосновано это решение и просчитаны ли последствия? В этом проекте мы приобщимся к проблеме микропластика и утилизации полимерных отходов. Основной целью представленного исследования является популяризация идеи рационального потребления полимеров и развития химически обоснованного отношения к экологическим проблемам науки о полимерах, а также поиск путей решения.  Даже само  понятие микропластика содержит в себе противоречие. Под него  попадают частицы полимеров с размером до 5 мм. Этот странный размер никак не связанный с приставкой «микро» из знакомой школьнику таблицы десятичных приставок.  В основном, это обусловлено  размером ячеек фильтров, через которые он способен проникать.  Частицы микропластика могут попадать в природу из так называемых первичных источников, например, из средств личной гигиены (скрабы, косметика для очистки рук, гели для душа и т.д., в которые частицы полимера добавлены как абразив, и после использования со сточными водами попадают в окружающую среду). Наиболее распространенный тип микропластика это вторичный микропластик, который образуется в результате использования полимерных изделий в ходе их деструкции. Большими «поставщиками» такого микропластика является  одежда во время стирки; стиральные машины выбрасывают в окружающую среду  большое количество ее фрагментов, а не только одноразовая посуда или не совсем честная биоразлагаемая упаковка.

В этом проекте мы попытаемся выделить частицы микропластика из средств ухода за телом человека, а также проведем процессы ускоренного старения различной биоразлагаемой упаковки, определим, какие полимеры используют для их производства и сравним с указанным на упаковке составом. Изучим деструкцию некоторых биоразлагаемых упаковок в модельных условиях агрессивной окружающей среды. В проекте запланирован синтез полностью биоразлагаемых полимеров на основе сложных эфиров молочной кислоты, получение на их основе микрочастиц и изучение процессов деструкции.

В ходе теоретических занятий участники проекта познакомятся с основами науки о полимерах, выполнят первичный анализ полимеров с помощью простых методик. Получат навык работы в синтетической лаборатории.        

6. Применение методов ЯМР в магнитном поле Земли

Руководитель проекта: А.В. Иевлев

Аннотация. Курс экспериментальных работ в рамках проекта «Применение методов ЯМР в магнитном поле Земли» позволит школьникам на практике познакомиться со всеми основными методами ядерного магнитного резонанса ЯМР, а так же близко познакомиться с его особенностями в слабых магнитных полях. Проект в основном направлен на изучение возможностей магнитного резонанса, поскольку методы ЯМР являются одним из самых мощных инструментов для неразрушающего изучения, как физико-химических свойств различных веществ, так и исследования молекулярной структуры. Магнитные явления, регистрируемые резонансными методами, имеют многочисленные  применения. Например, такие известные как: МР-томография, ЯМР-магнитометрия, ЯМР-спектроскопия. Кроме этого есть ещё родственные явления: ЭПР (электронный парамагнитный резонанс), ЯКР (ядерный квадрупольный резонанс) не менее мощные исследовательские инструменты, с принципами которых так же познакомятся участники проекта. Порядок работ построен таким образом, что школьники сначала получат необходимую начальную информацию о явлении и научатся работать с приборами и программным обеспечением (ЯМР-магнитометром и ЯМР-спектрометром, работающим в слабых магнитных полях, например в магнитном поле планеты Земля). В проекте школьникам придётся познакомиться с принципами регистрации явления, основанными на простейших радиотехнических устройствах.  Кроме этого они научатся находить и узнавать сигнал ЯМР, добиваться оптимальных режимов работы, регистрировать спектры ЯМР в магнитном поле (земном и не только), вычислять некоторые характеристики веществ, а так же получать карты магнитного поля Земли.

7. От полимерного нанокомпозита к мембранному материалу для эффективной водоочистки

Руководитель проекта: Р.Р. Дубовенко

Аннотация. Суть проекта заключается в синтезе полимерных нанокомпозитных материалов и их применении для водоочистки от белков, масел, красителей, тяжелых металлов и органических растворителей.

Целью проекта является обучение школьников теоретическим и практическим основам получения полимерных композитов, формирования пористых и непористых мембранных фильтрующих материалов, изучение их физических, физико-химических, структурных и транспортных свойств.

Задачами и результатами проекта будут являться:

•          теоретическая подготовка: понимание школьниками основных процессов, лежащих в основе получения полимерных нанокомпозитов (понятие нанообъекта, понятие композита, выбор модификатора и полимера, изучение методов получения полимерных композитов (твердофазный, растворный), изучение методов получения полимерных мембранных материалов (пористых и непористых)).

•          экспериментальная подготовка: освоение методов приготовления полимерных композитов на примере следующих компонентов -  в качестве полимерной матрицы будут выбраны полисульфон и/или полиакрилонитрил и альгинат натрия и/или поливиниловый спирт, а качестве модификаторов будут выбраны фотокатализаторы (наноразмерный диоксид титана, оксид цинка и др.). Будут приготовлены пористые мембранные материалы из нанокомпозитов методом инверсии фаз и непористые путем отлива на подложку и испарения растворителя.

•          экспериментальная подготовка: структурные и физические свойства полученных мембранных композитных материалов будут изучены методами сканирующей электронной микроскопии, ИК-спектроскопии и измерением углов смачивания.

•          экспериментальная подготовка: транспортные свойства полученных мембранных композитных материалов будут изучены в различных мембранных процессах.

- Пористые мембраны будут изучены в процессе ультрафильтрации при разделении масла и красителей от воды. В частности, будет проведена работа по извлечению красителей после окраски карамели в различные цвета, а также будет проведена очистка воды от масла (Виттол, используется в токарных мастерских для заточки инструментов). Изучение мембран, содержащих фотокатализаторы, будет также поведено под воздействием УФ-лампы для очистки мембран от загрязняющих ее веществ.

- Непористые мембраны будут изучены в процессе первапорации при разделении азеотропных смесей спирт-вода (этанол-вода, изопропанол-вода).

Таким образом, по завершению проекта школьники будут иметь представление о полимерах, различных типах модификаторах, методах их введения в полимерные материалы, изучат методы сканирующей электронной микроскопии и ИК-спектроскопии и проведут измерения углов смачивания для характеризации гидрофильно-гидрофобного баланса поверхности, приготовят из композитов различные по пористости мембранные материалы и применят их для разделения промышленно-значимых жидких смесей.

8. Органическая химия: синтез биоактивных соединений и красителей на основе азотсодержащих гетероциклов

Руководитель проекта: Г. Д. Титов

Аннотация. Проект направлен на формирование у школьников представлений о целях органического синтеза, а также на получение практических навыков работы в этой области. Отдельное внимание будет уделено синтезу гетероциклических соединений, так как данные соединения активно используются в фармацевтической, текстильной и пищевой промышленностях.

Практическая часть проекта направлена на демонстрацию широты применения органического синтеза. В первую часть входит синтез ряда изатинов, являющихся прекурсорами к широкому ряду биоактивных соединений. Полученные изатины будут использованы для синтеза производных природного алкалоида триптантрина.

Второй раздел программы посвящён получению красителей индиго и тирского пурпура на основе реакции 2-нитробензальдегида и 4-бром-2-нитробензальдегида с ацетоном в основных условиях, и красителя индигокармин (пищевая добавка E132) на основе реакции сульфирования индиго. Планируется практическое применение полученных красителей. Помимо прочего, будут изучены спектральные свойства ключевых полученных соединений с привлечением методов ЯМР- и УФ-спектроскопии.

Также на основе метода получения пиридинов по Ганчу учащимися будет получено гипотензивное лекарственное средство нифедипин, включенное в список ЖНВЛП.

Для успешного проведения синтеза необходимо понимать, с помощью каких реакций надо синтезировать вещество, и что лежит в основе этих реакций; после проведения синтеза важно выяснить, получилось ли требуемое вещество и какова его чистота. Поэтому в лекционной части проекта будут рассмотрены методы синтеза и свойства азотсодержащих гетероциклических соединений, а также химические свойства аренов и карбонильных соединений. Учащиеся познакомятся с теорией цветности, электронными эффектами заместителей, основами ультрафиолетовой спектроскопии, спектроскопии ядерного магнитного резонанса, овладеют основами органического синтеза и некоторыми методами очистки и идентификации органических веществ.

9. Индикаторные ионные жидкости: синтез и разработка умных материалов на их основе

Руководитель проекта: М. А. Пешкова

Аннотация. Суть проекта заключается в проведении синтеза и изучении возможностей применения ацидохромных ионных жидкостей на основе водорастворимых pH-индикаторов и катионов четвертичных аммониевых оснований для создания материалов с сенсорными свойствами.

Целью проекта является обучение школьников теоретическим основам аналитической химии, элементам физической и органической химии, химического материаловедения, цифровой цветометрии; методам изготовления сенсорных материалов и принципам их применения в модельных и реальных объектах анализа.

Задачами и результатами проекта будут являться:

•          теоретическая подготовка (понимание школьниками основных принципов аналитической химии: способов проведения (полу)количественного анализа, построения градуировочной зависимости, расчета аналитических и метрологических характеристик; знакомство с основами синтеза stimuli-responsive ионных жидкостей, теории цветности, цифровой цветометрии; знакомство с основными типами «умных» материалов, принципами их функционирования, методами создания, областями применения)

•          экспериментальная подготовка (освоение методик получения ацидохромных ионных жидкостей, создания материалов на их основе; приобретение навыков изготовления планарных полимерных датчиков методом спин-коатинга и капельного нанесения; овладение основами макросъемки окрашенных объектов, освоение принципов цифрового анализа цвета)

•          формирование исследовательских навыков в области колориметрических «умных» материалов: понимание принципов создания тест-систем для решения конкретных задач (умение проанализировать возможные «камни преткновения» технического и фундаментального плана при определении аналита в реальной среде, осуществить осознанный выбор сенсорного материала и условий измерения для решения предложенной задачи)

В рамках работы предполагается провести несколькими способами синтез ацидохромных ионных жидкостей на основе водорастворимых pH-индикаторов (в первую очередь, сульфофталеинового типа) и катионов четвертичных аммониевых оснований. На основе полученных соединений предлагается получить несколько типов материалов с сенсорными свойствами для определения кислотности жидких и газообразных среды в многоразовом режиме: тканых материалов (хлопковые нити, трикотажная ткань), нетканых и полимерных материалов (бумажных этикеток для визуальной оценки свежести продуктов питания, полимерных пленок для визуализации градиентов pH на поверхности объектов). Планируются градуировки материалов в средах с известной кислотностью и разработка полуколичественной цветовой шкалы для визуального определения pH образца по цвету используемого материала. Цвет будет регистрироваться в контакте с исследуемой средой путем фотографирования. Анализ сигнала возможен как визуальный (по шкале), так и при помощи разложения цвета на компоненты с количественной оценкой их интенсивностей (цифровой анализ цвета). Для выборочной проверки результатов анализа, полученных с использованием разработанных материалов, планируется проведение спектрофотометрии.

Образовательные технологии

Задания проектного и исследовательского характера, выполняемые в рамках программы

1. Групповая поисковая работа по исследованию существующих «умных» материалов для решения актуальных практических задач

2. Групповое экспериментальное изучение методов синтеза ацидохромных ионных жидкостей

3. Индивидуально: получение различных тканых и нетканых материалов на основе синтезированных красителей

4. Индивидуально: апробация сенсорных свойств полученных материалов (отработка навыков проведения цветометрии, приготовления стандартных образцов, градуировки сенсорных материалов, проведения анализа, обработки полученных данных и их интерпретации).

10. Разработка тест-системы для внелабораторного анализа

Руководитель проекта: Д. А. Карпицкий

Аннотация. Внелабораторный химический анализ позволяет оперативно получать информацию об объектах анализа без необходимости транспортировки проб в лабораторию и применения дорогостоящего оборудования. В связи с этим готовые тест-системы востребованы как в контролирующих организациях, так и в домашних хозяйствах.

При создании тест-систем ключевым моментом является выбор основополагающего принципа и его оформление. В ходе смены участникам проекта предстоит выбрать наиболее значимые вещества для контроля, подобрать способ их достоверного и экспрессного определения, оформить выбранные подходы в единую удобную для использования систему. Итогом работы станет набор для внелабораторного анализа, составленный на основе идей, предложенных и апробированных участниками проекта.

Цель проекта - создание набора для внелабораторного анализа продуктов питания на содержание полезных и/или опасных для здоровья человека веществ.

Основные задачи проекта:

- изучение основных понятий аналитической химии, знакомство с инструментальными методами и тест-методами;

- выбор актуальных объектов исследования и соответствующих аналитов, подлежащих контролю;

- поиск химических и физико-химических процессов, способных обеспечить работу тест-системы;

- оформление подхода для внелабораторного использования, оптимизация условий;

- валидация системы, испытания на реальных объектах. Подготовка демонстрационных наборов.

11. Синтез и исследование смешаннолигандного комплекса платины(II): от спектров поглощения до «stimuli-responsive» свойств

Руководитель проекта: А. В. Падерина

Аннотация. Данный проект направлен на приобщение школьников к исследовательской деятельности и формирование представления о современных методах и подходах неорганической и координационной химии. Экспериментальная часть включает две задачи: первая – многостадийный синтез и характеризация координационного соединения платины(II) на основе алкинилфосфониевого лиганда с дополнительным дииминовым лигандом. Вторая задача состоит в изучении оптических и фотофизических свойств полученного соединения (спектры поглощения и эмиссии), а также нанесение полученного соединения на купюру для проверки его в качестве средства защиты от подделок.

В теоретической части проекта будут рассмотрено явление люминесценции: флуоресценции и фосфоресценции, а также особенности эмиссионных свойств комплексов платины(II). Учащиеся познакомятся с понятиями “stimuli-responsive” свойств, вапохромизма и механохромизма, пронаблюдают их на практике. Также практическая часть позволит освоить навыки работы с небольшими массами реактивов (порядка десятков миллиграмм) и познакомит с современными методами неорганического синтеза, очистки (перекристаллизация, колоночная хроматография), характеризации и исследования свойств молекулярных люминофоров.

12. Синтез и возможности применения коллоидного серебра

Руководитель проекта: Н. С. Никифоров

Аннотация. В последние десятилетия наблюдается экспоненциальный рост исследований в фундаментальных и прикладных областях науки, связанный с синтезом наночастиц (НЧ) различных металлов, изучением их свойств и практическим применениям. Подъем в этой сфере обусловлен, прежде всего, развитием инструментальных и синтетических методов получения частиц данных размеров. НЧ серебра обладают редким сочетанием ценных физико-химических качеств: превосходные оптические характеристики, уникальная способность усиления сигнала в спектроскопии комбинационного рассеяния и флуоресцентной спектроскопии, ярко выраженные антибактериальные свойства и многие другие. В этой связи на данные материалы возлагают большие надежды, связанные с их использованием в микроэлектронике, оптике, катализе, медицине, сенсорном анализе и многих других областях.

Дисперсии НЧ серебра – типичные лиофобные коллоидные системы, обладающие относительной устойчивостью и нуждающиеся в стабилизации. Синтез НЧ с использованием стабилизаторов различной природы приводит к созданию нового класса перспективных материалов, сочетающих уникальные свойства наноразмерного металла и специфические свойства поверхностного слоя стабилизатора, что особенно важно для решения прикладных задач. Разработка простых и эффективных химических и физико-химических методов направленного синтеза НЧ серебра остается актуальной.

Целью проекта является синтез гидрозолей серебра различными способами: восстановление наночастиц серебра танином, глюкозой и борогидридом натрия с применением стабилизаторов. В рамках проекта предлагается рассмотрение возможности применения гидрозолей серебра для модификации лакокрасочных материалов с целью придания им биоцидных свойств. Коллоидные частицы в гидрозолях серебра при действии растворов электролитов могут подвергаться различным эффектам, в рамках проекта предлагается рассмотреть это влияние. Также в проекте предлагается выделение коагулята золя и рассмотрение его физико-химических свойств.

В ходе выполнения проекта школьники познакомятся с теоретическими и экспериментальными основами коллоидной химии, а также получат опыт применения спектроскопии поверхностного плазмонного резонанса для изучения наносистем.