» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Декабрь, 2020 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №12 (45) 2020
Автор: Зубанова Лилия Николаевна, студент
Рубрика: Химические науки
Название статьи: Современные методы синтеза неорганических веществна внеурочных занятиях по химии
Дата публикации: 15.11.2020
УДК 54
СОВРЕМЕННЫЕ
МЕТОДЫ СИНТЕЗА НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВНА ВНЕУРОЧНЫХ ЗАНЯТИЯХ ПО ХИМИИ
Зубанова
Лилия Николаевна
студент
Самарский
государственный социально-педагогического университет, г. Самара
Аннотация. В
статье представлены современные методы синтеза неорганических веществ на
внеурочных занятиях по химии. Рассмотрены физические способы получения
неорганических веществ.
Ключевые слова: неорганический
синтез, наночастицы, зон-гель метод.
Актуальность
этой темы заключается в том, что в настоящее время химия
наноматериалов получила широкое развитие, поэтому в данной теме рекомендуется
рассмотреть способы получения наноматериалов и один из довольно старых, но
получивших «вторую жизнь» методов получения веществ - золь-гель методе.
Наночастицы
отличают от малых частиц, ультрадисперсных частиц, микрокластеров и т.п.
Префикс нано- первоначально носил размерную нагрузку (10-9 м).
По современной классификации под наносистемами обычно понимают множество тел,
окруженных газовой или жидкой средой, размер которых остается в пределах
0,1-100 нм. Такими телами могут быть многоатомные кластеры или молекулы,
нанокапли и нанокристаллы. Особенность нанотел состоит в том, что их размер
соизмерим с радиусом действия сил межатомного взаимодействия, то есть
расстояния, на которое должны быть удалены атомы тела, чтобы их взаимодействие
не сказывалось на его свойствах в заметной степени. Вследствие данной
особенности нанотела взаимодействуют друг с другом и окружающей средой иначе,
чем макротела. Границы наноинтервала в химии условны. Свойства тела в разной
мере чувствительны к его размеру. Некоторые из свойств теряют специфику при
размере больше 10 нм, другие - больше 100 нм.
На
внеурочных занятиях по химии учитель приводит реакции химического
восстановления, реакции в мицеллах и эмульсиях, фото- и радиоционно-химического
восстановления. Более подробно можно остановиться на физических способах
получения.
Химическое
восстановление. Наиболее широко распространено
в жидкой фазе, в водной и неводных средах. Чаще всего применяется для получения
наночастиц металлов. В качестве соединений металлов обычно используют их соли,
в качестве восстановителей - алюмогидриды, борогидриды, гипофосфиты, соли
щавелевой и винной кислот. В процессе восстановления возникают частицы разного
размера, на который влияют сразу несколько факторов: природа растворителя,
температура и время проведения реакции.
Реакции
в мицеллах и эмульсиях. Микроэмульсии типа «вода
в масле» в последние время все больше привлекают внимание как микрореакционные
среды для получения наночастиц. Микроэмульсии состоят из капель воды (или
другого растворителя) нанометровых размеров, диспергированных в органической
фазе и стабилизирующих молекулами поверхностно-активных веществ,
распределенными по межфазной поверхности. Высоко дисперсные капли воды
представляют собой идеальные микрореакторы для получения наночастиц, поскольку
размер капель является естественным ограничителем размеров выращиваемых
наночастиц.
Фото- и
радиоционно-химическое восстановление. Получение наночастиц в
условиях воздействия на химическую систему высоких энергий связано с генерацией
высокоактивных восстановителей типа электронов, радикалов, возбужденных частиц.
Часто применяют для синтеза частиц благородных металлов, полученные частицы
отличаются высокой чистотой и определенным размером.
Физические
методы. К физическим методам получения наночастиц
относятся методы, использующие низкотемпературную плазму, молекулярные пучки и
газовое испарение, катодное распыление, ударные волны, электровзрыв, лазерную
электродисперсию, сверхзвуковые струи, механическое диспергирование в его
различных вариантах.
На
внеурочных занятиях также можно рассмотреть золь-гель метод получения
веществ и материалов. Первые сведения о применении золь-гель метода для синтеза
кристаллических силикатных люминофоров относятся к 40-м гг. XX в.
Однако этот метод не получил широкого развития, и лишь в конце XX в. стал
использоваться для получения материалов. Золь-гель метод является разновидностью
давно известного способа синтеза химически модифицированных материалов путем
гидролитической поликонденсации. По сравнению с традиционной технологией
синтеза веществ, золь-гель метод имеет ряд преимуществ: упрощение
технологической схемы синтеза, снижение энергозатрат и высокая степень чистоты
продуктов на всех стадиях синтеза при минимуме затрат на её достижение.
Становится возможным получение данным методом продуктов, которые
характеризуются: монофазной кристаллической структурой, обладающей высокой степенью
совершенства; строго стехиометрическим составом; отсутствием посторонних фаз.
Согласно
определению золь-гель методом называют процесс образования геля через стадию
золя, хотя нередко сюда же включается и образование порошковых материалов,
строго говоря, не являющихся гелями. Существуют две основные возможности
получения золей с дальнейшим получением геля:
- формирование из молекул, способных к полимеризации (поликонденсации) в результате гидролиза;
- формирование из частиц, диспергированных в жидкой среде, трехмерной сетки («частичные гели»). Эти частицы обычно получают из высокодисперсных оксидов, производимых промышленностью, а также из алкооксидов осаждением при высоких рН.
С
использованием золь-гель метода могут быть получены материалы с различными
функциональными свойствами в твердом агрегатном состоянии.
Список литературы:
- Губин С.П. Что такое наночастица? Тенденции развития нанохимии и нанотехнологии // Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева. - 2000. - Т. XLIV, № 6. - С. 23-31.
- Мелихов В.И. Физикохимия наносистем: Успехи и проблемы // Вестник Российской Академии наук. - 2002. - Т. 72, № 10. - С. 900-909.
- Неорганическая химия: в 3 т. /Под ред. Ю.Д. Третьякова. Т.1: Физико- химические основы неорганической химии: Учебник для студ. Высш. учеб.заведений. - М.: Академия. - 2004. - 240 с.
- Свиридов В.В., Попкович Г.А., Василевская Е.И. Неорганический синтез. -Минск: БГУ. - 2000. - 200 с.
Комментарии: