Жидкостное восстановление и радиолиз - Коллоидная химия
Энергия наночастица жидкостный радиолиз
Жидкофазное восстановление. Жидкофазное восстановление. Химические восстановление зависит как от природы пары восстановитель-окислитель, так и от их концентрации, pH среды, температуры, свойств растворителя. В качестве восстановителей ионов металлов чаще всего используют - борогидриды (например. NaBH4), алюмогидриды, соли щавелевой и винной кислот, формальдегид. Наночастицы серебра (Ag) размером менее 5нм получены восстановлением азотнокислого серебра (AgNO3) борогидридом натрия (NaBH4) при смешивании соответствующих растворов в определенном температурном режиме: Перспективной разновидностью вышеприведенного метода является электрохимическое восстановление. Электрохимическое восстановление металлов позволяет, изменяя параметры электродных процессов, в широких пределах варьировать свойства получаемых нанокластеров. Например, при катодном восстановлении металлов: На платиновых катодах могут образовываться сферические наночастицы металлов, а на катодах из алюминия формируются наноразмерные пленки. Для контроля процессов формирования и стабилизации наночастиц используют молекулы органических веществ больших размеров - макромолекулы. Их можно рассматривать как нанореакторы, позволяющие синтезировать наночастицы требуемых размеров и формы. Макромолекулы - органические молекулы с высокой молекулярной массой, объемной и разветвленной структурой, наличием активных концевых групп. Примером восстановления ионов металлов в нанореакторах с макромолекулами является получение наночастиц золота из водного раствора золотохлористоводородной кислоты HAuCl4: Восстановитель - борогидрит натрия, макромолекула - полиамидоамин с концевыми первичными и третичными аминогруппами. При контролируемом синтезе получены наночастицы золота размером от 2 до 6 нм различной формы.
Радиолиз. Радиолиз. Синтез наночастиц при радиолизе заключается в воздействии на систему частиц и излучений высоких энергий, более 100 эВ. Вариантом радиолиза является фотолиз с энергиями облучения примерно 60 эВ. При радиолизе в системах генерируются свободные электроны и радикалы. Так, в водных растворах при облучении из молекулы воды получаются гидратированные электроны и радикалы водорода и гидроксила: Электроны и радикалы при взаимодействии с исходным веществом образуют наночастицы. Радиолиз имеет ряд существенных преимуществ перед химическим восстановлением. Радиолиз возможен как в жидких, так и в твердых системах в широком температурном интервале; получаемые наночастицы имеют существенно меньше примесей других веществ и меньший разброс по размерам. Соответственно, качество получаемых наноматериалов повышается. С использованием радиолиза получены нанокомпозиты, состоящие из нескольких металлов. Например, наносистемы никель-серебро с диаметром 2-4 нм; биметаллические частицы Au-Ni размером 2,5 нм, нанесенные на аморфный углерод; триметаллические наночастицы Pd-Au-Ag. Образующиеся многослойные нанокластерные материалы предполагается использовать для фемтосекундных электронных устройств нового поколения.
Задачи
25. Вычислить силу адгезии наночастицы жидкости к плоской поверхности твердого материла, зная константу Гамакера А двух данных фаз, радиус частицы r и величину зазора h между частицей и поверхностью, указанные в следующей таблице (для своего номера задачи):
№ задачи: |
25 |
A-1021, Дж |
47 |
R, нм |
11 |
H, нм |
0,170 |
Решение
По теории Дронсона-Кендела-Робертса, сила F притяжения (адгезии) шарообразной частицы одной фазы и бесконечной по протяженности плоской поверхностью другой или той же фазы выражается формулой:
,
Где А - константа Гамакера для данной системы (константа дисперсионного взаимодействия молекул фаз);
R - радиус частицы;
H - расстояние между поверхностью сферической частицы и плоской поверхностью.
Подставляем данные в формулу и расчитываем силу адгезии:
Ответ: F=2,98 нH.
52. Рассчитать и построить кривую потенциальной энергии взаимодействия сферических частиц радиусом r в водном растворе KCl с концентрацией с по следующим данным: константа Гамакера А* = 1,5-10-20 Дж, потенциал диффузного слоя ц (в таблице), температура 20 °С, относительная диэлектрическая проницаемость среды 80,1. Значения энергии взаимодействия частиц определить при расстояниях между поверхностями h: 1, 2, 4, 8, 16, 32 нм.
Радиус частиц, нм |
Ц, мВ |
С, ммоль/л |
50 |
40 |
0,5 |
Решение
Для слабо заряженных поверхностей и малых расстояний h (h ? 50 нм) суммарная энергия взаимодействия между двумя частицами радиусом r рассчитываются по уравнению:
Где А ? константа Гамакера, Дж;
? ? электрический потенциал диффузного слоя, B;
H ? расстояние между частицами, м;
Е ? относительная диэлектрическая проницаемость;
Е0 ? электрическая постоянная, Ф/м;
Ч ? величина, обратная толщине диффузного слоя, м-1.
Толщина диффузного слоя д:
,
Где I - ионная сила раствора;
F - постоянная Фарадея.
Рассчитаем ионную сила раствора 0,5 ммоль/л раствора хлорида калия КСl:
Рассчитаем величину толщины диффузного слоя д:
Для слабо заряженных поверхностей и малых расстояний h (h ? 50 нм) суммарная энергия взаимодействия между двумя частицами радиусом r рассчитываются по уравнению:
Результаты расчета энергии (Дж/м2):
Строим график зависимости u = f(h).
Рис. 1 График зависимости u = f(h)
75. Электрофорез гидрозоля Fe(OH)3 проводили при разности потенциалов на электродах 50,0 В и расстоянии между электродами 30,0 см. Перемещение частиц за 10 минут составило 15 мм. Относительная диэлектрическая проницаемость воды 80,2, вязкость 1,00 мПа-с. Вычислить дзета-потенциал частиц в предположении применимости уравнения Хюккеля.
Решение
Уравнение Смолуховского, связывающее о-Потенциал частиц с линейной скоростью электрофореза U0 выражается как:
.
Где ?- величина электрокинетического потенциала, В;
- ?-вязкость среды, Па-с; ?- диэлектрическая проницаемость среды, для водной среды равная 80,2 (безразмерная величина); ?0- электрическая константа (диэлектрическая проницаемость вакуума), равная 8,85-10-12 Ф/м; - линейная скорость, м/с,
Н - градиент потенциала, В/м.
Линейную скорость движения границы золь - боковая жидкость рассчитывают как отношение смещения границы раздела за время электрофореза:
Где H - смещение границы золь - боковая жидкость за время электрофореза, м;
T - время электрофореза, с.
Напряженность внешнего поля:
Следовательно, электрокинетический потенциал равен:
В
Ответ: В
Похожие статьи
-
Специфические способы определения удельной свободной поверхностной энергии - Коллоидная химия
Поверхностная энергия , энергия, сосредоточенная на границе раздела фаз, избыточная по сравнению с энергией в объеме. При увеличении поверхности раздела...
-
Особенности структуры аморфных наночастиц - Коллоидная химия
По геометрическому признаку (мерности дисперсных частиц) наносистемы можно разделить на три группы. 1. Трехмерные (объемные) наночастицы , у которых все...
-
Коллоидная система молока - Химия и физика молока
1). Характеристика дисперсной фазы. 2). Структура мицелл казеина. 3). Коагуляция. В коллоидно-дисперсном состоянии в молоке находятся сывороточные белки,...
-
1) рассеяние света 2) флотация-всплывание каллоидных частиц на поверхность 3) сидиментация - выпадение в осадок коллоидных частиц 4)коагуляция-уменьшение...
-
Дисперсной называется система, состоящая из двух или более веществ, причем одно из них в виде очень маленьких частиц равномерно распределено в объеме...
-
Конденсационные методы получения коллоидных систем - Методы очистки и получения коллоидных растворов
Из классификации дисперсных систем по размеру частиц следует, что коллоидные растворы (золи) занимают промежуточное положе-ние между молекулярными и...
-
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ - Неограническая химия
Задание 6.1. В данной (табл. VI.1) окислительно-восстановительной реакции уравняйте стехиометрические коэффициенты ионно-электронным методом и...
-
Гальванический элемент. ЭДС гальванического элемента - Основы химии
Рассмотрим простейший гальванический элемент Даниэля - Якоби, состоящий из двух полуэлементов - цинковой и медной пластин, помещенных в растворы...
-
Рассмотрим простейший гальванический элемент Даниэля-Якоби, состоящий из двух полуэлементов - цинковой и медной пластин, помещенных в растворы сульфатов...
-
Химическая связь - Квантовые концепции в химии
Химия изучает процессы превращения молекул при воздействиях и при воздействии на них внешних факторов (теплоты, света, электрического тока, магнитного...
-
Мы обнаружили интересный факт в опытах с соляной кислотой (опыты 6,7, таблица 4). Оказалось, что в солянокислой восстановительной среде йод, выделившийся...
-
Воздушная известь - одно из древнейших вяжущих, широко применяемых в строительстве и промышленности. Известь - продукт умеренного обжига кальциевых и...
-
ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ VI ГРУППЫ, Кислород - Химия элементов VI группы
16-ю группу периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева составляют Халькогемны (от греч. чблкпт -- медь (в широком смысле), руда (в узком...
-
Легирование стали повышает ее антикоррозионные свойства. Например, совершенную стойкость к атмосферной коррозии показывают нержавеющие легированные...
-
Электролиз - физико-химический процесс, состоящий в выделении на Электродах составных частей растворенных веществ или других веществ, который возникает...
-
Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ: V=dC/dtV. Факторы, влияющие на скорость химических...
-
Окислительно-восстановительный потенциал - Химия и физика молока
Е является количественной мерой окисляющей или восстанавливающей способности молока. Е. нормального свежего молока равен 0,25--0,3 В (250--350 мВ)....
-
Средства для окраски волос - Химия в косметике
В быту в качестве дезинфицирующего и отбеливающего средства широко используют растворы (3, 6, 10 %-ные) пероксида водорода. Более концентрированный --...
-
Фаза эмульсии - Химия и физика молока
1). Состав и структура оболочки шариков жира. 2). Факторы устойчивости жировой эмульсии молока. Молоко представляет собой эмульсию жировых шариков в...
-
Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа : При повышении температуры на каждые 10о скорость большинства реакций...
-
Методы очистки коллоидных растворов - Методы очистки и получения коллоидных растворов
При получении коллоидных растворов тем или иным методом, особенно с помощью химических реакций, практически невозможно точно предусмотреть необходимое...
-
Диспергированием называют тонкое измельчение твердых мате-риалов или жидкостей и распределение их частиц в жидкой или газообразной среде, в результате...
-
Понятие квантовой химии - Квантовые концепции в химии
Квантовая химия - это раздел теоретической химии, в котором строение и свойства химических соединений, их взаимодействие и превращение в химических...
-
Химическим равновесием называется такое состояние химической системы, при котором количества исходных веществ и продуктов не меняются со временем. 1....
-
Методы защиты бетона от коррозии - Основы химии
Для защиты бетона и повышения его долговечности вам следует применять первичную и вторичную защиту. К методам первичной защиты относится введение...
-
Что такое гравиметрический фактор F - Основы аналитической химии
Если мы знаем A - навеску анализируемой пробы, b - массу осадка и его состав, то мы можем вычислить содержание определяемого вещества X . X = a*F*100/b...
-
Теллур - Химия элементов VI группы
Теллур -- химический элемент 16-й группы, 5-го периода в периодической системе, имеет атомный номер 52; обозначается символом Te (лат. Tellurium) . Атом...
-
Кремний - элемент главной подгруппы четвертой группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 14....
-
А) Углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (РЬ) - элементы 4 группы главной подгруппы ПСЭ. На внешнем электронном слое атомы этих...
-
Гомогенный и гетерогенный катализ. Механизм действия катализатора - Основы химии
При гомогенном катализе катализатор и реагирующие вещества образуют одну фазу (газовая смесь или раствор). При гетерогенном катализе катализатор и...
-
Коррозия - это самопроизвольный процесс разрушения металлов и сплавов в результате окислительно-восстановительного (химического, электрохимического и...
-
Реагирует с неметаллами: 4Al + 3O2 > 2Al2O3 ; 2Al + 3Br2 > 2AlBr3 c оксидами металлов:2Al + Fe2O3 > Al2O3 + 2Fe (алюмотермия)c водой (если...
-
Металлические стекла - Металлы и сплавы в химии и технике
В самом начале этого реферата мы выяснили, что при обычных условиях затвердевания жидкого металла его атомы образуют кристаллическую решетку того или...
-
ОВР, протекающие с изменением ст. окисления эл-тов, вхлдящие в состав реакц. ве-в. они сопровожд-ся переход электронов одним за другим. Zn-2e =Zn2+...
-
Опис-ся правиломВант-Гоффа: С увелич-ем темп. на каждые 10 градусов. Скор. больш-ва хим. р-ций увелич-ся в 2-4 раза. Где г-темп. коэф-т скорости хим....
-
Фаза истинного раствора - Химия и физика молока
1). Молоко и молочная сыворотка как истинный раствор. 2). Ионо-дисперсное состояние минеральных солей. 3). Молекулярно-дисперсное состояние лактозы. 4)....
-
Результаты исследований А. Н. Фрумкина и Б. В. Дерягина показали, что характер изменения удельной поверхностной энергии е прослоя воды, находящегося...
-
Декоративная косметическая пудра - Химия в косметике
Пудра относится к числу изделий декоративной косметики пользующейся большим спросом у потребителя. Ее вырабатывают в порошкообразной, жидкой и...
-
Значение рН в молочной промышленности - Химия и физика молока
От величины рН зависят многие производственные показатели: -- коллоидное состояние белков молока и сл-но стабильность полидисперсной системы молока; --...
-
Материалы с гигантской магнитострикцией - Металлы и сплавы в химии и технике
Металлы ТЬ, Dу и ферриты-гранаты этих металлов при низких температурах имеют гигантские магнитострикции, на 2--3 порядка большие, чем магнитострикции в...
Жидкостное восстановление и радиолиз - Коллоидная химия