Előadás a szénhidrogének genetikai kapcsolata témában. A lecke témája "Szénhidrogének, alkoholok, aldehidek és ketonok genetikai kapcsolata" Cél Az információk szerkezeti képlete elkészítésének képességének fejlesztése

Az ismeretek ismétlése és általánosítása a "Szénhidrogének" témában a 10. osztályban az O.S. programja szerint. Gabrielyan. Célja a téma kulcskérdésének rögzítése: nómenklatúra, izoméria, telített, telítetlen és aromás szénhidrogének előállítási módjai és tulajdonságai. A lecke számítási és minőségi problémák megoldását, transzformációs láncolatokat tartalmazza. A tanulóknak meg kell nevezniük a javasolt anyagokat, összefüggéseket kell kötniük a szerves anyagok osztályai szerint, választaniuk kell a homológokat és az izomereket.

Letöltés:

Előnézet:

Önkormányzati oktatási intézmény

középiskola №6

Oktyabrskaya falvak, Krasznodar Terület

kémiából 10. osztályban

a témán:

Nyílt kémia óra

10. osztályban a következő témában:

« Az ismeretek általánosítása és rendszerezése a témában: "Szénhidrogének".

"Szénhidrogének genetikai sorozata".

Az óra céljai:

1. Ismételje meg, általánosítsa és konszolidálja a téma tanulmányozása során szerzett ismereteket és készségeket; legyen képes a szénhidrogének osztályozására, összetételük, szerkezetük, tulajdonságaik összehasonlítására; ok-okozati összefüggések megállapítása (összetétel, szerkezet, tulajdonságok, alkalmazás).
2. Példákkal magyarázni a szerves anyagok sokféleségének okait, a szervetlen és szerves anyagok anyagi egységét.
3. Képes kémiai reakciók egyenleteinek összeállítására, amelyek feltárják a különböző homológ sorozatú szénhidrogének közötti genetikai összefüggéseket.
4. A kognitív tevékenység fejlesztése nem szabványos feladatokkal; fejleszti a logikus gondolkodási készségeket, valamint következtetéseket von le; magyarázza el a kísérlet menetét, emelje ki a lényeget, hasonlítsa össze, általánosítson.
5. Érdeklődni a kémia iránt, megismertetni a kémia jelen állapotában betöltött szerepével.

Az óra típusa: a megszerzett ismeretek általánosítása és rendszerezése.

Mód: minőségi és elszámolási problémák megoldása, önálló munkavégzés.

Felszerelés: A szénhidrogének összes képviselőjének modelljei, genetikai táblázatok

A szénhidrogének kapcsolata.

AZ ÓRÁK ALATT.

ÉN. Idő szervezése.

Kölcsönös köszöntések egymásnak, hiányzók elhárítása, órára való felkészültség ellenőrzése.

II. A tanár bemutatkozása.

Tanár. Befejeztük a „Szénhidrogének” téma tanulmányozását. Ma a leckében általánosítjuk az ismereteket ezen vegyületek szerkezetéről, tulajdonságairól, izomériájáról.

Minden természeti tárgyat és jelenséget a kapcsolatukban tanulmányoznak. A sokféle összefüggés közül kiemelhetők azok, amelyek jelzik, hogy mi az elsődleges és mi a másodlagos, hogyan hoznak létre egyes tárgyak vagy jelenségek másokat. Az ilyen típusú kapcsolatokat genetikusnak nevezik.

Genetikai kapcsolat van a szénhidrogének homológ sorozata között, amely ezen anyagok kölcsönös átalakulásának folyamatában található meg.

III. Dolgozzon az óra témáján.

1. Az első kérdés, amelyet megvizsgálunk, a szénhidrogének összetétele, osztályozása és nómenklatúrája.

Adja meg a vegyületek osztályát, és nevezze el a következő anyagokat:

Az anyagok képleteit felírják egy plakátra és kifüggesztik a táblára. A helyről érkező tanulók sorra megnevezik az anyagokat és megjelölik a vegyület osztályát.

Homológok: a) és b); g) i i); c) és j)

Izomerek: c) és d); e)h) és f)

1. A szénhidrogének egyik közös tulajdonsága az izoméria jelenléte.

Kérdések az osztályhoz:

1. Milyen jelenséget nevezünk izomériának?
2. Melyek az izoméria típusai?
3. Milyen szénhidrogénekre jellemző a térbeli izoméria?
4. Mely szénhidrogének osztályozzák az izomériát?
5. Milyen anyagokat nevezünk homológoknak?

A fenti anyagok közül válassza ki a) homológokat, b) izomereket.

1. Tanár. A homológ sorozatok között genetikai kapcsolat van, amely az anyagok kölcsönös átalakulása során nyomon követhető. A szénhidrogének leggazdagabb természetes forrásai az olaj és a földgáz.

Az egyik csoportból a másikba való átlépéshez eljárásokat alkalmaznak: dehidrogénezés, hidrogénezés, cikloformálás és mások. Nagyon fontosak orosz tudósaink - N. D. Zelinsky, V. V. Markovnikov, B. A. Kazansky, M. G. Kucserov - fejlesztései.

Transzformációs láncok megoldása tükröző

szénhidrogének genetikai kapcsolata.

1. Két ember két láncot old meg a tábláknál:

C 2 H 6 → C 2 H 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 → C 6 H 6 Cl 6; 1 - diák

2- tanuló csak a) alatt

1. A táblán egy személy egy fokozott összetettségű láncot old meg:

1. Az osztály többi tagja megoldja a közös láncot, felváltva a táblához megy:

CaCO 3 → CaO → CaC 2 → C 2 H 2 trimerizáció, С(act) X + Cl2, FeCl3 A

H2, Ni Y H2O, H3PO4 B

Az 1 (a és b), 2. számú táblák mögötti láncok ellenőrzése.

1. A "Szénhidrogének" témakör tanulmányozása során gyakran számítási, kísérleti problémákat oldanak meg, amelyekben az anyagok egyedi tulajdonságait használják fel.

Minőségi problémák megoldása.

1. A tábláknál két ember magas színvonalú problémákat old meg, egyedi kártyák formájában:

1. kártya.

Válasz: Ugrás mindkét anyagot brómos vagy jódos vízen keresztül. Ahol volt propilén-brómos víz, elszíneződik.

2. kártya.

Válasz: Minden gáz égetésekor felismerheti a láng természetéről. Az etán színtelen kék lánggal, az etilén élénksárgával, az acetilén füstös lánggal ég.

1. Mindenki más (aki akar) minőségi problémát old meg az alaplapon osztálytámogatással:

3. kártya.

Egy henger metánt és propént tartalmaz. Hogyan lehet szétválasztani ezt a keveréket? Írd le a megfelelő reakciókat!

Válasz . A brómos víz áthalad a gázelegyen:

A tiszta metán gáz formájában marad. A kapott 1,2-dibróm-propánt cinkkel kezelik:

A tiszta propén gáz formájában szabadul fel.

Számítási feladatok megoldása.

1. A tábláknál két ember kártyákon oldja meg a feladatokat:

1. kártya.

2. kártya.

1. Egy személy az osztállyal együtt megoldja a feladatot a főtáblán:

3. kártya.

4,4 g ismeretlen szénhidrogén elégetésekor 6,72 liter szén-dioxid és 7,2 g víz szabadult fel. Határozza meg ennek a szénhidrogénnek a képletét, ha a hidrogénhez viszonyított relatív sűrűsége 22.

A problémák megoldásának ellenőrzése az 1. és 2. kártyáról.

IV. Az óra érdemjegyeinek elemzése.

V. Házi feladat:ismételje meg mindent a „szénhidrogének” témában + oldja meg az átalakulások láncát: CO 2

CH 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 + HNO3 A

↓H2SO4

C6H5Cl

1. kártya.

Két tartály propánt és propint tartalmaz. Határozza meg az anyagokat kvalitatív reakciókkal, erősítse meg reakcióegyenletekkel!

2. kártya.

Három tartály etánt, etént és etint tartalmaz. Hogyan lehet felismerni, hogy melyik gáz hol található. Írja fel a megfelelő reakciók egyenleteit!

1. kártya.

Állítsa be egy szénhidrogén molekulaképletét, ha ismert, hogy 80% szenet és 20% hidrogént tartalmaz, és a levegő relatív gőzsűrűsége 1,034.

2. kártya.

Számítsa ki a 96%-os etil-alkohol tömegét, amelyet az etilén hidratálási reakciójával kaphatunk 67,2 liter térfogattal!

Előnézet:

A prezentációk előnézetének használatához hozzon létre egy Google-fiókot (fiókot), és jelentkezzen be: https://accounts.google.com

Diák feliratai:

Nyílt óra kémiából 10. évfolyamon Szénhidrogének genetikai sorozata. Az ismeretek általánosítása, rendszerezése

1. Ismételje meg, foglalja össze és rögzítse a téma tanulmányozása során szerzett ismereteket és készségeket; legyen képes a szénhidrogének osztályozására, összetételük, szerkezetük, tulajdonságaik összehasonlítására; ok-okozati összefüggések megállapítása (összetétel, szerkezet, tulajdonságok, alkalmazás). 2. Legyen képes kémiai reakciók egyenleteinek összeállítására, amelyek feltárják a különböző homológ sorozatú szénhidrogének közötti genetikai összefüggéseket. Az óra céljai:

Minden természeti tárgyat és jelenséget a kapcsolatukban tanulmányoznak. A sokféle összefüggés közül kiemelhetők azok, amelyek jelzik, hogy mi az elsődleges és mi a másodlagos, hogyan hoznak létre egyes tárgyak vagy jelenségek másokat. Az ilyen típusú kapcsolatokat genetikusnak nevezik. Genetikai kapcsolat van a szénhidrogének homológ sorozata között, amely ezen anyagok kölcsönös átalakulásának folyamatában található meg.

A lecke témája "Szénhidrogének, alkoholok, aldehidek és ketonok genetikai kapcsolata" Cél Fejleszteni kell az információk szerkezeti képlete készítésének képességét. Szerves anyagok átalakulási láncainak megvalósításának készségének kialakítása. A szerves anyagok osztályozásával és nómenklatúrájával kapcsolatos ismeretek fejlesztése.

„Egy anyag szerkezeti képletének összeállítása ebből az információból” tevékenységprogram 1) Fordítsa le ezt az információt a sémák nyelvére. 2) Tegyük fel a kapcsolódási osztályt. 3) Állítsa be a vegyületosztályt és szerkezeti képletét! 4) Írja fel a folyamatban lévő reakciók egyenleteit!

Tevékenységi program: „Átalakulási láncok megvalósítása” 1). Sorolja fel a kémiai reakciókat! 2) Határozza meg és írja alá az egyes anyagok osztályát az átalakulási láncban! 3) Elemezze a láncot: A) Írja a nyíl fölé a reagensek képleteit és a reakciókörülményeket! B) A nyíl alá írja be mínuszjellel a további termékek képleteit! 4) Írd fel a reakcióegyenleteket: A) Rendezd el az együtthatókat! b) Nevezze meg a reakció termékeit!

Szerves vegyületek osztályozása a szénlánc felépítése szerint 1. A szénváz jellegétől függően megkülönböztetünk aciklusos (lineáris és elágazó, illetve ciklusos) vegyületeket Aciklusos (alifás, nem gyűrűs) vegyületek - olyan vegyületek, amelyek nyitott A lineáris vagy elágazó UC-t gyakran normálisnak nevezik, az UC ciklusában zárt molekulákat tartalmaznak

Az egyes szénatomok osztályozása Magukban a szénvázakban szokás az egyes szénatomokat a kémiailag kötött szénatomok száma szerint osztályozni. Ha egy adott szénatom egy szénatomhoz kötődik, akkor azt primernek nevezzük, két - szekunder, három - tercier és négy - negyedes. Magukban a szénvázakban szokás az egyes szénatomokat a kémiailag kötött szénatomok száma szerint osztályozni. Ha egy adott szénatom egy szénatomhoz kötődik, akkor azt primernek nevezzük, két - szekunder, három - tercier és négy - negyedes. Mi a neve az ábrázolt szénatomnak: Mi a neve az ábrázolt szénatomnak: a) a _________________ körön belül; b) a négyzeten belül __________________; c) a szív belsejében __________________; d) a háromszög belsejében _________________;

Téma: "A szénhidrogének és származékaik genetikai kapcsolata."

Cél:

mérlegelje a szénhidrogén-típusok és a szerves vegyületek osztályai közötti genetikai kapcsolatot;

általánosítsa és rendszerezze a tanulók szénhidrogénekkel és származékaikkal kapcsolatos ismereteit tulajdonságaik összehasonlító jellemzői alapján.

a logikus gondolkodás fejlesztése, a szénhidrogének és származékaik kémiájára alapozva.

önképzési készségek kialakítása a tanulókban.

Az óra céljai:

fejlessze a tanulókban a célok kitűzésének, az osztálytermi tevékenységük megtervezésének képességét;

a tanulók logikus gondolkodásának fejlesztése (a szénhidrogének különböző osztályai közötti genetikai kapcsolat kialakításával, az ismeretlen szerves anyagok kémiai tulajdonságaira vonatkozó hipotézisek felállításával);

fejlessze a tanulók összehasonlító képességét (a szénhidrogének kémiai tulajdonságainak összehasonlításának példájával);

a tanulók információs és kognitív kompetenciájának fejlesztése;

fejleszti a tanulók kémiai beszédét, a kérdések ésszerű megválaszolásának képességét,

a tanulók kommunikációs képességének fejlesztése, az osztálytársak válaszainak meghallgatásának képességének nevelése.

Az óra típusa:

a didaktikai cél szerint - tudásfejlesztés,

a szervezés módja szerint – általánosító.

Mód:

verbális (beszélgetés),

gyakorlati - átalakítási sémák kidolgozása és megvalósítása,

önálló munkavégzés.

Tanár:

Szerves kémia- a létfontosságú anyagok tudománya.
A szénhidrogének nagy jelentőséggel bírnak a modern ipar, technológia és az emberek mindennapi életében. Ezek az anyagok mind egyedi állapotukban, mind természetes keverékek formájában (gáz, olaj, szén) több tízezer bonyolultabb szerves vegyület előállításához szolgálnak alapanyagul, meleget és fényt hoznak otthonainkba.

multimédiás bemutató

Életünkben a szerves anyagok nagyon nagy helyet foglalnak el. Ma több mint 20 millió van belőlük. Nélkülük sok ismerős dolog eltűnne a mindennapokból: műanyag és gumi termékek, háztartási vegyszerek, kozmetikumok. Napról napra egyre több új anyag szintetizálódik. Lehetetlen mindent tudni mindenről. De meg lehet érteni a szerves anyagok átalakulásának alapvető törvényeit.

Nagyon fontosak orosz tudósaink - N. D. Zelinsky, V. V. Markovnikov, B. A. Kazansky, M. G. Kucserov - fejlesztései.

Tanár:
Milyen szénhidrogén-osztályokat ismer, azonnal hívjon egy általános képlettel.

"Az anyagok osztályozása" táblázat

Válaszolj a kérdésekre:

Tanár:

Hogyan különböznek a különböző típusú szénhidrogének összetételükben?

hallgatók(hidrogénatomok száma)

Tanár:

Milyen reakciókat kell végrehajtani, hogy egy másik típusú szénhidrogénből egy másikat nyerjünk?

Diákok:

(Hidrogénezési vagy dehidrogénezési reakciók.

A legtöbb átmenet így hajtható végre, azonban a szénhidrogének kinyerésének ez a módja nem univerzális. A diagram nyilak olyan szénhidrogéneket jelölnek, amelyek egy reakcióval közvetlenül egymásba alakulhatnak).

Tanár:

Sematikusan így néz ki:

Gyakorlat: a tanulmányozott anyag konszolidálásához több átalakítási láncot kell végrehajtani. Határozza meg az egyes reakciók típusát:

Tanár: Tudja, hogy genetikai kapcsolat nem csak a szénhidrogének között létezik, hanem származékaik között is - oxigéntartalmú szerves anyagok között, amelyeket kereskedelemben olaj-, gáz- és szénfeldolgozási termékekből nyernek. Fedezzük fel ezt az összefüggést az átalakítási láncok példáján:

Diákmunka az interaktív táblán.

Ez lehetővé teszi adott vegyületek célzott szintézisét számos szükséges kémiai reakció (transzformációs lánc) segítségével.

Részlet a videóból.

Feladat: készítsen reakcióegyenleteket, jelölje meg a reakciók lefolyásának és típusának feltételeit.

Következtetés: A mai órán - a különböző homológ sorozatú szerves anyagok genetikai kapcsolatának példáján - transzformációk segítségével láttuk és bizonyítottuk - a világ anyagi egységének egységét.

Házi feladat:

A feladat megoldásához: Adott 2 mol etil-alkohol.

Mennyi 1 sor keletkezik - egy gramm dibróm-etán;
2 sor - liter szén-dioxid
3. sor - gramm etilénglikol;

Tekintse át a homológiával és izomerizmussal kapcsolatos témákat: fogalmazzon meg képleteket egy és két összetételű izomerre.

Beágyazás

Kapcsolatban áll

osztálytársak

Távirat

Vélemények

Adja hozzá véleményét

2. dia

Az anyagosztályok közötti kapcsolatot genetikai láncok fejezik ki

• A genetikai sorozat olyan kémiai átalakulások végrehajtása, amelyek eredményeként az egyik osztályba tartozó anyagokból egy másik osztályba tartozó anyagok nyerhetők.
• A genetikai transzformációk végrehajtásához tudnia kell:
• anyagok osztályai;
• anyagok nómenklatúrája;
• anyagok tulajdonságai;
• a reakciók típusai;
• névleges reakciók, például a Wurtz-szintézis:

Az összes dia megtekintése

Absztrakt

Mi az a nano?

.�

3. dia

4. dia

5. dia

6. dia

7. dia

9. dia

10. dia

dia 11

12. dia

dia 13

14. dia

Videó bemutató.

dia 15

16. dia

17. dia

18. dia

19. dia

20. dia

dia 21

dia 22

dia 23

dia 24

25. dia

Mi az a nano?

Az új technológiák azok, amelyek előremozdítják az emberiséget a fejlődés útján.�

E munka célja és célkitűzése a tanulók tudásának bővítése és javítása a körülöttük lévő világról, új eredményekről és felfedezésekről. Összehasonlítási, általánosítási készségek kialakítása. A lényeg kiemelésének képessége, az alkotói érdeklődés fejlesztése, az önállóság nevelése az anyagkeresésben.

A 21. század kezdetét a biológiát, kémiát, informatikát és fizikát ötvöző nanotechnológiák jellemzik.

Az elmúlt években a tudományos és technológiai fejlődés üteme a mesterségesen létrehozott nanométer méretű objektumok használatától vált függővé. Az ezek alapján létrehozott, 1-100 nm méretű anyagokat, tárgyakat nanoanyagoknak, előállításuk és felhasználásuk módszereit nanotechnológiának nevezzük. Szabad szemmel az ember képes látni egy körülbelül 10 ezer nanométer átmérőjű tárgyat.

A legtágabb értelemben a nanotechnológia atomi, molekuláris és makromolekuláris szinten végzett kutatás és fejlesztés, egy-száz nanométeres skálán; olyan mesterséges szerkezetek, eszközök, rendszerek létrehozása és alkalmazása, amelyek ultra-kis méretüknél fogva lényegében új tulajdonságokkal és funkciókkal rendelkeznek; az anyag manipulációja a távolságok atomi skáláján.

3. dia

A technológia meghatározza mindannyiunk életminőségét és annak az államnak a hatalmát, amelyben élünk.

A textiliparban meginduló ipari forradalom ösztönözte a vasúti technológia fejlődését.

A jövőben a különféle áruk szállításának növekedése lehetetlenné vált új technológiák nélkül az autóiparban. Így minden új technológia a kapcsolódó technológiák születését és fejlődését idézi elő.

A jelenlegi korszakot, amelyben élünk, tudományos és technológiai forradalomnak vagy információnak nevezik. Az információs forradalom kezdete egybeesett a számítástechnika fejlődésével, amely nélkül már nem képzelhető el a modern társadalom élete.

A számítástechnika fejlődése mindig is az elektronikus áramköri elemek miniatürizálásához kapcsolódott. Jelenleg egy számítógépes áramkör egy logikai elemének (tranzisztorának) mérete körülbelül 10-7 m, és a tudósok úgy vélik, hogy a számítógépes elemek további miniatürizálása csak akkor lehetséges, ha speciális technológiákat, úgynevezett "nanotechnológiákat" dolgoznak ki.

4. dia

A „nano” szó görögül fordítva törpét, törpét jelent. Egy nanométer (nm) a méter egy milliárdod része (10-9 m). A nanométer nagyon kicsi. Egy nanométer annyiszor kisebb egy méternél, mint ahány ujj vastagsága kisebb a Föld átmérőjénél. A legtöbb atom 0,1 és 0,2 nm közötti átmérőjű, a DNS-szálak pedig körülbelül 2 nm vastagok. A vörösvértestek átmérője 7000 nm, az emberi hajszál vastagsága 80 000 nm.

Az ábrán balról jobbra, a méret növekedésének sorrendjében, különféle objektumok láthatók - az atomtól a Naprendszerig. Az ember már megtanulta kihasználni a különféle méretű tárgyakat. Hasíthatjuk az atommagokat, kinyerhetjük az atomenergiát. Kémiai reakciók révén új molekulákat és egyedi tulajdonságokkal rendelkező anyagokat nyerünk. Speciális eszközök segítségével az ember megtanult tárgyakat létrehozni - a gombostűfejtől a hatalmas szerkezetekig, amelyek még az űrből is láthatók.

De ha figyelmesen megnézi az ábrát, láthatja, hogy van egy meglehetősen nagy tartomány (logaritmikus skálán), ahová a tudósok hosszú ideig nem teszik be a lábukat - száz nanométer és 0,1 nm között. A nanotechnológiáknak 0,1 nm és 100 nm közötti méretű tárgyakkal kell működniük. És minden okunk megvan azt hinni, hogy lehetséges a nanovilág számunkra működni.

A nanotechnológiák a kémia, a fizika és a biológia legújabb vívmányait használják fel.

5. dia

A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy az ókori Egyiptomban a nanotechnológiát használták a haj feketére festésére. Ehhez Ca(OH)2 mészből, ólom-oxidból és vízből álló pasztát használtak. A festés során a keratin részét képező kénnel való kölcsönhatás eredményeként ólom-szulfid (galéna) nanorészecskék keletkeztek, amelyek egyenletes és stabil festődést biztosítottak.

A British Museumban található a "Lycurgus Cup" (a serleg falai jeleneteket ábrázolnak e nagy spártai törvényhozó életéből), amelyet ókori római kézművesek készítettek - mikroszkopikus arany- és ezüstszemcséket tartalmaz az üveghez hozzáadva. Különböző megvilágítás mellett a serleg színe megváltozik - sötétvörösről világosaranyra. Hasonló technológiákat alkalmaztak a középkori európai katedrálisok ólomüveg ablakainak elkészítéséhez.

Jelenleg a tudósok bebizonyították, hogy ezeknek a részecskéknek a mérete 50-100 nm.

6. dia

1661-ben Robert Boyle ír kémikus publikált egy cikket, amelyben bírálta Arisztotelész kijelentését, miszerint a Földön minden négy elemből áll – vízből, földből, tűzből és levegőből (az akkori alkímia, kémia és fizika alapjainak filozófiai alapja). Boyle azzal érvelt, hogy minden "testekből" áll - ultra-kis részekből, amelyek különböző kombinációkban különféle anyagokat és tárgyakat alkotnak. Ezt követően Demokritosz és Boyle gondolatait elfogadta a tudományos közösség.

1704-ben Isaac Newton javaslatokat tett a testek rejtélyének tanulmányozására;

1959-ben Richard Feynman amerikai fizikus kijelentette: "Egyelőre kénytelenek vagyunk a természet által felkínált atomi struktúrákat használni." "De elvileg egy fizikus szintetizálhat bármilyen anyagot adott kémiai képlettel."

1959-ben Norio Taniguchi használta először a „nanotechnológia” kifejezést;

1980-ban Eric Drexler használta ezt a kifejezést.

7. dia

Richard Phillips Feyman (1918-1988), amerikai fizikus. A kvantumelektrodinamika egyik megalapítója, 1965-ben fizikai Nobel-díjas.

Feynman híres előadása, amelyet "Még sok hely van odalent" néven, ma a nanovilág meghódításáért folytatott küzdelem kiindulópontjának tekintik. Először 1959-ben olvasták a Caltechnél. Az előadás címében szereplő „lent” szó jelentése „egy nagyon kicsi világban”.

A nanotechnológia a 80-as évek elején Eric Drexler amerikai tudós részletes elemzését, valamint a Teremtés motorjai: A nanotechnológia eljövendő korszaka című könyvének megjelenését követően önálló tudományterületként jelent meg, és hosszú távú műszaki projektté fejlődött.

9. dia

Az első eszközök, amelyek lehetővé tették a nanoobjektumok megfigyelését és mozgatását, a pásztázó szonda mikroszkópok voltak - egy atomerő-mikroszkóp és egy hasonló elven működő pásztázó alagútmikroszkóp. Az atomerőmikroszkópiát (AFM) Gerd Binnig és Heinrich Rohrer fejlesztette ki, akik 1986-ban Nobel-díjat kaptak ezekért a vizsgálatokért.

10. dia

Az AFM alapja egy általában szilíciumból készült szonda, amely egy vékony lemezkonzolt képvisel (konzolnak nevezik, az angol "konzol" szóból - konzol, gerenda). A konzol végén egy nagyon éles tüske található, amely egy vagy több atomból álló csoportban végződik. A fő anyag a szilícium és a szilícium-nitrid.

Ahogy a mikroszonda a minta felületén mozog, a tüske hegye felemelkedik és süllyed, körvonalazva a felület mikroreliefjét, ahogy a gramofontű átcsúszik a gramofonlemezen. A konzol kiálló végén egy tükörplatform található, amelyre a lézersugár esik, és amelyről a lézersugár visszaverődik. Ahogy a tüske leereszkedik és felemelkedik egyenetlen felületeken, a visszavert nyaláb eltérül, és ezt az elhajlást egy fotodetektor rögzíti, és egy piezoelektromos érzékelő rögzíti azt az erőt, amellyel a tüske a közeli atomokhoz vonzódik.

A visszacsatoló rendszerben a fotodetektor és a piezoelektromos érzékelő adatait használják fel. Ennek eredményeként lehetőség nyílik a mintafelület háromdimenziós domborművének valós időben történő megépítésére.

dia 11

A pásztázószondás mikroszkópok egy másik csoportja az úgynevezett kvantummechanikai "alagúteffektust" használja a felszíni topográfia felépítéséhez. Az alagúthatás lényege, hogy az éles fémtű és a körülbelül 1 nm távolságra lévő felület közötti elektromos áram ettől a távolságtól kezd függni - minél kisebb a távolság, annál nagyobb az áramerősség. Ha a tű és a felület közé 10 V feszültséget kapcsolunk, akkor ez az "alagút" áram 10 pA és 10 nA között lehet. Ennek az áramnak a mérésével és állandó tartásával a tű és a felület közötti távolság is állandóan tartható. Ez lehetővé teszi egy háromdimenziós felületi profil felépítését. Az atomerőmikroszkóppal ellentétben a pásztázó alagútmikroszkóp csak fémek vagy félvezetők felületét képes tanulmányozni.

Egy pásztázó alagútmikroszkóp használható bármely atom mozgatására a kezelő által kiválasztott pontra. Így lehetőség nyílik atomok manipulálására és nanoszerkezetek létrehozására, pl. nanométeres nagyságrendű struktúrák a felületen. Még 1990-ben az IBM alkalmazottai bebizonyították, hogy ez lehetséges azzal, hogy cégük nevét egy 35 xenon atomból álló nikkellemezre felvették.

A ferde differenciálmű a Molekuláris Gyártó Intézet honlapjának főoldalát díszíti. Drexler E. hidrogén-, szén-, szilícium-, nitrogén-, foszfor-, hidrogén- és kénatomokból állította össze, összesen 8298 darabbal. Számítógépes számítások azt mutatják, hogy létezése és működése nem mond ellent a fizika törvényeinek.

12. dia

Líceumi tanulók osztálya az Orosz Állami Pedagógiai Egyetem nanotechnológiai osztályában, A.I. Herzen.

dia 13

A nanoszerkezetek nem csak egyes atomokból vagy egyedi molekulákból, hanem molekuláris blokkokból is összeállíthatók. Ilyen nanoszerkezetek létrehozására szolgáló blokkok vagy elemek a grafén, szén nanocsövek és fullerének.

14. dia

1985 Richard Smalley, Robert Curl és Harold Kroto felfedezi a fulleréneket, amelyek először képesek 1 nm-es objektum mérésére.

A fullerének olyan molekulák, amelyek 60 atomból állnak, amelyek gömb alakúak. 1996-ban tudósok egy csoportja Nobel-díjat kapott.

Videó bemutató.

dia 15

Az alumínium kis adalékanyaggal (legfeljebb 1%) fullerénnel eléri az acél keménységét.

16. dia

A grafén egyetlen lapos réteg szénatomokból, amelyek összekapcsolódnak, és egy rácsot alkotnak, amelynek minden sejtje méhsejtre hasonlít. A grafén legközelebbi szénatomjai közötti távolság körülbelül 0,14 nm.

A könnyű golyók szénatomok, a köztük lévő rudak pedig azok a kötések, amelyek az atomokat a grafénlapban tartják.

17. dia

A grafit, amelyből a közönséges ceruzahüvelyek készülnek, egy halom grafénlap. A grafitban lévő grafének nagyon gyengén kötődnek, és egymáshoz képest elcsúszhatnak. Ezért ha grafitot rajzol papírra, akkor a vele érintkező grafénlap elválik a grafittól, és a papíron marad. Ez megmagyarázza, miért írható a grafit.

18. dia

A dendrimerek jelentik az egyik utat a nanovilág felé az "alulról felfelé" haladva.

A faszerű polimerek 1-10 nm méretű nanostruktúrák, amelyek elágazó szerkezetű molekulák kombinálásával jönnek létre. A dendrimerek szintézise az egyik olyan nanotechnológia, amely szorosan kapcsolódik a polimerek kémiájához. Mint minden polimer, a dendrimerek is monomerekből állnak, és ezeknek a monomereknek a molekulái elágazó szerkezetűek.

A dendrimer belsejében üregek képződhetnek azzal az anyaggal, amelynek jelenlétében a dendrimerek keletkeztek. Ha egy dendrimert szintetizálnak egy gyógyszert tartalmazó oldatban, akkor ez a dendrimer nanokapszulává válik ezzel a gyógyszerrel. Ezenkívül a dendrimerben lévő üregek radioaktívan jelölt anyagokat tartalmazhatnak, amelyeket különféle betegségek diagnosztizálására használnak.

19. dia

Az esetek 13%-ában az emberek rákban halnak meg. Ez a betegség évente körülbelül 8 millió ember halálát okozza világszerte. A rák számos típusát még mindig gyógyíthatatlannak tekintik. Tudományos tanulmányok azt mutatják, hogy a nanotechnológia alkalmazása hatékony eszköz lehet e betegség elleni küzdelemben. Dendrimerek - kapszulák méreggel a rákos sejtek számára

A rákos sejteknek sok folsavra van szükségük az osztódáshoz és növekedéshez. Ezért a folsavmolekulák nagyon jól tapadnak a rákos sejtek felületéhez, és ha a dendrimerek külső héja folsavmolekulákat tartalmaz, akkor az ilyen dendrimerek szelektíven csak a rákos sejtekhez tapadnak. Az ilyen dendrimerek segítségével a rákos sejtek láthatóvá tehetők, ha a dendrimerek héjához más molekulák kapcsolódnak, amelyek például ultraibolya fényben világítanak. A rákos sejteket elpusztító gyógyszer rögzítésével a dendrimer külső héjához nemcsak kimutatható, hanem el is pusztítható.

A tudósok szerint a nanotechnológia segítségével az emberi vérsejtekbe olyan mikroszkopikus szenzorok ágyazhatók, amelyek a betegség kialakulásának első jeleire figyelmeztetnek.

20. dia

A kvantumpontok máris praktikus eszközt jelentenek a biológusok számára, hogy különböző struktúrákat lássanak az élő sejtekben. A különféle sejtszerkezetek egyformán átlátszóak és foltosak. Ezért ha mikroszkóppal nézzük a sejtet, akkor a szélein kívül semmi nem látható. Egy bizonyos sejtszerkezet láthatóvá tétele érdekében különféle méretű kvantumpontokat hoztak létre, amelyek bizonyos intracelluláris struktúrákhoz tapadhatnak.

A molekulákat a legkisebb, izzó zöld fényre ragasztották, amely képes megtapadni a sejt belső vázát alkotó mikrotubulusokhoz. A közepes méretű kvantumpontok a Golgi apparátus membránjára, míg a legnagyobbak a sejtmagra tapadhatnak. A sejtet egy olyan oldatba mártjuk, amely ezeket a kvantumpontokat tartalmazza, és egy ideig benne tartjuk, bejutnak, és ott tapadnak, ahol tudnak. Ezt követően a sejtet kvantumpontokat nem tartalmazó oldatban és mikroszkóp alatt öblítik. Jól láthatóvá váltak a sejtstruktúrák.

A vörös a mag; zöld - mikrotubulusok; sárga - Golgi készülék.

dia 21

A titán-dioxid, a TiO2 a leggyakoribb titánvegyület a Földön. Pora vakítóan fehér színű, ezért festékek, papírok, fogkrémek és műanyagok gyártásánál festékként használják. Ennek oka a nagyon magas törésmutató (n=2,7).

A titán-oxid TiO2 nagyon erős katalitikus aktivitással rendelkezik - felgyorsítja a kémiai reakciók lefolyását. Ultraibolya sugárzás jelenlétében a vízmolekulákat olyan nagy aktivitású szabad gyökökre - hidroxilcsoportokra OH- és szuperoxid-anionokra - hasítja, hogy a szerves vegyületek szén-dioxiddá és vízzé bomlanak.

A katalitikus aktivitás a részecskék méretének csökkenésével növekszik, ezért víz, levegő és különböző felületek tisztítására használják az emberre általában káros szerves vegyületektől.

Fotokatalizátorok beépíthetők az útbeton összetételébe, ami javítja az utak körüli ökológiát. Ezen túlmenően azt javasolják, hogy ezekből a nanorészecskékből port adjanak az autóüzemanyaghoz, ami szintén csökkenti a káros szennyeződések tartalmát a kipufogógázokban.

Az üvegre rakott titán-dioxid nanorészecskékből álló film átlátszó és a szem számára láthatatlan. Az ilyen üveg azonban a napfény hatására képes öntisztulni a szerves szennyeződésektől, és minden szerves szennyeződést szén-dioxiddá és vízzé alakít. A titán-oxid nanorészecskékkel kezelt üveg mentes a zsíros foltoktól, ezért jól nedvesíti a víz. Ennek eredményeként az ilyen üveg kevésbé párásodik, mivel a vízcseppek azonnal szétterülnek az üvegfelületen, és vékony átlátszó filmet képeznek.

A titán-dioxid nem működik beltérben, mert. Mesterséges fényben gyakorlatilag nincs ultraibolya sugárzás. A tudósok azonban úgy vélik, hogy szerkezetének kis változtatásával érzékennyé lehet tenni a napspektrum látható részére. Ilyen nanorészecskék alapján lehet majd bevonatot készíteni például WC helyiségekbe, aminek eredményeként a baktériumok és egyéb szerves anyagok tartalma többszörösére csökkenthető a WC-k felületén.

Az ultraibolya sugárzást elnyelő képessége miatt a titán-dioxidot már használják fényvédők, például krémek gyártásában. A krémgyártók nanorészecskék formájában kezdték használni, amelyek olyan kicsik, hogy szinte abszolút átlátszóságot biztosítanak a fényvédőnek.

dia 22

Öntisztító nanofű és a "lótusz effektus"

A nanotechnológia lehetővé teszi a masszázs mikrokeféhez hasonló felület létrehozását. Az ilyen felületet nanofűnek nevezik, és ez egy azonos hosszúságú párhuzamos nanoszálak (nanorodák) halmaza, amelyek egymástól egyenlő távolságra helyezkednek el.

A nanofűre hulló vízcsepp nem tud behatolni a nanofű közé, mivel ezt a folyadék nagy felületi feszültsége megakadályozza.

Annak érdekében, hogy a nanofű nedvesíthetősége még kisebb legyen, a felületét egy vékony hidrofób polimer réteg borítja. És akkor nem csak a víz, hanem az esetleges részecskék sem ragadnak rá soha a nanofűre, mert. csak néhány ponton érintse meg. Ezért a nanovillákkal borított felületen lévő szennyeződés részecskék vagy maguk hullanak le róla, vagy a guruló vízcseppek elszállítják őket.

A gyapjas felület öntisztítását a szennyeződésrészecskéktől "lótusz effektusnak" nevezik, mert. A lótuszvirágok és levelek akkor is tiszták, ha a környező víz sáros és piszkos. Ez annak köszönhető, hogy a leveleket és a virágokat nem nedvesíti meg a víz, így a vízcseppek higanygolyóként gördülnek le róluk, nem hagynak nyomot, és elmossák az összes szennyeződést. Még a ragasztó és a méz cseppjei sem maradnak meg a lótuszlevél felületén.

Kiderült, hogy a lótuszlevelek teljes felületét sűrűn borítják körülbelül 10 mikron magas mikropattanások, magukat a pattanásokat pedig még kisebb mikrobolyhok borítják. Tanulmányok kimutatták, hogy ezek a mikropattanások és bolyhok viaszból készülnek, amelyről ismert, hogy hidrofób tulajdonságokkal rendelkezik, így a lótuszlevelek felülete nanofűhöz hasonlít. A lótuszlevelek felületének pattanásos szerkezete az, ami jelentősen csökkenti a nedvesíthetőségüket. Ehhez képest a magnólialevél viszonylag sima felülete, amely nem képes öntisztulni.

A nanotechnológiák tehát lehetővé teszik olyan öntisztító bevonatok és anyagok létrehozását, amelyek vízlepergető tulajdonságokkal is rendelkeznek. Az ilyen szövetekből készült anyagok mindig tiszták maradnak. Már készülnek az öntisztító szélvédők, amelyek külső felületét nanovillák borítják. Ilyen üvegen az "törlőnek" semmi köze. A piacon vannak tartósan tiszta, "lótusz effektust" alkalmazó öntisztító felnik autókerekekhez, és már most is lehet olyan festékkel festeni a házat kívülről, amelyre nem tapad rá a szennyeződés.

A sok apró szilíciumszállal bevont poliészterből svájci tudósoknak sikerült vízálló anyagot alkotniuk.

dia 23

A nanovezetékeket nanométeres nagyságrendű átmérőjű vezetékeknek nevezzük, amelyek fémből, félvezetőből vagy dielektrikumból készülnek. A nanohuzalok hossza gyakran meghaladhatja átmérőjüket 1000-szeres vagy annál nagyobb tényezővel. Ezért a nanohuzalokat gyakran egydimenziós szerkezeteknek nevezik, és rendkívül kis átmérőjük (kb. 100 atomméret) lehetővé teszi különféle kvantummechanikai hatások megnyilvánulását. Nanovezetékek nem léteznek a természetben.

A nanohuzalok egyedi elektromos és mechanikai tulajdonságai előfeltételeket teremtenek a jövőbeni nanoelektronikai és nanoelektromechanikai eszközökben való felhasználásukhoz, valamint új kompozit anyagok elemeihez és bioszenzorokhoz.

dia 24

A tranzisztorokkal ellentétben az akkumulátor miniatürizálása nagyon lassú. A galvánelemek egységnyi teljesítményre csökkentett mérete az elmúlt 50 évben mindössze 15-szörösére csökkent, a tranzisztor mérete pedig több mint 1000-szeresére csökkent, és jelenleg körülbelül 100 nm. Ismeretes, hogy egy autonóm elektronikus áramkör méretét gyakran nem az elektronikus kitöltése, hanem az áramforrás mérete határozza meg. Ugyanakkor minél intelligensebb a készülék elektronikája, annál nagyobb akkumulátort igényel. Ezért az elektronikus eszközök további miniatürizálásához új típusú akkumulátorok kifejlesztésére van szükség. Itt is a nanotechnológia segít.

A Toshiba 2005-ben megalkotta egy lítium-ion újratölthető akkumulátor prototípusát, amelynek negatív elektródáját lítium-titanát nanokristályokkal vonták be, aminek következtében az elektródák felülete több tízszeresére nőtt. Az új akkumulátor mindössze egy perc töltés alatt képes elérni kapacitásának 80%-át, míg a hagyományos lítium-ion akkumulátorok percenként 2-3%-os töltési sebességgel töltenek, és egy óra alatt töltődik fel teljesen.

A nanorészecskés elektródákat tartalmazó akkumulátorok élettartama a magas újratöltés mellett meghosszabbodik: 1000 töltési/kisütési ciklus után kapacitásának mindössze 1%-a vész el, az új akkumulátorok teljes élettartama pedig több mint 5 ezer ciklus. És mégis, ezek az akkumulátorok akár -40 °C hőmérsékleten is működnek, miközben csak 20%-ot veszítenek a töltöttségből, szemben a tipikus modern akkumulátorok 100%-ával, amelyek már -25 °C-on is működnek.

2007 óta vannak forgalomban olyan vezetőképes nanorészecskés elektródákkal ellátott akkumulátorok, amelyek elektromos járművekre is felszerelhetők. Ezek a lítium-ion akkumulátorok 35 kWh-ig képesek energiát tárolni, és mindössze 10 perc alatt feltöltődnek a maximális kapacitásra. Most az ilyen akkumulátorokkal rendelkező elektromos autók hatótávolsága 200 km, de már kifejlesztették az akkumulátorok következő modelljét, amely lehetővé teszi az elektromos autók futásteljesítményének 400 km-re történő növelését, ami szinte összemérhető a benzines autók maximális futásteljesítményével (tankolástól tankolásig).

25. dia

Ahhoz, hogy az egyik anyag kémiai reakcióba lépjen egy másikkal, bizonyos feltételek szükségesek, és nagyon gyakran nem lehet ilyen feltételeket létrehozni. Ezért nagyon sok kémiai reakció csak papíron létezik. Megvalósításukhoz katalizátorokra van szükség - olyan anyagokra, amelyek hozzájárulnak a reakcióhoz, de nem vesznek részt bennük.

A tudósok azt találták, hogy a szén nanocsövek belső felülete is nagy katalitikus aktivitással rendelkezik. Úgy vélik, hogy ha egy szénatomokból álló "grafit" lapot egy csőbe tekernek, az elektronok koncentrációja a belső felületén csökken. Ez magyarázza a nanocsövek belső felületének azon képességét, hogy gyengítsék például az oxigén és a szénatomok közötti kötést egy CO-molekulában, és ezáltal a CO CO2-dá oxidációjának katalizátorává váljanak.

A szén nanocsövek és az átmeneti fémek katalitikus képességének ötvözésére a belőlük lévő nanorészecskéket nanocsövekbe vezették be (Kiderült, hogy ez a katalizátorok nanokomplexe képes elindítani azt a reakciót, amiről csak álmodtunk - etil-alkohol direkt szintézisét szintézisgázból ( szén-monoxid és hidrogén keveréke) földgázból, szénből, sőt biomasszából nyerik.

Valójában az emberiség mindig is próbált kísérletezni a nanotechnológiával anélkül, hogy tudta volna. Ismerkedésünk kezdetén tanultunk erről, hallottuk a nanotechnológia fogalmát, megismertük azoknak a tudósoknak a történetét és neveit, akik ilyen minőségi ugrást tettek lehetővé a technológiák fejlődésében, megismerkedtünk magukkal a technológiákkal, sőt a fullerének felfedezésének története a felfedezőtől, a Nobel-díjas Richard Smalleytől.

A technológia meghatározza mindannyiunk életminőségét és annak az államnak a hatalmát, amelyben élünk.

Ennek az iránynak a további fejlődése Önön múlik.

"Az alkánok tulajdonságai" - Alkánok. Olvassa el a bekezdésben található információkat. IUPAC nómenklatúra. Kapcsolatok. Az alkánok fizikai tulajdonságai. Megoldjuk a problémákat. Alkének és alkinek. Természetes szénhidrogénforrások. Korlátozza a szénhidrogéneket. Metán halogénezés. Elnevezéstan. Földgáz üzemanyagként. Hidrogén. Az alkánok kémiai tulajdonságai. Különleges gyakorlatok változata.

"Metán" - Elsősegélynyújtás súlyos fulladás esetén: az áldozat eltávolítása a káros légkörből. Metán. A koncentrációkat gyakran milliomodrészekben vagy milliárdokban fejezik ki. A légköri metán felfedezésének története rövid. Aggodalomra ad okot a Föld légkörének metán- és nitrogén-trifluorid-tartalmának növekedése. A metán szerepe az ökológiai folyamatokban kiemelkedően nagy.

"Chemistry Limit szénhidrogének" - 8. Alkalmazás. Földgáz formájában alkalmazva a metánt tüzelőanyagként használják. A pályák közötti szögek 109 fok 28 perc. 1. A telített szénhidrogének legjellemzőbb reakciói a szubsztitúciós reakciók. Az alkánmolekulákban minden szénatom SP3 állapotban van - hibridizáció.

"Korlátozott szénhidrogének kémiája" - A telített szénhidrogének táblázata. Szerves kémia. A laboratóriumban. C2H6. A szénlánc ezért cikk-cakk alakot vesz fel. Korlátozza a szénhidrátok (alkánok vagy paraffinok) fogyasztását. Hol használják a metánt? Nyugta. Metán. Milyen vegyületeket nevezünk telített szénhidrogéneknek? Kérdések és feladatok. Alkalmazás.

Kapcsolt gázból nyert gázkeverékek. Földgáz. Földgáz halmazállapotú szénhidrogén keverékek. Az olaj eredete. Ezért a telített szénhidrogének maximális számú hidrogénatomot tartalmaznak a molekulában. 1. Az alkánok fogalma 2. Természetes források 3. Az olaj, mint forrás 4. Földgáz. természetes források.

"A telített szénhidrogének szerkezete" - Alkánok égése. Példák az izomerekre. Alkánok homológ sorozata. Korlátozza a szénhidrogéneket. pozitív és negatív következményei. a metán tulajdonságai. Egyetlen kötés jellemzői. Új ismeretek, készségek formálása. Radikálisok. Az alkánok fizikai tulajdonságai. Alkánok. bomlási reakciók. Szintézisgáz kinyerése.

A témában összesen 14 előadás hangzik el