炭化水素の遺伝的関係をテーマにしたプレゼンテーション。 授業テーマ「炭化水素、アルコール、アルデヒド、ケトンの遺伝的関係」 目標 この情報を使って構造式を組み立てる能力を養うこと

O.S.プログラムによる、10年生のトピック「炭化水素」に関する知識の反復と一般化に関するレッスン。 ガブリエルアン。 飽和、不飽和および芳香族炭化水素の命名法、異性化、製造方法および特性など、このトピックの重要な問題を統合することを目的としています。 このレッスンには、計算問題や定性的な問題の解決、変換の連鎖が含まれます。 学生は提案された物質に名前を付け、有機物質のクラスごとに相関関係を作成し、それらの中から相同体と異性体を選択する必要があります。

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プレビュー:

市立教育機関

第6中学校

クラスノダール地方、オクチャブリスカヤ村

10年生の化学で

次のトピックについて

化学の公開授業

10年生のテーマ：

« 「炭化水素」というテーマに関する知識の一般化と体系化。

「炭化水素の遺伝系列」。

レッスンの目標:

1. このトピックの学習中に獲得した知識とスキルを繰り返し、一般化し、統合します。 炭化水素を分類し、その組成、構造、特性を比較できる。 因果関係（組成、構造、特性、用途）を確立する。
2. 有機物質の多様性、無機物質と有機物質の物質的一体性の理由を例を挙げて説明できる。
3. さまざまな同族系列の炭化水素間の遺伝的関係を明らかにする化学反応方程式を作成できる。
4. 非標準的なタスクを使用して認知活動を開発します。 論理的思考スキルを養い、結論を導き出します。 実験の過程を説明し、主要なことを強調し、比較し、一般化します。
5. 化学への興味を植え付け、現段階での化学の役割を紹介します。

レッスンタイプ: 獲得した知識の一般化と体系化のレッスン。

方法: 定性的および計算の問題を解決する、独立した作業。

装置： 炭化水素のすべての代表モデル、遺伝表

炭化水素の関係。

授業中。

私。 整理の時間。

お互いに挨拶し、欠席者を記録し、レッスンの準備ができているかを確認します。

II. 先生の開会の挨拶。

教師。 「炭化水素」というテーマの学習が終わりました。 今日のレッスンでは、これらの化合物の構造、特性、異性についての知識をまとめます。

あらゆる自然の物体や現象は、それらの相互関係において研究されます。 多くの種類の関係の中で、何が主要で何が二次的であるか、ある物体や現象が他の物体や現象をどのように生じさせるかを示すものを選び出すことができます。 このようなタイプのつながりは遺伝と呼ばれます。

同種の炭化水素の間には遺伝的つながりがあり、それはこれらの物質の相互変換の過程で明らかになります。

Ⅲ． レッスンのテーマに取り組みます。

1. 私たちが考慮する最初の問題は、炭化水素の組成、分類、および命名法です。

化合物のクラスを示し、次の物質に名前を付けてください。

物質の式はポスターに書かれ、黒板に掲示されます。 学生は順番に物質に名前を付け、化合物のクラスを示します。

相同体: a) および b); g）およびおよび）; c) および j)

異性体: c) および d); e) h) および f)

1. 炭化水素の共通の特性の 1 つは、異性現象の存在です。

クラスへの質問:

1. 異性現象とはどのような現象ですか?
2. 異性体にはどのような種類がありますか?
3. 空間異性を特徴とする炭化水素はどれですか?
4. どの炭化水素がクラス異性を示しますか?
5. どのような物質がホモログと呼ばれますか?

上記の物質から、a) 同族体、b) 異性体を選択します。

1. 教師。 相同系列の間には遺伝的関係があり、物質の相互変換中に追跡することができます。 炭化水素の最も豊富な天然源は石油と天然ガスです。

あるグループから別のグループに移動するには、脱水素化、水素化、環化などのプロセスが使用されます。 私たちのロシアの科学者、N.D.ゼリンスキー、V.V.マルコフニコフ、B.A.カザンスキー、M.G.クチェロフの発展は非常に重要です。

反映された変換の連鎖を解決する

炭化水素の遺伝的関係。

1. 2 人がボードで 2 つのチェーンを解決します。

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

2- a) に該当する学生のみ

1. ボード上の 1 人が、難易度が上昇する連鎖を解決します。

1. クラスの残りのメンバーは、順番にボードに進み、一般的な連鎖を解決します。

CaCO 3 → CaO → CaC 2 → C 2 H 2 三量体化、C(act) X + Cl2、FeCl3 A

H2、Ni Y H2O、H3PO4 B

ボード1番（aとb）、2番の後ろのチェーンを確認します。

1. 「炭化水素」というトピックを研究する場合、物質の個々の特性を使用して計算問題や実験問題が解決されることがよくあります。

品質問題の解決。

1. ボードの 2 人が、個別のカードの形式で発行される質の高い問題を解決します。

カード1。

答え: スキップ 臭素またはヨウ素水を介して両方の物質を除去します。 プロピン臭素水があった場所は変色します。

カード2。

答え： それぞれのガスを燃焼させたときの炎の性質によってそれを認識することができます。 エタンは無色青色の炎で燃焼し、エチレンは明るい黄色の炎で燃焼し、アセチレンは煙のような炎で燃焼します。

1. 他の全員 (そうしたい人) は、クラス サポートを使用してメインボード上の品質問題を解決します。

カード3。

1 つのシリンダーにはメタンとプロペンが含まれています。 この混合物を分離するにはどうすればよいでしょうか? 適切な反応を書きます。

答え 。 臭素水をガス混合物に通過させます。

純粋なメタンはガスとして残ります。 得られた 1,2-ジブロモプロパンは亜鉛で処理されます。

純粋なプロペンはガスとして放出されます。

計算問題を解く。

1. ボードの 2 人はカードを使用して問題を解決します。

カード1。

カード2。

1. クラスの 1 人がメインボード上で問題を解決します。

カード3。

4.4 g の未知の炭化水素が燃焼すると、6.72 リットルの二酸化炭素と 7.2 g の水が放出されました。 水素の相対密度が 22 の場合、この炭化水素の式を導き出します。

カード 1 と 2 の問題の解決策を確認します。

IV. レッスンの成績を分析します。

V. 宿題：「炭化水素」というトピックに関するすべてを繰り返し、変換の連鎖を解決します: CO 2

CH 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 +HNO3 A

↓H2SO4

C6H5Cl

カード1。

2 つの容器にはプロパンとプロピンが入っています。 反応方程式に裏付けられた定性反応を使用して物質を特定します。

カード2。

3 つの容器にはエタン、エテン、エチンが入っています。 どのガスがどこにあるかを認識する方法。 対応する反応の方程式を書きます。

カード1。

炭化水素の組成が炭素 80%、水素 20%、空気中の相対蒸気密度が 1.034 であることがわかっている場合、炭化水素の分子式を決定します。

カード2。

体積67.2リットルのエチレンの水和反応によって得られる96％エチルアルコールの質量を計算します。

プレビュー:

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スライドのキャプション:

10 年生の化学の公開授業 炭化水素の遺伝系列。 知識の一般化と体系化

1. このトピックの学習中に獲得した知識とスキルを繰り返し、一般化し、統合します。 炭化水素を分類し、その組成、構造、特性を比較できる。 因果関係（組成、構造、特性、用途）を確立する。 2. さまざまな同族系列の炭化水素間の遺伝的関係を明らかにする化学反応方程式を作成できる。 レッスンの目標:

あらゆる自然の物体や現象は、それらの相互関係において研究されます。 多くの種類の関係の中で、何が主要で何が二次的であるか、ある物体や現象が他の物体や現象をどのように生じさせるかを示すものを選び出すことができます。 このようなタイプのつながりは遺伝と呼ばれます。 同種の炭化水素の間には遺伝的つながりがあり、それはこれらの物質の相互変換の過程で明らかになります。

授業テーマ 「炭化水素、アルコール、アルデヒド、ケトンの遺伝的関係」 目標 この情報を使って構造式を組み立てる能力を養うこと。 有機物質の変換の連鎖を実行するスキルを開発します。 有機物質の分類と命名法に関する知識を向上させます。

活動プログラム「この情報を使って物質の構造式を作成する」 1) この情報を図の言語に翻訳します。 2) 接続クラスを推測します。 3) 化合物のクラスとその構造式を確立します。 4) 起こる反応の方程式を書きます。

活動プログラム：「変革の連鎖の実現」1）。 化学反応に番号を付けます。 2).変換の連鎖における各物質のクラスを決定し、ラベルを付けます。 3).鎖の分析: A) 試薬の式と反応条件を矢印の上に書きます。 B) 矢印の下に、追加の製品の式をマイナス記号を付けて書きます。 4).反応方程式を書きます: A) 係数を整理します。 B) 反応生成物に名前を付けます。

炭素鎖の構造による有機化合物の分類 1. 炭素骨格の性質に応じて、非環式（直鎖状、分岐状、環状）化合物、非環式（脂肪族、非環式）化合物 - 開いた構造を持つ化合物が区別されます。環状化合物 - CA サイクルで閉じた分子を含む化合物

個々の炭素原子の分類 炭素骨格自体では、化学的に結合している炭素原子の数に従って個々の炭素原子を分類するのが通例です。 特定の炭素原子が 1 つの炭素原子に結合している場合、それは一次炭素原子と呼ばれ、2 つが二次炭素原子、3 つが三次炭素原子、4 つが四級炭素原子と呼ばれます。 炭素骨格自体では、化学的に結合している炭素原子の数に応じて個々の炭素原子を分類するのが通例です。 特定の炭素原子が 1 つの炭素原子に結合している場合、それは一次炭素原子と呼ばれ、2 つが二次炭素原子、3 つが三次炭素原子、4 つが四級炭素原子と呼ばれます。 表示されている炭素原子の名前は何ですか: 表示されている炭素原子の名前は何ですか: a) 円内____; b) 正方形__________________の内側。 c) 心の内部__________________; d) 三角形____の内側。

テーマ: 「炭化水素とその誘導体の遺伝的関係」

目標:

炭化水素の種類と有機化合物の種類の間の遺伝的関係を考慮します。

炭化水素とその誘導体に関する学生の知識を、それらの特性の比較特性に基づいて一般化および体系化します。

炭化水素とその誘導体の化学に基づいた論理的思考の開発。

生徒の自己教育スキルを開発します。

レッスンの目標:

生徒が目標を設定し、レッスンでの活動を計画する能力を開発します。

生徒の論理的思考を発展させます（異なる種類の炭化水素間の遺伝的関係を確立し、なじみのない有機物質の化学的性質についての仮説を立てることによって）。

(炭化水​​素の化学的性質を比較する例を使用して) 比較する生徒の能力を開発します。

生徒の情報能力と認知能力を開発します。

生徒の化学的スピーチ、質問に合理的に答える能力を開発します。

生徒のコミュニケーション能力を開発し、クラスメートの答えを聞く能力を養います。

レッスンタイプ:

教育目的 - 知識の向上、

組織化の方法によって - 一般化する。

メソッド:

口頭（会話）、

実践 - 変換スキームとその実装の作成、

独立した仕事を行っています。

教師：

有機化学- 重要な物質の科学。
炭化水素は、現代の産業、技術、そして人々の日常生活にとって非常に重要です。 これらの物質は、個別に、または天然混合物 (ガス、石油、石炭) の形で、何万ものより複雑な有機化合物を製造するための原料として機能し、私たちの家に暖かさと光をもたらします。

マルチメディアプレゼンテーション

有機物質は私たちの生活の中で非常に大きな位置を占めています。 現在、その数は2000万人を超えています。 これらがなければ、プラスチックやゴム製品、家庭用化学薬品、化粧品など、多くの身近なものが日常生活から消えてしまうでしょう。 毎日、ますます多くの新しい物質が合成されています。 すべてのことについてすべてを知ることは不可能です。 しかし、有機物質の変換に適用される基本法則を理解することは可能です。

私たちのロシアの科学者、N.D.ゼリンスキー、V.V.マルコフニコフ、B.A.カザンスキー、M.G.クチェロフの発展は非常に重要です。

教師：
炭化水素のどのクラスを知っているか、一般式を使ってすぐに名前を付けてください。

表「物質の分類」

質問に答える：

教師：

さまざまな種類の炭化水素の組成はどのように異なりますか?

学生(水素原子の数)

教師：

ある種類の炭化水素から別の種類の炭化水素を得るにはどのような反応を実行する必要がありますか?

学生：

(水素化または脱水素化反応。

ほとんどの遷移はこの方法で実現できますが、この炭化水素の製造方法は普遍的なものではありません。 図中の矢印は、1 回の反応で直接相互に変換できる炭化水素を示します).

教師：

概略的にはこんな感じです:

エクササイズ：研究した内容を統合するには、いくつかの変換チェーンを実行します。 各反応のタイプを決定します。

教師：遺伝的関係は炭化水素間だけでなく、その誘導体である石油、ガス、石炭の加工製品から工業規模で得られる酸素含有有機物質の間にも存在することはご存知でしょう。 変換チェーンの例を使用して、この関係を特定してみましょう。

生徒はインタラクティブホワイトボードで作業します。

これにより、必要な一連の化学反応 (変換の連鎖) を使用して、指定された化合物の標的を絞った合成が可能になります。

ビデオストーリーの断片。

課題: 反応方程式を作成し、反応の発生条件と種類を示します。

結論：今日のレッスンでは、異なる相同系列の有機物質の遺伝的結合の例を使用して、変換の助けを借りて、世界の物質的な統一の統一を見て証明しました。

宿題：

問題を解決する： 2モルのエチルアルコールを与えます。

1列に形成されるジブロモエタンの量は何グラムですか。
行 2 – 二酸化炭素のリットル
3行目 - エチレングリコールのグラム。

相同性と異性性に関するトピックを確認し、組成の 1 つと 2 つの異性体の式を作成します。

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物質のクラス間の関係は遺伝子鎖によって表現されます

• 遺伝系列は化学変換の実行であり、その結果として、あるクラスの物質が別のクラスの物質から得られるようになります。
• 遺伝子変換を実行するには、次のことを知っておく必要があります。
• 物質のクラス。
• 物質の命名法。
• 物質の性質。
• 反応の種類;
• 名目上の反応、例えばウルツ合成:

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抽象的な

ナノって何ですか？

.�

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ナノって何ですか？

新しいテクノロジーは人類を進歩への道へと前進させるものです.�

この取り組みの目標と目的は、周囲の世界についての生徒の知識、新たな成果や発見を拡大および改善することです。 比較スキルと一般化スキルの形成。 主要なものを強調し、創造的な関心を高め、素材を検索する際の独立性を養う能力。

21世紀初頭は、生物学、化学、IT、物理学を組み合わせたナノテクノロジーが注目を集めています。

近年、科学技術の進歩の速度は、人工的に作られたナノメートルサイズの物体の使用に依存し始めています。 1～100nmの大きさの物質やそれをもとに作られた物体をナノマテリアルと呼び、その製造方法や利用方法をナノテクノロジーと呼びます。 人間は肉眼で直径約1万ナノメートルの物体を見ることができます。

最も広い意味では、ナノテクノロジーとは、1 ～ 100 ナノメートルのサイズスケールでの原子、分子、高分子レベルでの研究開発です。 超小型サイズであるため、大幅に新しい特性と機能を備えた人工構造、デバイス、およびシステムの作成と使用。 原子距離スケールでの物質の操作。

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テクノロジーは、私たち一人ひとりの生活の質と、私たちが住む国家の力を決定します。

繊維産業から始まった産業革命は、鉄道通信技術の発展を促しました。

その後、さまざまな物品の輸送の発展は、新しい自動車技術なしには不可能になりました。 このように、新しい技術が誕生するたびに、関連する技術が誕生し、発展していきます。

私たちが生きている現在は、科学技術革命あるいは情報革命と呼ばれています。 情報革命の始まりはコンピューター技術の発展と同時に起こり、コンピューター技術なしでは現代社会の生活はもはや想像できません。

コンピュータ技術の発展は常に電子回路素子の小型化を伴いました。 現在、コンピュータ回路の論理素子（トランジスタ）1個の大きさは約10-7μmであり、「ナノテクノロジー」と呼ばれる特殊な技術が開発されて初めてコンピュータ素子のさらなる小型化が可能であると科学者は考えています。

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ギリシャ語から翻訳された「ナノ」という言葉は、小人、ノームを意味します。 1 ナノメートル (nm) は 10 億分の 1 メートル (10-9 m) です。 ナノメートルは非常に小さいです。 1 ナノメートルは、指の太さが地球の直径より小さいのと同じ、1 メートル未満の倍です。 ほとんどの原子の直径は 0.1 ～ 0.2 nm で、DNA 鎖の太さは約 2 nm です。 赤血球の直径は7000nm、人間の髪の毛の太さは80,000nmです。

この図は、原子から太陽系まで、さまざまな物体を左から右にサイズが大きくなる順に示しています。 人間はすでに、さまざまなサイズの物体から恩恵を受けることを学んでいます。 原子核を分裂させて原子力エネルギーを生み出すことができます。 化学反応を行うことで、独特の性質を持った新しい分子や物質が得られます。 特別な道具の助けを借りて、人類はピンの頭から宇宙からも見える巨大な構造物に至るまで、物体を作成することを学びました。

しかし、この図を注意深く見ると、科学者が長い間足を踏み入れていないかなり広い範囲（対数スケールで）が100ナノメートルから0.1ナノメートルの間にあることに気づくでしょう。 ナノテクノロジーは、0.1 nm から 100 nm までのサイズの物体を扱う必要があります。 そして、ナノワールドを私たちのために機能させることができると信じる十分な理由があります。

ナノテクノロジーは、化学、物理学、生物学の最新の成果を利用しています。

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最近の研究により、古代エジプトでは髪を黒く染めるためにナノテクノロジーが使用されていたことが証明されています。 この目的のために、石灰 Ca(OH)2、酸化鉛、および水のペーストが使用されました。 染色工程において、ケラチンの一部である硫黄との相互作用により硫化鉛（方鉛鉱）のナノ粒子が得られ、均一で安定した染色が可能になりました。

大英博物館には、古代ローマの職人によって作られた「リカーガス カップ」（カップの壁には、この偉大なスパルタ議員の生涯の場面が描かれています）が収蔵されています。このカップには、ガラスに加えられた金と銀の微細な粒子が含まれています。 照明が異なると、カップの色が濃い赤から明るい金色に変化します。 中世ヨーロッパの大聖堂のステンドグラスの窓の作成にも同様の技術が使用されました。

現在、科学者らはこれらの粒子のサイズが 50 ～ 100 nm であることを証明しています。

スライド 6

1661年、アイルランドの化学者ロバート・ボイルは、地球上のすべてのものは水、土、火、空気の4つの要素で構成されているというアリストテレスの主張（当時の錬金術、化学、物理学の基礎の哲学的基礎）を批判する論文を発表しました。 ボイルは、すべてのものは「微粒子」、つまりさまざまな組み合わせでさまざまな物質や物体を形成する超小さな部品で構成されていると主張しました。 その後、デモクリトスとボイルの考えは科学界に受け入れられました。

1704 年、アイザック ニュートンは小体の謎を探求することを提案しました。

1959年、アメリカの物理学者リチャード・ファインマンは、「今のところ、私たちは自然が提供する原子構造を使わざるを得ません」と述べました。 「しかし原理的には、物理​​学者は与えられた化学式に従ってあらゆる物質を合成することができます。」

1959 年に谷口紀夫氏が初めて「ナノテクノロジー」という用語を使用しました。

1980 年にエリック・ドレクスラーがこの用語を使用しました。

スライド 7

リチャード・フィリップス・フェイマン (1918-1988) アメリカの傑出した物理学者。 量子電気力学の創始者の一人で、1965 年にノーベル物理学賞を受賞。

「下にはまだ十分な余地がある」として知られるファインマンの有名な講義は、現在、ナノワールドを征服する闘争の出発点と考えられています。 この本は 1959 年にカリフォルニア工科大学で初めて読み上げられました。 講演タイトルの「下」という言葉は「非常に小さな次元の世界」という意味でした。

ナノテクノロジーはそれ自体が科学分野となり、1980 年代初頭にアメリカの科学者エリック・ドレクスラーが詳細な分析を行い、著書『創造のエンジン: ナノテクノロジーの来るべき時代』の出版を経て、長期的な技術プロジェクトとなりました。

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ナノオブジェクトの観察と移動を可能にした最初のデバイスは走査型プローブ顕微鏡、つまり同様の原理で動作する原子間力顕微鏡と走査型トンネル顕微鏡でした。 原子間力顕微鏡 (AFM) は、ゲルト ビニヒとハインリヒ ローラーによって開発され、1986 年にこの研究でノーベル賞を受賞しました。

スライド 10

AFMの基礎は、通常はシリコンで作られ、薄いカンチレバープレートを表すプローブです（これは、英語の単語「カンチレバー」（コンソール、ビーム）からカンチレバーと呼ばれます）。 カンチレバーの端には、1 つ以上の原子のグループで終わる非常に鋭いスパイクがあります。 主な材質はシリコンと窒化ケイ素です。

マイクロプローブがサンプルの表面に沿って移動すると、蓄音機の針が蓄音機のレコードに沿ってスライドするのと同じように、スパイクの先端が上下し、表面の微細な凹凸の輪郭を描きます。 カンチレバーの突き出た端にはミラー領域があり、そこにレーザービームが落ちて反射されます。 表面の凹凸でスパイクが下がったり上がったりすると、反射ビームが偏向され、この偏差が光検出器によって記録され、スパイクが近くの原子に引き付けられる力が圧電センサーによって記録されます。

光検出器とピエゾセンサーのデータはフィードバックシステムで使用されます。 その結果、サンプル表面の体積レリーフをリアルタイムで構築することが可能になります。

スライド 11

走査型プローブ顕微鏡の別のグループは、いわゆる量子力学的「トンネル効果」を使用して表面レリーフを構築します。 トンネル効果の本質は、鋭い金属針と約 1 nm の距離にある表面との間の電流がこの距離に依存し始めることです。距離が小さいほど、電流は大きくなります。 10 V の電圧が針と表面の間に印加される場合、この「トンネル」電流は 10 pA ～ 10 nA の範囲になります。 この電流を測定して一定に保つことで、針と表面との距離も一定に保つことができます。 これにより、サーフェスの体積プロファイルを作成できます。 原子間力顕微鏡とは異なり、走査型トンネル顕微鏡は金属または半導体の表面しか研究できません。

走査トンネル顕微鏡を使用すると、オペレーターが選択した点に任意の原子を移動できます。 このようにして、原子を操作してナノ構造を作成することが可能です。 ナノメートルオーダーの寸法を持つ表面上の構造。 1990 年に、IBM の従業員は、ニッケル プレート上の 35 個のキセノン原子から会社名を組み合わせることでこれが可能であることを示しました。

Institute of Molecular Manufacturing Web サイトのホームページには、ベベル ディファレンシャルが飾られています。 E. ドレクスラーによって、水素、炭素、ケイ素、窒素、リン、水素、硫黄の原子から総数 8298 個が集められました。コンピュータ計算により、その存在と機能が物理法則に矛盾しないことが示されています。

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A.I.にちなんで名付けられたロシア国立教育大学のナノテクノロジークラスのライセウムの学生向けのクラス。 ヘルツェン。

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ナノ構造は、個々の原子や単一分子からだけでなく、分子ブロックからも組み立てることができます。 ナノ構造を作成するためのそのようなブロックまたは要素は、グラフェン、カーボンナノチューブ、およびフラーレンです。

スライド 14

1985 リチャード・スモーリー、ロバート・カール、ハロルド・クロトーはフラーレンを発見し、初めてサイズ 1 nm の物体を測定することができました。

フラーレンは60個の原子が球状に並んだ分子です。 1996 年、科学者のグループがノーベル賞を受賞しました。

ビデオクリップのデモンストレーション。

スライド 15

アルミニウムに少量（1％以下）のフラーレンを添加すると、鋼と同等の硬度が得られます。

スライド 16

グラフェンは、炭素原子が結合して格子を形成した単一の平らなシートであり、各セルは蜂の巣に似ています。 グラフェン内の最も近い炭素原子間の距離は約 0.14 nm です。

光の球は炭素原子であり、それらの間の棒はグラフェン シート内の原子を保持する結合です。

スライド 17

通常の鉛筆の芯の材料であるグラファイトは、グラフェンのシートが積み重なったものです。 グラファイト内のグラフェンは結合が非常に弱く、互いに滑り落ちてしまう可能性があります。 したがって、紙の上にグラファイトを走らせると、それに接触しているグラフェンのシートがグラファイトから離れて紙の上に残ります。 これは、グラファイトが書き込みに使用できる理由を説明します。

スライド 18

デンドリマーは、「ボトムアップ」方向のナノ世界への道の 1 つです。

樹木状ポリマーは、分子を分岐構造と組み合わせることによって形成される、サイズが 1 ～ 10 nm の範囲のナノ構造です。 デンドリマー合成は、高分子化学と密接に関係するナノテクノロジーの 1 つです。 すべてのポリマーと同様に、デンドリマーはモノマーで構成されており、これらのモノマーの分子は分岐構造を持っています。

デンドリマーが形成される物質が存在すると、デンドリマーの内部に空洞が形成されることがあります。 薬物を含む溶液中でデンドリマーが合成されると、このデンドリマーは薬物とともにナノカプセルになります。 さらに、デンドリマー内部の空洞には、さまざまな病気の診断に使用される放射性標識物質が含まれる場合があります。

スライド 19

症例の 13% ではがんで死亡します。 この病気により、毎年世界中で約 800 万人が死亡しています。 多くの種類の癌は依然として不治であると考えられています。 科学的研究は、ナノテクノロジーがこの病気と戦う強力なツールとなり得ることを示しています。 デンドリマー – がん細胞に対する毒を含むカプセル

がん細胞は分裂して増殖するために大量の葉酸を必要とします。 したがって、葉酸分子は癌細胞の表面に非常によく接着し、デンドリマーの外殻に葉酸分子が含まれている場合、そのようなデンドリマーは癌細胞にのみ選択的に接着します。 このようなデンドリマーの助けを借りて、他の分子がデンドリマーの殻に結合し、たとえば紫外線の下で光ると、がん細胞が見えるようになります。 がん細胞を殺す薬剤をデンドリマーの外殻に付着させることで、がん細胞を検出するだけでなく、がん細胞を殺すことも可能になります。

科学者らによると、ナノテクノロジーの助けを借りて、病気の発症の最初の兆候の出現を警告する顕微鏡センサーを人間の血球に埋め込むことが可能になるという。

スライド 20

量子ドットは、生物学者にとって生きた細胞内のさまざまな構造を観察するための便利なツールとしてすでに使用されています。 さまざまな細胞構造は同様に透明で無色です。 したがって、顕微鏡で細胞を見ると、細胞の端しか見えません。 特定の細胞構造を可視化するために、特定の細胞内構造に付着できるさまざまなサイズの量子ドットが作成されました。

緑色に光る最も小さいものは、細胞の内部骨格を構成する微小管にくっつくことができる分子に接着されていた。 中程度の大きさの量子ドットはゴルジ体の膜に付着することができ、最大の量子ドットは細胞核に付着することができます。 これらすべての量子ドットを含む溶液にセルを浸し、その中にしばらく置くと、量子ドットが内部に浸透して、可能な限りどこにでも付着します。 この後、セルは量子ドットを含まない溶液中で顕微鏡下で洗浄されます。 細胞構造がはっきりと見えるようになりました。

赤 – コア。 緑色 - 微小管。 黄色 – ゴルジ体。

スライド 21

二酸化チタン、TiO2 は地球上で最も一般的なチタン化合物です。 その粉末はまばゆい白色をしているため、塗料、紙、歯磨き粉、プラスチックの製造に染料として使用されています。 その理由は、非常に高い屈折率 (n=2.7) にあります。

酸化チタン TiO2 は非常に強い触媒活性を持っており、化学反応の発生を促進します。 紫外線の存在下では、水分子がフリーラジカル、つまりヒドロキシル基 OH- と、有機化合物が二酸化炭素と水に分解されるような高い活性を持つスーパーオキシドアニオン O2- に分解されます。

粒子サイズが小さくなるほど触媒活性が高まるため、通常は人体に有害な有機化合物を水、空気、さまざまな表面から浄化するために使用されます。

高速道路のコンクリートに光触媒を配合することで、道路周辺の環境改善につながります。 さらに、これらのナノ粒子の粉末を自動車燃料に添加することが提案されており、これにより、排気ガス中の有害な不純物の含有量も削減されるはずである。

ガラスに塗布された二酸化チタンのナノ粒子の膜は透明で目には見えません。 しかし、このようなガラスは、太陽光にさらされると、有機汚染物質を自己洗浄して、有機汚れを二酸化炭素と水に変えることができます。 酸化チタンのナノ粒子で処理されたガラスは油汚れがないため、水によく濡れます。 その結果、水滴がガラスの表面に沿ってすぐに広がり、薄い透明な膜を形成するため、このようなガラスは曇りにくくなります。

二酸化チタンは密閉空間では機能しなくなります。 人工光には紫外線はほとんどありません。 しかし、科学者たちは、その構造をわずかに変えることによって、太陽スペクトルの可視部分を感知できるようにすることが可能であると信じています。 このようなナノ粒子に基づいて、例えばトイレ用のコーティングを作製することが可能となり、その結果、トイレの表面上のバクテリアや他の有機物の含有量を数倍に減らすことができる。

二酸化チタンは紫外線を吸収する能力があるため、クリームなどの日焼け止めの製造にすでに使用されています。 クリームメーカーは、非常に小さいので日焼け止めにほぼ絶対的な透明性を与えるナノ粒子の形でそれを使用し始めています。

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セルフクリーニングナノグラスと「ロータス効果」

ナノテクノロジーにより、マッサージ用のマイクロブラシと同様の表面を作成することが可能です。 このような表面はナノグラスと呼ばれ、互いに等距離に配置された同じ長さの多数の平行なナノワイヤ (ナノロッド) で構成されます。

ナノグラス上に落ちる水滴は、液体の高い表面張力によって妨げられるため、ナノグラスの間に浸透することはできません。

ナノグラスの濡れ性をさらに低くするために、その表面は疎水性ポリマーの薄い層で覆われています。 そして、水だけでなく、あらゆる粒子もナノグラスに付着することはありません。 ほんの数点だけに触れてください。 したがって、ナノ絨毛で覆われた表面に存在する汚れ粒子は、それ自体で落ちるか、転がる水滴によって運び去られます。

フリース表面の汚れ粒子の自己洗浄は「ロータス効果」と呼ばれます。 周囲の水が濁って汚れていても、蓮の花や葉は清らかです。 これは、葉や花が水に濡れていないため、水滴が水銀の玉のように転がり落ち、跡が残らず、すべての汚れが洗い流されます。 接着剤や蜂蜜の一滴も蓮の葉の表面に留まりません。

蓮の葉の表面全体が高さ約10ミクロンの微小ニキビで密に覆われており、さらにそのニキビ自体もさらに小さな微絨毛で覆われていることが判明した。 研究によると、これらの微小ニキビや絨毛はすべてワックスでできており、ワックスは疎水性があることが知られており、蓮の葉の表面がナノグラスのように見えます。 蓮の葉の湿潤性を大幅に低下させるのは、蓮の葉の表面のニキビ構造です。 比較のために: モクレンの葉の比較的滑らかな表面は、自浄能力がありません。

したがって、ナノテクノロジーにより、撥水特性も備えた自己洗浄性のコーティングや材料を作成することが可能になります。 このような生地で作られた素材は常に清潔な状態を保ちます。 自動洗浄フロントガラスはすでに製造されており、その外表面はナノ絨毛で覆われています。 このようなガラスではワイパーは何もすることができません。 「ロータス効果」を利用して自動洗浄する、永久にきれいな自動車ホイールのリムが販売されており、汚れが付着しない塗料で家の外側を塗装できるようになりました。

スイスの科学者は、ポリエステルを多数の小さなシリコン繊維でコーティングして防水素材を作成することに成功した。

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ナノワイヤは、金属、半導体、または誘電体でできた、直径がナノメートル程度のワイヤです。 ナノワイヤーの長さは、多くの場合、その直径の 1000 倍以上になることがあります。 したがって、ナノワイヤは一次元構造と呼ばれることがあり、その直径が非常に小さい (原子サイズ約 100) ため、さまざまな量子力学的効果を発現することができます。 ナノワイヤーは自然界には存在しません。

ナノワイヤの独特な電気的および機械的特性は、将来のナノエレクトロニクスおよびナノエレクトロメカニカルデバイス、さらには新しい複合材料やバイオセンサーの要素にナノワイヤを使用するための前提条件を作り出します。

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トランジスタとは異なり、バッテリーの小型化は非常にゆっくりと起こります。 ガルバニ電池のサイズ（電力単位に換算した場合）は、過去 50 年間でわずか 15 分の 1 に減少し、同時にトランジスタのサイズは 1000 分の 1 以上減少し、現在は約 100 nm です。 自律電子回路のサイズは、電子回路の充填ではなく、電流源のサイズによって決まることが多いことが知られています。 さらに、デバイスの電子機器が高性能になればなるほど、より大きなバッテリーが必要になります。 そのため、電子機器のさらなる小型化には、新しいタイプの電池の開発が必要です。 ここでもナノテクノロジーが役に立ちます

東芝は2005年に、負極にチタン酸リチウムのナノ結晶をコーティングし、電極面積を数十倍に拡大したリチウムイオン電池を試作した。 従来のリチウムイオン電池は毎分 2 ～ 3% の速度で充電し、完全に充電するには 1 時間かかりますが、新しいバッテリーはわずか 1 分の充電で容量の 80% を得ることができます。

ナノ粒子電極を含むバッテリーは、高い再充電速度に加えて、耐用年数が長くなります。1,000 回の充放電サイクルの後でも、容量の損失はわずか 1% であり、新しいバッテリーの総耐用年数は 5,000 サイクル以上です。 さらに、これらのバッテリーは -40°C までの温度でも動作でき、充電量の損失は 20% のみです (-25°C で既に充電が完了する一般的な現代のバッテリーの場合は 100%)。

2007年以降、電気自動車に搭載可能な、導電性ナノ粒子で作られた電極を備えた電池が販売されている。 これらのリチウムイオン電池は最大 35 kWh のエネルギーを蓄えることができ、わずか 10 分で最大容量まで充電できます。 現在、このようなバッテリーを搭載した電気自動車の航続距離は 200 km ですが、これらのバッテリーの次期モデルはすでに開発されており、電気自動車の航続距離を 400 km まで伸ばすことができます。これは、ガソリン車の最大航続距離にほぼ匹敵します。 （給油から給油まで）。

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ある物質が別の物質と化学反応を起こすためには、特定の条件が必要ですが、そのような条件を作り出すことができないことがよくあります。 したがって、膨大な数の化学反応が紙の上にのみ存在します。 それらを実行するには、反応を促進するが反応には関与しない物質である触媒が必要です。

科学者たちは、カーボンナノチューブの内面にも優れた触媒活性があることを発見しました。 彼らは、炭素原子の「グラファイト」シートを筒状に丸めると、その内面の電子の濃度が減少すると考えています。 これは、ナノチューブの内面が、例えば CO 分子内の酸素と炭素原子間の結合を弱め、CO から CO2 への酸化の触媒となる能力を説明します。

カーボンナノチューブと遷移金属の触媒能力を組み合わせるために、カーボンナノチューブと遷移金属のナノ粒子がナノチューブの内部に導入されました（この触媒のナノ複合体は、合成からエチルアルコールを直接合成するという、夢でしかなかった反応を開始できることが判明しました）天然ガス、石炭、さらにはバイオマスから得られるガス（一酸化炭素と水素の混合物）。

実際、人類は常に知らず知らずのうちにナノテクノロジーの実験を試みてきました。 私たちは知り合った当初にこのことを知り、ナノテクノロジーの概念を聞き、テクノロジーの発展においてこのような質的飛躍を可能にした科学者の歴史と名前を学び、テクノロジーそのものについて知り、さらには発見者、ノーベル賞受賞者のリチャード・スモーリー氏からフラーレン発見の歴史を聞きました。

テクノロジーは、私たち一人ひとりの生活の質と、私たちが住む国家の力を決定します。

この方向のさらなる発展はあなた次第です。

「アルカンの性質」 - アルカン。 この段落の情報をよく読んでください。 IUPAC命名法。 接続。 アルカンの物理的性質。 私たちは問題を解決します。 アルケンとアルキン。 炭化水素の天然源。 飽和炭化水素。 メタンのハロゲン化。 命名法。 燃料としての天然ガス。 水素。 アルカンの化学的性質。 特別演習のバリエーション。

「メタン」 - 重度の窒息の応急処置：被害者を有害な雰囲気から取り除く。 メタン。 濃度は、多くの場合、100 万分の 1 または 10 億分の 1 で表されます。 大気中のメタン検出の歴史は浅い。 地球の大気中のメタンと三フッ化窒素の増加が懸念を引き起こしています。 環境プロセスにおけるメタンの役割は非常に重要です。

「化学飽和炭化水素」 - 8. 応用。 メタンは天然ガスの形で燃料として使用されます。 軌道間の角度は 109 度 28 分です。 1. 飽和炭化水素の最も特徴的な反応は置換反応です。 アルカン分子では、すべての炭素原子がハイブリダイゼーションの SP3 状態にあります。

「飽和炭化水素の化学」 - 飽和炭化水素の表。 有機化学。 研究室で。 C2H6。 したがって、炭素鎖はジグザグの形状になります。 炭水化物（アルカンまたはパラフィン）を制限します。 メタンはどこで使用されますか? レシート。 メタン。 飽和炭化水素と呼ばれる化合物は何ですか? 質問と課題。 応用。

随伴ガスから得られる混合ガス。 天然ガス。 炭化水素の天然ガス混合物。 石油の起源。 したがって、飽和炭化水素は分子内に最大数の水素原子を含みます。 1. アルカンの概念 2. 天然資源 3. 供給源としての石油 4. 天然ガス。 天然温泉。

「飽和炭化水素の構造」 - アルカンの燃焼。 異性体の例。 アルカンの同族系列。 飽和炭化水素。 ポジティブな結果とネガティブな結果。 メタンの性質。 単結合の特徴。 新しい知識とスキルの形成。 急進派。 アルカンの物理的性質。 アルカン。 分解反応。 合成ガスの製造。

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