Predstavitev na temo genetske povezanosti ogljikovodikov. Tema lekcije "Genetsko razmerje ogljikovodikov, alkoholov, aldehidov in ketonov" Cilj Razviti sposobnost sestavljanja strukturnih formul z uporabo teh informacij

Pouk ponavljanja in posploševanja znanja na temo "Ogljikovodiki" v 10. razredu po programu O.S. Gabrielyan. Namenjen utrjevanju ključnih vprašanj teme: nomenklatura, izomerija, metode pridobivanja in lastnosti nasičenih, nenasičenih in aromatskih ogljikovodikov. Lekcija vključuje reševanje računskih in kvalitativnih problemov ter verig transformacij. Dijaki morajo poimenovati predlagane snovi, vzpostaviti korelacije med razredi organskih snovi ter med njimi izbrati homologe in izomere.

Prenesi:

Predogled:

Mestna izobraževalna ustanova

srednja šola št.6

vas Oktyabrskaya, Krasnodarska regija

pri kemiji v 10. razredu

na temo:

Odprta lekcija kemije

v 10. razredu na temo:

« Posploševanje in sistematizacija znanja na temo: "Ogljikovodiki".

"Genetske serije ogljikovodikov".

Cilji lekcije:

1. Ponovite, posplošite in utrdite znanje in spretnosti, pridobljene med študijem te teme; znati razvrščati ogljikovodike, primerjati njihovo sestavo, strukturo, lastnosti; ugotavljajo vzročno-posledične zveze (sestava, struktura, lastnosti, uporaba).
2. Znati na primerih razložiti razloge za raznolikost organskih snovi, materialno enotnost anorganskih in organskih snovi.
3. Znati sestaviti enačbe kemijskih reakcij, ki razkrivajo genetske odnose med ogljikovodiki različnih homolognih nizov.
4. Razviti kognitivno dejavnost z uporabo nestandardnih nalog; razvijati logično razmišljanje in sklepati; pojasniti potek poskusa, izpostaviti glavno, primerjati, posploševati.
5. Vzbuditi zanimanje za kemijo, jo predstaviti njeni vlogi na današnji stopnji.

Vrsta lekcije: ura posploševanja in sistematizacije pridobljenega znanja.

Metode: reševanje kvalitativnih in računskih nalog, samostojno delo.

Oprema: Modeli vseh predstavnikov ogljikovodikov, genetske tabele

Ogljikovodična razmerja.

MED POUKOM.

JAZ. Organiziranje časa.

Medsebojno pozdravljanje, beleženje odsotnih, preverjanje pripravljenosti na pouk.

II. Učiteljev uvodni govor.

učiteljica. Končali smo s preučevanjem teme "Ogljikovodiki". Danes bomo v lekciji povzeli znanje o strukturi, lastnostih in izomeriji teh spojin.

Vsi naravni predmeti in pojavi se preučujejo v medsebojnem odnosu. Med številnimi vrstami povezav je mogoče izpostaviti tiste, ki kažejo, kaj je primarno in kaj sekundarno, kako nekateri predmeti ali pojavi povzročajo druge. Te vrste povezav imenujemo genetske.

Med homolognimi serijami ogljikovodikov obstaja genetska povezava, ki se razkrije v procesu medsebojnega preoblikovanja teh snovi.

III. Delajte na temo lekcije.

1. Prvo vprašanje, ki ga obravnavamo, je sestava, klasifikacija in nomenklatura ogljikovodikov.

Označite razred spojin in poimenujte naslednje snovi:

Formule snovi so zapisane na plakat in obešene na tablo. Učenci izmenično imenujejo snovi in ​​označijo razred spojine.

Homologi: a) in b); g) in in); c) in j)

Izomeri: c) in d); e)h) in f)

1. Ena od skupnih lastnosti ogljikovodikov je prisotnost pojava izomerije.

Vprašanja za razred:

1. Kateri pojav imenujemo izomerija?
2. Katere vrste izomerizma obstajajo?
3. Za katere ogljikovodike je značilna prostorska izomerija?
4. Kateri ogljikovodiki kažejo razredno izomerijo?
5. Katere snovi imenujemo homologi?

Izmed zgoraj navedenih snovi izberite a) homologe, b) izomere.

1. učiteljica. Med homolognimi serijami obstaja genetska povezanost, ki jo lahko zasledimo med medsebojnim preoblikovanjem snovi. Najbogatejša naravna vira ogljikovodikov sta nafta in zemeljski plin.

Za prehod iz ene skupine v drugo se uporabljajo postopki: dehidrogenacija, hidrogenacija, ciklizacija in drugi. Dogajanje naših ruskih znanstvenikov - N.D. Zelinsky, V.V. Kazansky, M.G. Kucherov - je zelo pomembno.

Reševanje verig transformacij, ki odražajo

genetsko razmerje ogljikovodikov.

1. Dve osebi rešita dve verigi na ploščah:

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

2- samo študent pod a)

1. Ena oseba na tabli rešuje verigo povečane težavnosti:

1. Ostali v razredu rešujejo splošno verigo in izmenično gredo k tabli:

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

H2, Ni Y H2O, H3PO4 B

Preverjanje verig za tablami št. 1 (a in b), št. 2.

1. Pri preučevanju teme "Ogljikovodiki" se pogosto rešujejo računalniški in eksperimentalni problemi, pri katerih se uporabljajo posamezne lastnosti snovi.

Reševanje problemov kakovosti.

1. Dve osebi na ploščah rešujeta kakovostne probleme, izdane v obliki posameznih kartic:

Kartica 1.

Odgovor: Preskoči obe snovi skozi bromovo ali jodovo vodo. Tam, kjer se je nahajala propin-bromna voda, se bo razbarvala.

kartica 2.

odgovor: Prepoznate ga lahko po naravi plamena pri gorenju vsakega plina. Etan gori z brezbarvnim modrim plamenom, etilen s svetlo rumenim plamenom, acetilen pa z dimnim plamenom.

1. Vsi ostali (ki to želijo) rešijo problem kakovosti na glavni plošči s podporo razreda:

Kartica 3.

Ena jeklenka vsebuje metan in propen. Kako ločiti to mešanico? Napišite ustrezne reakcije.

Odgovori . Skozi mešanico plinov teče bromova voda:

Čisti metan ostane kot plin. Nastali 1,2-dibromopropan obdelamo s cinkom:

Čisti propen se sprošča kot plin.

Reševanje računskih nalog.

1. Dve osebi pri tablah rešujeta naloge s kartami:

Kartica 1.

kartica 2.

1. Ena oseba in razred rešita problem na glavni plošči:

Kartica 3.

Pri zgorevanju 4,4 g neznanega ogljikovodika se je sprostilo 6,72 l ogljikovega dioksida in 7,2 g vode. Izpeljite formulo tega ogljikovodika, če je njegova relativna gostota za vodik 22.

Preverjanje rešitev nalog s kartic 1 in 2.

IV. Analiza ocen za lekcijo.

V. Domača naloga:ponovite vse na temo "Ogljikovodiki" + rešite verigo transformacij: CO 2

CH 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 +HNO3 A

↓H2SO4

C6H5Cl

Kartica 1.

Dve posodi vsebujeta propan in propin. Identificirajte snovi s pomočjo kvalitativnih reakcij, podprtih z reakcijskimi enačbami.

kartica 2.

Tri posode vsebujejo etan, eten in etin. Kako prepoznati, kateri plin je kje. Napišite enačbe za ustrezne reakcije.

Kartica 1.

Določite molekulsko formulo ogljikovodika, če je znano, da je njegova sestava 80 % ogljika, 20 % vodika in je relativna gostota hlapov v zraku 1,034.

kartica 2.

Izračunajte maso 96 % etilnega alkohola, ki ga lahko dobite z reakcijo hidratacije etilena s prostornino 67,2 litra.

Predogled:

Če želite uporabljati predogled predstavitev, ustvarite Google Račun in se prijavite vanj: https://accounts.google.com

Podnapisi diapozitivov:

Odprta lekcija kemije v 10. razredu Genetske serije ogljikovodikov. Posploševanje in sistematizacija znanja

1. Ponovite, posplošite in utrdite znanje in spretnosti, pridobljene med študijem te teme; znati razvrščati ogljikovodike, primerjati njihovo sestavo, strukturo, lastnosti; ugotavljajo vzročno-posledične zveze (sestava, struktura, lastnosti, uporaba). 2. Znati sestaviti enačbe kemijskih reakcij, ki razkrivajo genetske odnose med ogljikovodiki različnih homolognih serij. Cilji lekcije:

Vsi naravni predmeti in pojavi se preučujejo v medsebojnem odnosu. Med številnimi vrstami povezav je mogoče izpostaviti tiste, ki kažejo, kaj je primarno in kaj sekundarno, kako nekateri predmeti ali pojavi povzročajo druge. Te vrste povezav imenujemo genetske. Med homolognimi serijami ogljikovodikov obstaja genetska povezava, ki se razkrije v procesu medsebojnega preoblikovanja teh snovi.

Tema lekcije "Genetsko razmerje ogljikovodikov, alkoholov, aldehidov in ketonov" Cilj Razviti sposobnost sestavljanja strukturnih formul z uporabo teh informacij. Razviti veščino izvajanja verig transformacij organskih snovi. Izboljšati poznavanje klasifikacije in nomenklature organskih snovi.

Program dejavnosti "Sestavljanje strukturne formule snovi z uporabo teh informacij" 1) Prevedite te informacije v jezik diagramov. 2) Ugani razred povezave. 3) Določite razred spojine in njeno strukturno formulo. 4) Zapišite enačbe za reakcije, ki se zgodijo.

Program aktivnosti: “Izvajanje verig transformacij” 1). Oštevilčite kemijske reakcije. 2).Določite in označite razred posamezne snovi v verigi pretvorb. 3).Analiziraj verigo: A) Nad puščico napiši formule reagentov in reakcijske pogoje; B) Pod puščico napišite formule dodatnih zmnožkov z znakom minus. 4).Zapiši reakcijske enačbe: A) Razporedi koeficiente; B) Poimenujte produkte reakcije.

Razvrstitev organskih spojin glede na strukturo ogljikove verige 1. Glede na naravo ogljikovega skeleta ločimo aciklične (linearne in razvejane ter ciklične) spojine - spojine, ki imajo odprto linearne ali razvejane ogljikove verige se pogosto imenujejo ciklične spojine - spojine, ki vsebujejo molekule, zaprte v ciklu CA

Razvrstitev posameznih ogljikovih atomov V samih ogljikovih skeletih je običajno, da posamezne ogljikove atome razvrstimo glede na število ogljikovih atomov, ki so nanj kemično vezani. Če je določen atom ogljika vezan na en atom ogljika, se imenuje primarni, z dvema - sekundarni, s tremi - terciarni in s štirimi - kvartarni. V samih ogljikovih skeletih je običajno razvrščanje posameznih ogljikovih atomov glede na število ogljikovih atomov, ki so nanje kemično vezani. Če je določen atom ogljika vezan na en atom ogljika, se imenuje primarni, z dvema - sekundarni, s tremi - terciarni in s štirimi - kvartarni. Kako se imenuje prikazani atom ogljika: Kako se imenuje prikazan atom ogljika: a) znotraj kroga _________________; b) znotraj kvadrata __________________; c) znotraj srca __________________; d) znotraj trikotnika _________________;

Tema: "Genetsko razmerje ogljikovodikov in njihovih derivatov."

Tarča:

upoštevajo genetsko razmerje med vrstami ogljikovodikov in razredi organskih spojin;

posplošujejo in sistematizirajo znanje učencev o ogljikovodikih in njihovih derivatih na podlagi primerjalnih značilnosti njihovih lastnosti.

razvoj logičnega mišljenja, ki temelji na kemiji ogljikovodikov in njihovih derivatov.

razvijanje veščin samoizobraževanja med učenci.

Cilji lekcije:

pri učencih razvijati sposobnost postavljanja ciljev in načrtovanja svojih dejavnosti pri pouku;

razvijati logično razmišljanje pri učencih (z ugotavljanjem genetske povezave med različnimi razredi ogljikovodikov, postavljanjem hipotez o kemijskih lastnostih neznanih organskih snovi);

razvijati zmožnost učencev za primerjanje (na primeru primerjave kemijskih lastnosti ogljikovodikov);

razvijati informacijsko in kognitivno kompetenco študentov;

razvijati pri učencih kemični govor, sposobnost razumnega odgovarjanja na vprašanja,

razvijati komunikacijske sposobnosti učencev, gojiti sposobnost poslušanja odgovorov sošolcev.

Vrsta lekcije:

za didaktične namene - izpopolnjevanje znanja,

po metodi organizacije - posploševanje.

Metode:

verbalno (pogovor),

praktična - izdelava transformacijskih shem in njihova izvedba,

opravljanje samostojnega dela.

Učiteljica:

Organska kemija- znanost o vitalnih snoveh.
Ogljikovodiki so velikega pomena za sodobno industrijo, tehnologijo in vsakdanje življenje ljudi. Te snovi, tako posamezno kot v obliki naravnih mešanic (plin, nafta, premog), služijo kot surovine za proizvodnjo več deset tisoč kompleksnejših organskih spojin, ki v naše domove prinašajo toploto in svetlobo.

Multimedijska predstavitev

Organske snovi zavzemajo zelo veliko mesto v našem življenju. Danes jih je več kot 20 milijonov. Brez njih bi iz vsakdanjega življenja izginilo veliko znanih stvari: plastični in gumijasti izdelki, gospodinjske kemikalije, kozmetika. Vsak dan se sintetizira vedno več novih snovi. Nemogoče je vedeti vse o vsem. Vendar pa je mogoče razumeti osnovne zakonitosti, ki veljajo pri pretvorbi organskih snovi.

Dogajanje naših ruskih znanstvenikov - N.D. Zelinsky, V.V. Kazansky, M.G. Kucherov - je zelo pomembno.

Učiteljica:
Katere razrede ogljikovodikov poznate, jih takoj poimenujte s splošno formulo.

Tabela "Razvrstitev snovi"

Odgovori na vprašanja:

Učiteljica:

Kako se različne vrste ogljikovodikov razlikujejo po sestavi?

Študenti(število vodikovih atomov)

Učiteljica:

Katere reakcije je treba izvesti, da dobimo drugo iz ene vrste ogljikovodika?

Študenti:

(Reakcije hidrogeniranja ali dehidrogeniranja.

Tako je mogoče doseči večino prehodov, vendar ta metoda proizvodnje ogljikovodikov ni univerzalna. Puščice v diagramu označujejo ogljikovodike, ki se lahko neposredno pretvorijo drug v drugega v eni reakciji).

Učiteljica:

Shematično je videti takole:

Vaja: Za utrditev preučenega materiala izvedite več verig preoblikovanja. Določite vrsto vsake reakcije:

Učiteljica: Veste, da obstaja genetska povezava ne le med ogljikovodiki, ampak tudi med njihovimi derivati ​​- organskimi snovmi, ki vsebujejo kisik, ki se v industrijskem obsegu pridobivajo iz proizvodov predelave nafte, plina in premoga. Ugotovimo to razmerje na primeru transformacijskih verig:

Študentsko delo na interaktivni tabli.

To omogoča ciljno sintezo določenih spojin z uporabo vrste potrebnih kemičnih reakcij (veriga transformacij)

Delček video zgodbe.

Naloga: sestaviti reakcijske enačbe, navesti pogoje za potek in vrsto reakcij.

Zaključek: Danes smo v lekciji - na primeru genetske povezave organskih snovi različnih homoloških serij - videli in dokazali s pomočjo transformacij - enotnost materialne enotnosti sveta.

Domača naloga:

Rešite težavo: Dana 2 mola etilnega alkohola.

Koliko je nastala 1 vrsta - gramov dibromoetana;
2. vrstica – litri ogljikovega dioksida
3. vrstica – gram etilenglikola;

Pregled tem o homologiji in izomeriji: ustvarite formule za en in dva izomera sestave.

Vdelana koda

V stiku z

Sošolci

Telegram

Ocene

Dodajte svoje mnenje

Diapozitiv 2

Razmerje med razredi snovi izražajo genetske verige

• Genetska serija je izvajanje kemičnih transformacij, zaradi katerih lahko snovi enega razreda dobimo iz snovi drugega razreda.
• Za izvedbo genetskih transformacij morate vedeti:
• razredi snovi;
• nomenklatura snovi;
• lastnosti snovi;
• vrste reakcij;
• nominalne reakcije, na primer Wurtzeva sinteza:

Ogled vseh diapozitivov

Povzetek

Kaj je nano?�

.�

Diapozitiv 3

Diapozitiv 4

Diapozitiv 5

Diapozitiv 6

Diapozitiv 7

Diapozitiv 9

Diapozitiv 10

Diapozitiv 11

Diapozitiv 12

Diapozitiv 13

Diapozitiv 14

Predstavitev video posnetka.

Diapozitiv 15

Diapozitiv 16

Diapozitiv 17

Diapozitiv 18

Diapozitiv 19

Diapozitiv 20

Diapozitiv 21

Diapozitiv 22

Diapozitiv 23

Diapozitiv 24

Diapozitiv 25

Kaj je nano?�

Nove tehnologije so tiste, ki človeštvo premikajo naprej na poti napredka.�

Cilji in cilji tega dela so razširiti in izboljšati znanje učencev o svetu okoli njih, novih dosežkih in odkritjih. Oblikovanje sposobnosti primerjanja in posploševanja. Sposobnost poudariti glavno stvar, razviti ustvarjalni interes, gojiti neodvisnost pri iskanju gradiva.

Začetek 21. stoletja zaznamuje nanotehnologija, ki združuje biologijo, kemijo, informatiko in fiziko.

V zadnjih letih je hitrost znanstvenega in tehnološkega napredka postala odvisna od uporabe umetno ustvarjenih predmetov nanometrske velikosti. Snovi in ​​predmeti velikosti 1–100 nm, ustvarjeni na njihovi osnovi, se imenujejo nanomateriali, načini njihove proizvodnje in uporabe pa nanotehnologije. S prostim očesom lahko človek vidi predmet s premerom približno 10 tisoč nanometrov.

V najširšem pomenu je nanotehnologija raziskava in razvoj na atomski, molekularni in makromolekularni ravni na velikostni lestvici od enega do sto nanometrov; ustvarjanje in uporaba umetnih struktur, naprav in sistemov, ki imajo zaradi svojih ultra majhnih velikosti bistveno nove lastnosti in funkcije; manipulacija snovi na lestvici atomske razdalje.

Diapozitiv 3

Tehnologije določajo kakovost življenja vsakega izmed nas in moč države, v kateri živimo.

Industrijska revolucija, ki se je začela v tekstilni industriji, je spodbudila razvoj železniških komunikacijskih tehnologij.

Kasneje je rast prevoza različnega blaga postala nemogoča brez novih avtomobilskih tehnologij. Tako vsaka nova tehnologija povzroči rojstvo in razvoj sorodnih tehnologij.

Sedanji čas, v katerem živimo, imenujemo znanstveno-tehnološka revolucija ali informacijska revolucija. Začetek informacijske revolucije je sovpadel z razvojem računalniških tehnologij, brez katerih si življenja sodobne družbe ni več mogoče predstavljati.

Razvoj računalniške tehnologije je bil vedno povezan z miniaturizacijo elementov elektronskih vezij. Trenutno je velikost enega logičnega elementa (tranzistorja) računalniškega vezja približno 10-7 m, znanstveniki pa verjamejo, da je nadaljnja miniaturizacija računalniških elementov možna le, če se razvijejo posebne tehnologije, imenovane "nanotehnologija".

Diapozitiv 4

V prevodu iz grščine beseda "nano" pomeni škrat, gnom. En nanometer (nm) je milijarda metra (10-9 m). Nanometer je zelo majhen. En nanometer je tolikokrat manjši od enega metra, kolikor je debelina prsta manjša od premera Zemlje. Večina atomov ima premer od 0,1 do 0,2 nm, debelina DNK verig pa je približno 2 nm. Premer rdečih krvničk je 7000 nm, debelina človeškega lasu pa 80.000 nm.

Slika prikazuje različne predmete od leve proti desni po naraščajoči velikosti - od atoma do sončnega sistema. Človek se je že naučil izkoristiti predmete različnih velikosti. Atomska jedra lahko razdelimo, da proizvedemo atomsko energijo. Z izvajanjem kemijskih reakcij pridobivamo nove molekule in snovi z edinstvenimi lastnostmi. Človek se je s pomočjo posebnih orodij naučil ustvarjati predmete – od glavice bucike do ogromnih struktur, ki so vidne tudi iz vesolja.

A če natančno pogledate sliko, boste opazili, da obstaja precej velik razpon (na logaritemskem merilu), kamor znanstveniki že dolgo niso stopili – med sto nanometrov in 0,1 nm. Nanotehnologija bo morala delati s predmeti velikosti od 0,1 nm do 100 nm. In obstajajo vsi razlogi, da verjamemo, da lahko poskrbimo, da bo nanosvet delal za nas.

Nanotehnologije uporabljajo najnovejše dosežke kemije, fizike in biologije.

Diapozitiv 5

Nedavne raziskave so dokazale, da so v starem Egiptu za barvanje las v črno uporabljali nanotehnologijo. V ta namen smo uporabili pasto iz apna Ca(OH)2, svinčevega oksida in vode. Med postopkom barvanja so bili kot posledica interakcije z žveplom, ki je del keratina, pridobljeni nanodelci svinčevega sulfida (galenit), ki so zagotovili enakomerno in stabilno barvanje.

Britanski muzej hrani "Lycurgus Cup" (stene skodelice prikazujejo prizore iz življenja tega velikega špartanskega zakonodajalca), ki so jo izdelali stari rimski obrtniki - vsebuje mikroskopske delce zlata in srebra, dodane steklu. Pri različni osvetlitvi skodelica spremeni barvo - od temno rdeče do svetlo zlate. Podobne tehnologije so bile uporabljene za izdelavo vitražov v srednjeveških evropskih katedralah.

Trenutno so znanstveniki dokazali, da so velikosti teh delcev od 50 do 100 nm.

Diapozitiv 6

Leta 1661 je irski kemik Robert Boyle objavil članek, v katerem je kritiziral Aristotelovo trditev, da je vse na Zemlji sestavljeno iz štirih elementov – vode, zemlje, ognja in zraka (filozofske osnove temeljev takratne alkimije, kemije in fizike). Boyle je trdil, da je vse sestavljeno iz "korpuskul" - ultra majhnih delov, ki v različnih kombinacijah tvorijo različne snovi in ​​predmete. Pozneje je znanstvena skupnost sprejela ideje Demokrita in Boyla.

Leta 1704 je Isaac Newton predlagal raziskovanje skrivnosti korpuskul;

Leta 1959 je ameriški fizik Richard Feynman dejal: "Za zdaj smo prisiljeni uporabljati atomske strukture, ki nam jih ponuja narava." "Toda načeloma bi lahko fizik sintetiziral katero koli snov v skladu z dano kemijsko formulo."

Leta 1959 je Norio Taniguchi prvič uporabil izraz »nanotehnologija«;

Leta 1980 je Eric Drexler uporabil izraz.

Diapozitiv 7

Richard Phillips Feyman (1918-1988) izjemen ameriški fizik. Eden od ustvarjalcev kvantne elektrodinamike, dobitnik Nobelove nagrade za fiziko leta 1965.

Feynmanovo slavno predavanje, znano kot »Tam spodaj je še veliko prostora«, danes velja za izhodišče v boju za osvajanje nanosveta. Prvič so jo prebrali na Kalifornijskem inštitutu za tehnologijo leta 1959. Beseda »spodaj« v naslovu predavanja je pomenila »v svetu zelo majhnih dimenzij«.

Nanotehnologija je postala samostojno področje znanosti in postala dolgoročni tehnični projekt po podrobni analizi ameriškega znanstvenika Erica Drexlerja v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja in objavi njegove knjige Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology.

Diapozitiv 9

Prve naprave, ki so omogočale opazovanje in premikanje nanoobjektov, so bili vrstični sondni mikroskopi – mikroskop na atomsko silo in vrstični tunelski mikroskop, ki delujeta na podobnem principu. Mikroskop na atomsko silo (AFM) sta razvila Gerd Binnig in Heinrich Rohrer, ki sta leta 1986 za to raziskavo prejela Nobelovo nagrado.

Diapozitiv 10

Osnova AFM je sonda, običajno izdelana iz silicija in predstavlja tanko konzolno ploščo (imenuje se konzola, iz angleške besede "cantilever" - konzola, žarek). Na koncu konzole je zelo ostra konica, ki se konča s skupino enega ali več atomov. Glavni material je silicij in silicijev nitrid.

Ko se mikrosonda premika po površini vzorca, se konica konice dviga in spušča ter orisuje mikrorelief površine, tako kot gramofonsko pisalo drsi po gramofonski plošči. Na štrlečem koncu konzole je zrcalno območje, na katerega pade in se odbije laserski žarek. Ko se konica na površinskih nepravilnostih spušča in dviguje, se odbiti žarek odkloni, to odstopanje pa zabeleži fotodetektor, silo, s katero se konica pritegne k bližnjim atomom, pa zabeleži piezoelektrični senzor.

Podatki fotodetektorja in piezo senzorja se uporabljajo v povratnem sistemu. Posledično je mogoče v realnem času izdelati volumetrični relief površine vzorca.

Diapozitiv 11

Druga skupina vrstičnih sondnih mikroskopov uporablja tako imenovani kvantno mehanski "tunelski učinek" za izdelavo površinskega reliefa. Bistvo tunelskega učinka je, da električni tok med ostro kovinsko iglo in površino, ki se nahaja na razdalji približno 1 nm, začne biti odvisen od te razdalje - manjša kot je razdalja, večji je tok. Če je med iglo in površino uporabljena napetost 10 V, se lahko ta "tunelski" tok giblje od 10 pA do 10 nA. Z merjenjem tega toka in vzdrževanjem njegove konstante je mogoče ohraniti konstantno tudi razdaljo med iglo in površino. To vam omogoča, da zgradite volumetrični profil površine. Za razliko od mikroskopa na atomsko silo lahko vrstični tunelski mikroskop preučuje le površine kovin ali polprevodnikov.

S vrstičnim tunelskim mikroskopom lahko kateri koli atom premaknete na točko, ki jo izbere operater. Na ta način je mogoče manipulirati z atomi in ustvarjati nanostrukture, t.j. strukture na površini z dimenzijami reda nanometra. Že leta 1990 so zaposleni v IBM-u pokazali, da je to mogoče, tako da so ime svojega podjetja združili iz 35 atomov ksenona na ploščo iz niklja.

Poševni diferencial krasi domačo stran spletnega mesta Institute of Molecular Manufacturing. Sestavil E. Drexler iz atomov vodika, ogljika, silicija, dušika, fosforja, vodika in žvepla s skupnim številom 8298. Računalniški izračuni kažejo, da njegov obstoj in delovanje ni v nasprotju z zakoni fizike.

Diapozitiv 12

Pouk za licejce v razredu nanotehnologije Ruske državne pedagoške univerze po imenu A.I. Herzen.

Diapozitiv 13

Nanostrukture lahko sestavite ne samo iz posameznih atomov ali posameznih molekul, ampak tudi iz molekularnih blokov. Takšni bloki oziroma elementi za ustvarjanje nanostruktur so grafen, ogljikove nanocevke in fulereni.

Diapozitiv 14

1985 Richard Smalley, Robert Curl in Harold Kroteau so odkrili fulerene in prvič lahko izmerili objekt velikosti 1 nm.

Fulereni so molekule, sestavljene iz 60 atomov, razporejenih v obliki krogle. Leta 1996 je skupina znanstvenikov prejela Nobelovo nagrado.

Predstavitev video posnetka.

Diapozitiv 15

Aluminij z majhnim dodatkom (ne več kot 1%) fulerena pridobi trdoto jekla.

Diapozitiv 16

Grafen je ena ploščata plošča ogljikovih atomov, povezanih skupaj v mrežo, pri čemer je vsaka celica podobna satju. Razdalja med najbližjimi atomi ogljika v grafenu je približno 0,14 nm.

Svetlobne kroglice so ogljikovi atomi, palice med njimi pa so vezi, ki držijo atome v grafenskem listu.

Diapozitiv 17

Grafit, iz katerega so narejene navadne mine za svinčnike, je kup listov grafena. Grafeni v grafitu so zelo slabo povezani in lahko drsijo drug mimo drugega. Torej, če greste z grafitom čez papir, se list grafena v stiku z njim loči od grafita in ostane na papirju. To pojasnjuje, zakaj se grafit lahko uporablja za pisanje.

Diapozitiv 18

Dendrimeri so ena od poti v nanosvet v smeri »od spodaj navzgor«.

Drevesni polimeri so nanostrukture velikosti od 1 do 10 nm, ki nastanejo z združevanjem molekul z razvejano strukturo. Sinteza dendrimerjev je ena od nanotehnologij, ki je tesno povezana s kemijo polimerov. Kot vsi polimeri so tudi dendrimeri sestavljeni iz monomerov, molekule teh monomerov pa imajo razvejano strukturo.

Znotraj dendrimerja lahko nastanejo votline, napolnjene s snovjo, v prisotnosti katere so dendrimerji nastali. Če se dendrimer sintetizira v raztopini, ki vsebuje katerokoli zdravilo, potem ta dendrimer s tem zdravilom postane nanokapsula. Poleg tega lahko votline znotraj dendrimerja vsebujejo radioaktivno označene snovi, ki se uporabljajo za diagnosticiranje različnih bolezni.

Diapozitiv 19

V 13% primerov ljudje umrejo zaradi raka. Ta bolezen vsako leto ubije približno 8 milijonov ljudi po vsem svetu. Številne vrste raka še vedno veljajo za neozdravljive. Znanstvene raziskave kažejo, da je nanotehnologija lahko močno orodje v boju proti tej bolezni. Dendrimeri – kapsule s strupom za rakave celice

Rakave celice potrebujejo velike količine folne kisline za delitev in rast. Zato se molekule folne kisline zelo dobro oprimejo površine rakavih celic in če zunanja ovojnica dendrimerjev vsebuje molekule folne kisline, potem se bodo takšni dendrimeri selektivno oprijeli samo rakavih celic. S pomočjo takšnih dendrimerjev lahko rakave celice postanejo vidne, če se na lupino dendrimerjev pritrdijo nekatere druge molekule, ki žarijo na primer pod ultravijolično svetlobo. S pritrditvijo zdravila, ki ubija rakave celice na zunanjo lupino dendrimerja, jih je mogoče ne samo odkriti, ampak tudi ubiti.

Po mnenju znanstvenikov bo s pomočjo nanotehnologije mogoče v človeške krvne celice vgraditi mikroskopske senzorje, ki opozarjajo na pojav prvih znakov razvoja bolezni.

Diapozitiv 20

Kvantne pike so že priročno orodje za biologe, da vidijo različne strukture znotraj živih celic. Različne celične strukture so enako prozorne in neobarvane. Zato, če pogledate celico skozi mikroskop, ne vidite ničesar razen njenih robov. Da bi bile nekatere celične strukture vidne, so bile ustvarjene kvantne pike različnih velikosti, ki se lahko prilepijo na specifične znotrajcelične strukture.

Najmanjši, žareče zeleni, so bili zlepljeni na molekule, ki so se lahko prilepile na mikrotubule, ki sestavljajo notranji skelet celice. Srednje velike kvantne pike se lahko prilepijo na membrane Golgijevega aparata, največje pa na celično jedro. Celico potopimo v raztopino, ki vsebuje vse te kvantne pike, in jo nekaj časa zadržimo v njej, te prodrejo noter in se prilepijo kamorkoli lahko. Nato celico speremo v raztopini, ki ne vsebuje kvantnih pik, in pod mikroskopom. Celične strukture so postale jasno vidne.

Rdeča – jedro; zelena – mikrotubule; rumena – Golgijev aparat.

Diapozitiv 21

Titanov dioksid, TiO2, je najpogostejša spojina titana na zemlji. Njegov prah je bleščeče bele barve in se zato uporablja kot barvilo pri proizvodnji barv, papirja, zobnih past in plastike. Razlog je zelo visok lomni količnik (n=2,7).

Titanov oksid TiO2 ima zelo močno katalitično aktivnost – pospešuje potek kemičnih reakcij. V prisotnosti ultravijoličnega sevanja razcepi molekule vode na proste radikale - hidroksilne skupine OH- in superoksidne anione O2- s tako visoko aktivnostjo, da organske spojine razpadejo na ogljikov dioksid in vodo.

Katalitska aktivnost narašča z manjšanjem velikosti delcev, zato jih uporabljamo za čiščenje vode, zraka in različnih površin od organskih spojin, ki so običajno škodljive za človeka.

Fotokatalizatorje lahko vključimo v beton avtocest, kar bo izboljšalo okolje ob cestah. Poleg tega se predlaga dodajanje prahu iz teh nanodelcev v avtomobilsko gorivo, kar naj bi zmanjšalo tudi vsebnost škodljivih nečistoč v izpušnih plinih.

Film nanodelcev titanovega dioksida, nanešen na steklo, je prozoren in očem neviden. Vendar pa se takšno steklo, ko je izpostavljeno sončni svetlobi, lahko samoočisti pred organskimi onesnaževalci, pri čemer morebitno organsko umazanijo spremeni v ogljikov dioksid in vodo. Steklo obdelano z nanodelci titanovega oksida je brez mastnih madežev in se zato dobro zmoči z vodo. Zaradi tega se takšno steklo manj zamegli, saj se kapljice vode takoj razširijo po površini stekla in tvorijo tanek prozoren film.

Titanov dioksid preneha delovati v zaprtih prostorih, ker... V umetni svetlobi ultravijolične svetlobe praktično ni. Vendar pa znanstveniki verjamejo, da ga bo z rahlo spremembo strukture mogoče narediti občutljivega na vidni del sončnega spektra. Na osnovi takšnih nanodelcev bo mogoče izdelati premaz na primer za stranišča, zaradi česar se lahko vsebnost bakterij in drugih organskih snovi na površinah stranišč večkrat zmanjša.

Zaradi sposobnosti absorpcije ultravijoličnega sevanja se titanov dioksid že uporablja pri izdelavi sončnih krem, na primer krem. Proizvajalci krem ​​so jo začeli uporabljati v obliki nanodelcev, ki so tako majhni, da sončni kremi zagotavljajo skoraj absolutno prosojnost.

Diapozitiv 22

Samočistilna nanotrava in “učinek lotosa”

Nanotehnologija omogoča ustvarjanje površine, podobne masažni mikrokrtači. Takšno površino imenujemo nanotrava, sestavljena pa je iz številnih vzporednih nanožic (nanopalic) enake dolžine, ki se nahajajo na enaki medsebojni razdalji.

Kapljica vode, ki pade na nanotravo, ne more prodreti med nanotravo, saj to preprečuje visoka površinska napetost tekočine.

Da bi bila omočljivost nanotrave še manjša, je njena površina prekrita s tanko plastjo nekega hidrofobnega polimera. In potem ne le voda, tudi morebitni delci se nikoli ne bodo oprijeli nanotrave, ker dotaknite se ga le na nekaj točkah. Zato delci umazanije, ki se znajdejo na površini, prekriti z nanovili, odpadejo sami ali pa jih odnesejo kotaleče se kapljice vode.

Samočiščenje kosmate površine pred delci umazanije se imenuje "učinek lotosa", ker Lotosovi cvetovi in ​​listi so čisti, tudi če je voda okoli njih motna in umazana. To se zgodi zaradi dejstva, da listi in cvetovi niso zmočeni z vodo, zato se kapljice vode kotalijo z njih kot kroglice živega srebra, ne puščajo sledi in sperejo vso umazanijo. Tudi kapljice lepila in medu ne morejo ostati na površini lotosovih listov.

Izkazalo se je, da je celotna površina lotosovih listov gosto prekrita z mikromozolji, visokimi približno 10 mikronov, sami mozolji pa so pokriti s še manjšimi mikrovili. Raziskave so pokazale, da so vsi ti mikromozoljčki in resice narejeni iz voska, za katerega je znano, da ima hidrofobne lastnosti, zaradi česar je površina lotosovih listov videti kot nanotrava. Prav mozoljasta struktura površine lotosovih listov bistveno zmanjša njihovo omočljivost. Za primerjavo: razmeroma gladka površina lista magnolije, ki nima sposobnosti samočiščenja.

Tako nanotehnologija omogoča ustvarjanje samočistilnih premazov in materialov, ki imajo tudi vodoodbojne lastnosti. Materiali iz takšnih tkanin ostanejo vedno čisti. Izdelujejo se že samočistilna vetrobranska stekla, katerih zunanja površina je prekrita z nanovili. Na takem steklu brisalci nimajo kaj početi. V prodaji so trajno čista platišča za avtomobilska kolesa, ki se samočistijo z "lotos efektom", zdaj pa lahko svojo hišo zunanjost pobarvate z barvo, na katero se umazanija ne bo prijela.

Iz poliestra, prevlečenega s številnimi drobnimi silikonskimi vlakni, je švicarskim znanstvenikom uspelo ustvariti vodotesen material.

Diapozitiv 23

Nanožice so žice s premerom reda nanometra, izdelane iz kovine, polprevodnika ali dielektrika. Dolžina nanožic lahko pogosto presega njihov premer za 1000-krat ali več. Zato se nanožice pogosto imenujejo enodimenzionalne strukture, njihov izjemno majhen premer (približno 100 atomskih velikosti) pa omogoča manifestacijo različnih kvantnomehanskih učinkov. Nanožice v naravi ne obstajajo.

Edinstvene električne in mehanske lastnosti nanožic ustvarjajo predpogoje za njihovo uporabo v prihodnjih nanoelektronskih in nanoelektromehanskih napravah, pa tudi kot elementov novih kompozitnih materialov in biosenzorjev.

Diapozitiv 24

Za razliko od tranzistorjev se miniaturizacija baterij dogaja zelo počasi. Velikost galvanskih baterij, zmanjšana na enoto moči, se je v zadnjih 50 letih zmanjšala le za 15-krat, velikost tranzistorja pa se je v istem času zmanjšala za več kot 1000-krat in je zdaj približno 100 nm. Znano je, da velikost avtonomnega elektronskega vezja pogosto ne določa njegovo elektronsko polnjenje, temveč velikost tokovnega vira. Še več, pametnejša kot je elektronika naprave, večjo baterijo potrebuje. Zato je za nadaljnjo miniaturizacijo elektronskih naprav nujen razvoj novih tipov baterij. In tu spet pomaga nanotehnologija

Leta 2005 je Toshiba ustvarila prototip litij-ionske baterije, katere negativna elektroda je bila prevlečena z nanokristali litijevega titanata, zaradi česar se je površina elektrode povečala za nekaj desetkrat. Nova baterija lahko pridobi 80 % svoje zmogljivosti v samo eni minuti polnjenja, medtem ko se običajne litij-ionske baterije polnijo s hitrostjo 2-3 % na minuto in potrebujejo eno uro, da se popolnoma napolnijo.

Poleg visoke hitrosti polnjenja imajo baterije, ki vsebujejo elektrode iz nanodelcev, podaljšano življenjsko dobo: po 1000 ciklih polnjenja/praznjenja se izgubi le 1 % kapacitete, skupna življenjska doba novih baterij pa je več kot 5 tisoč ciklov. Poleg tega lahko te baterije delujejo pri temperaturah do -40 °C, pri čemer izgubijo le 20 % napolnjenosti v primerjavi s 100 % običajnih sodobnih baterij že pri -25 °C.

Od leta 2007 so v prodaji baterije z elektrodami iz prevodnih nanodelcev, ki jih je mogoče vgraditi v električna vozila. Te litij-ionske baterije lahko shranijo energijo do 35 kWh in se do največje zmogljivosti napolnijo v samo 10 minutah. Zdaj je doseg električnega avtomobila s takšnimi baterijami 200 km, vendar je že razvit naslednji model teh baterij, ki omogoča povečanje dosega električnega avtomobila na 400 km, kar je skoraj primerljivo z največjim dosegom bencinskih avtomobilov. (od točenja goriva do točenja goriva).

Diapozitiv 25

Da lahko ena snov vstopi v kemijsko reakcijo z drugo, so potrebni določeni pogoji, ki pa jih zelo pogosto ni mogoče ustvariti. Zato ogromno kemijskih reakcij obstaja le na papirju. Za njihovo izvedbo so potrebni katalizatorji - snovi, ki olajšajo reakcijo, vendar v njej ne sodelujejo.

Znanstveniki so ugotovili, da ima notranja površina ogljikovih nanocevk tudi veliko katalitično aktivnost. Menijo, da ko "grafitno" ploščo ogljikovih atomov zvijemo v cev, postane koncentracija elektronov na njeni notranji površini manjša. To pojasnjuje zmožnost notranje površine nanocevk, da oslabi na primer vez med kisikovimi in ogljikovimi atomi v molekuli CO in tako postane katalizator za oksidacijo CO v CO2.

Da bi združili katalitično sposobnost ogljikovih nanocevk in prehodnih kovin, so nanodelce iz njih vnesli v notranjost nanocevk (Izkazalo se je, da je ta nanokompleks katalizatorjev sposoben sprožiti reakcijo, o kateri so le sanjali - neposredno sintezo etilnega alkohola iz sinteze plin (mešanica ogljikovega monoksida in vodika), pridobljen iz zemeljskega plina, premoga in celo biomase.

Pravzaprav je človeštvo vedno poskušalo eksperimentirati z nanotehnologijo, ne da bi se tega sploh zavedalo. O tem smo izvedeli na začetku našega poznanstva, slišali pojem nanotehnologije, izvedeli zgodovino in imena znanstvenikov, ki so omogočili tako kakovosten preskok v razvoju tehnologije, se seznanili s samimi tehnologijami in celo slišal zgodovino odkritja fulerenov od odkritelja, nobelovca Richarda Smalleya.

Tehnologije določajo kakovost življenja vsakega izmed nas in moč države, v kateri živimo.

Nadaljnji razvoj te smeri je odvisen od vas.

"Lastnosti alkanov" - Alkani. Preučite informacije v odstavku. Nomenklatura IUPAC. Povezave. Fizikalne lastnosti alkanov. Rešujemo probleme. Alkeni in alkini. Naravni viri ogljikovodikov. Nasičeni ogljikovodiki. Halogeniranje metana. Nomenklatura. Zemeljski plin kot gorivo. vodik. Kemijske lastnosti alkanov. Različica posebnih vaj.

"Metan" - Prva pomoč pri hudi asfiksiji: odstranitev žrtve iz škodljivega ozračja. Metan. Koncentracije so pogosto izražene v delcih na milijon ali milijarde. Zgodovina detekcije atmosferskega metana je kratka. Povečanje metana in dušikovega trifluorida v zemeljski atmosferi povzroča zaskrbljenost. Vloga metana v okoljskih procesih je izjemno pomembna.

"Kemija Nasičeni ogljikovodiki" - 8. Uporaba. Uporablja se v obliki zemeljskega plina, metan pa se uporablja kot gorivo. Kota med orbitalami sta 109 stopinj 28 minut. 1. Najbolj značilne reakcije nasičenih ogljikovodikov so substitucijske reakcije. V molekulah alkanov so vsi atomi ogljika v SP3 stanju hibridizacije.

"Kemija nasičenih ogljikovodikov" - Tabela nasičenih ogljikovodikov. Organska kemija. V laboratoriju. C2H6. Ogljikova veriga zato dobi cikcakasto obliko. Omejite ogljikove hidrate (alkane ali parafine). Kje se uporablja metan? potrdilo o prejemu. Metan. Katere spojine imenujemo nasičeni ogljikovodiki? Vprašanja in naloge. Aplikacija.

Plinske mešanice, pridobljene iz povezanega plina. Zemeljski plin. Naravne plinske mešanice ogljikovodikov. Izvor nafte. Zato nasičeni ogljikovodiki vsebujejo največje število vodikovih atomov v molekuli. 1. Pojem alkanov 2. Naravni viri 3. Nafta kot vir 4. Zemeljski plin. Naravni izviri.

"Struktura nasičenih ogljikovodikov" - zgorevanje alkanov. Primeri izomerov. Homologni nizi alkanov. Nasičeni ogljikovodiki. Pozitivne in negativne posledice. Lastnosti metana. Značilnosti enojne vezi. Oblikovanje novih znanj in veščin. Radikali. Fizikalne lastnosti alkanov. Alkani. Reakcije razgradnje. Pridobivanje sinteznega plina.

V temi je skupno 14 predstavitev