تاریخچه شیمی و ماده

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 7

ماده وخواص آن

فعالیتهای نظری در زمینه علوم و فلسفه در عهدباستان، بیشتر در سه کشور هند، چین و یونان باستان چشمگیر بود. در نوشته های فلاسفه هند در متن سانسکریتی و داس (vedas) کتاب مقدس هندوها، آمده است که هندیان از حدود 1000 سال (ق . م) معتقد بودند که جهان از تعداد معینی مواد ساده یعنی خاک، آب، آتش، فضا و نور به وجود آمده است.تالس آب را منشا تشکیل همه اشیای جهان می پنداشت که آب قسمت عمده زمین را تشکیل می دهد و بنا به نر وی بر اثر سردوجامد شدن به خاک وبر اثر گرم شدن وتبخیر به هوا منتقل می شودهراکلیتوس فیلسوف دیگر یونانی، معتقد بود که آتش ماده المواد است زیرا وی آتش را مظهری از نهاد موجودات جهان هستی می پنداشت. مثلاً معتقد بودکه می توان فرض کرد که همه چیز در جهان مانند آتش به وجود می آید وبه تدریج رشدمی کند و بارورمی شود و پس از گذشت زمانی چند، روز به زول می گذارد و خاموش می شود.

امپدولکس، پزشک و فیلسوف یونانی و یکی از معاصران آناکساگوراس، شاگرد فیثاغورث، ازاهای «اگریژانت» بود. او به این باور بودکه نه تنها آب هوا و آتش به تنهایی نمی توانند به وجودآورنده اشیای جهان باشند بلکه باید هر سه آنها با هم در نظر گرفت وعنصر دیگری یعنی خاک را نیز به آها افزود. زیرا وی می پنداشت که مثلا موجودی مانند چوب،چون در حالت طبیعی جامد است، پس دارای مقداری خاک است. چون می سوزد پس دارای مقداری آتش است، چون سوختن بخارهایی ازآن خارج می شود پس دارای مقداری هوا است. و چون با سرد شدن، آن بخارها به آب تبدیل می شوند پس دارای مقداری آب است. این چهار عنصر به عناصر چهارگانه امپدوکلس شهرت یافت. در هر حال این عناصر خاک رادر زمینع آب رادر منابع آبی و هوا را در جو وآتش را در شعله به وجود می آورند.

نظریه افلاطون درباره عنصرها: به عقیده ی وی، چون این چند وجیها قابل جداشدن و تبدیل به سطحهای مثلثی اند و این مثلثها رابا آرایش های مجدد دلخواه، می توان به هر شکل موردنظر کنار یکدیگر قرار داد. می توان اساس تشکیل اشیای جهان را از این چهارعنصر دانست.

نظریه ارسطو: ارسطو معتقد بود که ماده المواد تغییر ناپذیر و مقدار آن همواره ثابت و منشأ همه مواد واشیای جهان است.

آغازشیمی آلی نو:

اگرچه بسیاری از مواد آلی از زمان های بسیار قدیم شناخته شده بودندو مورد استفاده قرار می گرفتند. اما پژوهش درزمینه های ساختار، تهیه، دسته بندی و بررسی خواص آنها به صورت شاخه مشخصی از علم شیمی، از قرن نوزدهم آغاز شد. در سال 1780 بدگمان تفاوت مواد آلی ومعدنی رابیان داشت و به سلسیوس از شیمی آلی درمفهوم زیست شیمی امروزی بحث کرد.

پیدایی نظریه ظرفیت، ساختار مواد الی: به تدریج که بر تعداد ترکیب های شیمیایی افزوده می شد و فرمول آنها با دقت بیشتری معین می شد، دانشمندان پی بردند که فرمول بسیاری از مواد با یکدیگر مشابهت دارند.

دوماً، دراین زمینه معتقد بود که نوع اتم یا رادیکالی درهر ترکیب تاثیر چندانی درخوص آن ندارد. مثلاً اسید استیک واسید کربنیک مشابه یکدیگرند، اما فرانکلند با این اندیشه موافق نبود، زیرا دریافته بودکه مثلاً ارسینک در ترکیبهای آلی تنها با سه گروه می تواند ترکیب شود، در صورتی که می تواند با پنج اتم کله پیوند برقرار کند. هر یک از اتم ها با تعداد مشخصی اتم دیگر ترکیب می شوند.

مدلهاو نظریه های اتمی

درسال 1901 نخستین بار تامسون، مدل هندوانه مانندی رابرای اتم پیشنهاد می کرد که بر آن اساس، اتم را که یکنواختی از بار مثبت درنظر گرفت والکترونها به تعدادی که این بار مثبت راخنثی کنند در داخل آن پراکنده اند.

را درفورد سال 1911 بر اساس آزمایش معروف خود (بمباران ورقه های نازک فلزی توسط ذره های شمسی مانند را برای اتم پیشنهاد کرد وتا اندازه ای اساس درستی برای ساختار اتم بنا نهاده بود هرچند که این مدل نیز در بسیاری از موارد، از جمله طیف نشری اتم هیدروژن نارسایی داشت).

نظریه ی الکترونی ظرفیت- پیوندهای شیمیایی:

در نظریه های قدیمی ظرفیت، تفاوتی بین پیوندها مثلاً در CL2 ودر Nacl در نظر نمی گرفتند، مواد، تفاوت ماهیت پیوند بین اتمها دران ها مورد توجه دانشمندان قراگرفت هایتلر ولاندن درسال 1927 نظریه پیوند کوولانسی لویس- لانگمویر رابه صورت تازه ای به نام نظریه پیوند ظرفیت، بر اساس موجی اتم درمورد سیستمهای ساده ارائه دادند که توسط کولسون به مولکولهای پیچیده تر تعمیم داده اند.

تاریخچه شیمی و ماده

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 7

ماده وخواص آن

فعالیتهای نظری در زمینه علوم و فلسفه در عهدباستان، بیشتر در سه کشور هند، چین و یونان باستان چشمگیر بود. در نوشته های فلاسفه هند در متن سانسکریتی و داس (vedas) کتاب مقدس هندوها، آمده است که هندیان از حدود 1000 سال (ق . م) معتقد بودند که جهان از تعداد معینی مواد ساده یعنی خاک، آب، آتش، فضا و نور به وجود آمده است.تالس آب را منشا تشکیل همه اشیای جهان می پنداشت که آب قسمت عمده زمین را تشکیل می دهد و بنا به نر وی بر اثر سردوجامد شدن به خاک وبر اثر گرم شدن وتبخیر به هوا منتقل می شودهراکلیتوس فیلسوف دیگر یونانی، معتقد بود که آتش ماده المواد است زیرا وی آتش را مظهری از نهاد موجودات جهان هستی می پنداشت. مثلاً معتقد بودکه می توان فرض کرد که همه چیز در جهان مانند آتش به وجود می آید وبه تدریج رشدمی کند و بارورمی شود و پس از گذشت زمانی چند، روز به زول می گذارد و خاموش می شود.

امپدولکس، پزشک و فیلسوف یونانی و یکی از معاصران آناکساگوراس، شاگرد فیثاغورث، ازاهای «اگریژانت» بود. او به این باور بودکه نه تنها آب هوا و آتش به تنهایی نمی توانند به وجودآورنده اشیای جهان باشند بلکه باید هر سه آنها با هم در نظر گرفت وعنصر دیگری یعنی خاک را نیز به آها افزود. زیرا وی می پنداشت که مثلا موجودی مانند چوب،چون در حالت طبیعی جامد است، پس دارای مقداری خاک است. چون می سوزد پس دارای مقداری آتش است، چون سوختن بخارهایی ازآن خارج می شود پس دارای مقداری هوا است. و چون با سرد شدن، آن بخارها به آب تبدیل می شوند پس دارای مقداری آب است. این چهار عنصر به عناصر چهارگانه امپدوکلس شهرت یافت. در هر حال این عناصر خاک رادر زمینع آب رادر منابع آبی و هوا را در جو وآتش را در شعله به وجود می آورند.

نظریه افلاطون درباره عنصرها: به عقیده ی وی، چون این چند وجیها قابل جداشدن و تبدیل به سطحهای مثلثی اند و این مثلثها رابا آرایش های مجدد دلخواه، می توان به هر شکل موردنظر کنار یکدیگر قرار داد. می توان اساس تشکیل اشیای جهان را از این چهارعنصر دانست.

نظریه ارسطو: ارسطو معتقد بود که ماده المواد تغییر ناپذیر و مقدار آن همواره ثابت و منشأ همه مواد واشیای جهان است.

آغازشیمی آلی نو:

اگرچه بسیاری از مواد آلی از زمان های بسیار قدیم شناخته شده بودندو مورد استفاده قرار می گرفتند. اما پژوهش درزمینه های ساختار، تهیه، دسته بندی و بررسی خواص آنها به صورت شاخه مشخصی از علم شیمی، از قرن نوزدهم آغاز شد. در سال 1780 بدگمان تفاوت مواد آلی ومعدنی رابیان داشت و به سلسیوس از شیمی آلی درمفهوم زیست شیمی امروزی بحث کرد.

پیدایی نظریه ظرفیت، ساختار مواد الی: به تدریج که بر تعداد ترکیب های شیمیایی افزوده می شد و فرمول آنها با دقت بیشتری معین می شد، دانشمندان پی بردند که فرمول بسیاری از مواد با یکدیگر مشابهت دارند.

دوماً، دراین زمینه معتقد بود که نوع اتم یا رادیکالی درهر ترکیب تاثیر چندانی درخوص آن ندارد. مثلاً اسید استیک واسید کربنیک مشابه یکدیگرند، اما فرانکلند با این اندیشه موافق نبود، زیرا دریافته بودکه مثلاً ارسینک در ترکیبهای آلی تنها با سه گروه می تواند ترکیب شود، در صورتی که می تواند با پنج اتم کله پیوند برقرار کند. هر یک از اتم ها با تعداد مشخصی اتم دیگر ترکیب می شوند.

مدلهاو نظریه های اتمی

درسال 1901 نخستین بار تامسون، مدل هندوانه مانندی رابرای اتم پیشنهاد می کرد که بر آن اساس، اتم را که یکنواختی از بار مثبت درنظر گرفت والکترونها به تعدادی که این بار مثبت راخنثی کنند در داخل آن پراکنده اند.

را درفورد سال 1911 بر اساس آزمایش معروف خود (بمباران ورقه های نازک فلزی توسط ذره های شمسی مانند را برای اتم پیشنهاد کرد وتا اندازه ای اساس درستی برای ساختار اتم بنا نهاده بود هرچند که این مدل نیز در بسیاری از موارد، از جمله طیف نشری اتم هیدروژن نارسایی داشت).

نظریه ی الکترونی ظرفیت- پیوندهای شیمیایی:

در نظریه های قدیمی ظرفیت، تفاوتی بین پیوندها مثلاً در CL2 ودر Nacl در نظر نمی گرفتند، مواد، تفاوت ماهیت پیوند بین اتمها دران ها مورد توجه دانشمندان قراگرفت هایتلر ولاندن درسال 1927 نظریه پیوند کوولانسی لویس- لانگمویر رابه صورت تازه ای به نام نظریه پیوند ظرفیت، بر اساس موجی اتم درمورد سیستمهای ساده ارائه دادند که توسط کولسون به مولکولهای پیچیده تر تعمیم داده اند.

تحقیق در مورد A 436 شیمی دبیرستان

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 8 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

مقدمه

نانو ذرات موادی هستند که به علت دارا بودن خواص منحصر بفرد خود در نوع خاصی از تولید،بنام تولید پایین به بالا مورد استفاده فراوان قرار میگیرد.درا ین نوع تولید، ماده مورد نظر را از ذرات وملکولهای تشکیل دهنده آن میسازند .این روش ،باروشهای معمولی متفاوت بوده واستحکام ماده تولیدی به علت ایجاد پیوندهای قویتر بین ذرات تشکیل دهنده زیاد است وحجم زیادی از مواد زائد نیز تولید نمیشود.نانو ذرات ،همچنین کاربردهای فراوانی در زمینه سیستمهای زیست شناختی ،پزشکی،انتقال کنترل شده دارو در بدن،کاتالیزگرها وسرامیکها دارند.از جمله مسائل مهم دیگر در فرایند تولیدومطالعه نانو ذرات،روش واکاوی نتایج ومحاسبه وبررسی اندازه ذرات است.ذرات تولید شده معمولا با پراش پرتو (XRD)X یا میکروسکوپ الکترونی تونل زنی (TEM) مطالعه میشوند.

باتوجه به گستردگی کاربرد نانو ذرات روشهای مختلفی برای تولید انها وجوددارد که نوع روش به ماده مورد نظر ونیزمواردکاربردی آن بستگی دارد.گاهی ذرات بطورخالص تهیه ودر بعضی موارد بر روی بستری تولید میشوند .مثلانانو ذرات کاتالیزی را میتوان در بستر کاتالیزگر تولید یا انها رادر درون لایه های بسپاری ایجاد کرد.

نانو ذرات واهمیت فرایند سل _ ژل در تولید

درسالهای اخیر فن سل-ژل روش نوینی برای سنتز موادمعدنی اکسیدی در دمای پایین ودر مقیاس نانو بوده که مورد توجه بسیار قرارگرفته است.در واقع،سل-ژل یک روش کار آمد شیمیایی و فیزیکی برای تهیه مواد بصورت پودر ،پوشش سرامیکی ،الیاف،لایه های نازک،وتوده مواد متخلخل است .دراین وروش آبکافت وواکنشهای پی در پی تراکمی یک ترکیب آلکوکسید در مجاورت رطوبت منجر به تولید اکسیدهای معدنی میشود که اندازه ذرات آن از نانومتر تا میکرون قابل کنترل است.

روشهای تولید

روشهای تولید را میتوان به دو نوع کلی شیمیایی و فیزیکی تقسیم کرد.نانو ذرات در روشهای فیزیکی بدون انجام واکنش شیمیایی واز فرایند فیزیکی تولید میشود ولی در روشهای شیمیایی ابتدا یک واکنش شیمیایی بین تولید کننده ها صورت گرفته سپس نانو ذرات تولید شده،بر حسب نوع فرایند به روشهای مختلفی از محیط استحصال میشود.البته در کنار این روشها میتوان فرایند های مکانیکی شیمایی را جهت تولید برخی ذرات بکاربرد.در روشهای مکانیکی شیمیایی نیز ترکیبی از هر دو روش فوق وجود دارد.

شیمی سل-ژل

سل-ژل یک روش شیمیایی تر(مرطوب)است که درآن یک پیشماده با ساختار M(OR)n به یک شبکه ی معدنی حاوی یک اکسیدفلزی منتهی میشود.دراین پیش ماده که حاوی گروههای آبکافت شونده (or) است آلکوکسیدیک فلزمانندعناصر واسطه بوده وR یک گروه آلی نظیرمتیل،بوتیل و... است.این فرایند که به دلیل واکنش آلکوکسیددرمجاورت آب(رطوبت)ازیک مایع(محلول)به یک شبکه ی ژل مانندونهایتابه ماده ی جامدی تبدیل میشود،یک واکنش بسپارش معدنی به شمارمیرودکه محصول نهایی آن شبکه ی اکسیدی حاوی خوشه های اکسیدفلزیM-O-M است.

فلزبه کاررفته درتولیدپیش ماده میتواندفلزواسطه ای نظیرAl،Zn،V،Zr،Ti یاحتی یک شبکه ی فلزی مانندSi باشد.تصویرTEM ازذرات زیروژلLiBr وSiO2 راباابعاد50نانومترتهیه شده باروش سل-ژل نشان میدهد.شرایط آبکافت وشیمی تبدیل سل به ژل درآلکوکسید این فلزات به خواص فلز وهمچنین،نوع گروههایR درپیش ماده بستگی دارد.

بحث وبررسی

باتوجه به کاربردهای فراوان ذرات باابعادنانومتری،بهره گیری ازروشی جهت تولیدنانوذراتی که که اولازیان آورنبوده ودوم اینکه محصولات آن به صورت مجتمع وبهم چسبیده نباشند امری ضروری است.چنین فرایندی بایددردمایی نسبتا پایین انجام گیردوزمان واکنش کوتاهی داشته باشدتادستیابی به پارامترهای موردنظرراعملی کند.

دراین میان،فرایندسل-ژل روشی ساده،کارآمدوحائزاهمیت برای تولیدنانوذرات به شمارمی آید.روش سل-ژل فن مناسبی برای تهیه ی ذرات اکسیدمعدنی است ودرآن پیش ماده باساختارM(OR)n به یک شبکه ی معدنی حاوی ذرات اکسیدفلزی منتهی میشود.

1_ مرحله ی اول شامل آبکافت است که درآن آلکوکسیدفلزی باآب مخلوط شده، ازلحاظ شیمیایی واکنش میدهدوتعلیقی ازذرات کلوییدی راتشکیل میدهد که سل نامیده میشودوگرانروی آن ازآب بیشتراست.

این مرحله شامل فرایندهیدروکسیل دارکردن آلکوکسید فلزی است که براثر آبکافت گروههای آلکوکسی رخ میدهد.

M-OR+H2O M-OH+R-OH

2- مرحله دوم واکنش تراکم است که براثرواکنشهای بسپارش متوالی گروههای M-OH با یکدیگر پیوندهای M-O-M و آب ایجاد میشود.گفتنی است تشکیل ژل در این مرحله است.گروههای هیدروکسی فعال تحت واکنشهای تراکمی پی درپی واقع شده که از طریق دو مکانیسم در حال رقابت زیرپیش خواهد رفت.

M-OH+HO-M M(OH)2M (1)

(2) M-OH+M-OX M-O-M+X-OH

3- مرحله سوم،تکلیس است که دراین مرحله طی عملیات گرمایی،ابتداتا C˚200 وسپس تا C˚ 1000 گرما داده میشود تا قدرت مکانیکی وپایداری گرمایی ذرات حاصل افزایش یابد.

نتیجه این فرایند بسپارهایی حاوی گروههای هیدروکسو و آلکوکسی است.وقتی ساختارهای حد واسط فوق به حد ماکروسکوپی خود می رسند،ژل که حاوی حلال وبسپارآزادمحبوس شده درآن است به دست می آید.بجزژل،ممکن است محلول کلوییدی یا رسوب نیز حاصل شود.

نتیجه این فرایندتولیدذرات اکسیدفلزی است که اندازه آنها ازنانومترتامیکرون قابل تغییروکنترل است.باانتخاب نوع صحیح اجزاوکنترل فرایندسل - ژل مانندنسبت آبکافت،درجه بسپارش ونسبت اجزای معدنی،تعدادی ازانواع نانوذرات حاصل شده است که درزمینه های مختلف علوم کاربرددارند.این ذرات می توانند درزمینه های اپتیک،زیست شناسی ،کاتالیز،غشاء وغیره استفاده شوند.خلوص ذرات تهیه شده به روش سل-ژل ازروشهای مشابه بیشتراست وهمجنین تهیه ذرات آن آسان تراز سایرفنون است محدودیت خاصی دراستفاده ازآن ایجاد نمیکند.ازجمله مزایای این روش می توان به انجام پذیر بودن آن دردمای محیط و تهیه محصولات مختلف اشاره کرد.امکان انتخاب میزان تخلخل براساس شرایط عملیات گرمایی دلخواه و امکان درجه همگنی بالا از مزایای این روش محسوب می شود.

نتیجه گیری

تحقیق در مورد A 436 شیمی دبیرستان

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 8 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

مقدمه

نانو ذرات موادی هستند که به علت دارا بودن خواص منحصر بفرد خود در نوع خاصی از تولید،بنام تولید پایین به بالا مورد استفاده فراوان قرار میگیرد.درا ین نوع تولید، ماده مورد نظر را از ذرات وملکولهای تشکیل دهنده آن میسازند .این روش ،باروشهای معمولی متفاوت بوده واستحکام ماده تولیدی به علت ایجاد پیوندهای قویتر بین ذرات تشکیل دهنده زیاد است وحجم زیادی از مواد زائد نیز تولید نمیشود.نانو ذرات ،همچنین کاربردهای فراوانی در زمینه سیستمهای زیست شناختی ،پزشکی،انتقال کنترل شده دارو در بدن،کاتالیزگرها وسرامیکها دارند.از جمله مسائل مهم دیگر در فرایند تولیدومطالعه نانو ذرات،روش واکاوی نتایج ومحاسبه وبررسی اندازه ذرات است.ذرات تولید شده معمولا با پراش پرتو (XRD)X یا میکروسکوپ الکترونی تونل زنی (TEM) مطالعه میشوند.

باتوجه به گستردگی کاربرد نانو ذرات روشهای مختلفی برای تولید انها وجوددارد که نوع روش به ماده مورد نظر ونیزمواردکاربردی آن بستگی دارد.گاهی ذرات بطورخالص تهیه ودر بعضی موارد بر روی بستری تولید میشوند .مثلانانو ذرات کاتالیزی را میتوان در بستر کاتالیزگر تولید یا انها رادر درون لایه های بسپاری ایجاد کرد.

نانو ذرات واهمیت فرایند سل _ ژل در تولید

درسالهای اخیر فن سل-ژل روش نوینی برای سنتز موادمعدنی اکسیدی در دمای پایین ودر مقیاس نانو بوده که مورد توجه بسیار قرارگرفته است.در واقع،سل-ژل یک روش کار آمد شیمیایی و فیزیکی برای تهیه مواد بصورت پودر ،پوشش سرامیکی ،الیاف،لایه های نازک،وتوده مواد متخلخل است .دراین وروش آبکافت وواکنشهای پی در پی تراکمی یک ترکیب آلکوکسید در مجاورت رطوبت منجر به تولید اکسیدهای معدنی میشود که اندازه ذرات آن از نانومتر تا میکرون قابل کنترل است.

روشهای تولید

روشهای تولید را میتوان به دو نوع کلی شیمیایی و فیزیکی تقسیم کرد.نانو ذرات در روشهای فیزیکی بدون انجام واکنش شیمیایی واز فرایند فیزیکی تولید میشود ولی در روشهای شیمیایی ابتدا یک واکنش شیمیایی بین تولید کننده ها صورت گرفته سپس نانو ذرات تولید شده،بر حسب نوع فرایند به روشهای مختلفی از محیط استحصال میشود.البته در کنار این روشها میتوان فرایند های مکانیکی شیمایی را جهت تولید برخی ذرات بکاربرد.در روشهای مکانیکی شیمیایی نیز ترکیبی از هر دو روش فوق وجود دارد.

شیمی سل-ژل

سل-ژل یک روش شیمیایی تر(مرطوب)است که درآن یک پیشماده با ساختار M(OR)n به یک شبکه ی معدنی حاوی یک اکسیدفلزی منتهی میشود.دراین پیش ماده که حاوی گروههای آبکافت شونده (or) است آلکوکسیدیک فلزمانندعناصر واسطه بوده وR یک گروه آلی نظیرمتیل،بوتیل و... است.این فرایند که به دلیل واکنش آلکوکسیددرمجاورت آب(رطوبت)ازیک مایع(محلول)به یک شبکه ی ژل مانندونهایتابه ماده ی جامدی تبدیل میشود،یک واکنش بسپارش معدنی به شمارمیرودکه محصول نهایی آن شبکه ی اکسیدی حاوی خوشه های اکسیدفلزیM-O-M است.

فلزبه کاررفته درتولیدپیش ماده میتواندفلزواسطه ای نظیرAl،Zn،V،Zr،Ti یاحتی یک شبکه ی فلزی مانندSi باشد.تصویرTEM ازذرات زیروژلLiBr وSiO2 راباابعاد50نانومترتهیه شده باروش سل-ژل نشان میدهد.شرایط آبکافت وشیمی تبدیل سل به ژل درآلکوکسید این فلزات به خواص فلز وهمچنین،نوع گروههایR درپیش ماده بستگی دارد.

بحث وبررسی

باتوجه به کاربردهای فراوان ذرات باابعادنانومتری،بهره گیری ازروشی جهت تولیدنانوذراتی که که اولازیان آورنبوده ودوم اینکه محصولات آن به صورت مجتمع وبهم چسبیده نباشند امری ضروری است.چنین فرایندی بایددردمایی نسبتا پایین انجام گیردوزمان واکنش کوتاهی داشته باشدتادستیابی به پارامترهای موردنظرراعملی کند.

دراین میان،فرایندسل-ژل روشی ساده،کارآمدوحائزاهمیت برای تولیدنانوذرات به شمارمی آید.روش سل-ژل فن مناسبی برای تهیه ی ذرات اکسیدمعدنی است ودرآن پیش ماده باساختارM(OR)n به یک شبکه ی معدنی حاوی ذرات اکسیدفلزی منتهی میشود.

1_ مرحله ی اول شامل آبکافت است که درآن آلکوکسیدفلزی باآب مخلوط شده، ازلحاظ شیمیایی واکنش میدهدوتعلیقی ازذرات کلوییدی راتشکیل میدهد که سل نامیده میشودوگرانروی آن ازآب بیشتراست.

این مرحله شامل فرایندهیدروکسیل دارکردن آلکوکسید فلزی است که براثر آبکافت گروههای آلکوکسی رخ میدهد.

M-OR+H2O M-OH+R-OH

2- مرحله دوم واکنش تراکم است که براثرواکنشهای بسپارش متوالی گروههای M-OH با یکدیگر پیوندهای M-O-M و آب ایجاد میشود.گفتنی است تشکیل ژل در این مرحله است.گروههای هیدروکسی فعال تحت واکنشهای تراکمی پی درپی واقع شده که از طریق دو مکانیسم در حال رقابت زیرپیش خواهد رفت.

M-OH+HO-M M(OH)2M (1)

(2) M-OH+M-OX M-O-M+X-OH

3- مرحله سوم،تکلیس است که دراین مرحله طی عملیات گرمایی،ابتداتا C˚200 وسپس تا C˚ 1000 گرما داده میشود تا قدرت مکانیکی وپایداری گرمایی ذرات حاصل افزایش یابد.

نتیجه این فرایند بسپارهایی حاوی گروههای هیدروکسو و آلکوکسی است.وقتی ساختارهای حد واسط فوق به حد ماکروسکوپی خود می رسند،ژل که حاوی حلال وبسپارآزادمحبوس شده درآن است به دست می آید.بجزژل،ممکن است محلول کلوییدی یا رسوب نیز حاصل شود.

نتیجه این فرایندتولیدذرات اکسیدفلزی است که اندازه آنها ازنانومترتامیکرون قابل تغییروکنترل است.باانتخاب نوع صحیح اجزاوکنترل فرایندسل - ژل مانندنسبت آبکافت،درجه بسپارش ونسبت اجزای معدنی،تعدادی ازانواع نانوذرات حاصل شده است که درزمینه های مختلف علوم کاربرددارند.این ذرات می توانند درزمینه های اپتیک،زیست شناسی ،کاتالیز،غشاء وغیره استفاده شوند.خلوص ذرات تهیه شده به روش سل-ژل ازروشهای مشابه بیشتراست وهمجنین تهیه ذرات آن آسان تراز سایرفنون است محدودیت خاصی دراستفاده ازآن ایجاد نمیکند.ازجمله مزایای این روش می توان به انجام پذیر بودن آن دردمای محیط و تهیه محصولات مختلف اشاره کرد.امکان انتخاب میزان تخلخل براساس شرایط عملیات گرمایی دلخواه و امکان درجه همگنی بالا از مزایای این روش محسوب می شود.

نتیجه گیری

تحقیق در مورد A 436 شیمی دبیرستان

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 8 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

مقدمه

نانو ذرات موادی هستند که به علت دارا بودن خواص منحصر بفرد خود در نوع خاصی از تولید،بنام تولید پایین به بالا مورد استفاده فراوان قرار میگیرد.درا ین نوع تولید، ماده مورد نظر را از ذرات وملکولهای تشکیل دهنده آن میسازند .این روش ،باروشهای معمولی متفاوت بوده واستحکام ماده تولیدی به علت ایجاد پیوندهای قویتر بین ذرات تشکیل دهنده زیاد است وحجم زیادی از مواد زائد نیز تولید نمیشود.نانو ذرات ،همچنین کاربردهای فراوانی در زمینه سیستمهای زیست شناختی ،پزشکی،انتقال کنترل شده دارو در بدن،کاتالیزگرها وسرامیکها دارند.از جمله مسائل مهم دیگر در فرایند تولیدومطالعه نانو ذرات،روش واکاوی نتایج ومحاسبه وبررسی اندازه ذرات است.ذرات تولید شده معمولا با پراش پرتو (XRD)X یا میکروسکوپ الکترونی تونل زنی (TEM) مطالعه میشوند.

باتوجه به گستردگی کاربرد نانو ذرات روشهای مختلفی برای تولید انها وجوددارد که نوع روش به ماده مورد نظر ونیزمواردکاربردی آن بستگی دارد.گاهی ذرات بطورخالص تهیه ودر بعضی موارد بر روی بستری تولید میشوند .مثلانانو ذرات کاتالیزی را میتوان در بستر کاتالیزگر تولید یا انها رادر درون لایه های بسپاری ایجاد کرد.

نانو ذرات واهمیت فرایند سل _ ژل در تولید

درسالهای اخیر فن سل-ژل روش نوینی برای سنتز موادمعدنی اکسیدی در دمای پایین ودر مقیاس نانو بوده که مورد توجه بسیار قرارگرفته است.در واقع،سل-ژل یک روش کار آمد شیمیایی و فیزیکی برای تهیه مواد بصورت پودر ،پوشش سرامیکی ،الیاف،لایه های نازک،وتوده مواد متخلخل است .دراین وروش آبکافت وواکنشهای پی در پی تراکمی یک ترکیب آلکوکسید در مجاورت رطوبت منجر به تولید اکسیدهای معدنی میشود که اندازه ذرات آن از نانومتر تا میکرون قابل کنترل است.

روشهای تولید

روشهای تولید را میتوان به دو نوع کلی شیمیایی و فیزیکی تقسیم کرد.نانو ذرات در روشهای فیزیکی بدون انجام واکنش شیمیایی واز فرایند فیزیکی تولید میشود ولی در روشهای شیمیایی ابتدا یک واکنش شیمیایی بین تولید کننده ها صورت گرفته سپس نانو ذرات تولید شده،بر حسب نوع فرایند به روشهای مختلفی از محیط استحصال میشود.البته در کنار این روشها میتوان فرایند های مکانیکی شیمایی را جهت تولید برخی ذرات بکاربرد.در روشهای مکانیکی شیمیایی نیز ترکیبی از هر دو روش فوق وجود دارد.

شیمی سل-ژل

سل-ژل یک روش شیمیایی تر(مرطوب)است که درآن یک پیشماده با ساختار M(OR)n به یک شبکه ی معدنی حاوی یک اکسیدفلزی منتهی میشود.دراین پیش ماده که حاوی گروههای آبکافت شونده (or) است آلکوکسیدیک فلزمانندعناصر واسطه بوده وR یک گروه آلی نظیرمتیل،بوتیل و... است.این فرایند که به دلیل واکنش آلکوکسیددرمجاورت آب(رطوبت)ازیک مایع(محلول)به یک شبکه ی ژل مانندونهایتابه ماده ی جامدی تبدیل میشود،یک واکنش بسپارش معدنی به شمارمیرودکه محصول نهایی آن شبکه ی اکسیدی حاوی خوشه های اکسیدفلزیM-O-M است.

فلزبه کاررفته درتولیدپیش ماده میتواندفلزواسطه ای نظیرAl،Zn،V،Zr،Ti یاحتی یک شبکه ی فلزی مانندSi باشد.تصویرTEM ازذرات زیروژلLiBr وSiO2 راباابعاد50نانومترتهیه شده باروش سل-ژل نشان میدهد.شرایط آبکافت وشیمی تبدیل سل به ژل درآلکوکسید این فلزات به خواص فلز وهمچنین،نوع گروههایR درپیش ماده بستگی دارد.

بحث وبررسی

باتوجه به کاربردهای فراوان ذرات باابعادنانومتری،بهره گیری ازروشی جهت تولیدنانوذراتی که که اولازیان آورنبوده ودوم اینکه محصولات آن به صورت مجتمع وبهم چسبیده نباشند امری ضروری است.چنین فرایندی بایددردمایی نسبتا پایین انجام گیردوزمان واکنش کوتاهی داشته باشدتادستیابی به پارامترهای موردنظرراعملی کند.

دراین میان،فرایندسل-ژل روشی ساده،کارآمدوحائزاهمیت برای تولیدنانوذرات به شمارمی آید.روش سل-ژل فن مناسبی برای تهیه ی ذرات اکسیدمعدنی است ودرآن پیش ماده باساختارM(OR)n به یک شبکه ی معدنی حاوی ذرات اکسیدفلزی منتهی میشود.

1_ مرحله ی اول شامل آبکافت است که درآن آلکوکسیدفلزی باآب مخلوط شده، ازلحاظ شیمیایی واکنش میدهدوتعلیقی ازذرات کلوییدی راتشکیل میدهد که سل نامیده میشودوگرانروی آن ازآب بیشتراست.

این مرحله شامل فرایندهیدروکسیل دارکردن آلکوکسید فلزی است که براثر آبکافت گروههای آلکوکسی رخ میدهد.

M-OR+H2O M-OH+R-OH

2- مرحله دوم واکنش تراکم است که براثرواکنشهای بسپارش متوالی گروههای M-OH با یکدیگر پیوندهای M-O-M و آب ایجاد میشود.گفتنی است تشکیل ژل در این مرحله است.گروههای هیدروکسی فعال تحت واکنشهای تراکمی پی درپی واقع شده که از طریق دو مکانیسم در حال رقابت زیرپیش خواهد رفت.

M-OH+HO-M M(OH)2M (1)

(2) M-OH+M-OX M-O-M+X-OH

3- مرحله سوم،تکلیس است که دراین مرحله طی عملیات گرمایی،ابتداتا C˚200 وسپس تا C˚ 1000 گرما داده میشود تا قدرت مکانیکی وپایداری گرمایی ذرات حاصل افزایش یابد.

نتیجه این فرایند بسپارهایی حاوی گروههای هیدروکسو و آلکوکسی است.وقتی ساختارهای حد واسط فوق به حد ماکروسکوپی خود می رسند،ژل که حاوی حلال وبسپارآزادمحبوس شده درآن است به دست می آید.بجزژل،ممکن است محلول کلوییدی یا رسوب نیز حاصل شود.

نتیجه این فرایندتولیدذرات اکسیدفلزی است که اندازه آنها ازنانومترتامیکرون قابل تغییروکنترل است.باانتخاب نوع صحیح اجزاوکنترل فرایندسل - ژل مانندنسبت آبکافت،درجه بسپارش ونسبت اجزای معدنی،تعدادی ازانواع نانوذرات حاصل شده است که درزمینه های مختلف علوم کاربرددارند.این ذرات می توانند درزمینه های اپتیک،زیست شناسی ،کاتالیز،غشاء وغیره استفاده شوند.خلوص ذرات تهیه شده به روش سل-ژل ازروشهای مشابه بیشتراست وهمجنین تهیه ذرات آن آسان تراز سایرفنون است محدودیت خاصی دراستفاده ازآن ایجاد نمیکند.ازجمله مزایای این روش می توان به انجام پذیر بودن آن دردمای محیط و تهیه محصولات مختلف اشاره کرد.امکان انتخاب میزان تخلخل براساس شرایط عملیات گرمایی دلخواه و امکان درجه همگنی بالا از مزایای این روش محسوب می شود.

نتیجه گیری