Стаття "Нанотехнології"

ТЕМАТИЧНЕ ОЦІНЮВАННЯ № 1

ПОЧАТКОВІ ХІМІЧНІ ПОНЯТТЯ

Варіант   №  1

1. З  наведеного  переліку  речовин    виписати   формули  складних   речовин:  CaO,  Cl₂, N₂, H₂O,  CO₂,  NH₃,  Au,  HCl, CH₄.
2. Що  означають  такі   позначення:

O₂, 5O₂, 10O,  CO₂, 7CO₂,  3H₂,   4H ?

3. Позначити  хімічними    символами:  а) два  атоми  Феруму;  б)  три  молекули  вуглекислого  газу; в)   п`ять  атомів  Гідрогену;  г)  шість  молекул  водню.
4. Записати  формули  таких  сполук    за  валентністю:

NaO, KI,  LiS,  Al Br,  FeO, MgO, NO, AsS , якщо валентність елементів така: Na(I), I(I), K(I), Li(I), S(II), Al(III),Br(I), Fe(III), Mg(II), N(IV), As(III).

5. Визначити валентність  атомів  у  сполуках:

MgO, CuO,  FeO, K₂O, H₂O, NO₂.

 

Варіант  №2

 

1. З  наведеного  переліку  речовин виписати  формули  простих  речовин:

Ag,  Cu, H₂, H₂SO₄, Fe, P₂O₅, N₂, Br₂.

2. Що  означають такі  позначеня:

SO₂, 5SO₂, 3SO₃, 9O, 9O₂, 6Fe, 6Fe₂O₃.

3. Скласти формули речовин, молекули яких   складаються:  а) з трьох  атомів  Гідрогену,  одного атома Фосфору, чотирьох  атомів Оксигену;  б) одного атома Сульфуру і трьох  атомів  Оксигену;  в) трьох  атомів  Оксигену; г)  двох атомів  Фосфору та п`ять ох   атомів  Оксигену.
4. Записати формули  таких   сполук   за  валентністю:

CO,  NaP, CrO, FeBr , SO, CrCl, AlI, NaS, FeCl, якщо валентність елементів така: C(IV), Na(I), P(III),Cr(VI), Fe(III), Br(I), S(IV), Cr(III), Cl(I), Al(III), I(I), S(II).

5. Визначити валентність   атомів  у сполуках:

Li₃N, N₂O₅,  PH₃,  Cu₂O, CuCl₂, FeCl₃, CrO₃.

Варіант  №3

1. З  наведеного  переліку  речовин  виписати  окремо  формули  простих  і  складних  речовин :

A1,  HCI,  Mg,  CuO,  KMnO₄,  Сl_2, FeS, SO₂, Au.

2. Позначити хімічними символами: а) три  атоми  Сульфуру;  б) чотири  молекули  вуглекислого  газу; в) дві  молекули  водню ; г) шість  атомів Гідрогену.
3. Скласти  формули речовин, молекули яких   складаються   : а) з одного атому Нітрогену  і трьох  атомів  Гідрогену; б) з двох  атомів  Нітрогену; в) з одного  атома  Карбону  і  чотирьох  атомів Гідрогену; г) двох  атомів  брому.
4. Записати  формули  таких  сполук  за  валентністю: 

CrO, MnO, MnO, NO, MgN, PO,  SiO, CaP,  SO, AsO, якщо валентність елементів така: Cr(III), Mn(IV), Mn(VII), N(V), Mg(II), N(III), P(III), Si(IV), Ca(II), S(VI), As(V).

5. Визначити  валентність   атомів  у  сполуках:

    N₂O₃,  AlCl₃, Cl₂O₇, Al₂S₃, AlF₃, PH₃, CO_2.

 

Варіант №4

1. З  наведеного   переліку  речовин   виписати  окремо  формули  простих  і  складних  речовин:  Mn,  ZnO, NaOH, C₆H₁₂O₆, I₂, HNO₃, S, Si, SiO₂.
2. Позначити  хімічними  символами:а)  чотири  атоми  Купруму; б) три молекули  кисню; в)  три  атоми  Оксигену;г) два  атоми  Гідрогену.
3. Скласти  хімічні  формули  сполук: а) Кальцій оксиду, якщо  на  один  атом   Кальцію  припадає  один атом  Оксигену; б) метану,  якщо на  один  атом  Карбону  припадає  чотири  атоми Гідрогену; в) Алюміній оксиду, якщо  на  два  атоми  Алюмінію  припадає   три  атоми  Оксигену;г) йоду,  молекула   якого  складається  з  двох  атомів  Іоду.
4. Записати  формули    таких  сполук   за  валентністю:

NaO,  CO,  PCl,  FeCl, CuS, BaCl,  SiO,   CCl,  NaS, AlO, якщо валентність елементів така: Na(I), C(II), P(V), Cl(I), Fe(III), Cu(II), S(II), Ba(II), Si(IV),C(IV), Al(III).

5. Визначити   валентність  атомів  у  сполуках: Mn₂O₇,  Ag₂O,   ZnS, H₂S,  NO₂, Al₂S₃, PH₃.

 

 

 

ТЕМАТИЧНЕ      ОЦІНЮВАННЯ №  2

ПОЧАТКОВІ ХІМІЧНІ ПОНЯТТЯ

 

ВАРІАНТ    №1

1. Обчислити    відносні    молекулярні   маси      сполук: а)  Аргентум нітрату,  що  складається   з  одного  атома  Аргентуму,    одного  атома  Нітрогену   та  трьох  атомів  Оксигену;          б) Купрум сульфату, що складається   з  одного  атома  Купруму,  одного  атома  Сульфуру і  чотирьох   атомів  Оксигену.
2. Обчислити  масові   частки       елементів   у  вуглекислому  газі СО₂.
3. Написати  рівняння   реакцій    за  такими  схемами:

Mg   +   O₂       MgO;

Fe₂O₃  +   H₂SO₄     Fe₂(SO₄)₃  +  H₂O;

FeSO₄  +  NaOH     Na₂SO₄   +    Fe(OH)₂;

Zn    +  HCl     ZnCl₂  +  H₂

 

 

ВАРІАНТ  №   2

 

1. Обчислити  відносні  молекулярні   маси  сполук: а)  Алюміній сульфіду,  що складається  з  2  атомів     Алюмінію   і  3  атомів  Сульфуру;  б)  Натрій фосфату,  до  складу  якого  входять  3  атоми  Натрію,  1  атом  Фосфору,  4  атоми  Оксигену.
2. Обчислити  масові  частки  елементів  в  оксиді  натрію  Na₂O.
3. Написати  рівняння  реакцій  за  такими  схемами:

 Fe     +   O₂        Fe₃O₄;

N₂O₅    +  H₂O        HNO_3;

 Fe₂O₃   + H₂        Fe     +  H₂O;

 Al    +  HCl       AlCl₃    +  H₂

 

ВАРІАНТ№  3

1. Обчислити  відносні  молекулярні  маси     речовин : а)  оцтової  кислоти,  молекула  якої   складається     з 2  атомів  Карбону,  4  атомів  Гідрогену  та  2  атомів  Оксигену;  б)  Кальцій карбонату,  до  складу  якого  входять   1  атом   Кальцію,   1  атом  Карбону,   3  атоми  Оксигену.
2. Порівняти  масові  частки  Нітрогену  у  складі  речовин,  формули  яких  N₂O₃  та  NH₃.
3. Написати  рівняння  реакцій  за  такими  схемами:

P  +  O₂                P₂O₅;

Fe(OH)₃            Fe₂O₃    +  H₂O;

Ca(OH)₂   +   HCl               CaCl₂  +  H₂O;

 Na     +   H₂O         NaOH  +  H₂.

 

ВАРІАНТ  №  4

1. Обчислити  відносні  молекулярні    маси  речовин :  а)  Калій нітрату,  до  складу  якого  входять 1  атом  Калію,   1  атом  Нітрогену   та  три  атоми  Оксигену;   б)   карбонатної   кислоти,  молекула якої   складається  з  2  атомів  Гідрогену,  1  атома  Карбону  і  3  атомів  Оксигену.
2. Порівняти  масові  частки  Феруму   у  складі    речовин,  формули  яких   Fe₂O₃    та   FeCl₂.
3. Написати  рівняння  реакцій    за  такими  схемами:

Al  + O₂          Al₂O_3;

CaCO₃  +  HCl          CaCl₂ + H₂O +  CO₂;

 Ba(OH)₂    +    HNO₃            Ba(NO₃)₂    +   H₂O; 

SO₂  + O₂             SO₃.

 

 

 

ТЕМАТИЧНЕ   ОЦІНЮВАННЯ    №  3

ОКСИГЕН. КИСЕНЬ

 

ВАРІАНТ     № 1

1. Складіть    формули    таких   оксидів:   Гідрогену,  Натрію,  Феруму (|||),  Нітрогену (IV),Сульфуру  (VI), Кальцію.
2. Написати  рівняння   хімічних    реакцій  між   киснем  і  такими  речовинами:   міддю,   сіркою,  залізом,  фосфором,  барієм,  магнієм.
3. Обчислити  масові   частки   всіх   елементів   в  сполуці    Fe₂(SO₄)₃.
4. Скласти     формули   двох  сполук   Феруму  з   Хлором     та  обчислити   їх    відносні   молекулярні   маси.

 

ВАРІАНТ   № 2

1. Скласти  формули  оксидів  елементів:  Mn (VII),  Cr (III),  Mg,  N (V), Cr (VI), Si (IV), Ag, Cl(VII).
2. Написати  рівняння  реакцій  між  киснем   і  такими  речовинами:  літієм,   кальцієм,  калієм,   сріблом,   цинком,  воднем.
3. Обчислити  масові  частки  елементів  в  глюкозі  С₆Н₁₂О₆.
4. Сульфур   утворює   два  оксиди:  сульфур (IV) оксид   та    сульфуру (VI) оксид.  Скласти  формули  цих  оксидів  та  обчислити їх  відносні   молекулярні  маси

 

ВАРІАНТ  №3

1. Скласти  формули   оксидів  елементів: C(II),  Zn,     Mn(IV),  S(VI),     S(IV),   B(III),  Na,  N(IV), Si(IV), Ag(I), Ca.
2. Написати    рівняння  реакцій    між  киснем і  такими  речовинами:  вуглецем,   залізом, алюмінієм,  барієм,  меркурієм,  натрієм.
3.  Обчислити  масові  частки   всіх  елементів   в  сполуці  Са₃(РО₄)₂.
4. Фосфор   утворює  два  оксиди     фосфору (III) оксид    та   фосфору (V)  оксид.  Скласти  формули  цих  оксидів  та  обчислити їх   відносні   молекулярні    маси.

 

ВАРІАНТ    №4

1.  Скласти   формули   оксидів  таких   елементів:    Mn(III),  Si(IV),  Li,  Al,  Fe(III),  C(II),  Mg,  Cl(I),  N(III).
2. Написати  рівняння  реакцій  між  киснем  і  такими  речовинами:  магнієм,  кальцієм,  бором,   сіркою,  сріблом,  калієм.
3. Обчислити  масові  частки  всіх  елементів  в  сахарозі  С₁₂Н₂₂О₁₁.
4. Складіть  формули      мангану (III)  оксид  та   мангану  (VII) оксид  і  обчисліть  їх  відносні  молекулярні  маси.

 

 

Підготувала вчитель хімії спеціалізованої школи  І-ІІІ ступенів  ім. О.К.Антонова№ 96 м. Києва

Богуцька Богдана Петрівна.

 

 

 

    НАНОТЕХНОЛОГІЇ  -  ТЕХНОЛОГІЇ   МАЙБУТНЬОГО

Нанотехнології – в широкому  значенні  слова  прийнято  називати  міждисциплінарну  область  фундаментальної  і  прикладної  науки,  в якій  вивчаються  закономірності  фізичних  і  хімічних  систем  розміром  в   декілька  нанометрів  або  частинок  нанометра (нанометр – це  одна  мільярдна  частина  метра).  Для  порівняння – діаметр  людської  волосини  становить  близько  80 тис.  нанометрів.

      Вужче  значення  цього  терміну  прив`язує  нанотехнології   до  розробки  матеріалів,  приладів,  інших  механічних  і  немеханічних  пристроїв,  в  яких  застосовуються  подібні  закономірності.  Нанотехнології   мають  справу  з  процесами,  які  протікають  в  просторових  областях  нанометрових   розмірів.   Тобто  нанотехнології   можна  означити  як  технології,  що  ґрунтуються   на  маніпуляції  окремими  атомами  і  молекулами  для  побудови  структур  із  наперед  заданими   властивостями.

      Властивості   наносистем  багато  в  чому  відрізняються   від  властивостей   макрооб`єктів, що  складаються  з  тих  самих  атомів  і  молекул.Наприклад,  наночастинки  платини  набагато ефективніше  очищають  автомобільні  викиди  від  токсичних  забруднювачів,   ніж   звичні  платинові  каталізатори .   Одношарові  і  багатошарові  графітні  циліндри   нанометрової   товщини, так  звані  вуглецеві  нанотрубки,  прекрасно  проводять  електричний  струм  і  тому  можуть  стати  заміною  мідним  дротам.  Нанотрубки   також  дозволяють  створювати   композитні   матеріали   виняткової   міцності  і  принципово  нові  напівпровідникові   і оптоелектронні   пристрої.  На  сучасному  етапі  нанотехнології   використовують  під  час    виробництва  особливих  сортів  скла,  на  яких  не  осідає  бруд  (застосовується  в  автомобіле – і авіабудуванні),  для  виробництва  одягу,  який  неможливо  забруднити, вимнути.

       Батьком  нанотехнології    можна  вважати  грецького  філософа  Демокріта.   Близько  400 року   до н.е.  він  вперше  для  опису  найменшої  частинки  речовини   почав  використовувати  слово   «атом»,  що  в  перекладі  з  грецької  означає  «неподільний».

1905 рік. Швейцарський  фізик  Альберт  Ейнштейн   опублікував  працю, в  якій  доводив,  що  величина  молекули  цукру  становить   приблизно  1  нанометр.

1931 рік. Німецькі  фізики  Макс  Кнол і Ернст   Руска   створили  електронний  мікроскоп,  що  вперше  дозволив  досліджувати  нанооб`єкти.

1959 рік.Американський  фізик  Річард  Фейнман   уперше  опублікував  працю,  в  якій  оцінювались    перспективи  мініатюризації.

1974 рік.  Японський   фізик  Норіо  Танігучі   ввів  в  науковий  обіг  слово «нанотехнології»,  яким  запропонував  називати  об`єкти,  розміром  менші  за  один  мікрон.

1981  рік. Німецькі  фізики  Герд  Бінніг  і  Генріх  Рорер  створили  мікроскоп, здатний  показувати  окремі  атоми.

 1985  рік. Американські  фізики  Роберт  Керл,  Гарольд  Крото,  Річард   Смайлі  створили  технологію,  що  дозволяє   точно  вимірювати  частинки,  розміром  в  один  нанометр.

1989  рік. Дональд  Ейглер,  співробітник  компанії  ІВМ,  виклав  назву  своєї  фірми  атомами  ксенону.

1998  рік.  Голандський  фізик  Сез  Деккер  створив  транзистор  на  основі  нанотехнологій.

Стрімкий     розвиток   прецизійної   техніки,  зокрема ,  скануючих   мікроскопів,  дозволив  вивчати  речовини  на  рівнв  окремих  атомів  і  молекул. І  ось  тут  вчені  зіткнулись  з  величезною  кількістю  сюрпризів!  Виявилось,  що  одна  і  та  ж  речовина  може  значно  змінити   свої  хімічні  властивості  і  реакційні  можливості  в  залежності  від  кількості   атомів  в  досліджуваному  зразку  і  його  розміру.

Першим  звернув  на  це  увагу  відомий  вчений  ХІХ  ст. Майкл  Фарадей,  який  зумів             одержати  колоїдну  суспензію,  яка  складається  з  найдрібніших  частинок  золота.  На  відміну  від  свого  компактного стану,  який  має  усім  відомий  жовтуватий  блиск,  одержаний  зразок  був  фіолетового  кольору. Це свідчить про  те,  що світловідбиваючі  властивості  золота  змінюються  при  зменшенні  розмірів  його  частинок.

Слід  відзначити,  що  саме  перші досліди  по  одержанню  нанометрових  частинок  призвели  до  бурхливого  зростання  інтересу  до  нанохімії  в  наукових  колах. З`ясувалось, що  частинки  нанометрових  розмірів  мають  підвищену  хімічну  активність  і  реакції  за  їх  участю  відбуваються  значно  швидше.  Ця  властивість  наночастинок  привела  до  створення  нових  ефективних каталізаторів.

Тепер  вчені  вміють  одержувати  наноструктури  практично  всіх  хімічних  елементів, що  дає  великі  можливості  для  досліджень.  В  останній  час  стало  відомо,  що  наночастинки  срібла  значно  краще вбивають  бактерії,  ніж  срібло  в  компактному  стані,  що  робить  їх  корисними   для  очищення  води  і  боротьби  з інфекціями.

Фізики  з  університету   штату  Джорджія   розробили  нанодвигун,  який  працює  на  хімічному  пальному.  Хіміки  з  університету  Едінбурга  створили  ротаксан – молекулярну  машину,  яка  дозволяє  обійти  другий  закон  термодинаміки. Спеціалісти  з  американської  лабораторії Белла  та  з  німецького  інституту  Макса  Планка  розробили  своєрідний  «молекулярний   м`яз».  Новітні  технології  обіцяють   подолати  нові  й  поки  що  невиліковні  хвороби.  Передбачається,  що  наночастинки  використовуватимуться  для  доставки  до  потрібних  органів  корисних  речовин  та  ліків.   За  оцінкою  експертів,  уже  до  2010  року  50%  медикаментів  вироблятимуться  за  допомогою  нанаотехнологій.

 З  розвитком  нанотехнологій  велику  зацікавленість  викликають  нові  форми  вуглецю,  зокрема  фулерени.  Теоретично  можливість  існування  фулерену  була  передбачена  японцем  Осавою і  підтверджена   розрахунками  російських  хіміків   за  багато  років  до  його  відкриття.  Проте  Нобелівської  премії  з  хімії  у  1996  році  були  удостоєні  вчені  із  США  і  Великобританії – Роберт  Керл,  сер  Гарольд  Крото  і  Річард  Смолі, - котрим  вперше  вдалось  виявити   таку  форму  вуглецю  під  час  лазерного  випромінювання   графіту   в  атмосфері т гелію.  Відкриття  цієї  молекули  розміром  в 1 нм  було  визнано  однією  з  найважливіших   подій  у  науці  ХХ століття.  У  привітальному  слові  Нобелівського  комітету  це  відкриття   за  значущістю  прирівнювалось  до  відкриття  Америки  Колумбом.

 Фулерен – надзвичайна  молекула.  Природа  створила  його  дволиким  Янусом.  В  ньому  гармонійно  поєднані   вакуум  і  матерія.  Якщо  заглянути  всередину  цієї  кульки,  то  можна  побачити  порожнечу,  пронизану  електромагнітними  полями.  Фулерен  є  своєрідною  сполучною  ланкою   між  органічною  та  неорганічною  матеріями. Зокрема,  його  геометрична   форма   має  надзвичайну  подібність  до  найважливіших  біологічних   структур   живих   організмів – фрагментів  молекули  ДНК,  третинної   структури    білків,  вірусів,  тощо.

Досліджують  властивості  фулерену  і в  нас,  на  Україні.  Зокрема,  цими  проблемами  займається  НТК     «Інститут  монокристалів»,  що  знаходиться  в  Харкові. Харків`янам  вдалось  запатентувати  метод  одержання  чистого  водного  розчину  фулерену. Ними  ж  було  доведено,  що  при  введенні  розчину  фулерену  в  організм  лабораторних  тварин  на 30 – 70%  уповільнювалось  зростання  пухлин,  збільшувалась тривалість  життя.    Експерименти  вчених  з   Інституту  терапії   в  Харкові  і  Дніпропетровського  національного  університету  показали,  що  гідратовані  розчини  фулерену  є  високоефективними  протекторами  під  час  терапії  і  профілактики  різних  паталогій  печінки  і  мозку. Київські    фахівці  виявили  високу  ефективність   використання  розчинів  для  боротьби  з  утворенням  тромбів  у  кровоносних  судинах.

Підготувала  вчитель  хімії   спеціалізованої  школи  І-ІІІ ступенів ім..О.К.Антонова  № 96  м.Києва  Богуцька  Богдана  Петрівна .