Chemiczny świat

Subskrybuje zawartość
"Uczony jest w swojej pracowni nie tylko technikiem, lecz również dzieckiem wpatrzonym w zjawiska przyrody, wzruszające jak czarodziejska baśń." Maria Skłodowska-Curie
Zaktualizowano: 26 minut 14 sekund temu

Trujące rośliny: rącznik pospolity

wt., 10/21/2014 - 15:36
Rącznik pospolity (Ricinus communis L.) – gatunek rośliny należący do rodziny wilczomleczowatych (Euphorbiaceae Juss.). Pochodzi z terenów o klimacie ciepłym, gdzie rośnie jako krzew. W Polsce uprawiany jest jako roślina roczna zwykle w celach ozdobnych. Ma on okazałe, dłoniasto podzielone liście, czasem wybarwione czerwono, podobnie jak dość gruba łodyga. Osiąga wysokość 1-2 m w zależności od warunków glebowych, w jakich się rozwija. Pędy zakończone są kwiatostanami zebranymi w grona, a jesienią kolczastymi owocami, przypominającymi owoce kasztanowca. W owocach mieszczą się owalne nasiona okryte twardą okrywą nasienną o brązowej barwie z ciemniejszymi plamami.

W nasionach rącznika występuje rycyna. Rycyna należy do grupy toksalbumin, które są białkami roślinnymi i bywają nazywane fitotoksynami. Ich cząsteczki są duże i nie dają się dializować, a w wyższych temperaturach następuje ich rozpad. Wywołują silną hemolizę krwinek, podane doustnie wywołują silne zatrucia, które objawiają się podrażnieniem przewodu pokarmowego, wymiotami, obrzękami wątroby i nerek i ich uszkodzeniem. Podawane pozajelitowo działają znacznie silniej niż przy zażyciu doustnym.
Toksalbuminy występują również w innych gatunkach roślin. Są nimi: rosnąca w Polsce robinia akacjowa - zwana akacją, która zawiera robinę, uprawiana powszechnie fasola zwyczajna zawierająca fazynę. Jednak tylko rycyna jest groźną fitotoksyną, ponieważ dwie pozostałe substancje są znacznie mniej toksyczne, a w dodatku fazyna rozkłada się podczas gotowania, a robina występuje w nasionach akacji grochodrzewu, które nie są praktycznie używane.
Model wstęgowy struktury rycyny
Rycyna podawana pozajelitowo nawet w ilościach śladowych (0,0001 mg/kg) może być dawką śmiertelną. Podawana doustnie wchłania się tylko częściowo i jest o wiele mniej toksyczna. W przypadku zjedzenia nasion dużą rolę odgrywa ich rozdrobnienie. Nasienie z nieuszkodzoną, twardą okrywą nasienną najczęściej jest nieszkodliwe. Przeżute wywołuje silne, bardzo poważne zatrucie, które objawia się pieczeniem w jamie ustnej, stanami zapalnymi żołądka i jelit, wymiotami, kolkami, krwawą biegunką i obrzmieniem wątroby oraz nerek. Nawet kilka nasion rącznika może być dawką śmiertelną dla dziecka. Spożycie 20 nasion tej rośliny jest dawką śmiertelną dla człowieka dorosłego. Objawy toksyczne wywołuje zjedzenie nawet 1-2 nasion.
Olej rycynowy po wytłoczeniu poddawany jest obróbce przez ogrzewanie i gotowanie z wodą i dlatego nie zawiera rycyny, ponieważ podczas tych zabiegów rozkłada się ona całkowicie.
Podczas II Wojny Światowej stosowano bomby z rycyną i "rycynowe" aerozole. Rycyną zainteresowali się również terroryści.
Witold Seńczuk, Toksykologia współczesna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2005. Wiedza i życie, marzec 2014 nr 3 (951). http://pl.wikipedia.org/wiki/Rącznik_pospolity
http://pl.wikipedia.org/wiki/Rycyna


Kategorie: Chemia

Środki do prania: enzymy

pon., 10/13/2014 - 12:22
Enzymy definiujemy jako organiczne katalizatory, które pobudzają specyficzne reakcje, od których zależy życie. Większość enzymów to białka, w związku z tym składają się z aminokwasów. Największy rozwój związany z przemysłem detergentów jest związany z wprowadzeniem do nich enzymów.  Używane enzymy są bardzo stabilne i łatwo je wyizolować z mikroorganizmów.
Używanie enzymów w środkach piorących ma długą historię, zaczynając od patentu z 1913 roku na sodę z dodatkiem preteolitycznej (trawiącej białka) trypsyny sprzedawanej jako produkt do prania wstępnego. Jednak środek ten nie osiągnął dużego sukcesu komercyjnego i enzym został zastąpiony przez proteazy bakteryjne, które wymagają obojętnego pH. Enzymy proteolityczne były testowana jako dodatki do proszków do prania w Niemczech w latach 20. XX wieku oraz w Szwajcarii w latach 30. jednak bez spektakularnych sukcesów. Ostatecznie, rozwijano nowe szczepy enzymów ze stabilnością w szerszym zakresie pH, stabilnością wobec dodatku wybielacza i szybszym działaniu. W późnych latach 60. XX wieku, kilka produktów do namaczania i syntetycznych detergentów pojawiających się na rynku USA zawierało enzymy. Większość enzymów ulega denaturacji w wysokiej temperaturze, dlatego środki je zawierające działają najlepiej w ciepłej wodzie, a nie gorącej. Postęp technologiczny wprowadził enzymy izolowane z bakterii zamieszkujących naturalne, gorące źródła, dzięki czemu mogą być używane w wyższych temperaturach.
Enzymy katalizują niszczenie i usuwanie uporczywych plam białkowych. Plamy z czekolady i pożywienia na bazie skrobi, tak samo jak plamy z trawy, które są trudne do usunięcia w przypadku prania w niskiej temperaturze, można wyeliminować przy pomocy enzymów.
W przemyśle detergentów wyróżnia się cztery główne typu enzymów:
  • proteazy:  działają na białka tworząc aminokwasy,
  • amylazy: przekształcają skrobie w dekstryny,
  • lipazy: atakują tłuszcze i oleje,
  • celulazy: hydrolizują celulozę zniszczonych włókien i usuwają mikro kulki puchu na powierzchni bawełny oraz przywracają kolor.
Mechanizm działania enzymów to rozszczepianie białek na mniejsze frakcje peptydów, które są rozpuszczalne w wodzie. Nawet jeśli przekształcenie jest niekompletne, białko ulega degradacji do produktów, które mogą być łatwo usunięte przez detergent.

John Toedt, Darrell Koza, Kathleen Van Cleef-Toedt, Chemical Composition of Everyday Products, GREENWOOD PRESS, London 2005.

Kategorie: Chemia

Rozwój przemysłowej syntezy ibuprofenu

czw., 10/09/2014 - 20:48

W każdej przemysłowej syntezie organicznej szczególny nacisk kładzie się na ekonomię atomową; najbardziej wydajne jest używanie tylko takich reagentów, których atomy występują w końcowym produkcie. Przykładem ewolucji syntezy z coraz większą ekonomią atomową jest synteza ibuprofenu.
Synteza I
W Jednej z pierwszych syntez przemysłowych ibuprofenu używano sekwencji reakcji prowadzących do wprowadzenia grupy metylowej do karboksylowego łańcucha bocznego kwasu 4-izobutylofenylooctowego: 1) estryfikacja Fischer’a kwasu 4-izobutylofenylooctowego,2) reakcja z estrem etylowym i węglanem dietylu w obecności  etanolanu sodu (krzyżowa kondensacja Claisen’a) daje anion podstawionego estru malonowego (B),3) alkilacja anionu B, a następnie hydroliza daje dipodstawiony kwas malonowy (D),4) dekarboksylacja związku D prowadzi do ibuprofenu.Nawet jeśli dzięki tej syntezie otrzymujemy ibuprofen z całkiem dobrą wydajnością, to marnują się atomy węgla (tylko 13 z 18 węgli związku pośredniego C występuje w ibuprofenie).

Synteza II

Alternatywna ścieżka z lepszą ekonomią atomową zaczyna się od 4-izobutyloacetofenonu. Potraktowanie tego ketonu chloroacetonitrylem w obecności etanolanu sodu daje epoksynitryl (E). W reakcji związku E z nadchloranem sodu (kwas Lewis’a) powstaje α-cyjanoketon (F). W wyniku hydrolizy związku F powstaje ibuprofen

Synteza III
W tej syntezie osiągnięto najwyższą ekonomię atomową. Katalityczna redukcja grupy karbonylowej 4-izobutyloacetofenonu daje alkohol (G). Karboksylowanie związku G katalizowane palladem prowadzi do ibuprofenu. W końcowym produkcie występuje tylko jeden atom dodatkowo wprowadzany w syntezie.


Wiliam H. Brown, Christopher S. Foot, Brent L. Iverson, Eric V. Anslyn, Organic Chemistry, Brooks/Cole Cengage Learning, Wydanie V, 2009.
Kategorie: Chemia

Środki piorące: organiczne wypełniacze aktywne

pon., 10/06/2014 - 08:27
Czynniki zapobiegające ponownemu osadzaniu się brudu

Detergenty mają właściwości usuwające plamy z włókien, ale równie ważne jest zapobieganie ponownemu osadzeniu się brudu na tkaninie podczas prania. Dlatego w środkach do prania stosuje się specjalne związki, które chronią przed ponownym zabrudzeniem. Działają one poprzez zaadsorbowanie się na powierzchni włókna i utworzenie sciśle przylegającej, ochronnej powłoki. 
Efektywnymi czynnikami zapobiegającymi ponownemu osadzaniu się brudu w przypadku włókien zawierających celulozę, takich jak bawełna oraz mieszaniny bawełny i włókien syntetycznych, są pochodne karboksymetyloskrobi (CMS) i karboksymetylocelulozy (CMC). CMC praktycznie nie działa w przypadku włókien syntetycznych.
karboksymetyloceluloza
Niejonowe etery celulozy są odpowiednie do włókien syntetycznych. Współczesne środki do prania są zaopatrzone w mieszaninę polimerów anionowych i niejonowych (np. karboksymetyloceluloza, metyloceluloza) i często w poli(tlenek etylenu) i polimer kwasu tereftalowego.poli(tlenek etylenu)kwas tereftalowyCzynniki pogrubiające

Karboksymetyloceluloza jest również używana jako czynnik pogrubiający. Związkami takimi są również modyfikowane celulozy niejonowe, metyloceluloza, hydroksyetyloceluloza, hydroksypropylometyloceluloza. Wszystkie te modyfikowane celulozy są rozpuszczalne w zimnej wodzie i nierozpuszczalne w wodzie gorącej i większości rozpuszczalników organicznych.
Rozjaśniacze optyczne

Rozjaśniacze optyczne są integralną częścią środków piorących, proszków i płynów. Są związkami organicznymi mogącymi przekształcać niewidzialne światło ultrafioletowe w widzialne niebieskie światło o większej długości fali. To barwniki, które są absorbowane przez włókna tkaniny, ale nie dają się łatwo spłukać. Odbicie światła niebieskiego sprawia, że ubrania wyglądają na jaśniejsze niż są w rzeczywistości.
Rozjaśniacze optyczne to zazwyczaj pochodne kumaryny, stilbenu i bis(benzoksazolu).

przykłady rozjaśniaczy optycznychCzynniki chelatujące

Rolą czynników chelatujących jest blokowanie wielowartościowych jonów i sprawianie, że są one niewykrywalne i nieskuteczne. Sól sodowa kwasu (etylenodinitrylo)tetraoctowego (EDTA), kwas nitrylotriocowy (NTA) i dwuetylenotrójaminopentaoctan (DTPA) są jednymi z najczęściej używanych czynników chelatujących. EDTA

Sól sodowa EDTA reaguje z jonami wapnia dając kompleks, w którym wapń jest związany z atomami azotu występującymi w EDTA. W reakcji uwalniane są jony sodu.

Kompleks chelatowy EDTA z jonem metaluNTA pochłania więcej jonów wapnia na jednostkę wagi niż EDTA, z powodu jego mniejszej masy atomowej. Każdy ze związków wiąże więcej jonów wapnia niż magnezu, ponieważ masa atomowa magnezu jest mniejsza niż wapnia.
DTPANTA

John Toedt, Darrell Koza, Kathleen Van Cleef-Toedt, Chemical Composition of Everyday Products, GREENWOOD PRESS, London 2005.
http://pl.wikipedia.org/wiki/Karboksymetyloceluloza#mediaviewer/File:Carboxymethyl_cellulose.png
http://pl.wikipedia.org/wiki/Poli(tlenek_etylenu)#mediaviewer/File:Polyethylene_glycol.png
http://pl.wikipedia.org/wiki/Kwas_tereftalowy#mediaviewer/File:Terephthalic-acid-2D-skeletal.png
http://pl.wikipedia.org/wiki/EDTA
http://pl.wikipedia.org/wiki/DTPA#mediaviewer/File:Dtpa_structure.png
http://pl.wikipedia.org/wiki/Kwas_nitrylotrioctowy#mediaviewer/File:Nitrilotriacetic-acid-2D-skeletal.png
Kategorie: Chemia

Żabia trucizna

czw., 10/02/2014 - 14:23

Od wieków lub nawet tysiącleci ludzie mieszkający w dżungli zachodniej Kolumbii używają zatrutych rzutek. Trucizna jest uzyskiwana z wydzielin skórnych jaskrawo zabarwionych żab z rodzaju Phyllobates (neará i koki w języku tubylców). Jedna żaba zawiera ilość trucizny wystarczającą do wykonania 20 zatrutych rzutek. W przypadku najbardziej trującego gatunku (Phyllobates terribilis) samo potarcie żaby jest wystarczające, aby uzyskać zatrutą rzutkę. Co ciekawe gatunek ten ma ilość jadu wystarczającą do zabicia 20000 myszy lub 10 ludzi.Liściołaz żółty (Phyllobates terriblis)Naukowcy z National Institutes of Health w Stanach Zjednoczonych zainteresowali się tą trucizną kiedy odkryto,  że działa na komórkowe kanały jonowe, co mogłoby uczynić ją użytecznym narzędziem w podstawowych badaniach mechanizmów transportu jonów. Wyizolowano 11 mg dwóch toksyn, batrachotoksynę oraz batrachotoksyninę A, z 5000 żab. Ich nazwy wywodzą się z Greckiego słowa batrachos, które oznacza żabę. Aby określić strukturę tych związków wykorzystano spektroskopię NMR, spektroskopię masową oraz dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego.batrachotoksyna
Batrachotoksyna oraz batrachotoksynina A znajdują się wśród najbardziej śmiertelnych trucizn jakie kiedykolwiek odkryto. Szacuje się, że już 200 µg batrachotoksyny jest wystarczające, aby wywołać nieodwracalne zatrzymanie serca u człowieka. Ustalono, że działa ona przez zablokowanie kanałów Na+ w pozycji otwartej, co powoduje duży napływ jonów sodu do zaatakowanej komórki.
batrachotoksynina
Historia batrachotoksyny ukazuje kilka prawidłowości w odkrywaniu leków. Po pierwsze, informacje o biologicznie czynnych związkach i ich źródle są często pozyskiwane od tubylców zamieszkujących w danym rejonie. Po drugie, tropikalne lasy deszczowe są bogatym źródłem strukturalnie skomplikowanych, biologicznie aktywnych związków. Po trzecie, cały ekosystem, nie tylko rośliny, jest potencjalnym źródłem ciekawych cząsteczek.
Wiliam H. Brown, Christopher S. Foot, Brent L. Iverson, Eric V. Anslyn, Organic Chemistry, Brooks/Cole Cengage Learning, Wydanie V, 2009.
http://pl.wikipedia.org/wiki/Phyllobates
http://pl.wikipedia.org/wiki/Batrachotoksyna
Kategorie: Chemia

Środki czyszczące: nieorganiczne wypełniacze aktywne

pon., 09/29/2014 - 11:37
Wypełniacze aktywne (środki zwiększające efekt piorący) wzmacniają działanie większości drogich detergentów o wysokiej aktywności. Kombinacja wypełniaczy aktywnych i detergentów ma działanie synergiczne, a zatem zwiększa się skuteczność produktu. Środki zwiększające efekt piorący powinny mieć zdolność kontrolowania twardości wody poprzez eliminację jonów magnezu i wapnia oraz być kompatybilne z innymi składnikami preparatu.
Wyróżniamy pięć głównych grup tych związków:Fosforany

Wyróżniamy dwa typy fosforanów - ortofosforany oraz fosforany złożone. Ortofosforany używane w przemyśle detergentów to: fosforan (V) sodu w formie bezwodnej i uwodnionej (Na3PO4i Na3PO4.12 H2O), wodorofosforan (V) sodu w formie bezwodnej (Na2HPO4) i krystalicznej (Na2HPO4.12 H2O). W przeszłości fosforany były używane jako wypełniacze aktywne w mydłach, ale dziś stosuje się je rzadko, ponieważ powodują eutrofizację zbiorników wodnych. Związki te mają właściwości zmiękczające wodę, przez wytrącanie osadu jonów metali w formie galaretowatego osadu.

Fosforan (V) sodu może kokrystalizować (kokrystalizacja, czyli krystalizacja związków zbudowanych z różnych cząsteczek, jest powszechnie stosowaną metodą otrzymywania nowych kryształów, których właściwości często są bardzo odmienne od wyjściowych krystalicznych substancji) z podchlorynem sodu tworząc materiał zwany chlorowanym fosforanem trisodu (Na3PO4.¼ NaOCl.11 H2O). Jest on dodawany do środków piorących wymagających połączenia wybielających i sterylizujących właściwości NaOCl z zasadowością i zmiękczaniem fosforanu (V) sodu.

Przemysł detergentów wprowadził inną formę fosforanów zwanych fosforanami skondensowanymi, które mają mniejszą zasadowość niż fosforan (V) sodu. Powszechnie używana związki to:
  • pirofosforan tetrasodu,  Na4P2O7 (TSPP)
  • tripolifosforan sodu,  Na5P3O10 (STP) 
  • tetrafosforan sodu,  Na6P4O13
  • heksametafosforan sodu,  (NaPO3)6
heksametafosforan sodu Zarówno tetrafosforan jak i heksametafosforan sodu są higroskopijne a przez to nieodpowiednie do użycia w suchych proszkach. TSPP jest obecnie używany tylko w środkach specjalnego przeznaczenia, ale analog potasowy znajduje zastosowanie w ciekłych detergentach. Połączenie TSPP z węglanem sodu działa skuteczniej niż związki użyte pojedynczo.

STP był dostępny komercyjnie w połowie lat 40. XX wieku i zastąpił TSPP z powodu lepszej rozpuszczalności oraz maskowania jonów powodujących twardość wody. Maskowanie jest definiowane jako reakcja kationu i anionu, w której powstaje rozpuszczalny kompleks. Maskowanie jonów wapnia i magnezu prowadzi do zmiękczenia wody i jest to najważniejsza funkcja każdego wypełniacza aktywnego.

Krzemiany

Dodatek krzemianu sodu lub potasu do syntetycznych detergentów przynosi wiele korzyści. Pod postacią ciekłą lub stałą mają właściwości buforujące, tworzą emulsje i przeciwdziałają osadzaniu się brudu. 

Krzemian sodu jest produkowany przez stopienie piasku, który zawiera dużą ilość krzemionki z sodą kalcynowaną, według następującej reakcji:
Na2CO3 + SiO2 → Na2SiO3 + CO2
Proporcje krzemionki, piasku i sody kalcynowanej są bardzo ważne, ponieważ od nich zależy alkaliczność. Cząsteczka krzemianu sodu często przedstawiana jest w postaci Na2O:SiO2.

Krzemiany są produkowane w postaci ciekłej, krystalicznej lub proszku. Stosunek Na2O:SiO2 zazwyczaj jest dostosowywany do danego produktu i jego zastosowania. Metakrzemian sodu (Na2O/SiO2=1/1) jest używany  w suchych mieszaninach. Ciekłe krzemiany  mające stosunek Na2O:SiO21:2  lub wyższy są używane w płynach do zmywarek automatycznych.
Krzemiany są inhibitorami korozji stali i aluminium, która może być spowodowana przez syntetyczne kompleksy i złożone fosforany.
Węglany
Węglany zaczęły być stosowane z powodu ograniczeń nałożonych na stosowanie fosforanów. Węglan sodu (Na2CO3) lub mieszanina Na2CO3 i zeolitu zastąpiły STP w granulowanych produktach do prania.
Węglan sodu zapewnia wysoką alkaliczność (pH roztworu jest większe od 9) oraz zmiękcza wodę poprzez wytrącanie węglanu wapnia i magnezu.

Soda syntetyczna jest najwyższej jakości w porównaniu do sody wydobywanej naturalnie. Są dwa ważne gatunki węglanów: soda lekka i soda ciężka. Soda ciężka to soda bezwodna o dużym ciężarze nasypowym dochodzącym do 1200 kg/m3, to znaczy około 2 razy większym niż zwykłej sody bezwodnej. Otrzymywanie sody ciężkiej polega na przeprowadzeniu zwykłej sody bezwodnej w jednowodną w krystalizatorach z następującą po tym powtórną kalcynacją (prażenie substancji w celu usunięcia z niej dwutlenku węgla, wody lub innych składników lotnych).

O metodach produkcji sody pisałam w tym wpisie.

Zeolity

Krzem jest drugim po tlenie najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Jednak w przyrodzie nie znajdziemy krzemu w czystej postaci, zawsze związany jest z tlenem (krzemionka, kwarc) i tlenkami metali.

Zeolity, znane jako sita molekularne są ważną alternatywą dla fosforanów w proszkach do prania. Występują pod postacią soli wapnia, sodu, magnezu, potasu i baru.

Najczęściej używaną formą zeolitu jest typ A - który jest uwodnionym glinokrzemianem sodu o wzorze empirycznym Na2O.Al2O3.xSiO2.yH2O.

uproszczona struktura zeolitu typu A
Główną zaletą zeolitów w porównaniu do fosforanów jest nierozpuszczalność w wodzie oraz usuwanie jonów np. magnezu i żelaza łatwo i szybko. Kiedy zeolity mają kontakt z twardą wodą, następuje wymiana jonów sodu występujących w ich strukturze na jonu wapnia i magnezu. Jednak jony magnezu nie są całkowicie usuwane z powodu ich rozmiaru. Z tego powodu zeolity są często używane z innymi wypełniaczami aktywnymi, np. węglanami.

John Toedt, Darrell Koza, Kathleen Van Cleef-Toedt, Chemical Composition of Everyday Products, GREENWOOD PRESS, London 2005.
Józef Kępiński, Technologia chemiczna nieorganiczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1975.
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,122003,paracetamol-i-piperazyna-pod-presja.html
http://pl.wikipedia.org/wiki/Heksametafosforan_sodu#mediaviewer/File:Sodium_hexametaphosphate.png
http://sjp.pwn.pl/slownik/2562549/kalcynacja
Kategorie: Chemia

Trujące rośliny: przęśl

czw., 09/25/2014 - 13:23
Przęślowate (Ephedraceae)- należy tu jeden rodzaj – przęśl (Ephedra L.) z 64 gatunkami. Rośliny te występują na terenach suchych, najczęściej na stepach i pustyniach. Spotykane są we wszystkich częściach świata z wyjątkiem Antarktydy, Australii i Oceanii. W granicach współczesnej Polski nie występują, ale przęśl dwukłosowa rośnie niedaleko – w zachodniej Ukrainie i na Słowacji.
przęśl dwukłosaJak sama nazwa wskazuje, substancją trującą występującą w przęślu (Ephedra L.) jest efedryna, (1R,2S)-1-fenylo-1-hydroksy-2-N-metyloaminopropan, która występuje również w tojadzie mordowniku, w cisach i innych roślinach.
Przęśl znany był już w czasach prehistorycznych ok. 60000 lat p.n.e. Starożytni Rzymianie dokładnie opisali roślinę i jej zastosowania. Rosyjscy zielarze w XVI wieku stosowali ekstrakt z tej rośliny do leczenia bólu, a Indianie z południowo-zachodniej Ameryki - do leczenia chorób przenoszonych drogą płciową. Efedryna w formie krystalicznej została wyizolowana w 1885 roku. przez japońskiego chemika Nagayoshi Nagi. W latach 90. XX wieku efedryna była wykorzystywana do syntezy metamfetaminy. W formie wstrzyknięć była podawana japońskim pilotom kamikadze w czasie II wojny światowej.
Pod względem budowy cząsteczka efedryny jest podobna do adrenaliny, noradrenaliny i dopaminy - związków pełniących funkcję neuroprzekaźników. Jej mniejsza polarność w porównaniu do tych związków ułatwia pokonywanie bariery lipidowej, szybsze wnikanie do komórek i wypieranie endogennych amin z ich receptorów.

Cząsteczka efedryny zawiera dwa chiralne atomy węgla, w związku z czym występuje w postaci czterech izomerów chiralnych: dwóch enancjomerów erytro (efedryna) i dwóch treo (pseudoefedryna). Efedryna naturalna jest lewoskrętna.

Efedryna wykazuje silne właściwości fizjologiczne, między innymi wzmaga czynność serca, rozszerza oskrzela oraz pogłębia i przyśpiesza tętno i oddech. Ponadto długotrwale podwyższa ciśnienie tętnicze krwi, obkurcza naczynia krwionośne, pobudza ośrodkowy układ nerwowy oraz hamuje opróżnianie pęcherza. U ludzi uzależnionych powoduje najczęściej zmiany w zachowaniu. Obserwowane psychozy są podobne do wywoływanych przez amfetaminę (paranoja, halucynacje słuchowe i wzrokowe). Powrót do normalnego zachowania obserwuje się bezpośrednio po wyeliminowaniu związku. W przypadku śmiertelnego zatrucia stężenie efedryny wynosiło: we krwi 11 mg/l, w wątrobie 24 mg/kg, w nerkach 14 mg/kg, a w mózgu 9 mg/kg.
Efedryna stosowana jest również jako lek w postaci cholorwodorku. Wskazania: zakażenia dróg oddechowych – jako składnik preparatów złożonych, stany skurczowe dróg oddechowych, miejscowo w celu obkurczenia naczyń w stanach zapalnych błon śluzowych, ostre niedomagania krążenia, zapaści, dychawica oskrzelowa, rozedma płuc.
Preparaty na rynku polskim zawierające efedrynę:
  • Efrinol 1% - krople do nosa (1 g zawiera 10 mg chlorowodorku efedryny) - dostępny na receptę,
  • Efrinol 2% - krople do nosa (1 g zawiera 20 mg chlorowodorku efedryny) - dostępny na receptę,
  • Ephedrinum Hydrochloricum (iniekcje - stany skurczowe dróg oddechowych, stosowany domięśniowo lub podskórnie, dawkę ustala lekarz, 
  • Rubital compositum, syrop prawoślazowo - malinowy - w infekcjach wirusowych i bakteryjnych gardła, krtani, oskrzeli, w przeziębieniach, kaszlu,
  • Tussipect - kaszel oraz stany zapalne górnych dróg oddechowych i oskrzeli.
Efedryna ponadto zmniejsza apetyt i z tego powodu jest dodawana do niektórych preparatów odchudzających.
Witold Seńczuk, Toksykologia współczesna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2005.
A. Kołodziejczyk, Naturalne związki organiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2004.http://bazalekow.mp.pl/leki/subst.html?id=257http://www.doz.pl/leki/s3395-chlorowodorek_efedrynyhttp://pl.wikipedia.org/wiki/Przęślowatehttp://pl.wikipedia.org/wiki/Efedrynahttp://pl.wikipedia.org/wiki/Noradrenalinahttp://pl.wikipedia.org/wiki/Adrenalinahttp://pl.wikipedia.org/wiki/Dopamina
Kategorie: Chemia

Nowy polimer a wydajność ogniw słonecznych

pon., 09/22/2014 - 15:32
Wytwarzanie energii za pomocą ogniw słonecznych może stać się bardziej opłacalne i wydajne dzięki współpracy pomiędzy naukowcami z wydziału chemii University of Chicago, Institute for Molecular Engineering oraz Argonne National Laboratory.
Naukowcy zidentyfikowali mowy polimer, który poprawia wydajność ogniw słonecznych. Określono również mechanizm według którego działa polimer. Materiał pozwala na znacznie łatwiejsze poruszanie się ładunków elektrycznych w ogniwie, pobudzając produkcję elektryczności, czego nie stosowano nigdy wcześniej w takich urządzeniach.
Ogniwa słoneczne produkowane z polimerów są popularnym tematem badań z powodu ich atrakcyjnych właściwości. Ale naukowcy ciągle zmagają się z niską wydajnością generowanej przez nie mocy elektrycznej. Obszar tych badań jest dopiero rozwijany.
Nowy polimer, nazwany PID2 poprawia wydajność generowanego prądu o 15%, kiedy dodawany jest do standardowej mieszaniny polimeru i fulerenu. W takiej mieszaninie polimer jest donorem elektronów, a fuleren ich akceptorem, co pozwala na rozdzielenie ładunku. 
Po dodaniu kolejnego polimeru uzyskano ogniwo składające się z dwóch polimerów i fulerenu. Naukowcy uzyskali wydajność 8,2% po dodaniu optymalnej ilości PID2, czyli jak dotychczas najwyższą dla takiego typu ogniwa, ale wyniki sugerują, że można osiągnąć jeszcze lepsze rezultaty. Obecnie badacze pracują nad osiągnięciem wydajności bliskiej 10%, koniecznej aby ogniwo było opłacalne w zastosowaniach komercyjnych.
Rezulataty są niezwykłe nie tylko ze względu na zaawansowane możliwości techniczne, ale również dlatego, że PID2 zwiększa efektywność poprzez nową metodę. Wcześniej starano się osiągnąć większą efektywność przez zwiększenie absorpcji światła w urządzeniu.
W celu wygenerowania prądu przez ogniwo słoneczne, elektrony muszą być przeniesione z polimeru do fulerenu w urządzeniu. Różnica pomiędzy poziomami energii elektronów dla standardowej mieszaniny polimeru i fulerenu jest wystarczająco duża, aby przenoszenie elektronów było utrudnione. Wartość poziomów energii w PID2 mieści się pomiędzy wartościami dwóch pozostałych materiałów, dzięki czemu działa jako pośrednik w procesie. Dodatek PID2 sprawia również, że w mieszaninie polimerów formują się włókna, które poprawiają przemieszczanie się elektronów przez materiał. Włókna służą jako drogi, które pozwalają elektronom podróżować do elektrod na bokach ogniwa słonecznego. Do zbadania tej struktury użyto promieniowania rentgenowskiego.
www.sciencedaily.com/releases/2014/09/140919142843.htm
Kategorie: Chemia

Skaningowy mikroskop jonowy (FIB)

pt., 09/19/2014 - 12:47
Skaningowy mikroskop jonowy umożliwia wycinanie cienkich folii za pomocą jonów. Został skonstruowany w połowie lat 80. XX wieku i był wykorzystywany do modelowania i analizy defektów w półprzewodnikach.


Najważniejszym elementem jest źródło jonów najczęściej galu, które są przyśpieszane napięciem 2-50 keV. Przyśpieszone jony uderzają w powierzchnię próbki, powodując rozpylenie materiału. Poprzez kontrolę wiązki jonów wybijającej elektrony można wycianać próbki z określonych obszarów powłok, a także nadawać dowolne kształty powierzchni. Dodatkową zaletą jest emisja elektronów wtórnych wywołana oddziaływaniem wiązki z próbką, co pozwala na tworzenie obrazu próbki (podobnie jak w skaningowych mikroskopach elektronowych).

Dodatkowo w skaningowym mikroskopie jonowym znajdziemy źródło elektronów, które służy głównie do obserwacji procesu pobierania próbki. Dostępne są również mikroskopy trójwiązkowe (źródło elektronów oraz dwa źródła jonów: galu i argonu. Jony argonu są lżejsze od jonów galu i mają mniejszą energię, dzięki czemu powodują mniej uszkodzeń radiacyjnych, co ma znaczenie w obserwacjach wysokorozdzielczych.
Innym elementem wyposażenia jest urządzenie służące do depozycji powłok z fazy metalorganicznej na powierzchni badanej próbki. Powłoki (stosuje się głównie platynę lub wolfram) chronią analizowane materiały w czasie procesu wycinania preparatu.
FIB jest bardzo użytecznym narzędziem w inżynierii materiałowej, gdzie stosuje się go do preparatyki cienkich folii do obserwacji w elektronowych mikroskopach transmisyjnych. Cały proces polega na wycieciu cienkiego preparatu i umieszczeniu go na nośniku umożliwiającym obserwacje próbki w mikroskopie.Fotografia SEM półprzewodnika przygotowanego do badania TEM przez skaningowy mikroskop jonowy. Przygotowanie cienkiej folii odbywa się w kilku etapach:1) na obszar, z którego zostanie przygotowana cienka folia, nakłada się powłokę ochronną,2) wiązka jonów rozpyla materiał wokół zabezpieczonego miejsca,3) próbkę pochyla się o kąt 60 stopni i rozpyla materiał, odcinając preparat od podłoża,4) do komory zostaje wprowadzony mikromanipulator, który jest spajany z próbką,5) odcinany jest mostek - ostatnie miejsce, w którym preparat połączony jest z próbką,6) za pomocą mikromanipulatora (igły) preparat przenoszony jest na nośnik umieszczony na specjalnym uchwycie,7) próbkę spaja się z nośnikiem za pomocą wolframu, a następnie odcina igłę,8) na nośniku dokonuje się pocięcia preparatu do grubości około 100 nm, która umożliwia obserwacje w elektronowych mikroskopach transmisyjnych.


 Zachęcam do polubienia  - SEM - Studenci Entuzjaści Mikroskopii

Krzysztof Kurzydłowski, Małgorzata Lewandowska, Nanomateriały inżynierskie - konstrukcyjne i funkcjonalne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9f/Focuses_Ion_Beam_1540_EsB_(Zeiss)%2C_with_EDX_and_lithography_equipment..JPG/1280px-Focuses_Ion_Beam_1540_EsB_(Zeiss)%2C_with_EDX_and_lithography_equipment..JPG
http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Focused_ion_beams?uselang=pl#mediaviewer/File:Fib_tem_sample.jpg
Kategorie: Chemia

Trujący ziemniak

śr., 09/17/2014 - 12:53

Alkaloidy steroidoweZasadniczy szkielet budowy chemicznej pochodzi od cyklopentanoperhydrofenantrenu. Często związane są z cukrami i wtedy nazywane są glikoalkaloidami.

cyklopentanoperhydrofenantrenW całym ziemniaku występuje glikoalkaloid – solanina. Największe ilości znajdują się w owocach (do 1%), a zwłaszcza niedojrzałych, a także w kwiatach i zielu (0,1-0,4%). W bulwach alkaloid można znaleźć w ilościach śladowych. Jednak w bulwach, na których wyrastają kiełki, zawartość solaniny wzrasta nawet do 5%.

solanina
Działanie solaniny:- właściwości hemolityczne,- początkowo działa pobudzająco na ośrodkowy układ nerwowy,- po jakimś czasie działa podrażniająco, upośledzając ośrodek oddechowy,- duże dawki mogą wywołać śpiączkę i śmierć.
Dawka toksyczna dla człowieka: 0,3 g.
Kiedy może wystąpić zatrucie: zjedzenie niedojrzałych owoców, sporządzanie potraw z kiełkujących bulw, głównie w okresie wiosennym.
Objawy zatrucia: zaburzenia przewodu pokarmowego (mdłości, wymioty, kolka, biegunka), ból głowy, przypadki cięższych zatruć są rzadkością.
Zagrożenie zatruciem: wiosną (kwiecień, maj) w razie spożycia potraw z kiełkujących bulw, zatrucia owocami mogą wystąpić jesienią przy wykopkach i pieczeniu ziemniaków w ognisku na polu.


Witold Seńczuk, Toksykologia współczesna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2005.
http://pl.wikipedia.org/wiki/Steroidy#mediaviewer/File:Steran_num_ABCD.svg
http://pl.wikipedia.org/wiki/Solanina#mediaviewer/File:Solanine.svg
Kategorie: Chemia

Środki czyszczące: wybielacze

pon., 09/15/2014 - 10:19

Generalnie, wszystkie wybielacze są czynnikami utleniającymi, których używa się do wybielania lub rozjaśniania tkanin i pozbycia się trudnych plam. Kolor takich trudnych plam jest często powiązany ze słabo związanymi elektronami, np. tymi występującymi w wiązaniu podwójnym pomiędzy atomami. Wiązania podwójne mogą nadawać kolor cząsteczce, a grupy które decydują o barwie związku nazywamy chromoforami. 

Chromofory - grupy absorbujące promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie 180-800 nm (chromofor alkenowy, chromofor benzenowy, chromofor karbonylowy, chromofor azowy, chromofor tiolowy, chromofor nitrozowy)

Proces wybielania polega na atakowaniu podatnych elektronów cząsteczki brudu przez cząsteczki usuwające elektrony, które zawierają tlen lub chlor i zniszczeniu chromoforów w cząsteczkach plamy. Tak więc wybielanie to przekształcenie barwnych cząsteczek w bezbarwne, rozpuszczalne w wodzie związki, które następnie mogą być usunięte przez detergent i spłukane wodą. Alternatywnie, cząsteczki mogą pozostać na tkaninie, ale nie są w już w stanie absorbować światła widzialnego.
Czynnikami wybielającymi dodawanymi do środków do prania są związki uwalniające tlen. W Europie i innych regionach świata najpopularniejszymi wybielaczami są związki nadtlenkowe. Jeden z tych związków, nadtlenek wodoru (H2O2) jest przekształcany w środowisku alkalicznym w anion nadtlenku wodoru, który jest aktywnym związkiem pośrednim.H2O2 + OH- → H2O + HOO-HOO- atakuje wiązanie podwójne w cząsteczce brudu uwalniając tlen i powodując wybielenie.  Najpowszechniej używanym źródłem nadtlenku wodoru jest uwodniony peroksoboran sodu [Na2[B2(O2)2(OH)4].6H2O, który w formie krystalicznej zawiera anion nadtlenkowy B2(O2)2(OH)42-składający się z dwóch tetraedrycznych grup BO2(OH)2-, połączonych dwoma mostkami  -O-O-.


anion nadtlenkowy
Peroksoboran hydrolizuje w wodzie tworząc nadtlenek wodoru.[B2(O2)2(OH)4]2-→ 2 BO2- + 2 H2O2Peroksoboran sodu może być używany jako uniwersalny wybielacz tkanin i jest stosowany w Europie od około 50 lat.

Peroksoboran sodu jest stabilnym materiałem, kiedy zmiesza się go z innymi suchymi składnikami. Jednak śladowe ilości wody i niektórych metali ciężkich mogą katalizować proces rozkładu substancji. W związku z tym w celu absorpcji wody i metali stosuje się siarczan lub krzemian magnezu oraz pirofosforan tetrasodu, co pozwala przedłużyć okres przechowywania.

Innym efektywnym związkiem wybielającym jest podchloryn. Używanie roztworu podchlorynu (stężenie 5,25%) zyskało na znaczeniu w wielu krajach, kiedy zaczęto prać w zimnej wodzie, w której peroksoboran sodu okazał się nieskuteczny. Podchloryn reaguje w środowisku zasadowym tworząc aniony podchlorynowe.HOCl + OH- → ClO- + H2OWodny roztwór podchlorynu sodu (NaOCl) jest stosowany jako źródło aktywnego chloru, który może być używany zarówno w praniu jak i płukaniu. Wybielacz ten jest produkowany poprzez rozpuszczenie gazowego chloru w rozcieńczonym roztworze wodorotlenku sodu (12 do 16 %), aż do zneutralizowania zasady.
podchloryn soduSproszkowany peroksoboran sodu ma kilka zalet w stosunku do płynnego podchlorynu sodu:


  • NaOCl musi być dodawany oddzielnie do prania i płukania, natomiast nadboran może znajdować się już w gotowych proszkach do prania,
  • wysoka dawka NaOCl może znacznie zniszczyć tkaniny i kolory,
  • Podchloryn sodu ma ograniczoną stabilność, szczególnie w obecności zanieczyszczeń jonami metali ciężkich,
  • NaOCl wykazuje wysoką reaktywność i potencjał utleniający, dlatego może wpływać negatywnie na barwniki tkaniny i większość wybielających czynników fluorescencyjnych,
  • NaOCl działa nieskutecznie w przypadku tkanin z poliestru powodując ich żółkniecie zamiast wybielenia.
    Wybielacze zawierające tlen są bezpieczne dla koloru tkaniny, ale ogólnie są mniej aktywne niż wybielacze chlorowe i wymagają wyższych temperatur, wyższej zasadowości oraz wyższego stężenia żeby działać efektywnie. W niższej temperaturze wody, enzymy znajdujące się w wielu plamach pochodzenia biologicznego (np. krew, trawa) nazywane katalazami, rozkładają nadtlenek wodoru bardzo szybko i mogą zniszczyć wybielacz w kilka minut. W wysokiej temperaturze katalazy są dezaktywowane. Szybki wzrost użycia włókien syntetycznych, na które niekorzystnie wpływa chlor, sprawił że peroksoboran sodu jest używany częściej.

    Aby zapobiegać zniszczeniom powodowanym wysoką dawką NaOCl zaczęto stosować symklozen, czyli kwas trichloroizocyjanurowy (N3O3C3Cl3), który uwalnia chlor powoli, co zmniejsza ryzyko uszkodzenia tkaniny. Symklozen jest stosowany również jako wolno rozpuszczające się tabletki chlorowe do długotrwałej dezynfekcji wody basenowej.symklozen


    John Toedt, Darrell Koza, Kathleen Van Cleef-Toedt, Chemical Composition of Everyday Products, GREENWOOD PRESS, London 2005.
     http://pl.wikipedia.org/wiki/Nadboran_sodu#mediaviewer/File:Perborate_dimer.png
     http://pl.wikipedia.org/wiki/Podchloryn_sodu#mediaviewer/File:Sodium-hypochlorite.png
     http://en.wikipedia.org/wiki/Trichloroisocyanuric_acid#mediaviewer/File:Trichloorisocyanuurzuur.png
    Kategorie: Chemia

    Wytrzymałość nanometali

    czw., 09/11/2014 - 16:42
    Cechą charakterystyczną nanometali jest nanometryczny rozmiar ziaren, co powoduje zwiększenie powierzchni właściwej granic ziaren w jednostce objętości, a to nadaje im unikatowe właściwości.

    Granica ziarna - wewnętrzne powierzchnie graniczne oddzielające dwa kryształy lub ziarna o takim samym składzie chemicznym, różniące się tylko orientacją krystalograficzną.


    Mikrostruktura polikrystalicznego stopu tytanu z wyraźnymi ziarnami (szare obszary) i granicami (czarne linie) po wytrawieniu
    Z wytrzymałością materiału często powiązana jest granica plastyczności, czyli wartość naprężenia przy którym zaczynają powstawać nieodwracalne mikroskopowe odkształcenia plastyczne we wszystkich ziarnach.
    Materiał Granica plastyczności, MPa mikro nano AA1050 70 200 AA1100 40 170 AA3004 95 360 AA6082 370 437 AA5182 395 430 AA5483 215 490 AA2017 350 570 AA2024 115 330 AA7075 200 470 AA7475 230 650 Al-Zn 375 750 Ti 345 1060 Ti6Al4V 900 1040
    Seria AA - stopy aluminium

    Istnieje pewna optymalna średnia wielkość ziarna, dla której materiał wykazuje najwyższe właściowości wytrzymałościowe.

    Krzysztof Kurzydłowski, Małgorzata Lewandowska, Nanomateriały inżynierskie - konstrukcyjne i funkcjonalne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010.
    http://zasoby.open.agh.edu.pl/~11sashot/strona.php?t=pm&h=nm&v=
    http://pl.wikipedia.org/wiki/Granica_ziarna
    http://pl.wikipedia.org/wiki/Granica_plastyczności

    Kategorie: Chemia

    Syntetyczne detergenty (surfaktanty)

    pon., 09/08/2014 - 14:23
    Substancja powierzchniowo czynna (surfaktant, tensyd) to substancja chemiczna, której cząsteczki zawierają część hydrofilową i część hydrofobową. Część hydrofilowa to najczęściej grupa atomów zawierająca tlen np. -OH, -COOH, -COH lub azot. Część hydrofobowa utworzona jest przez długi łańcuch alifatyczny.

    Cząstki brudu, głównie tłuszczu, sadzy, kurzu, gleby mają właściwości hydrofobowe. W procesie usuwania brudu z powierzchni skóry lub tkaniny surfaktanty przyczepiają się częścią hydrofobową do cząstek brudu, a grupa hydrofilowa "wciągana" jest do wody. Ruch wody powoduje odrywanie się cząstek brudu z otaczjącą je micelą utworzoną przez detergenty. W miceli uwięzione są jeszcze oprócz brudu pęcherzyki powietrza (substancji hydrofobowej). Tworzą się "bańki" powietrza, makroskopowo obserwowane jako piana. Micele z uwięzionym brudem i powietrzem są unoszone (flotują) na powierzchnię wody, a następnie są mechanicznie usuwane z roztworu.
    Krótka historia 


    Chemiczny proces syntezy mydła przez wieki nie ulegał zmianie aż do roku 1916, kiedy w Niemczech opracowano pierwsze syntetyczne detergenty w odpowiedzi na niedostępność tłuszczu podczas I Wojny Światowej. Detergenty te były oparte na krótkołańcuchowych alkilonaftalenosulfonianach, tworzonych przez połączenie alkoholu propylowego lub butylowego z naftalenem, a następnie sulfonowanie. Produkcja detergentów używanych w gospodarstwie domowym rozpoczęła się od początku do połowy lat 30. XX wieku, ale nie zwiększano produkcji aż do zakończenia II Wojny Światowej, kiedy dostęp do surowców do produkcji mydła był ograniczony i były one bardzo drogie. Te detergenty były długołańcuchowymi alkiloarylosulfonianami z benzenem jako centrum aromatyczności i częścią alkilową syntetyzowaną z nafty. Następnie rozwinęły się badania dotyczące chemii detergentów, a kilka z nich zaczęło być dostępnych komercyjnie do zmywania ręcznego oraz prania tkanin. W ciągu kilku lat, tanie syntetyczne detergenty w większości produkowane z produktów przeróbki ropy naftowej stały się szeroko dostępne. W tym samym czasie alkiloarylosulfoniany zostały prawie całkowicie przyćmione przez detergenty oparte na siarczanach alkoholu otrzymywane najczęściej z alkoholi tłuszczowych pochodzących z surowców naturalnych. Obecnie najbardziej znanym przedstawicielem tej grupy jest laurylosiarczan sodu (SLS lub SDS) stosowany w większości kosmetyków czyszczących (np. szampony, żele pod prysznic). Cząsteczki syntetycznych detergentów są podobne do cząsteczek mydła na tyle, aby mieć tak samo dobre właściwości czyszczące, a jednocześnie wystarczająco odmienne, aby przeciwdziałać wpływowi twardej lub kwaśnej wody.
    laurylosiarczan soduŚrodki piorące

    We współczesnym świecie w celu wyprania ubrań używamy syntetycznych detergentów, które wyparły stosowane wcześniej mydło. Środki do prania dostępne pod postacią proszku i płynu mają za zadanie usunąć plamy oraz wybielić, zmiękczyć lub kondycjonować tkaniny w różnych warunkach chemicznych wody oraz temperaturze. Podczas gdy płynne detergenty są polecane na tłuste plamy, proszki są skuteczne w przypadku plam z gleby. Środki piorące weszły do użytku z powodu problemów ze zwyczajnym mydłem, które traci swoją jakość podczas przechowywania, nie ma wyspecjalizowanych zdolności czyszczących oraz nie wypłukuje się całkowicie z tkaniny. Na dodatek mydło traci swoje właściwości czyszczące w twardej wodzie (zawierającej jony magnezu i wapnia), ponieważ rozpuszczalne karboksylany sodu przekształcają się w nierozpuszczalne sole wapniowe i magnezowe, pozostawiając znany wszystkim brudny pierścień w wannie lub nadając szarawy odcień odzieży. Aby przeciwdziałać tym niepożądanym reakcjom zaczęto interesować się syntetycznymi detergentami, których struktura tylko nieznacznie różni się od budowy chemicznej mydła.

    Składniki zawarte w którymkolwiek komercyjnie dostępnym syntetycznym produkcie do prania można podzielić na osiem różnych grup: wypełniacz aktywny (środek zwiększający efekt piorący), barwniki fluorescencyjne (wybielacze optyczne), enzymy, inhibitory korozji, wybielacze, wypełnienie, aromaty i środki barwiące. Jedna z głównych funkcji wypełnienia, którym zazwyczaj jest siarczan sodu to dodanie objętości produktowi. Powoduje również granulacje detergentu, dzięki czemu łatwo można wysypać go z opakowania. Ilość wypełnienia wewnątrz danego produktu może wahać się pomiędzy 0 do 35 %. Inhibitory korozji zapobiegają szkodliwym skutkom działania jonów detergentu, które mogą powodować szybkie rdzewienie elementów pralki zrobionych ze stali. Związki te to zazwyczaj krzemiany sodowe.

    Główne środki aktywne takie jak detergenty tworzą micele i usuwają tłuste plamy z ubrań i innych rzeczy według takiego samego mechanizmu jak mydło. Współczesne surfaktanty są syntetyzowane z różnych pochodnych ropy naftowej lub tłuszczów. Podobnie do kwasów tłuszczowych używanych w produkcji mydła, ropa naftowa zawiera łańcuchy węglowodorowe, które są hydrofobowe, ale przyciągane do tłustych plam. Łańcuchy węglowodorowe są podstawą hydrofobowego ogona molekuły surfaktantu. Inne związki, takie jak trójtlenek siarki, kwas siarkowy oraz tlenek etylenu są używane w celu wytworzenia hydrofilowej głowy. Podobnie jak przy produkcji mydła, najczęściej używane zasady to wodorotlenek sodu i potasu.

    Rozwiązanie dla problemu powstawania osadu z mydła po raz pierwszy zostało zrealizowane poprzez produkcję detergentów alkilobenzenosulfonianowych (ABS). ABS zostały zsyntetyzowane z propylenu, który jest otrzymywany z ropy naftowej, benzenu i kwasu siarkowego. ABS produkowane są w procesie obejmującym alkilowanie benzenu olefinami lub chlorkami alkilowymi, sulfonowanie otrzymanego alkilobenzenu najczęściej gazowym SO3 i neutralizację. Podobieństwa między detergentem (RSOOO-Na+) i mydłem (RCOO-Na+) są oczywiste. Molekuła mydła posiada atom węgla związany z atomem tlenu, do którego przyłączony jest sód. Natomiast detergent posiada atom siarki w tej pozycji. Detergenty produkowane w ten sposób są znacznie bardziej rozpuszczalne niż mydło. W ten sposób mogą stabilizować emulsje woda-olej, ale w przeciwieństwie do mydła, kiedy sód zostanie zastąpiony przez wapń lub magnez cząsteczka jest nadal rozpuszczalna. Z powodu większej stabilności detergenty ABS utrzymują się w ściekach o wiele dłużej niż mydło.

    Zwiększona stabilność detergentów ABS wynika z większej stabilności chemicznej ugrupowania sulfonowego. Ponadto surowce z ropy naftowej zawierają rozgałęzione łańcuchy, w przeciwieństwie do prostych łańcuchów z tłuszczów zwierzęcych. W środowisku naturalnym bakterie nie mogą z łatwością degradować rozgałęzionych detergentów ABS i zaczynają się akumulować w zbiornikach wodnych, ściekach, rzekach oraz źródłach wody pitnej. Na początku lat 60. XX wieku, podejrzewano zagrożenie wód podziemnych, co wywołało publiczne protesty, a rząd USA rozwiązał problem poprzez zastąpienie detergentów ABS biodegradowalnymi liniowymi detergentami alkilosulfonianowymi (LAS). Te detergenty składają się z nierozgałęzionego łańcucha węglowodorowego dołączonego do pierścienia aromatycznego lub benzenowego połączonego z ujemnie naładowaną grupą sulfonową. Mikroorganizmy mogą łatwo niszczyć cząsteczki LAS poprzez produkcję odpowiednich enzymów. Rozgałęzione łańcuchy detergentów ABS inhibitują reakcję degradacji. Wiele ciekłych detergentów zawiera inne wydajne, ale droższe surfaktanty - alkiloeterosiarczany (AES). Cząsteczki AES mają część węglowodorową wywodzącą się z alkoholi (lub alkilofenoli), polarną głowę pochodzącą z tlenku etylenu oraz część siarczanową. Najbardziej znanym przykładem jest SLES (etoksylowany laurylosiarczan sodu).

    ABSLAS
    SLES

    W detergentach, których używamy w naszych domach dominują surfaktanty anionowe, ale zwiększa się użycie surfaktantów niejonowych. Detergenty anionowe, które stanowią dużą część wszystkich środków czyszczących, w postaci proszków są szczególnie efektywne w czyszczeniu włókien, które łatwo absorbują wodę, np. tych produkowanych z naturalnych włókien (bawełny, wełny, jedwabiu). Detergenty niejonowe są skuteczne w czyszczeniu włókien syntetycznych. Większość z nich znajduje się w płynnych środkach do prania i mają działanie pieniące. Typowy detergent niejonowy ma grupę fenolową, która jest niezwykle polarna, ale nie ma ładunku. Cząsteczki niejonowego detergentu (np. etoksylowane alkohole tłuszczowe) są produkowane poprzez przekszałcenie węglowodorów do alkoholi, a następnie reakcję alkoholi tłuszczowych z tlenkiem etylenu.

    Kosmetyki

    W szamponach pod nazwami Medialan KF i Medialan KA stosowane są delikatne detergenty sarkozydowe. Stężone roztwory wykazują działanie konserwujące oraz duże powinowactwo do keratyny skóry i włosów. Nie odtłuszczają i nie przesuszają skóry i włosów.

    Skutecznymi  środkami myjącymi stosowanymi w szamponach, środkach kąpielowych i preparatach do higieny jamy ustnej i zębów są siarczany alkoholi (wcześniej wspomniany już laurylosiarczan sodu oraz siarczany 2-etyloheksylu), niepodrażniające skóry i błon śluzowych.

    Detergenty alkilobenzenosulfonianowe mają silne właściwości odtłuszczające, dlatego w formie soli z trietanoloaminą pod nazwą Marlopone, stosowane są do mycia skóry mocno przetłuszczającej się.

    Sole kwasu N-acyloglutaminowego (detergenty N-acyloglutaminianowe), których roztwory mają pH = 5-7 (zbliżone do naturalnego pH skóry), nie drażnią błon śluzowych, nie wysuszają skóry, mają dobre właściwości myjące nawet w twardej wodzie. W kosmetyce stosowana jest sól tris(2-hydroksyetylo)amoniowa z resztą tłuszczową lipidów oleju kokosowego.

    Pod nazwą Hostapon KTW, w pastach do zębów kryją się detergenty taurydowe, czyli sole sodowe pochodnych tauryny, nie drażniące skóry i błon śluzowych i dające trwałą pianę nawet w twardej wodzie.

    taurynaSól sodowa diestru 2-etyloheksylowego kwasu sulfobursztynowego, występująca pod nazwą Docusat-Natrium, należy do detergentów sulfobursztynowych. Ma dobre właściwości zwilżające, potęguje działanie środków przeciwbakteryjnych, stosowana jest w pastach do zębów i szamponach przeciwłupieżowych.

    Docusat-Natrium Detergenty cukrowe to niejonowe detergenty, w skład których wchodzą cukry proste (glukoza) i dicukry (maltoza, sacharoza). Stosowane są pod nazwą handlową Triton CG-110 w mydłach i preparatach do kąpieli.

    Acylosacharydy zawierają sacharozę estryfikowaną masyconymi kwasami tłuszczowymi (palmitynowym, stearynowym) lub kwasami oleju kokosowego, zawierającymi 12-18 atomów węgla. Stosowane są pod nazwami: Crodesta, Grilloten jako emulgatory w kosmetykach dla dzieci.

    Chlorek steapirynowy (Emcol E-607S), który jest przykładem detergentów steapiryniowych zalicza się do łagodnych detergentów stosowanych w szamponach.

    Emcol E-607S

    John Toedt, Darrell Koza, Kathleen Van Cleef-Toedt, Chemical Composition of Everyday Products, GREENWOOD PRESS, London 2005.
    Marcin Molski, Chemia piękna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012.
    http://www.chemia.polsl.pl/~zpsoip/images/stories/Pliki/chemia_kosmetyczna2009.pdf
    http://pl.wikipedia.org/wiki/Laurylosiarczan_sodu#mediaviewer/File:SDS-2D-skeletal.png
    http://jan.ucc.nau.edu/~doetqp-p/courses/env440/env440_2/lectures/lec22/lec22.html
    http://pl.wikipedia.org/wiki/Tauryna#mediaviewer/File:Taurine.svg
    http://de.wikipedia.org/wiki/Docusat-Natrium#mediaviewer/File:Dioctyl_sodium_sulfosuccinate.png
    http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?cid=61747
    Kategorie: Chemia

    Elektronowy mikroskop skaningowy (SEM)

    czw., 09/04/2014 - 23:34
    Ideę konstrukcji mikroskopu, w którym obraz powierzchni uzyskuje się poprzez jej skanowanie wiązką elektronów przedstawił niemiecki fizyk Knoll w 1935 roku. Knoll wykonał pionierski eksperyment, dzięki któremu uzyskał rozdzielczą 100 mikrometrów i uzyskał pierwszy skaningowy obraz topografii powierzchni próbki. Pierwszy obraz o rozdzielczości większej niż w mikroskopii świetlnej (50-100 nm) uzyskał niemiecki fizyk von Ardenne w 1938 roku. Pierwszy SEM zbudowano w USA (1942 r., Zworykin, Hiller, Snyder) o zdolności rodzielczej około 1 mikrometra, co w krótkim czasie poprawiono i uzyskano rezultat 50 nm. W Europie elektronowy mikroskop skaningowy o takiej rozdzielczości skonstruowano w ośrodku uniwersytetu Cambridge w 1952 roku (Oatley i McMullan). W 1965 roku angielska firma Cambridge Scientific Instruments Ltd. zaoferowała pierwszy komercyjny model SEM - Stereoscan - przeznaczony do badania próbek o rozwiniętych powierzchniach. Dynamiczny rozwój informatyki doprowadził do konstrukcji pierwszego cyfrowego SEM sterowanego programem komputerowym z cyfrowym zapisem obrazu. Obecnie elektronowa mikroskopia skaningowa jest najpopularniejszą metodą mikroskopii elektronowej. Zdolność rozdzielcza SEM typowa dla mikroskopów produkowanych na początku XXI wieku to 3,5 nm.
    Elektronowy mikroskop skaningowy (von Ardenne)

    Zasada działania
    Nanometrowa wiązka elektornów wytworzona przez układ elektronooptyczny bombarduje próbkę, skanując jej powierzchnię linia po linie. Wiązka jest formowana przez układ soczewek magnetycznych. Pod wpływem wiązki elektronów próbka emituje różne sygnały (elektrony wtórne, elektrony wstecznie rozproszone, charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie), które są rejestrowane za pomocą odpowiednich detektorów, a następnie przetwarzane na obraz próbki lub widmo promieniowania rentgenowskiego.
    Sygnały wtórne wykorzystywane do tworzenia obrazów:
    • elektrony wtórne (SE) - powstają na skutek niesprężystych zderzeń elektronów bombardujących próbkę z elektronami powłok zewnętrznych; emisja zależy od napięcia przyśpieszjącego i kąta padania elektronów pierwotnych na badaną powierzchnię (dzięki temu można uzyskać odpowiedni kontrast topograficzny); partie wypukłe są jasne, a partie wklęsłe są ciemne; najlepsza zdolność rozdzielcza,
    • elektrony wstecznie rozproszone (BSE) - powstają w wyniku zderzeń sprężystych (zmiana kierunku praktycznie bez zmiany energii, emisja nie zależy od napięcia przyśpieszającego, jest mała i zależy od liczby atomowej); dzięki nim możliwe jest rozróżnienie obszarów różniących się składem chemicznym,
    • promieniowanie rentgenowskie - emitowane na skutek wybicia elektronu z wewnętrznej powłoki i następującego po nim przeskoku elektronu z poziomu o wyższej energii na wolne miejsce na powłoce wewnętrznej; przeskokowi towarzyszy uwolnienie nadmiaru energii.
    Oddziaływanie elektron-próbka w SEM.
    Elektronowy mikroskop skaningowy składa się z:
    • działa elektronowego, gdzie wytwarzana jest wiązka elektronów,
    • kolumny, w której następuje przyśpieszenie i ogniskowanie wiązki elektornów,
    • układu próżniowego,
    • komory próbki, w której elektrony wiązki oddziałują z próbką,
    • zestawu detektorów odbierających różne sygnały emitowane przez próbkę,
    • systemu przetwarzania sygnału na obraz.
    Schemat budowy elektronowego mikroskopu skaningowego.

    Elektronowy mikroskop skaningowy (SEM).


    Kolumna
    Kolumna zawiera działo elektronowe, w którym wyróżnia się katodę (najczęściej drut wolframowy o średnicy około 100 mikrometrów), cylinder Wehnelta i anodę. Wiązka elektronów tworzona jest przez katodę w wyniku termoemisji, a strumień elektronów określany jest jako prąd emisji. Napięcie między cylindrem Wehnelta i anodą to tzw. napięcie przyśpieszające elektronów, określające ich energię i długość fali. Pod działem elektronowym zmajdują się cewki centrowania wiązki, które służą do takiego pochylania wiązki, aby przebiegała ona centrycznie w osi układu optycznego kolumny. Kolumna składa się również z kondensorów, czyli silnych soczewek magnetycznych, które zmniejszają średnicę wiązki elektronów, apertury ograniczającej średncę wiązki elektronów do 50 mikrometrów, soczewki pośredniej, która zmienia średnicę wiązki biegnącej do obiektywu, stygmatora kompensującego astygmatyzm, dwustopniowych cewek skanujących regulujących wielkość skanowanego obszaru (powiększenie) i szybkość skanowania oraz obiektywu, który jest ostatnią soczewką formującą wiązkę elektronów.
    Schemat działa elektronowego.
    Komora ze stolikiem próbek i detektorami
    Znajduje się pod kolumną. Z boku komory zainstalowany jest detektor elektronów wtórnych. Detektor ten przyśpiesza elektrony o małej energii emitowane przez próbkę i zbiera je na powierzchni scyntylatora. Impulsy świetlne generowane w materiale scyntylatora są przekazywane światłowodem do fotopowielacza. Sygnał wyjściowy z fotopowielacza jest wzmacniany i przekazywany do obwodów elektronicznych sterujących jasnością plamki tworzących obraz na monitorze. Działanie detektora elektronów wstecznie rozproszonych jest oparte na tym samym zjawisku.
    Układ próżniowy
    Zapewnia odpowiednio niskie ciśnienie w kolumnie i komorze próbki. Tworzą go dwie pompy rotacyjne, pompa turbomolekularna oraz zawory elektromagnetyczne.

    Przykłady badań za pomocą SEM:
    • topografia materiałów,
    • badanie nanostruktur,
    • ocena morfologii i rozkładu faz tworzyw sztucznych, ceramiki oraz kompozytów,
    • pomiar grubości warstwy,
    • pomiar ziaren (średnica, obwód, powierzchnia, kąt),
    • pomiar mikrotwardości,
    • diagnozowanie zniszczeń korozyjnych,
    • anliza składu chemicznego materiałów,
    • badania zoologiczne,
    • technika śledcza.
    Przystawki analityczne:
    • spektroskopia z dyspersją energii (EDS) - analizuje charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie; analiza wszystkich pierwiastków od liczby atomowej 5; mapy składu chemicznego,
    • spektroskopia z dyspersją długości fali (WDS) - dokładniejsza pod względem ilościowym; można określić stężenie jednego pierwiastka przez porównanie intensywności spektrum z badanej próbki ze spektrum pochodzącym ze wzorca,
    • spektroskopia strat energii elektronów (EELS) - analiza rozkładu energii elektronów przechodzących przez próbkę, które doznały niesprężystego rozproszenia; informacje o atomach, ich budowie elektronowej i rodzaju wiązań pomiędzy atomami; czuła na pierwiastki lekkie; znacznie lepsza rozdzielczość przestrzenna (możliwa rozdzielczość atomowa).

      A oto przykładowy wynik uzyskany w ramach zajęć SEM - Studenci Entuzjaści Mikroskopii:
      Wyniki analizy SEM/EDS - pasek do glukometru.Ograniczenia
      Próbka musi znajdować się w wysokiej próżni, więc:
      • musi być odporna na warunki próżniowe,
      • nie może zawierać wilgoci ani zanieczyszczeń, które mogą wydzielić się w wysokiej próżni i spowodować uszkodzenia,
      • musi być przewodząca; próbki nie wykazujące przewodnictwa muszą być pokryte warstwą substancji przewodzącej (węgla, srebra lub złota).

      Przykładowe zdjęcia
      Ziarna pyłku.Porównanie technik: u góry analiza elektronów wstecznie rozproszonych, na dole amaliza elektronów wtórnych.Oko muchy, powiększenie 4500x.Nanorurki.W tym wpisie pokazywałam zdjęcia fraktali ze srebra wykonane elektronowym mikroskopem skaningowym.




      Barbacki, Mikroskopia elektronowa, wyd. 3 poprawione i uzupełnione, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2007.
      Krzysztof Kurzydłowski, Małgorzata Lewandowska, Nanomateriały inżynierskie - konstrukcyjne i funkcjonalne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010.
      http://pldocs.org/docs/index-43449.html
      http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
      http://pl.wikipedia.org/wiki/Elektronowy_mikroskop_skaningowy#Zastosowanie
      http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Skaneeriv_elektronmikroskoop.JPG#mediaviewer/
      File:Skaneeriv_elektronmikroskoop.JPG
      http://pl.wikipedia.org/wiki/Elektronowy_mikroskop_skaningowy#mediaviewer/File:Oddziaływanie_elektron-próbka_w_SEM.JPG
      http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Canon_(pl).JPG#mediaviewer/File:Canon_(pl).JPG
      http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_nanotube
      Kategorie: Chemia

      Poglądy Arystotelesa

      pon., 09/01/2014 - 11:43
      Arystoteles (gr. Ἀριστοτέλης, Aristotelēs, ur. 384 p.n.e., zm. 7 marca 322 p.n.e.) – filozof, jeden z trzech, obok Sokratesa i Platona najsławniejszych filozofów starożytnej Grecji. Nazywany też Stagirytą (od miejsca urodzenia), lub po prostu Filozofem (w tekstach średniowiecznych i nowożytnych).


      Według Arystotelesa cały świat składał się z czterech elementów. Różne związki powstawały poprzez łączenie się ich w różnych proporcjach. Wykluczone było łączenie się skrajnych sprzeczności, ponieważ ich właściwości zostałyby zniwelowane. Nie wyobrażano sobie by woda (mokra i zimna) mogła połączyć się z ogniem (suchym i gorącym), natomiast możliwe było połączenie się wody albo ognia z dwoma pozostałymi elementami. Teorię tę przedstawiano w następujący sposób:
      Z powyższego rysunku wynika, że można łączyć parami następujące elementy:
      • ogień i powietrze,
      • powietrze i wodę,
      • wodę i ziemię,
      • ziemię i ogień.


        Cztery elementy: ogień, powietrze, ziemia i woda. Ilustracja z: Izydor z Sewilli, De Responsione Mundi Et Astrorum Ordinatione (Augsburg 1472). 
        Przyjmowano również, że elementy mogły przechodzić wzajemnie jedne w drugie, ale tylko w kierunku elementów o podobnych właściwościach, tak więc można zmienić ogień w powietrze, powietrze w wodę, wodę w ziemię i ziemię w ogień, ale ziemia nie mogła zamienić się w powietrze, a woda w ogień. Według teorii głoszonej przez szkołę Arystotelesa zmiany te dokonywały się nieustannie kołowo, w ten sposób, że w sumie jest stale zachowana równowaga między czterema elementami (przeczucie zasady zachowania masy i energii).

        Następcy Arystotelesa przyjęli piątą substancję eter, zupełnie odmienną od ziemskich substancji i nie podlegającą ich prawom. Nieustannie krążący eter był niezmienny i doskonały sam w sobie. Był czynnikiem utrzymującym wszechświat. Ten pogląd przetrwał dłużej niż nauka Arystotelesa o czterech elementach.

        Celem filozofów greckich było uwolnić z substancji przez "operacje" elementy podstawowe, a przez dalsze "operacje" utworzyć nowe związki i w ten sposób zamieniać jedną substancję w drugą. 
        http://pl.wikipedia.org/wiki/ArystotelesH. E. Fierz-Dawid, Historia rozwoju chemii, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1958.
        Arthur Greenberg, From Alchemy to Chemistry in Picture and Story, John Wiley & Sons 2007
        Kategorie: Chemia

        Mikroskop sił atomowych

        pt., 08/29/2014 - 12:27
        W tym wpisie wspominałam o ograniczeniach mikroskopu optycznego, przy pomocy którego nie można zobaczyć obiektów mniejszych niż około połowa długości fali światła widzialnego (400-700 nm). Jednym z narzędzi pokonujących tą barierę jest mikroskop sił atomowych (AFM), dzięki któremu możemy uzyskać obraz powierzchni z rozdzielczością atomową. Pierwsze takie urządzenie skonstruowali Gerd Binnig, Calvin F. Quate i Christoph Gerber w 1986 roku.

        mikroskop AFM
        Podstawowymi komponentami są: sonda (mniej niż 10 nm średnicy) na sprężystej dźwigni (długość od 100 do 200 mikrometrów), skaner piezoelektryczny (przesuwa sondę) oraz komputer. Topografia próbki odtwarzana jest na podstawie danych o ugięciu dźwigni. Ugięcie to jest mierzone metodą optyczną za pomocą zogniskowanej wiązki lasera, która trafia do fotodetektora po odbiciu od powierzchni dźwigni. Każde odchylenie dźwigni wywołuje zmianę pozycji plamki lasera na detektorze, dzięki czemu możliwe jest wyznaczenie zmiany położenia dźwigni z dokładnością poniżej 1 nm, stosując dalsze ulepszenia możliwe jest osiągnięcie rozdzielczości poniżej jednego angstrema.



        Dźwignia i sonda muszą spełniać określone wymagania. Ich długość powinna być możliwie jak największa tak samo jak twardość, dlatego często są zrobione z takich związków jak SiO2, Si, Si2N4. Z kolei masa oraz promień krzywizny na końcu muszą być jak najmniejsze. Aby zwiększyć zdolność rozdzielczą sondy na jej końcu umieszcza się igiełkę węglową.

        Fotografia SEM sondy Pomiędzy sondą i próbką występują różne rodzaje oddziaływań:
        1) krótkozasięgowe:
        • odpychania jonowe,
        • wiązania kowalencyjne i metaliczne,
        • zmiana konfiguracji elektronowej.
        • deformacje elastyczne i plastyczne,
        2) długozasięgowe:
        • siły van der Waalsa,
        • kapilarne,
        • magnetyczne,
        • elektrostatyczne.

        Mikroskop sił atomowych może pracować w trzech trybach:
        1) tryb kontaktowy (contact mode):
        • sonda dotyka powierzchni próbki (stała siła),
        • występują krótkozasięgowe siły odpychania międzyatomowego (nakładanie się chmur elektronowych związanych z atomami ostrza oraz na powierzchni próbki),
        • odpychające siły kontaktowe powodują wychylenie dźwigni proporcjonalnie do zmian topografii powierzchni,
        • duża rozdzielczość,
        • łatwo uszkodzić sondę i próbkę
        • technika wolniejsza.
        2) tryb bezkontaktowy (noncontact mode):
        • sonda 10 - 100 nm nad próbką, wysokość sondy nie ulega zmianie,
        • sonda wprawiana w drgania,
        • odległość między sondą a próbką jest bliska amplitudzie wibracji dźwigni,
        • oddziaływania przyciągające (dominacja oddziaływań van der Waalsa dalekiego zasięgu),
        • oddziaływanie sondy z próbką prowadzi do zmiany częstotliwości rezonansowej lub amplitudy oscylacji dźwigni; podczas skanowania układ elektryczny dąży do utrzymania tych wartości na stałym poziomie poprzez przemieszczanie sondy w górę i w dół, tak aby zachowana była odległość próbka-sonda,
        • można badać próbki miękkie,
        • niższa zdolność rozdzielcza,
        • szybkie skanowanie pozwala na obrazowanie w czasie rzeczywistym,
        3) tryb "przerywanego kontaktu" (semicontact mode, tapping mode):
        • powierzchnia próbki jest "opukiwana" przez przemieszczającą się sondę,
        • kontakt okresowy,
        • można badać miękkie próbki,
        • polepszona rozdzielczość (obrazowanie większych powierzchni o dużej różnorodności topograficznej).
          Jedynym trybem, w którym możemy naprawdę badać oddziaływanie z pojedynczym atomem jest obrazowanie bezkontaktowe.
          Wykres oddziaływania sonda - próbka.
          Najważniejsze zalety mikroskopii sił atomowych to: uzyskanie obrazu powierzchni ze zdolnością rozdzielczą rzędu wymiarów pojedynczego atomu, możliwość obrazowania 3D, badanie dowolnych próbek przewodzących i nieprzewodzących. Pomiary można prowadzić w warunkach wysokiej próżni, normalnej atmosfery lub nawet w warunkach, gdy badana próbka oraz sonda zanurzone są w cieczy. Ta ostatnia możliwość sprawia, że technika ta jest bardzo przydatna do badań układów biologicznych.

          Ważniejsze zastosowania:
          • mikroskopowe mapy opisujące zarówno ukształtowanie powierzchni, jak i jej właściwości fizyczne, takie jak: tarcie, adhezja, rozkład ładunku elektrostatycznego, przewodność elektryczna, struktura domen magnetycznych i przewodność termiczna,
          • obrazowanie ścian domenowych w ferroelektrykach,
          • obrazowanie i badanie właściwości żywych komórek w ich naturalnym ciekłym środowisku,
          • badanie pojedynczych warstw atomów na specjalnych matrycach,
          • badanie struktury krystalicznej próbek,
          • dokonywanie manipulacji obiektami znajdującymi się na powierzchni próbki w skali subnanometrycznej.




                Powierzchnia DVDWizualizacja AFM powierzchni kauczuku polisiloksanowego, wykonanego w trybie kontaktu przerywanego.Powierzchnia szkła.

                Pojedynczy łańcuchy polimerowy zarejestrowane w trybie "przerywanego kontaktu".
                SEM - Studenci Entuzjaści Mikroskopii

                https://www.coursera.org/course/nanosensors
                https://www.youtube.com/watch?list=UUCYXhzZBFdb4fx2aCdU2sBg&v=Frr3KBWMP9I
                Robert W. Kelsall, Iwan W. Hamley, Mark Geoghegan, Nanotechnologie, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008.
                Krzysztof Kurzydłowski, Małgorzata Lewandowska, Nanomateriały inżynierskie - konstrukcyjne i funkcjonalne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010.
                http://pl.wikipedia.org/wiki/Mikroskop_sił_atomowych
                http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_force_microscopy
                Kategorie: Chemia

                Kapsaicyna

                pon., 08/25/2014 - 15:17
                Kapsaicyna, składnik owoców różnych gatunków papryki (z rodzaju Capsicum i rodziny Solanaceae), została wyizolowana w 1876 roku, a jej strukturę określono w 1919.

                Już jedna kropla kapsaicyny rozpuszczona w 5 litrach wody jest wyczuwalna przez ludzki język. Wszyscy znamy uczucie palenia w ustach i łzy napływające do oczu kiedy spożywamy potrawę z dodatkiem porządnej porcji czerwonej papryczki chili.

                Ekstrakty zawierające kapsaicynę są używane w preparatach odstraszających psy i inne zwierzęta, które mogą zaatakować podczas biegania lub jazdy na rowerze oraz do rozganiania tłumów i samoobrony (gaz pieprzowy). Substancją czynną w gazie pieprzowym jest kapsaicyna alkalidowa (OC - oleoresin capsicum), której ilość w gazie nie przekracza 15%. W Polsce sprzedawany jest jako ręczny miotacz gazu, na który nie jest wymagane pozwolenie. Osoby, które często spożywają ostre potrawy i przyprawy takie jak chilli i tabasco są w dużym stopniu odporne na działanie tego gazu. Gazy pieprzowe stosowane do obrony przed agresywnymi zwierzętami różnią się jedynie ilością substancji czynnej. W takiego rodzaju gazach jej stężenie wynosi do 11%.

                Ciekawym zastosowaniem kapsaicyny są leki uśmierzające ból (najczęściej w postaci kremu), które są wskazane w bólach mięśniowych (nadciągnięcia mięśni, bolesne skurcze mięśni), bólach stawowych (stany zapalne stawów) oraz w nerwobólach (zapalenie korzonków nerwowych, rwa kulszowa).Mechanizm działania kapsaicyny w przypadku uśmierzania bólu nie jest do końca poznany. Sugeruje się, że po aplikacji zakończenia nerwowe w obszarze odpowiedzialnym za przekazywanie bólu zostają tymczasowo sparaliżowane. Kapsaicyna zostaje związana z określonymi receptorami występującymi na neuronach przekazujących ból, blokując ich dalsze działanie. Ostatecznie, kapsaicyna zostaje uwolniona z receptorów i ból może powrócić.
                Kapsaicyna występuje również w suplementach wspomagających odchudzanie.

                Wiliam H. Brown, Christopher S. Foot, Brent L. Iverson, Eric V. Anslyn, Organic Chemistry, Brooks/Cole Cengage Learning, Wydanie V, 2009.http://pl.wikipedia.org/wiki/Kapsaicynahttp://pl.wikipedia.org/wiki/Papryka_chilihttp://pl.wikipedia.org/wiki/Gaz_pieprzowyhttp://www.doz.pl/apteka/p2325-Neo-Capsiderm_masc_30_g



                Kategorie: Chemia

                Mydło wszystko umyje...

                czw., 08/21/2014 - 22:52
                Mydło, które jest najtańszym surfaktantem może być w użyciu już od 4500 lat. Pochodzenie tego środka czystości być może sięga czasów prehistorycznych. Pierwsi ludzie smażąc mięso nad ogniem mogli zauważyć, że po ulewie pozostałości po ognisku otacza dziwna piana, a popiół sprawia, że naczynia do gotowania i ręce stają się czystsze niż zazwyczaj. We wczesnych społeczeństwach, które rozwijały się blisko zbiorników wodnych substancje podobne do mydła mogły być pozyskiwane z roślin takich jak: mydlinica, juka, skrzyp, liście fuksji, agawa. Odkryto, że Babilończycy produkowali mydło około 2800 lat p.n.e. Podczas prac wykopaliskowych na terenie starożytnego Babilonu w glinianych butlach znaleziono materiał podobny do mydła. Napisy na naczyniach wskazują, że został on uzyskany poprzez gotowanie tłuszczu z popiołem, co jest znaną metodą produkcji mydła. Produkt ten był znany również Fenicjanom około 600 lat p.n.e. Sądzi się, że używano go do czyszczenia włókien tekstylnych (np. bawełny i wełny), a później jako środek stylizujący włosy oraz lek na rany. Dowody wskazują również, że Egipcjanie kąpali się regularnie, Papirus Ebersa (dokument medyczny datowany na około 1500 rok p.n.e.) opisuje produkt podobny do mydła uzyskany z mieszanki oleju zwierzęcego i roślinnego z solami alkalicznymi, który był używany do kąpieli oraz leczenia chorób skóry.
                W starożytnym Rzymie oleje, maści, wyciągi z roślin oraz kosmetyki były używane w znacznych ilościach, ale nie ma dowodów na to, że stosowano mydło jako środek myjący. Higiena osobista obejmowała nacieranie ciała oliwą z oliwek oraz piaskiem i zeskrobanie oleju, piasku, brudu, smaru oraz martwych komórek naskórka za pomocą metalowego, małego, zakrzywionego narzędzia. Pomimo tego istnieją dowody, że mydło było w Rzymie produkowane. Opisano syntezę mydła z łoju koziego oraz ekstraktu z popiołu drzewnego (zawierał związki o odczynie zasadowym np. wodorotlenek potasu, węglan potasu) z dodatkiem soli, żeby produkt był twardy. Rzymianie wiedzieli, że w ten sposób produkują mydło, chociaż proces chemiczny nie był całkowicie zrozumiały. Rzymianie używali również ługu (wodorotlenek sodu), silniejszej zasady niż ekstrakt z popiołu oraz bardziej efektywnej w zamienianiu tłuszczu w mydło. Mydło używane jako środek higieny osobistej, stało się popularne w pierwszych wiekach Imperium Rzymskiego. Starożytni Niemcy i Galowie również odkryli substancję zwaną mydłem, wykonaną z łoju i popiołu, której używali do farbowania włosów
                W Średniowieczu znaleziono mało przykładów na produkcję mydła do mycia. Chociaż były łaźnie publiczne, gdzie udostępniano kostki mydła, to samo mycie nie było modne. Codzienne kąpiele były powszechnym zwyczajem tylko w Japonii, a kąpiel raz w tygodniu była popularna wiosną w średniowiecznej Islandii. 
                W szóstym wieku, w Europie produkcja mydła stała się rzemiosłem. W wieku trzynastym głównym producentem mydła w Europie była Francja. Produkcja mydła w tym czasie polegała na łączeniu olejów roślinnych i zwierzęcych z popiołami roślinnymi oraz przyjemnymi zapachami. Podczas, gdy mydło w południowej Europie, Włoszech, Hiszpanii i południowej części Francji zawierało wysokiej jakości oliwę z oliwek, mydło produkowane w Anglii i północnej Francji zawierało tłuszcz zwierzęcy o znacznie gorszej jakości (łój, tłuszcz z bydła), a mydło z północnej Europy składało się również z oleju rybnego. Po jakimś czasie zaczęto regulować dochodowy proces produkcji mydła i zostało ono opodatkowane jako przedmiot luksusowy w Anglii i Francji przez cały XVII, XVIII i XIX wiek. Zwyczaj kąpieli wrócił do mody w XIX wieku, przez co zużycie mydła ogromnie wzrosło. Zniesienie niektórych podatków sprawiło, że z towaru luksusowego mydło stało się przedmiotem codziennej higieny osobistej.
                Ważnych krokiem w kierunku produkcji mydła na szeroką skalę było opatentowanie wytwarzania siarczanu sodu oraz węglanu sodu  w 1791 roku przez francuskiego chemika, Nicolasa Leblanca (metoda Leblanca). Metodę tę rozwijano następnie w Anglii. Pierwszym etapem było działanie kwasem siarkowym na sól kamienną, uzyskując siarczan (VI) sodu:2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4+ 2 HClUzyskany siarczan (VI) sodu mieszano z węglem i kamieniem wapiennym, a następnie prażono w krótkich piecach obrotowych:Na2SO4 + 2 C + CaCO3 → Na2CO3 + CaS + 2 CO2Otrzymany stop ługowano wodą, uzyskując roztwór sody. Po odparowaniu tego roztworu otrzymywano sodę krystaliczną.
                Wady metody: powstawianie dużych ilości gazów zawierających chlorowodór i uciążliwych odpadów stałych, wydzielających trujący siarkowodór.
                W związku z ukazaniem się pierwszych ustaw zakazujących wypuszczanie chlorowodoru w powietrze (1863), chlorowodór absorbowano w wodzie, a kwas solny utleniano do chloru metodą mokrą Weldona (za pomocą tlenku manganu (IV) w alkalicznym roztworze). Hałd siarczku wapnia pozbywano się działaniem dwutlenku węgla, przez co powstawał siarkowodór, który spalano w powietrzu z kontakcie z boksytem uzyskując siarkę.
                Metodę Leblanca wyparła metoda amoniakalna Solvaya opracowana w latach 60. XIX w. przez Ernesta Solvaya. Obejmuje ona kilka następujących po sobie etapów. W pierwszym do nasyconego roztworu chlorku sodu wprowadza się dwutlenek węgla i amoniak, które reagując z wodą dają wodorowęglan amonu:2 NH3 + 2 CO2 + 2 H2O → 2 (NH4)HCO3W obecności nadmiaru chlorku sodu tworzy się wodorowęglan sodu, wydzielający się w postaci osadu:2 (NH4)HCO3 + 2 NaCl → 2 NaHCO3 + 2 NH4ClOdsączony wodorowęglan sodu poddaje się procesowi kalcynacji (ogrzewa się). Wtedy ulega rozkładowi z utworzeniem węglanu sodu:2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2Uwolniony dwutlenek węgla zostaje ponownie skierowany do reaktora, w którym zachodzi reakcja tworzenia wodorowęglanu. Głównym źródłem dwutlenku węgla w procesie Solvaya jest rozkład wapieni:CaCO3 → CaO + CO2Wapno palone, CaO, poddaje się gaszeniu:CaO + H2O → Ca(OH)2Wodorotlenek wapnia służy do odzyskiwania amoniaku z chlorku amonu:2 NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2 NH3 + 2 H2OOdzyskany amoniak kieruje się ponownie do reaktora.Jeśli zsumujemy wszystkie równania, to otrzymamy równanie:2 NaCl + CaCO3 → Na2CO3+ CaCl2
                Produkcja sody metodą Solvaya odbywa się w dwóch fabrykach w Polsce: Janikowskie Zakłady Sodowe "Janikosoda S.A." i Inowrocławskie Zakłady Sodowe "Mątwy S.A.". Wytwarza się w nich 1,2 mln ton sody rocznie.
                SODA - nazwa zwyczajowa węglanu soduSODA AMONIAKALNA - węglan sodu otrzymany metodą SolvayaSODA DO PIECZENIA - wodorowęglan sodu (najczęściej z dodatkami)SODA KALCYNOWANA - węglan sodu bezwodny (nazwa techniczna)SODA KAUSTYCZNA - wodorotlenek sodu (nazwa techniczna)SODA KRYSTALICZNA - uwodniony węgla soduSODA OCZYSZCZONA - wodorowęglan sodu (nazwa handlowa)SODA RODZIMA (NATRON, NATRYT) - minerał składający się głównie z sody krystalicznej, surowiec w przemyśle hutniczym i szklarskimSODA ŚNIEŻNA (TRONA) - dwuwęglan trójsodowy - składnik środków myjących i piorącychSODA ŻRĄCA - wodorotlenek sodu (nazwa zwyczajowa)
                Pod względem chemicznym mydło jest mieszaniną soli sodowych lub potasowych długołańcuchowych kwasów tłuszczowych, otrzymaną przez hydrolizę (zmydlenie) tłuszczu roślinnego za pomocą alkaliów.
                Reakcja zmydlania
                Surowe grudki mydła zawierają oprócz mygła glicerynę i nadmiar alkaliów, których można się pozbyć przez zagotowanie z wodą i dodanie NaCl w celu wytrącenia czystych soli (karboksylanów sodowych). Czyste mydło jest suszone, perfumowane i prasowane w kostki. Ponad to do mydeł kolorowych dodaje się barwników, do leczniczych antyseptyków, mydła które mają pływać w wodzie, spienia się.

                Mydła wykazują właściwości czyszczące, ponieważ dwa końce ich cząsteczki mają zupełnie inną naturę. Jeden koniec jest jonowy i dlatego jest hydrofilowy ("lubi" wodę), dlatego próbuje on rozpuścić się w wodzie. Z drugiej strony znajduje się długa węglowodorowa część cząsteczki, która jest niepolarna i hydrofobowa i wykazuje skłonność do rozpuszczania się w tłuszczu.

                Gdy mydła zostają rozproszone w wodzie, długie węglowodorowe "ogony" skupiają się razem w splątaną hydrofobową kulę, a jonowe "głowy" wystają na zewnątrz do warstwy wodnej. Takie skupiska nazywamy micelami. Kropelki tłuszczu i oleju rozpuszczają się w wodzie, gdy zostaną pokryte niepolarnymi "ogonami" cząsteczek mydła ze środka miceli. Gdy zostaną rozpuszczone, tłuszcz i brud mogą zostać spłukane.

                cząsteczka tłuszczu i micela

                John Toedt, Darrell Koza, Kathleen Van Cleef-Toedt, Chemical Composition of Everyday Products, GREENWOOD PRESS, London 2005.
                Adam Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.
                Józef Kępiński, Technologia chemiczna nieorganiczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1975.
                John McMurry, Chemia organiczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.http://pl.wikipedia.org/wiki/Metoda_Solvaya.
                http://mymen3.w.interia.pl/tluszcze/1.html.
                http://pl.wikipedia.org/wiki/Micela.
                Kategorie: Chemia

                Charakteryzowanie nanostruktur: krótka historia mikroskopii

                wt., 07/29/2014 - 14:41
                29 Grudnia 1959 roku znany fizyk Richard Feynman wystosował zaproszenie do naukowców, aby zająć się nowym obszarem poszukiwań, w jego wykładzie „Tam na dole jest jeszcze mnóstwo miejsca”, wygłoszonym na corocznym spotkaniu American Physical Society w California Institute of Technology (Caltech). Wielu uważa tą przemowę jako początek nowoczesnego obszaru jakim jest nanotechnologia.
                Słowo mikroskop pochodzi z greckiego mikros (mały) i skopeo (patrzeć na). Od samego początku nauki interesowano się możliwością poznawania coraz mniejszych detali otaczającego nas świata. Biolodzy chcieli poznać strukturę komórki, bakterii, wirusów oraz cząstek koloidalnych. Naukowcy zajmujący się materiałami pragnęli zobaczyć  niejednorodności i niedoskonałości metali, kryształów oraz ceramiki. W geologii, szczegółowe poznanie skał, minerałów oraz skamieniałości w skali mikroskopowej daje wgląd w pochodzenie naszej planety oraz jej cennych źródeł materiałów.
                Replika mikroskopu Leeuwanhoek'a Nikt do końca nie wie kto wynalazł mikroskop. Mikroskop optyczny prawdopodobnie rozwinął się z teleskopu Galileusza w XVII wieku. Jeden z najwcześniejszych przyrządów do obserwowania bardzo małych obiektów wykonał Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), który składał się z potężnej soczewki wypukłej oraz regulowanego uchwytu dla badanego obiektu. Przy pomocy tego bardzo prostego mikroskopu, van Leeuwenhoek  mógł oglądać próbki w powiększeniu do 400 razy. Dzięki temu odkrył pierwotniaki, plemniki i bakterie, oraz mógł sklasyfikować czerwone krwinki na podstawie kształtu.
                Czynnikiem limitującym w mikroskopie van Leeuwenhoek’a była pojedyncza soczewka wypukła. Problem został rozwiązany poprzez dodanie kolejnej soczewki, w celu powiększenia obrazu powstającego na pierwszej soczewce. Ten złożony mikroskop – składający się z obiektywu i okularu razem z kondensorem, źródłem światła – jest podstawą dzisiejszych mikroskopów optycznych.
                Typy mikroskopówMikroskopy możemy podzielić na trzy główne typy:
                •  optyczne,
                • cząstek naładowanych (elektronowe, jonowe),
                •  z sondą skanującą.

                W mikroskopach optycznych mamy do czynienia ze światłem widzialnym oraz przeźroczystymi  soczewkami, dzięki którym możemy zobaczyć obiekty o rozmiarze jednego mikrometra, takie jak komórki krwi (7 μm) lub ludzki włos (100 μm). W mikroskopach elektronowych i jonowych zamiast światła używana jest wiązka naładowanych cząstek oraz elektromagnetyczne lub elektrostatyczne soczewki, które skupiają wiązkę. Dzięki takiej budowie możemy zobaczyć obiekty o rozmiarach 10 nm (1 nm = 1 x 10-9 m). Mikroskopy z sondą skanującą używają fizycznej sondy (bardzo mała i bardzo ostra igła), która skanuje próbkę poprzez kontakt lub bliski kontakt z powierzchnią próbki. Mapa różnych sił i oddziaływań, które występują pomiędzy powierzchnią i próbką tworzy obraz. Mikroskopy tego typu również mają rozdzielczość w skali atomowej.
                Najlepsze mikroskopy optyczne, działające z użyciem spolaryzowanego promieniowania ultrafioletowego, osiągają maksymalne powiększenie do ok. 3500×. Mikroskopy, w których stosowane jest światło widzialne, osiągają maksymalne powiększenia rzędu 1500×.  Kiedy naukowcy i wynalazcy trudzili się, aby osiągnąć lepszą rozdzielczość, zdali sobie sprawę z tego, że czynnikami limitującymi nie są tylko ilość i jakość stosowanych soczewek, ale również długość fali światła używanego do oświetlania. Światło widzialne uniemożliwiało zobaczenie obiektów, których odległość od siebie była mniejsza niż kilka setek nanometrów. Użycie światła o krótszej długości fali (niebieskie lub ultrafioletowe) dawało niewielkie polepszenie.

                W 1920 roku odkryto, że przyśpieszone elektrony w próżni zachowują się podobnie do światła. Przemieszczają się w linii prostej i mają właściwości falowe z długością fali około 100 000 razy mniejszą niż światło widzialne. Ponadto dowiedziano się, że pola elektryczne i magnetyczne mogą być użyte w celu kształtowania ścieżki elektronów. Ernst Ruska z Uniwersytetu w Berlinie połączył te cechy i skonstruował pierwszy elektronowy mikroskop transmisyjny (TEM) w 1931. Za to i kolejne prace w tym kierunku otrzymał Nagrodę Nobla z dziedziny fizyki w 1986 roku. Pierwszy mikroskop elektronowy składał się z dwóch soczewek magnetycznych, a trzy lata później dodano trzecią soczewkę i osiągnięto rozdzielczość 100 nm. Dziś, mikroskop elektronowy osiąga rozdzielczość lepszą niż 0,05 nm, czyli więcej niż 4 000 razy lepszą niż typowy mikroskop optyczny i 4 000 000 razy lepszą niż ludzkie oko. Dzięki tym wynalazkom możemy obecnie charakteryzować nanostruktury oraz "bawić się" pojedynczymi atomami. Bez tych technologii idea Feynman'a byłaby niemożliwa do zrealizowania.
                Ponad rok temu, za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego oraz cząsteczek tlenku węgla, naukowcy z IBM stworzyli najmniejszy film na świecie. Obiekty w kadrze wykonane są z 65 czasteczek CO (co daje 130 atomów). Kropki, które widzimy to atomy tlenu. :)

                FEI (fei.com), An Introduction to electron microscopyhttp://en.wikipedia.org/wiki/Antonie_van_Leeuwenhoekhttp://pl.wikipedia.org/wiki/Mikroskop_optyczny
                SEM - Studenci Entuzjaści Mikroskopii
                Kategorie: Chemia

                Nanostruktury

                wt., 07/22/2014 - 16:51
                Nanostruktury to termin obejmujący materiały, których rozmiar 1, 2 lub 3-wymiarowy wynosi około 1-100 nm.
                Inna definicjaIstnieje krytyczna, fizyczna wielkość elementów struktury, po przekroczeniu której następuje skokowa zmiana właściwości.
                Prawie każda substancja po sproszkowaniu zawiera oprócz drobin mikrometrycznych pewną ilość drobin o wymiarach poniżej 100 nm. Nie oznacza to jednak, że mamy do czynienia z nanoproszkiem. Tego typu proszek uzyskamy dopiero wtedy, gdy poprowadzimy proces rozdrabniania w sposób pozwalający na uzyskanie proszku o dużym udziale nanodrobin.
                Podział nanostruktur ze względu na liczbę wymiarów, względem których wielkości nanostruktur mierzy się w nanometrach:
                Nanostruktury O-D (nano w każdym wymiarze):
                o  promień 1-100 nm,o   < 106 atomów na nanocząstkę,
                Koloidalne kropki kwantowe. Różne rozmiary kropek kwantowych dają różne kolory.
                • duża powierzchnia,
                • niespotykane właściwości optyczne (efekty kwantowe),
                • szkło barwione – małe klastry o rozmiarach porównywalnych do długości fali światła,
                • fotografia – małe cząstki koloidalnego srebra odpowiadają za tworzenie obrazu.

                Nanostruktury 1-D:
                • nanodruty, druty kwantowe, nanorurki,
                • nanodruty mogą być przewodnikami, półprzewodnikami i izolatorami, mogą mieć strukturę krystaliczną, zmiana średnicy wpływa na pasmo wzbronione i przewodnictwo cieplne,
                Fotografia SEM nanodrutu z niklu.

                •  nanorurki:
                o  warstwa heksagonalnej sieci węgla (grafen) zrolowana w celu utworzenia rurki o średnicy około 1 nm i długości do mikrona,o   zasadniczo wolne od defektów,o   koniec może być zamknięty przez połowę fulerenu,o   mogą być jednościenne, wielościenne i liniowe,o   właściwości:§  półprzewodniki,§  przewodnictwo cieplne i elektryczne,§  wytrzymałość mechaniczna, elastyczność.o   nanorurki z azotku boru:§  odporne na utlenianie, odpowiednie w wysokich temperaturach,§  moduł Younga 1,22 TPa,§  półprzewodniki,§  właściwości elektryczne uzależnione od średnicy i ilości powłok.o   nanorurki z SiC:§  odporne na utlenianie,§  odpowiednie w trudnych warunkach.
                Fotografia TEM pojedynczej, wielościennej nanorurki z WS2.

                Struktury 2-D:
                • cienkie filmy, studnie kwantowe, supersieci,
                Przykłady supersieci. Po lewej stronie supersieć utworzona z nanocząstek PbSe i Au. Po prawej stronie supersieć utworzona z nanocząstek Fe2O3 i Au.
                • pojedynczy „dwuwymiarowy” film o grubości 1-100 nm,
                • elektrony są ograniczone w jednym kierunku,

                o  wpływ na funkcję falową i gęstość stanów,
                • fotony są ograniczone w jednym kierunku,

                o   wpływ na transport ciepła.
                Struktury 3-D:
                • nanokompozyty, nanokryształy,
                • struktura krystaliczna nie musi być identyczna z tą, którą spotykamy w większych układach o tym samym składzie; nanocząstki wykazujące uporządkowanie krystaliczne mogą być monokryształami albo składać się z wielu różnie zorientowanych kryształów czy ziaren; w drugim przypadku w materiale pojawiają się granice ziaren, których obecność wpływa na jego właściwości,
                • nanostrukturalne materiały masowe obejmują:

                o   krystaliczne lub wielowarstwowe cienkie filmy,o   materiały polikrystaliczne z ziarnami o strukturze nano (ceramika),o   amorficzne/szkliste materiały.
                •  nanokompozyty:

                o  składają się z dwóch lub więcej syntetycznych materiałów, z których co najmniej jeden ma średnicę w nanoskali,o mogą wykazywać ulepszone właściwości chemiczne, optyczne, fizyczne, mechaniczne w porównaniu ze składnikiem występujących w większej ilości,o   wiele możliwości:§  materiał ograniczny + materiał ograniczny,§  organiczny + nieorganiczny,§ nieorganiczny + nieorganiczny.

                Charakteryzowanie nanostruktur - krótka historia mikroskopii


                https://class.coursera.org/nanosensors-001
                Robert W. Kelsall, Ian W. Hamley, Mark Geoghegan, Nanotechnologie, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008.
                Adam Bielański, PodstawyChemii Nieorganicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007, str. 746.
                Michał Bystrzejewski, Andrzej Huczko, Hubert Lange, Piotr Baranowski, Jan Kozubowski, Michał Woźniak, Marcin Leonowicz, Waldemar Kaszuwara, Nowe nanostruktury węglowe: „cebulki”, fulereny-„giganty”, kapsułki, „strączki grochu”…, Wiadomości Chemiczne 2004. 58. 3-4.
                http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_dot
                http://en.wikipedia.org/wiki/Nanowire
                http://en.wikipedia.org/wiki/Inorganic_nanotube
                http://nanotechweb.org/cws/article/tech/23914/1/ibmfigure_1b
                Kategorie: Chemia