A estrutura das moléculas dos compostos orgânicos nos permite tirar uma conclusão sobre as propriedades químicas das substâncias e a estreita relação entre elas. Compostos de outras classes são obtidos de substâncias de uma classe por transformações sucessivas. Além disso, todas as substâncias orgânicas podem ser representadas como derivados dos compostos mais simples - hidrocarbonetos. A relação genética de compostos orgânicos pode ser representada como um diagrama:

C 2 H 6 → C 2 H 5 Br → C 2 H 5 OH → CH 3 -SON → CH 3 COOH →

CH 3 COOS 3 H 7 ; e etc

De acordo com o esquema, é necessário elaborar equações para as transformações químicas de uma substância em outra. Eles confirmam a interconexão de todos os compostos orgânicos, a complicação da composição da matéria, o desenvolvimento da natureza das substâncias do simples ao complexo.

A composição de substâncias orgânicas geralmente inclui um pequeno número de elementos químicos: hidrogênio, carbono, oxigênio, nitrogênio, enxofre, cloro e outros halogênios. A substância orgânica metano pode ser sintetizada a partir de duas substâncias inorgânicas simples, carbono e hidrogênio.

C + 2H 2 = CH 4 + Q

Este é um exemplo do fato de que entre todas as substâncias da natureza - inorgânicas e orgânicas - existe uma unidade e conexão genética, que se manifestam nas transformações mútuas das substâncias.

Parte 2. Complete a tarefa prática.

A tarefa é experimental.

Prove que as batatas contêm amido.

Para provar a presença de amido nas batatas, uma gota de solução de iodo deve ser aplicada em uma fatia de batata. A batata cortada ficará azul-violeta. A reação com solução de iodo é uma reação qualitativa para o amido.

E T A L O N

para a opção 25

Número de opções(pacotes) de tarefas para examinandos:

Opção número 25 a partir de 25 opções

Tempo de conclusão do trabalho:

Opção número 25 45 min.

Condições para completar tarefas

Requisitos de proteção trabalhista: professor (especialista) supervisionando a execução das tarefas(briefing de segurança ao trabalhar com reagentes)

Equipamento: papel, caneta esferográfica, equipamento de laboratório

Literatura para examinandos referência, metódico e tabelas

1. Familiarize-se com os itens do teste, habilidades avaliadas, conhecimento e indicadores de avaliação .

Opção nº 25 de 25

Parte 1. Responda às questões teóricas:

1. Alumínio. Alumínio anfotérico. Óxidos e hidróxidos de alumínio.

2. As proteínas são polímeros naturais. A estrutura e estrutura das proteínas. Reacções qualitativas e aplicação.

Parte 2. Complete a tarefa prática

3. O problema é experimental.

Como obter oxigênio experimentalmente em laboratório, provar sua presença.

Opção 25 de 25.

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A relação entre classes de substâncias é expressa por cadeias genéticas

• A série genética é a implementação de transformações químicas, pelas quais substâncias de outra classe podem ser obtidas a partir de substâncias de uma classe.
• Para realizar transformações genéticas, você precisa saber:
• classes de substâncias;
• nomenclatura de substâncias;
• propriedades das substâncias;
• tipos de reações;
• reações nominais, por exemplo, a síntese de Wurtz:

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• Que reações devem ser realizadas para obter outra de um tipo de hidrocarboneto?
• As setas no diagrama indicam hidrocarbonetos que podem ser convertidos diretamente uns nos outros por uma única reação.

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Realize várias cadeias de transformações

Determine o tipo de cada reação:

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Verificando

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Divida as substâncias em classes:

C3H6; CH3COOH; CH3OH; C2H4; UNSD; CH4; C2H6; C2H5OH; NSON; C3H8; CH3COOC2H5; CH3SON; CH3COOCH3;

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Exame

• Alcanos: CH4; C2H6; С3Н8
• Alcenos: C3H6; C2H4
• Álcoois: CH3OH; C2H5OH
• Aldeídos: HSON; CH3SON
• Ácidos carboxílicos: CH3COOH; UNSD
• Ésteres: CH3COOC2H5; CH3COOCH3

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• Como você pode obter de hidrocarbonetos:
• a) álcoois b) aldeídos c) ácidos?

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viagem de carbono

• C CaC2 C2H2 CH3CHO C2H5OH
• CH3COOH CH3COOCH2CH3

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• 2C + Ca CaC2
• CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2
• C2H2 + H2O CH3CHO
• CH3CHO + H2C2H5OH
• CH3CHO + O2 CH3COOH
• CH3COOH + CH3CH2OH CH3COOC2H5

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Para compostos oxigenados

escreva equações de reação, indique as condições para o curso e o tipo de reações.

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Obtenção de um éster de um hidrocarboneto

C2H6 C2H5ClC2H5OH CH3CHO CH3COOH CH3COOCH2CH3

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Conclusão: Hoje na lição - no exemplo da conexão genética de substâncias orgânicas de diferentes séries homólogas, vimos e provamos com a ajuda de transformações - a unidade do mundo material.

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• butano buteno-1 1,2-dibromobutano buteno-1
• penteno-1 pentano 2-cloropentano
• penteno-2 CO2
• Faça transformações.

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Abstrato

O que é nano?�

.�

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Demonstração em vídeo.

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O que é nano?�

Novas tecnologias são o que move a humanidade para frente em seu caminho para o progresso.�

As metas e objetivos deste trabalho são a ampliação e aprimoramento do conhecimento dos alunos sobre o mundo ao seu redor, novas conquistas e descobertas. Formação de habilidades de comparação, generalização. A capacidade de destacar o principal, o desenvolvimento do interesse criativo, a educação da independência na busca de material.

O início do século XXI é marcado por nanotecnologias que combinam biologia, química, informática e física.

Nos últimos anos, o ritmo do progresso científico e tecnológico tornou-se dependente do uso de objetos de tamanho nanométrico criados artificialmente. As substâncias e objetos criados com base em um tamanho de 1 a 100 nm são chamados de nanomateriais, e os métodos de sua produção e uso são chamados de nanotecnologias. A olho nu, uma pessoa é capaz de ver um objeto com um diâmetro de cerca de 10 mil nanômetros.

No sentido mais amplo, a nanotecnologia é pesquisa e desenvolvimento nos níveis atômico, molecular e macromolecular em uma escala de um a cem nanômetros; criação e utilização de estruturas, dispositivos e sistemas artificiais que, devido ao seu tamanho ultra-pequeno, têm propriedades e funções essencialmente novas; manipulação da matéria na escala atômica das distâncias.

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A tecnologia determina a qualidade de vida de cada um de nós e o poder do estado em que vivemos.

A Revolução Industrial, que começou na indústria têxtil, estimulou o desenvolvimento da tecnologia ferroviária.

No futuro, o crescimento do transporte de diversas mercadorias tornou-se impossível sem novas tecnologias na indústria automotiva. Assim, cada nova tecnologia provoca o nascimento e desenvolvimento de tecnologias relacionadas.

O atual período de tempo em que vivemos é chamado de revolução científica e tecnológica ou da informação. O início da revolução da informação coincidiu com o desenvolvimento da tecnologia computacional, sem a qual a vida da sociedade moderna não é mais imaginada.

O desenvolvimento da tecnologia computacional sempre esteve associado à miniaturização de elementos de circuitos eletrônicos. Atualmente, o tamanho de um elemento lógico (transistor) de um circuito de computador é de cerca de 10 a 7 m, e os cientistas acreditam que a miniaturização adicional de elementos de computador só é possível quando tecnologias especiais chamadas "nanotecnologias" são desenvolvidas.

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Traduzido do grego, a palavra "nano" significa anão, anão. Um nanômetro (nm) é um bilionésimo de um metro (10-9 m). O nanômetro é muito pequeno. Um nanômetro é tantas vezes menor que um metro quanto a espessura de um dedo é menor que o diâmetro da Terra. A maioria dos átomos tem entre 0,1 e 0,2 nm de diâmetro, e as fitas de DNA têm cerca de 2 nm de espessura. O diâmetro dos glóbulos vermelhos é de 7.000 nm e a espessura de um cabelo humano é de 80.000 nm.

Na figura, da esquerda para a direita, em ordem crescente de tamanho, uma variedade de objetos é mostrada - de um átomo ao sistema solar. O homem já aprendeu a se beneficiar de objetos de vários tamanhos. Podemos dividir os núcleos dos átomos, extraindo energia atômica. Por meio de reações químicas, obtemos novas moléculas e substâncias com propriedades únicas. Com a ajuda de ferramentas especiais, uma pessoa aprendeu a criar objetos - de uma cabeça de alfinete a enormes estruturas visíveis até do espaço.

Mas se você observar a figura com cuidado, poderá ver que há uma faixa bastante grande (em escala logarítmica), onde os cientistas não pisam há muito tempo - entre cem nanômetros e 0,1 nm. As nanotecnologias têm que trabalhar com objetos que variam em tamanho de 0,1 nm a 100 nm. E há todas as razões para acreditar que é possível fazer o nanomundo funcionar para nós.

As nanotecnologias usam as mais recentes conquistas em química, física e biologia.

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Estudos recentes mostraram que no antigo Egito, a nanotecnologia era usada para tingir o cabelo de preto. Para isso, foi utilizada uma pasta de cal Ca(OH)2, óxido de chumbo e água. No processo de coloração foram obtidas nanopartículas de sulfeto de chumbo (galena), resultado da interação com o enxofre, que faz parte da queratina, o que garantiu uma coloração uniforme e estável.

O Museu Britânico abriga a "Taça de Licurgo" (as paredes da taça retratam cenas da vida desse grande legislador espartano), feita por antigos artesãos romanos - ela contém partículas microscópicas de ouro e prata adicionadas ao vidro. Sob iluminação diferente, o cálice muda de cor - de vermelho escuro para dourado claro. Tecnologias semelhantes foram usadas para criar vitrais nas catedrais medievais da Europa.

Atualmente, os cientistas provaram que os tamanhos dessas partículas são de 50 a 100 nm.

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Em 1661, o químico irlandês Robert Boyle publicou um artigo no qual criticava a afirmação de Aristóteles de que tudo na Terra consiste em quatro elementos - água, terra, fogo e ar (a base filosófica dos fundamentos da então alquimia, química e física). Boyle argumentou que tudo consiste em "corpúsculos" - partes ultrapequenas que, em diferentes combinações, formam várias substâncias e objetos. Posteriormente, as ideias de Demócrito e Boyle foram aceitas pela comunidade científica.

Em 1704, Isaac Newton fez sugestões sobre o estudo do mistério dos corpúsculos;

Em 1959, o físico americano Richard Feynman afirmou: "Por enquanto, somos obrigados a usar as estruturas atômicas que a natureza nos oferece". "Mas, em princípio, um físico poderia sintetizar qualquer substância com uma determinada fórmula química."

Em 1959, Norio Taniguchi usou pela primeira vez o termo "nanotecnologia";

Em 1980, Eric Drexler usou o termo.

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Richard Phillips Feyman (1918-1988), físico americano. Um dos fundadores da eletrodinâmica quântica, vencedor do Prêmio Nobel de Física em 1965.

A famosa palestra de Feynman, conhecida como "Ainda há muito espaço lá embaixo", é hoje considerada o ponto de partida na luta pela conquista do nanomundo. Foi lido pela primeira vez no Caltech em 1959. A palavra "abaixo" no título da palestra significava "um mundo muito pequeno".

A nanotecnologia surgiu como um campo da ciência por si só e evoluiu para um projeto técnico de longo prazo após uma análise detalhada do cientista americano Eric Drexler no início dos anos 1980 e a publicação de seu livro Machines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology.

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Os primeiros dispositivos que permitiram observar nano-objetos e movê-los foram os microscópios de sonda de varredura - um microscópio de força atômica e um microscópio de varredura de túnel operando com um princípio semelhante. A microscopia de força atômica (AFM) foi desenvolvida por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer, que receberam o Prêmio Nobel em 1986 por esses estudos.

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A base do AFM é uma sonda, geralmente feita de silício e representando um console de placa fina (é chamado de cantilever, da palavra inglesa "cantilever" - console, feixe). No final do cantilever há uma ponta muito afiada, terminando em um grupo de um ou mais átomos. O material principal é silício e nitreto de silício.

Quando a microssonda se move ao longo da superfície da amostra, a ponta do pico sobe e desce, delineando o microrrelevo da superfície, assim como uma agulha de gramofone desliza sobre um disco de gramofone. Na extremidade saliente do cantilever há uma plataforma de espelho, na qual o feixe de laser cai e da qual o feixe de laser é refletido. À medida que o pico desce e sobe nas irregularidades da superfície, o feixe refletido é desviado, e essa deflexão é registrada por um fotodetector, e a força com que o pico é atraído para os átomos próximos é registrada por um sensor piezoelétrico.

Os dados do fotodetector e do sensor piezoelétrico são usados ​​no sistema de realimentação. Como resultado, é possível construir um relevo tridimensional da superfície da amostra em tempo real.

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Outro grupo de microscópios de sonda de varredura usa o chamado "efeito túnel" da mecânica quântica para construir a topografia da superfície. A essência do efeito túnel é que a corrente elétrica entre uma agulha de metal afiada e uma superfície localizada a uma distância de cerca de 1 nm começa a depender dessa distância - quanto menor a distância, maior a corrente. Se uma tensão de 10 V for aplicada entre a agulha e a superfície, essa corrente de "tunelamento" pode ser de 10 pA a 10 nA. Ao medir esta corrente e mantê-la constante, a distância entre a agulha e a superfície também pode ser mantida constante. Isso permite que você construa um perfil de superfície tridimensional. Ao contrário de um microscópio de força atômica, um microscópio de tunelamento de varredura só pode estudar as superfícies de metais ou semicondutores.

Um microscópio de tunelamento de varredura pode ser usado para mover qualquer átomo para um ponto escolhido pelo operador. Assim, é possível manipular átomos e criar nanoestruturas, ou seja, estruturas na superfície, com dimensões da ordem de um nanômetro. Em 1990, os funcionários da IBM mostraram que isso era possível adicionando o nome de sua empresa em uma placa de níquel de 35 átomos de xenônio.

O diferencial do bisel adorna a página principal do site do Instituto de Manufatura Molecular. Compilado por E. Drexler a partir de átomos de hidrogênio, carbono, silício, nitrogênio, fósforo, hidrogênio e enxofre com um número total de 8298. Cálculos de computador mostram que sua existência e funcionamento não contradiz as leis da física.

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Turma de alunos do liceu na aula de nanotecnologia da Universidade Pedagógica do Estado da Rússia em homenagem a A.I. Herzen.

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As nanoestruturas podem ser montadas não apenas a partir de átomos individuais ou moléculas únicas, mas também de blocos moleculares. Tais blocos ou elementos para a criação de nanoestruturas são grafeno, nanotubos de carbono e fulerenos.

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1985 Richard Smalley, Robert Curl e Harold Kroto descobrem os fulerenos, pela primeira vez capazes de medir um objeto de 1 nm.

Fulerenos são moléculas compostas por 60 átomos dispostos em forma de esfera. Em 1996, um grupo de cientistas recebeu o Prêmio Nobel.

Demonstração em vídeo.

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O alumínio com um pequeno aditivo (não mais que 1%) de fulereno adquire a dureza do aço.

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O grafeno é uma única folha plana de átomos de carbono ligados entre si para formar uma rede, cada célula da qual se assemelha a um favo de mel. A distância entre os átomos de carbono mais próximos no grafeno é de cerca de 0,14 nm.

As bolas de luz são átomos de carbono, e as hastes entre elas são as ligações que mantêm os átomos na folha de grafeno.

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Grafite, que é do que são feitas as minas de lápis comuns, é uma pilha de folhas de grafeno. Os grafenos no grafite são muito mal ligados e podem deslizar um em relação ao outro. Portanto, se você desenhar grafite sobre papel, a folha de grafeno em contato com ela será separada da grafite e permanecerá no papel. Isso explica por que o grafite pode ser escrito.

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Os dendrímeros são um dos caminhos para o nanomundo na direção "de baixo para cima".

Polímeros em forma de árvore são nanoestruturas que variam em tamanho de 1 a 10 nm, formadas pela combinação de moléculas com uma estrutura ramificada. A síntese de dendrímeros é uma das nanotecnologias que está intimamente relacionada com a química dos polímeros. Como todos os polímeros, os dendrímeros são compostos de monômeros, e as moléculas desses monômeros têm uma estrutura ramificada.

Cavidades preenchidas com a substância na presença da qual os dendrímeros foram formados podem se formar dentro do dendrímero. Se um dendrímero é sintetizado em uma solução contendo um fármaco, então este dendrímero se torna uma nanocápsula com este fármaco. Além disso, as cavidades dentro do dendrímero podem conter substâncias marcadas radioativamente usadas para diagnosticar várias doenças.

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Em 13% dos casos, as pessoas morrem de câncer. Esta doença mata cerca de 8 milhões de pessoas em todo o mundo a cada ano. Muitos tipos de câncer ainda são considerados incuráveis. Estudos científicos mostram que o uso da nanotecnologia pode ser uma ferramenta poderosa no combate a essa doença. Dendrímeros - cápsulas com veneno para células cancerígenas

As células cancerosas precisam de muito ácido fólico para se dividir e crescer. Portanto, as moléculas de ácido fólico aderem muito bem à superfície das células cancerígenas e, se a camada externa dos dendrímeros contiver moléculas de ácido fólico, esses dendrímeros aderirão seletivamente apenas às células cancerígenas. Com a ajuda de tais dendrímeros, as células cancerígenas podem se tornar visíveis se algumas outras moléculas forem anexadas à concha dos dendrímeros, que brilham, por exemplo, sob luz ultravioleta. Ao anexar uma droga que mata as células cancerígenas à casca externa do dendrímero, pode-se não apenas detectá-las, mas também matá-las.

Segundo os cientistas, com a ajuda da nanotecnologia, sensores microscópicos podem ser embutidos nas células do sangue humano que alertam para os primeiros sinais do desenvolvimento da doença.

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Os pontos quânticos já são uma ferramenta útil para os biólogos verem diferentes estruturas dentro das células vivas. Várias estruturas celulares são igualmente transparentes e não coradas. Portanto, se você olhar para a célula através de um microscópio, nada além de suas bordas será visível. Para tornar visível uma determinada estrutura celular, foram criados pontos quânticos de vários tamanhos que podem aderir a certas estruturas intracelulares.

Moléculas foram coladas à menor luz verde brilhante, capaz de aderir aos microtúbulos que compõem o esqueleto interno da célula. Os pontos quânticos de tamanho médio podem aderir às membranas do aparelho de Golgi, enquanto os maiores podem aderir ao núcleo da célula. A célula é mergulhada em uma solução que contém todos esses pontos quânticos e mantidos nela por um tempo, eles entram e ficam onde podem. Depois disso, a célula é lavada em uma solução que não contém pontos quânticos e sob um microscópio. As estruturas celulares tornaram-se claramente visíveis.

Vermelho é o núcleo; verde - microtúbulos; amarelo - aparelho de Golgi.

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O dióxido de titânio, TiO2, é o composto de titânio mais comum na Terra. Seu pó tem uma cor branca deslumbrante e, portanto, é usado como corante na fabricação de tintas, papéis, pastas de dente e plásticos. A razão é um índice de refração muito alto (n=2,7).

O óxido de titânio TiO2 tem uma atividade catalítica muito forte - acelera o curso das reações químicas. Na presença de radiação ultravioleta, ele divide as moléculas de água em radicais livres - grupos hidroxila OH- e ânions superóxido O2- de atividade tão alta que os compostos orgânicos se decompõem em dióxido de carbono e água.

A atividade catalítica aumenta com a diminuição do tamanho de suas partículas e, portanto, são usadas para purificar a água, o ar e várias superfícies de compostos orgânicos que, via de regra, são prejudiciais aos seres humanos.

Os fotocatalisadores podem ser incluídos na composição do concreto da estrada, o que melhorará a ecologia ao redor das estradas. Além disso, propõe-se a adição de pó dessas nanopartículas ao combustível automotivo, o que também deve reduzir o teor de impurezas nocivas nos gases de escape.

Um filme de nanopartículas de dióxido de titânio depositado no vidro é transparente e invisível aos olhos. No entanto, esse vidro, sob a ação da luz solar, é capaz de se autolimpar de contaminantes orgânicos, transformando qualquer sujeira orgânica em dióxido de carbono e água. O vidro tratado com nanopartículas de óxido de titânio é desprovido de manchas gordurosas e, portanto, é bem umedecido pela água. Como resultado, esse vidro embaça menos, pois as gotas de água se espalham imediatamente pela superfície do vidro, formando uma película fina e transparente.

O dióxido de titânio para de funcionar em ambientes fechados, porque. Na luz artificial, praticamente não há radiação ultravioleta. No entanto, os cientistas acreditam que alterando levemente sua estrutura, será possível torná-la sensível à parte visível do espectro solar. Com base nessas nanopartículas, será possível fazer um revestimento, por exemplo, para banheiros, como resultado do qual o conteúdo de bactérias e outras matérias orgânicas nas superfícies dos banheiros pode ser reduzido em várias vezes.

Devido à sua capacidade de absorver a radiação ultravioleta, o dióxido de titânio já é utilizado na fabricação de protetores solares, como cremes. Os fabricantes de cremes começaram a usá-lo na forma de nanopartículas, que são tão pequenas que fornecem transparência quase absoluta do protetor solar.

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Nanograss autolimpante e o "efeito lótus"

A nanotecnologia permite criar uma superfície semelhante a um microbrush de massagem. Essa superfície é chamada de nanograss, e é um conjunto de nanofios paralelos (nanobastões) de mesmo comprimento, localizados a uma distância igual um do outro.

Uma gota de água, caindo em um nanograma, não pode penetrar entre o nanograma, pois isso é impedido pela alta tensão superficial do líquido.

Para tornar a molhabilidade de um nanograma ainda menor, sua superfície é coberta com uma fina camada de um polímero hidrofóbico. E então não apenas a água, mas também quaisquer partículas nunca irão grudar na nanograma, porque. tocá-lo apenas em alguns pontos. Portanto, as partículas de sujeira que estão na superfície coberta com nanovilosidades caem ou são levadas por gotas rolantes de água.

A auto-limpeza de uma superfície felpuda de partículas de sujeira é chamada de "efeito lótus", porque. flores e folhas de lótus são puras mesmo quando a água ao redor está lamacenta e suja. Isso acontece devido ao fato de que as folhas e flores não são molhadas com água, então gotas de água rolam como bolas de mercúrio, não deixando vestígios e lavando toda a sujeira. Mesmo gotas de cola e mel não ficam na superfície das folhas de lótus.

Descobriu-se que toda a superfície das folhas de lótus é densamente coberta com microespinhas com cerca de 10 mícrons de altura, e as próprias espinhas, por sua vez, são cobertas com microvilosidades ainda menores. Estudos mostraram que todas essas micro-espinhas e vilosidades são feitas de cera, que é conhecida por ter propriedades hidrofóbicas, fazendo com que a superfície das folhas de lótus pareça nanograss. É a estrutura espinhenta da superfície das folhas de lótus que reduz significativamente sua molhabilidade. Em comparação, a superfície relativamente lisa de uma folha de magnólia, que não possui a capacidade de autolimpeza.

Assim, as nanotecnologias possibilitam a criação de revestimentos e materiais autolimpantes que também possuem propriedades hidrófugas. Materiais feitos de tais tecidos permanecem sempre limpos. Já estão sendo produzidos pára-brisas autolimpantes, cuja superfície externa é coberta com nanovilosidades. Nesse vidro, os "limpadores" não têm nada a ver. Existem jantes constantemente limpas para rodas de carro à venda, autolimpantes usando o “efeito lótus”, e agora você pode pintar a parte externa da casa com tinta que a sujeira não gruda.

A partir de poliéster coberto com muitas pequenas fibras de silício, cientistas suíços conseguiram criar um material à prova d'água.

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Os nanofios são chamados de fios com diâmetro da ordem de um nanômetro, feitos de metal, semicondutor ou dielétrico. O comprimento dos nanofios muitas vezes pode exceder seu diâmetro por um fator de 1000 ou mais. Portanto, os nanofios são frequentemente chamados de estruturas unidimensionais, e seu diâmetro extremamente pequeno (cerca de 100 tamanhos de átomos) possibilita a manifestação de vários efeitos da mecânica quântica. Os nanofios não existem na natureza.

As propriedades elétricas e mecânicas únicas dos nanofios criam pré-requisitos para seu uso em futuros dispositivos nanoeletrônicos e nanoeletromecânicos, bem como elementos de novos materiais compostos e biossensores.

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Ao contrário dos transistores, a miniaturização da bateria é muito lenta. O tamanho das baterias galvânicas, reduzidas a uma unidade de potência, diminuiu nos últimos 50 anos em apenas 15 vezes, e o tamanho do transistor diminuiu no mesmo período em mais de 1000 vezes e agora é de cerca de 100 nm. Sabe-se que o tamanho de um circuito eletrônico autônomo muitas vezes é determinado não pelo seu preenchimento eletrônico, mas pelo tamanho da fonte de corrente. Ao mesmo tempo, quanto mais inteligente for a eletrônica do dispositivo, maior será a bateria necessária. Portanto, para uma maior miniaturização de dispositivos eletrônicos, é necessário desenvolver novos tipos de baterias. Aqui, novamente, a nanotecnologia ajuda.

A Toshiba em 2005 criou um protótipo de bateria recarregável de íons de lítio, cujo eletrodo negativo foi revestido com nanocristais de titanato de lítio, como resultado do qual a área do eletrodo aumentou várias dezenas de vezes. A nova bateria é capaz de atingir 80% de sua capacidade em apenas um minuto de carregamento, enquanto as baterias convencionais de íons de lítio carregam a uma taxa de 2-3% por minuto e levam uma hora para carregar completamente.

Além de uma alta taxa de recarga, as baterias contendo eletrodos de nanopartículas têm uma vida útil estendida: após 1000 ciclos de carga/descarga, apenas 1% de sua capacidade é perdida e a vida útil total das novas baterias é superior a 5 mil ciclos. E, no entanto, essas baterias podem operar em temperaturas abaixo de -40 ° C, perdendo apenas 20% da carga, em comparação com 100% para baterias modernas típicas já a -25 ° C.

Desde 2007, estão à venda baterias com eletrodos feitos de nanopartículas condutoras, que podem ser instaladas em veículos elétricos. Estas baterias de iões de lítio são capazes de armazenar energia até 35 kWh, carregando até à capacidade máxima em apenas 10 minutos. Agora, a autonomia de um carro elétrico com essas baterias é de 200 km, mas o próximo modelo dessas baterias já foi desenvolvido, o que permite aumentar a quilometragem de um carro elétrico para 400 km, o que é quase comparável à quilometragem máxima da gasolina carros (de reabastecimento a reabastecimento).

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Para que uma substância entre em reação química com outra, certas condições são necessárias e, muitas vezes, não é possível criar tais condições. Portanto, um grande número de reações químicas existe apenas no papel. Para sua implementação, são necessários catalisadores - substâncias que contribuem para a reação, mas não participam delas.

Os cientistas descobriram que a superfície interna dos nanotubos de carbono também tem grande atividade catalítica. Eles acreditam que quando uma folha de “grafite” de átomos de carbono é enrolada em um tubo, a concentração de elétrons em sua superfície interna se torna menor. Isso explica a capacidade da superfície interna dos nanotubos de enfraquecer, por exemplo, a ligação entre os átomos de oxigênio e carbono em uma molécula de CO, tornando-se um catalisador para a oxidação de CO a CO2.

Para combinar a capacidade catalítica de nanotubos de carbono e metais de transição, nanopartículas deles foram introduzidas dentro de nanotubos (Descobriu-se que este nanocomplexo de catalisadores é capaz de iniciar a reação que só se sonhava - a síntese direta de álcool etílico a partir de gás de síntese ( uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio) obtido a partir de gás natural, carvão e até biomassa.

Na verdade, a humanidade sempre tentou experimentar a nanotecnologia mesmo sem saber. Você e eu aprendemos sobre isso no início de nosso conhecimento, ouvimos o conceito de nanotecnologia, conhecemos a história e os nomes dos cientistas que possibilitaram esse salto qualitativo no desenvolvimento de tecnologias, conhecemos as próprias tecnologias e até ouviu a história da descoberta de fulerenos do descobridor, vencedor do Prêmio Nobel Richard Smalley.

A tecnologia determina a qualidade de vida de cada um de nós e o poder do estado em que vivemos.

O desenvolvimento adicional desta direção depende de você.

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74. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

75. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

76. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

77. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

78. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

79. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

80. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

81. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

82. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

83. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

84. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

85. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

86. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

87. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

88. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

89. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

90. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

91. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

92. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

93. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

94. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

95. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

96. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

97. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

98. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

99. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

100. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

101. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de acordo com o esquema:

Módulo 2. Compostos heterocíclicos e naturais

Compostos heterocíclicos de cinco membros

1. Escreva os esquemas e nomeie os produtos da reação da aziridina com os seguintes reagentes: a) H 2 O (t); b) NH3(t); c) HC1 (t).

2. Dê o esquema de reação para a extração de oxirano. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação do oxirano: a) com H 2 O, H + ; b) com C2H5OH, H+; c) com CH 3 NH 2.

3. Dê esquemas de transformações mútuas de heterociclos de cinco membros com um heteroátomo (ciclo de reação de Yur'ev).

4. O que é acidofobia? Quais compostos heterocíclicos são acidófobos? Escreva esquemas de reação para sulfonação de pirrol, tiofeno e indol. Nomeie os produtos.

5. Dê esquemas e nomeie os produtos das reações de halogenação e nitração de pirrol e tiofeno.

6. Dê esquemas e nomeie os produtos finais das reações de oxidação e redução de furanos e pirrol.

7. Dê o esquema de reação para a extração de indol a partir de N-formil ou toluidina. Escreva as equações para as reações de nitração e sulfonação do indol. Nomeie os produtos.

8. Dê o esquema de reação para a extração de 2-metilindol de fenilhidrazina pelo método de Fischer. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação do 2-metil-indol: a) com KOH; b) com CH 3 I.

9. Dê e nomeie as formas tautoméricas de indoxil. Escreva um esquema para a extração do azul índigo do indoxil.

10. Dê esquemas e nomeie os produtos das reações de redução e oxidação do azul índigo.

11. Escreva os esquemas e nomeie os produtos da reação do 2-aminotiazol: a) com HC1; a) com (CH3CO)2O; c) com CH 3 I.

12. Que tipo de tautomerismo é característico dos azólicos, a que se deve? Dê as formas tautoméricas de pirazol e imidazol.

13. Dê um esquema para a síntese de imidazol a partir de glioxal. Confirme a natureza anfotérica do imidazol com os esquemas de reação correspondentes. Nomeie os produtos das reações.

14. Dê esquemas de reações confirmando a natureza anfotérica do pirazol, benzimidazol, ácido nicotínico (3-piridinocarboxílico), ácido antranílico (2-aminobenzóico).

15. Escreva um esquema para a síntese de 3-metilpirazolona-5 a partir de éster acetoacético e hidrazina. Dê e nomeie três formas tautoméricas de pirazolona-5.

16. Escreva um esquema para a síntese de antipirina a partir de éster acetoacético. Dê um diagrama e nomeie o produto de uma reação qualitativa à antipirina.

17. Escreva um esquema para a síntese de amidopirina a partir de antipirina. Especifique uma reação qualitativa à amidopirina.

Compostos heterocíclicos de seis membros

18. Escreva os esquemas e nomeie os produtos da reação confirmando as propriedades básicas da piridina e as propriedades anfotéricas do imidazol.

19. Desenhe e nomeie as formas tautoméricas da 2-hidroxipiridina. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação da 2-hidroxipiridina: a) com PCl 5 ; b) com CH 3 I.

20. Desenhe e nomeie as formas tautoméricas da 2-aminopiridina. Escreva uma equação e nomeie os produtos da reação de 2-aminopiridina e 3-aminopiridina com ácido clorídrico.

21. Dê esquemas e nomeie os produtos da reação confirmando a presença de um grupo amino aromático primário na b-aminopiridina.

22. Dê um esquema para a síntese de quinolina de acordo com o método Skraup. Nomeie as conexões intermediárias.

23. Dê o esquema para a síntese de 7-metilquinolina pelo método Skraup. Nomeie todas as conexões intermediárias.

24. Dê o esquema para a síntese de 8-hidroxiquinolina pelo método Skraup. Nomeie as conexões intermediárias. As reações químicas confirmam a natureza anfotérica do produto final.

25. Dê esquemas e nomeie os produtos das reações de sulfonação, nitração e oxidação da quinolina.

26. Escreva esquemas e nomeie os produtos da reação da quinolina: a) com CH 3 I; b) com KOH; c) com K.HNO3, K.H2SO4; d) com HC1.

27. Dê esquemas e nomeie os produtos das reações de nitração de indol, piridina e quinolina.

28. Dê esquemas e nomeie os produtos da reação da isoquinolina: a) com CH 3 I; b) com NaNH2, NH3; c) com Br 2, FeBr 3.

29. Dê o esquema para a síntese de acridina a partir do ácido N-fenilantranílico de acordo com o método Rubtsov-Magidson-Grigorovsky.

30. Dê o esquema de reação para a extração de 9-aminoacridina da acridina. Escreva as equações e nomeie os produtos da interação da 9-aminoacridina a) com HCl; b) s (CH 3 CO) 2 O.

31. Dê os esquemas das reações de oxidação e redução de quinolina, isoquinolina e acridina. Nomeie os produtos finais.

32. Escreva as equações e nomeie os produtos da reação de g-Pyron com conc. ácido clorídrico. Dê as fórmulas dos compostos naturais, cuja estrutura inclui os ciclos g-Pyron e a-Pyron.

33. Escreva os esquemas e nomeie os produtos da reação da piridina: a) com HCl; b) com NaNH2, NH3; c) com CON.

34. Escreva os esquemas e nomeie os produtos da reação da 4-aminopirimidina: a) com os corretos. NSI; b) com NaNH2, NH3; c) com Br 2) FeBr 3 .

35. Dê um esquema para a síntese de ácido barbitúrico a partir de éster malônico e uréia. O que causa a natureza ácida do ácido barbitúrico? Comprove sua resposta com diagramas das reações correspondentes.

36. Dê um esquema de transformações tautoméricas e nomeie as formas tautoméricas do ácido barbitúrico. Escreva a equação para a reação do ácido barbitúrico com uma solução aquosa de álcali.

37. Dê o esquema de reação para a extração do ácido 5,5-dietilbarbitúrico do éster malônico. Escreva equações e nomeie o produto da interação do ácido nomeado com um álcali (solução aquosa).

38. Dê esquemas, indique o tipo de tautomerismo e dê os nomes das formas tautoméricas das bases nucléicas do grupo pirimidina.

39. Escreva um diagrama da interação do ácido úrico com o álcali. Por que o ácido úrico é dibásico e não tribásico?

40. Dê as equações de uma reação qualitativa ao ácido úrico. Liste os produtos intermediários e finais.

41. Escreva um diagrama de equilíbrio tautomérico e nomeie as formas tautoméricas da xantina. Dê as equações e nomeie os produtos da reação que confirmam o caráter anfótero da xantina.

42. Dê esquemas, indique o tipo de tautomerismo e dê nomes às formas tautoméricas das bases nucléicas do grupo das purinas.

43. Qual dos seguintes compostos é caracterizado por tautomerismo lactama-lactim: a) hipoxantina; b) cafeína; c) ácido úrico? Dê esquemas de transformações tautoméricas correspondentes.

Conexão natural

44. Escreva os diagramas e nomeie os produtos da reação do mentol: a) com HCI; b) com Na; c) com ácido isovalérico (3-metilbutanóico) na presença de k.H2SO. Nomeie o mentol de acordo com a nomenclatura IUPAC.

45. Dê esquemas de reações sequenciais para obter cânfora a partir de a-pineno. Escreva as equações da reação confirmando a presença de um grupo carbonila na estrutura da cânfora. Nomeie os produtos.

46. ​​Dê diagramas e nomeie os giroprodutos da interação da cânfora: a) com Br 2 ; b) com NH2OH; c) com H2, Ni.

47. Dê o esquema de reação para a extração de cânfora do acetato de bornila. Escreva uma equação de reação confirmando a presença de um grupo carbonila na estrutura da cânfora.

48. Quais compostos são chamados de epímeros? Usando a D-glicose como exemplo, explique o fenômeno da epimerização. Dê a fórmula de projeção da hexose, D-glicose epimérica.

49. Que fenômeno é chamado de mutarrotação? Dê o esquema de transformações tautoméricas de cadeias de ciclo de b-D-glucopiranose em solução aquosa. Cite todas as formas de monossacarídeos.

50. Dê o esquema de transformação tautomérica em cadeia de ciclos de D-galactose em solução aquosa. Cite todas as formas de monossacarídeos.

51. Dê o esquema de transformação tautomérica em cadeia ciclo de D-manose em solução aquosa. Cite todas as formas de monossacarídeos.

52. Dê o esquema de transformação tautomérica de cadeia ciclo de a-D-frutofuranose (água. solução). Cite todas as formas de monossacarídeos.

53. Escreva os esquemas de reações sucessivas para a formação de ozônio frutose. Outras monoses formam o mesmo ozônio?

54. Dê os esquemas de reação que comprovam a presença na molécula de glicose: a) cinco grupos hidroxila; b) napiacetal hidroxilo; c) grupo aldeído. Nomeie os produtos da reação.

55. Escreva os esquemas de reação da frutose com os seguintes reagentes: a) HCN; b) C2H5OH, H+; cobrir CH3I; r) Ag(NH3)2OH. Nomeie os compostos resultantes.

56. Escreva os esquemas de reação para a conversão de D-glicose: a) em metil-b-D-glicopiranosídeo; b) em pentaacetil-b-D-glucopiranose.

57. Dê a fórmula e dê o nome químico do dissacarídeo, que por hidrólise dará glicose e galactose. Escreva os esquemas de reação para sua hidrólise e oxidação.

58. O que são açúcares redutores e não redutores? Dos dissacarídeos - maltose ou sacarose, reagirá com o reagente de Tollens (solução de amônia de óxido de argentum)? Dê as fórmulas desses dissacarídeos, dê-lhes nomes de acordo com a nomenclatura IUPAC, escreva o esquema de reação. Quais dissacarídeos podem ser usados ​​nas formas a e b?

59. Quais carboidratos são chamados de dissacarídeos? O que são açúcares redutores e não redutores? A maltose, a lactose e a sacarose reagem com o reagente de Tollens (solução de amônia de óxido de argentum)? Dê as equações de reação, dê os nomes de acordo com a nomenclatura IUPAC para o dissacarídeo indicado.

60. Escreva os esquemas de reações sequenciais para obtenção de ácido ascórbico a partir de D-glicose. Indique o sítio ácido na molécula de vitamina C.

61. Escreva os esquemas de reação para obter: a) 4-O-a-D-glicopiranosídeo-D-glicopiranose; b) a-D-glucopiranosídeo-b-D-frutofuranosídeo. Nomeie os monossacarídeos parentais. A que tipo de dissacarídeos cada um dos itens a) e b) pertence?

62. Dê um esquema de reação que permita distinguir sacarose de maltose. Nomeie esses dissacarídeos de acordo com a nomenclatura IUPAC, direcione os esquemas de sua hidrólise.

63. Dê um esquema para a síntese de metil-b-D-galactopiranosídeo a partir de D-galactose e sua hidrólise ácida.

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O mundo material em que vivemos e do qual somos uma pequena parte é um e ao mesmo tempo infinitamente diverso. A unidade e a diversidade das substâncias químicas deste mundo se manifestam mais claramente na conexão genética das substâncias, que se reflete na chamada série genética. Destacamos as características mais características de tais séries:

1. Todas as substâncias desta série devem ser formadas por um elemento químico. Por exemplo, uma série escrita usando as seguintes fórmulas:

2. As substâncias formadas pelo mesmo elemento devem pertencer a diferentes classes, ou seja, refletir diferentes formas de sua existência.

3. As substâncias que formam a série genética de um elemento devem ser conectadas por transformações mútuas. Com base nisso, pode-se distinguir entre séries genéticas completas e incompletas.

Por exemplo, a série genética de bromo acima será incompleta, incompleta. E aqui está a próxima linha:

já pode ser considerado completo: começa com a substância simples bromo e termina com ela.

Resumindo o que foi dito acima, podemos dar a seguinte definição da série genética:

A conexão genética é um conceito mais geral do que a série genética, que é, ainda que uma manifestação vívida, mas particular dessa conexão, que se realiza em quaisquer transformações mútuas de substâncias. Então, obviamente, a primeira série de substâncias dada no texto do parágrafo também se encaixa nessa definição.

Para caracterizar a relação genética das substâncias inorgânicas, consideraremos três tipos de séries genéticas: a série genética do elemento metálico, a série genética do elemento não metálico, a série genética do elemento metálico, que corresponde ao óxido anfótero e hidróxido.

I. Variação genética do elemento metal. A série metálica é a mais rica em substâncias, nas quais se manifestam diferentes graus de oxidação. Como exemplo, considere a série genética do ferro com estados de oxidação +2 e +3:

Lembre-se de que para a oxidação do ferro em cloreto de ferro (II), você precisa tomar um agente oxidante mais fraco do que obter cloreto de ferro (III):

II. A série genética do elemento não metálico. Da mesma forma que a série metálica, a série não metálica com diferentes estados de oxidação é mais rica em ligações, por exemplo, a série genética do enxofre com estados de oxidação +4 e +6:

A dificuldade pode causar apenas a última transição. Se você realizar tarefas desse tipo, siga a regra: para obter uma substância simples de um composto oxidado de um elemento, você precisa tomar seu composto mais reduzido para esse fim, por exemplo, o composto de hidrogênio volátil de um não -metal. Em nosso exemplo:

Por esta reação, o enxofre é formado a partir de gases vulcânicos na natureza.

Da mesma forma para o cloro:

III. A série genética do elemento metálico, à qual correspondem o óxido e o hidróxido anfotéricos, é muito rica em ligações, pois exibem, dependendo das condições, as propriedades de um ácido ou as propriedades de uma base. Por exemplo, considere a série genética do alumínio:

Em química orgânica, deve-se também distinguir entre um conceito mais geral - "conexão genética" e um conceito mais particular - "série genética". Se a base da série genética em química inorgânica é formada por substâncias formadas por um elemento químico, então a base da série genética em química orgânica (a química dos compostos de carbono) é composta por substâncias com o mesmo número de átomos de carbono em a molécula. Considere a série genética de substâncias orgânicas, na qual incluímos o maior número de classes de compostos:

Cada número corresponde a uma equação de reação específica:

A última transição não se encaixa na definição da série genética - um produto é formado não com dois, mas com muitos átomos de carbono, mas com sua ajuda, as ligações genéticas são representadas de maneira mais diversa. E, por fim, daremos exemplos da conexão genética entre as classes de compostos orgânicos e inorgânicos, que comprovam a unidade do mundo das substâncias, onde não há divisão em substâncias orgânicas e inorgânicas. Por exemplo, considere o esquema para obter anilina - uma substância orgânica do calcário - um composto inorgânico:

Aproveitemos para repetir os nomes das reações correspondentes às transições propostas:

Perguntas e tarefas ao § 23

>> Química: Relação genética entre classes de substâncias orgânicas e inorgânicas

Mundo material. no qual vivemos e do qual somos uma pequena parte, é um e ao mesmo tempo infinitamente diverso. A unidade e a diversidade das substâncias químicas deste mundo se manifestam mais claramente na conexão genética das substâncias, que se reflete na chamada série genética. Destacamos as características mais características de tais séries:

1. Todas as substâncias desta série devem ser formadas por um elemento químico.

2. As substâncias formadas pelo mesmo elemento devem pertencer a diferentes classes, ou seja, refletir diferentes formas de sua existência.

3. As substâncias que formam a série genética de um elemento devem ser conectadas por transformações mútuas. Com base nisso, pode-se distinguir entre séries genéticas completas e incompletas.

Resumindo o que foi dito acima, podemos dar a seguinte definição da série genética:
Genética refere-se a várias substâncias de representantes de diferentes classes, que são compostos de um elemento químico, conectados por transformações mútuas e refletindo a origem comum dessas substâncias ou sua gênese.

conexão genética - o conceito é mais geral que a série genética. que é, ainda que uma manifestação vívida, mas particular, dessa conexão, que se realiza em quaisquer transformações mútuas de substâncias. Então, obviamente, a primeira série de substâncias visadas no texto do parágrafo se encaixa nessa definição.

Para caracterizar a relação genética de substâncias inorgânicas, consideramos três tipos de séries genéticas:

II. A série genética de um não metal. Da mesma forma que a série metálica, a série não metálica com diferentes estados de oxidação é mais rica em ligações, por exemplo, a série genética do enxofre com estados de oxidação +4 e +6.

A dificuldade pode causar apenas a última transição. Se você realizar tarefas desse tipo, siga a regra: para obter uma substância simples de um composto de janela de um elemento, você precisa pegar seu composto mais reduzido para esse fim, por exemplo, o composto de hidrogênio volátil de um não -metal.

III. A série genética do metal, à qual correspondem o óxido anfotérico e o hidróxido, é muito rica em sais. uma vez que exibem, dependendo das condições, as propriedades de um ácido ou as propriedades de uma base. Por exemplo, considere a série genética de zinco:

Em química orgânica, deve-se também distinguir entre um conceito mais geral - uma conexão genética e um conceito mais particular de uma série genética. Se a base da série genética em química inorgânica é formada por substâncias formadas por um elemento químico, então a base da série genética em química orgânica (a química dos compostos de carbono) é composta por substâncias com o mesmo número de átomos de carbono em a molécula. Considere a série genética de substâncias orgânicas, na qual incluímos o maior número de classes de compostos:

Cada número acima da seta corresponde a uma equação de reação específica (a equação de reação inversa é indicada por um número com um traço):

A definição de iodo da série genética não se encaixa na última transição - um produto é formado não com dois, mas com muitos átomos de carbono, mas com sua ajuda, as ligações genéticas são representadas de maneira mais diversa. E, por fim, daremos exemplos da conexão genética entre as classes de compostos orgânicos e inorgânicos, que comprovam a unidade do mundo das substâncias, onde não há divisão em substâncias orgânicas e inorgânicas.

Aproveitemos para repetir os nomes das reações correspondentes às transições propostas:
1. Queima de calcário:

1. Escreva as equações de reação que ilustram as seguintes transições:

3. Na interação de 12 g de álcool monohídrico saturado com sódio, foram liberados 2,24 litros de hidrogênio (n.a.). Encontre a fórmula molecular do álcool e escreva as fórmulas dos possíveis isômeros.

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