Chemie kolem nás...a v nás

Chemie kolem nás... ...a v nás Popularizační přednáška o chemii

RNDr. Lukáš Richtera, Ph.D. Ústav chemie materiálů Fakulta chemická VUT v Brně

Letní škola mladých vědců, Brno, 17. – 22. srpna 2008

O čem bude reč?

 Setkáváme se s chemií v běžném životě?

 Jaké jsou moderní trendy v chemii?  Jaké metody využívá současný chemik?  Co se zkoumá na ÚCHM na FCH VUT v Brně?


Setkáváme se s chemií v běžném životě? zubní pasta: voda, abrazivum (CaCO3, SiO2, CaHPO4), NaF, pěnící prostředky, příchutě, pojidlo, barviva a další...

kontaktní čočky: dle účelu a výrobce různé polymery resp. kopolymery na bázi silikonů, PMMA (polymethylmethakrylát), CAB (acetobutyrát celulózy)...


Setkáváme se s chemií v běžném životě? voda z vodovodního řadu: prochází řadou úprav, např. úpravou pH, koagulací pomocí Al2(SO4)3, sedimentací, filtrací, dezinfekcí pomocí UV záření a O3, ztvrzování pomocí vápenné vody a CO2, chlorací pomocí Cl2

mýdlo: směs hydratovaných alkalických solí vyšších alifatických karboxylových kyselin (mastných kyselin), dále obsahují tuky (především lanolin), barviva, esence a parfémy, stabilizační látky, dezinfekční látky, desodoranty a glycerinem Letní škola mladých vědců, Brno, 17. – 22. srpna 2008

Setkáváme se s chemií v běžném životě? obuv: mimo přírodních materiálů jako bavlny (cotton) nebo kůže obsahují umělá vlákna, např. polyamid, polypropylen, polyuretan, polyester... avšak i použití přírodních materiálů znamená použití chemických látek (zpracování kůže, pesticidy při pěstování bavlny apod.)

brýle: klasické sklo a kov, moderní materiály (kompozitní materiály)

high-tech


Setkáváme se s chemií v běžném životě? sladidla: běžně přírodní cukr (sacharóza), ale často umělá sladidla, např. sacharin, aspartam, sukralóza, sorbitol...

nápoje: regulátory kyselosti (kyselina citronová, kyselina fosforečná), aroma (většinou tzv. přírodně identické nebo umělé), barviva, ochucovadla, stabilizátory, umělá sladidla


Setkáváme se s chemií v běžném životě? elektronika: částé využívání kompozitních materiálů, drahé kovy (1 tuna mobilních telefonů obsahuje 150 g zlata a 3 kg stříbra), měď, polovodiče...

baterie a akumulátory: těžké kovy (Hg, Cd), akumulátory NiCd, NiMH


Setkáváme se s chemií v běžném životě?

BIOCHEMICKÉ CESTY


Setkáváme se s chemií v běžném životě?


Jaké jsou moderní trendy v chemii? NANOTECHNOLOGIE

        

1959 1985 1990 1990 1999 2000 2001 2002 2004

-

první vize nanotechnologie objev fullerenů nápis IBM ze 32 atomů xenonu sériová výroba C60 molekulové přepínače první nanomotorek první nanolaser - optický přenos dat v inteligentních nanosystémech molekulární paměť uhlíkový světelný zdroj - 50000x tenčí než lidský vlas


Jaké jsou moderní trendy v chemii? nanotechnologie v automobilovém průmyslu

nové typy nátěrů, lehkých kovů, slitin, plastů a katalyzátorů, které umožní snížení spotřeby a váhy automobilů, nové typy lithiumiontových baterií, palivové články...

nanotechnologie v elektronice miniaturní světelné přepínače vyrobené nanotechnologií mohou kontrolovat tok informací v podobě světla - výkonnost čipů s touto technologií by měla být až stonásobná, spotřeba energie naopak mnohonásobně menší... Letní škola mladých vědců, Brno, 17. – 22. srpna 2008

Jaké jsou moderní trendy v chemii? nanotechnologie ve stavebnictví vlivem UV záření se na nanočásticích TiO2 tvoří z kyslíku záporně nabitý peroxidický radikál, který s vodou tvoří další radikály se silně antibakteriálními, oxidačními a destrukčními účinky na většinu organických látek a ty jsou oxidovány až na oxid uhličitý, vodu a další plynné produkty

nové izolační materiály, samočistící fasádní nátěry, okna se samočistícím účinkem, antiadhezní obklady...


Jaké jsou moderní trendy v chemii? nanovlákna a nanotrubičky: mimo uhlíkových i slibnější na bázi boru (BN), zatím ve fázi výzkumu a poloprovozní výroby

testovaná experimentální vlákna vyrobená z uhlíkových nanotrubiček vykazují vynikající mechanické vlastnosti, např. síť utkaná z jednoho kilogramu "nanovláken" zastaví automobil jedoucí stokilometrovou rychlostí. Letní škola mladých vědců, Brno, 17. – 22. srpna 2008

Jaké jsou moderní trendy v chemii? Uhlíkové nanotrubičky (nanotubes) jsou formálním strukturním mezistupněm mezi grafitem a fullerenem (grafit stočený do válce). Jsou známy způsoby, jak připravovat nanotrubičky dlouhé několik desítek metrů (při průměru desítek nanometrů). Existují i struktury vzniklé soustředným umístěním několika nanotrubiček různého průměru do sebe. Nanotrubičky vykazují řadu velice zajímavých, neobvyklých a slibných vlastností (např. elektrickou vodivost). Vodivost nanotrubiček lze zvýšit, vyplní-li se atomy kovů (např. chromem, niklem či gadoliniem). Takovým nanotrubičkám se říká nanodrátky (nanowire). Letní škola mladých vědců, Brno, 17. – 22. srpna 2008

Jaké jsou moderní trendy v chemii? nanomotory: zařízení na úrovni molekul, které je schopné převádět energii na pohyb...


Jaké metody využívá současný chemik? Chemik už dávno není v laboratoři odkázán pouze na klasické postupy analytické chemie, pracoviště jsou běžně vybavena technikami, které odhalí i věci lidskému oku neviditelné...

 NMR  MS  RTG  a mnohé další


Jaké metody využívá současný chemik? NUKLEÁRNÍ MAGNETICKÁ REZONANCE (NMR)

použitelné pro jádra s nenulovým jaderným spinem (např. 1H, 13C, 31P, 77Se a mnohá další) v současné době jsou již celkem běžné přístroje s vysokým rozlišením (600 MHz) Letní škola mladých vědců, Brno, 17. – 22. srpna 2008


NMR spektra vypovídají nejen o rozmístění atomů v molekule, ale podávají i informaci o jejich zastoupení ve směsi moderními metodami NMR spektroskopie je možné zjistit i strukturu menších proteinů Letní škola mladých vědců, Brno, 17. – 22. srpna 2008


NMR měření neovlivňuje samotnou reakční směs, lze proto studovat reakční mechanismy, chemické rovnováhy a mnohé další...


Jaké metody využívá současný chemik? HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE (MS)

ionizované molekuly resp. fragmenty molekul mají v magnetickém poli odlišnou trajektorii (díky různému poměru hmota / náboj) a proto nedopadají na stejné místo na detektoru Letní škola mladých vědců, Brno, 17. – 22. srpna 2008

Jaké metody využívá současný chemik? HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE (MS) MS se velmi často kombinuje s jinými technikami, ideálně separačními, obvykle např. s plynovou chromatografií (GC/MS)...

způsobů ionizace vzorku je celá řada, např.:  nárazem elektronů  působením elektrostatického pole  chemickou ionizací  elektrosprejem, termosprejem  laserem


Jaké metody využívá současný chemik? RENTGENOVÁ STRUKTURNÍ ANALÝZA (RTG, X-ray) RTG nám umožňuje zobrazit rozmístění atomů v molekule, nutné je však připravit monokrystal zkoumané látky


Jaké metody využívá současný chemik? RENTGENOVÁ STRUKTURNÍ ANALÝZA (RTG, X-ray)

moderní RTG umožňuje i analýzu struktury proteinů a to i větších, než jaké umožňuje NMR, jedná se však o poměrně náročnou techniku a je opět nutné získat krystal zkoumaného proteinu Letní škola mladých vědců, Brno, 17. – 22. srpna 2008

Jaké metody využívá současný chemik? RENTGENOVÁ STRUKTURNÍ ANALÝZA (RTG, X-ray) vedle rentgenova záření existují i techniky, které jako difraktujícího záření používají svazek elektronů nebo neutronů využití jiného záření s sebou nese odlišné techniky, ale podstata zpracování dat je stejná


Co se zkoumá na ÚCHM na FCH VUT v Brně?

 Polymerní nanokompozity  Kompozitní materiály  Syntéza makromonomerů a blokových kopolymerů  Biomateriály pro tkáňové inženýrství  Depozice a charakterizace plazmových polymerů  Simulace a modelování  Geopolymery  Koroze a ochrana kovových materiálů

 Syntéza organokovových sloučenin


Co se zkoumá na ÚCHM na FCH VUT v Brně?

 Noc vědců  Den chemie  Den otevřených dveří


Chemie kolem nás...a v nás

Recommend Documents