Kalkogén elemek (16.csop.)
Kalkogén elemek (16.csop.)
• Kőzetalkotó O S Se Te Po
Atomi paraméterek • elektronszerkezete: ns2np4 Oxidációs állapot • oxigén: -2, (-1) • kén: -2….+6 • szelén, tellur: -2 (nem stabil), +4,+6
EN
Op.
Fp.
3,5 2,5 2,4 2,1 2,0
-219 119 217 450 254
-183 445 685 990 962
Már nem teljesen monoton a változás. Ok: rácsszerkezet O2, S8 – molekularács, nem fémes Se – nemfémes jelleg Te – “félfém” Po – fémes, radioaktív, 210 84Po, α-sugárzó, t1/2 = 139 nap
Az oxigén
Az oxigén Felfedezés • 1773: Scheele, uppsalai patikus, 1774: Priestley • Lavoisier a névadó és a “flagiszton elmélet kivégzője” Fizikai tulajdonságok • színtelen, szagtalan gáz • víz kismértékben oldja, 3 cm3/100 ml ~1mM O2 • szerves oldószerek oldják, telített éter ~2 mM O2 • paramágneses → ált.kémia • O2* - szingulett oxigén (ellentétes spinű elektronok a π* pályán), • Kautsky 1931-39, 1964 • sok szerves anyaggal reagál amivel a triplett oxigén nem
Az oxigén
Az oxigén Kísérlet: lehűtött H2O2+NaOH-oldatba klórgázt vezetünk → vörös szín → szingulett oxigén keletkezik Cl2 + H2O2 + 2 OH− = 2 Cl− + 2 H2O + O2* Kémiai tulajdonságok Szobahőmérsékleten nem nagyon reakcióképes, de „aktíválható”, sok elem „elég” benne C + 0,5 O2 = CO CO+ 0,5 O2=CO2 H2,F2,Cl2, alkálifémek, Fe stb.
O2 (1Δg) szingulett Gáz −
−
−
−
−e e e 2e O +2 ←⎯ ⎯ O 2 ( 3 ∑ g ) ⎯+⎯→ ⎯ O 2− ⎯+⎯→ ⎯ O 22− ⎯+⎯ ⎯→ 2 O 2−
triplett
szuperoxid
peroxid
oxid
'O' + 'O' Vizes oldat −
−
+
+
−
+
+e +H +e +H +2 e + 2H O2 ⎯⎯⎯ ⎯ → HO•2 ⎯⎯⎯ ⎯ → H 2 O2 ⎯⎯⎯⎯ → 2 H 2O
perhidroxil gyök
hidrogén-peroxid
víz
Ezek a reakciók enzim-katalitikus úton a szervezetben is lejátszódnak. A reaktív gyökök, ionok koncentrációja eközben igen kicsi.
1
Az oxigén
Az ózonréteg szerepe
Allotróp módosulatok • O4 - csak cseppfolyós oxigénben fordul elő • O3 - ózon (magas légrétegekben) O 128 pm
Ózon • színtelen, jellegzetes szagú gáz • erélyes oxidálószer
O
116º
O
Kísérlet: ozonizátorral (csendes elektromos kisülés) ózont állítunk elő, és a gáz útjába KI-os szűrőpapírt teszünk Tapasztalat: a szűrőpapír megbarnul Magyarázat: 2 I– + H2O + O3 = I2 + 2 OH– + O2
• 90 km –90 ºC • 50 km 0 ºC • 10 km –55 ºC • 0 km 20 ºC ← sztratoszféra • UV-elnyelés: 220-290 nm hullámhosszú sugárzás 1985: ózonlyuk felfedezése az Antarktisz felett: freonok (CxFyClz), nitrogén-oxidok okozzák Cl + O3 = ClO + O2 ClO + O = Cl + O2 Riói Egyezmény: „lassú hatás”
Az oxigén Előfordulás: A Föld leggyakoribb eleme: földkéreg 46 %(m/m)-a, hidroszféra 85 %(m/m)-a, légkör 23 %(m/m)-a • O2 • oxidok • szilikátok • H2O
Az oxigén Előállítás • Ipari: a levegő cseppfolyósítása és frakcionált desztillációja: (1979 ~100 M t/év) • Laboratóriumi: KClO3, HgO, KMnO4 hevítése, elektrolízis K2Cr2O7 + H2O2 + H2SO4: −1
+6
+3
0
Cr2O72– + 3 H2O2 + 8 H+ = 2 Cr3+ + 3 O2 + 7 H2O 800 ºC
2 BaO2
2 BaO + O2 600 ºC
Az oxigén Felhasználás • acélgyártás (Bessemer eljárás), kohászat • vegyipar: TiO2, etilénoxid stb. • szennyvíz kezelés • üvegipar • űrhajózás, űrkutatás, rakéták (üzemanyag) 1,25 millió liter 2,5 perc alatt égette el a kerozint (1969) Szállítás: cseppfolyós formában vagy palackban (150 bar, kék jelzés)
A kén Egyike a legrégebben ismert elemeknek: • Szodoma és Gomorra: “ kénköves és tüzes eső” általi lerombolása (Biblia, Mózes I könyve) • Homérosz, Odüsszeia (i.e. 800) “Hozz be, anyó, bajelűző kénkövet és tüzet is hozz, hadd füstölhessen ki a termet” (ford.: Devecseri) • Idősebb Pliniusz: i.sz. 23-79: 14 gyógyhatás • 1044: Kina • 1346: Crecy-i csata (III. Edward) • 1415: Harfleur ostroma : puskapor: KNO3-faszén-kén = 75:15:10 • Alkimisták “kedvence” a kén
2
A kén Fizikai sajátságok: • Sárga színű szilárd anyag • Alacsony op., fp. (molekularács) • Apoláris molekulák → vízben nem, CS2-ban jól oldódik • Szigetelő (hő, elektromosság) Allotróp módosulatok Igen nagyszámú módosulat (csak a szén (fullerének) múlja felül) Oka: katenáció (láncképződés) változatos kölcsönhatás a molekulák között S-S kötés nagyon flexibilis, 265 kJ/mol kötésenergia
A kén Kísérlet: kén melegítése Tapasztalat: Kén olvadék: 120 ºC világossárga, kis viszkozitás, 200 ºC képlékeny összegabalyodott láncok, 440 ºC ismét könnyen folyós Magyarázat: 180 ºC-on > 200 000 S atom 600 ºC-on ~100 atom Gőztérben 600 ºC-ig S8 720 ºC-on S2
A kén Előfordulás 340 ppm, 16. a gyakorisági sorban Nagyon sokfelé elterjedt, legalább ötféle oxidációs állapotban −2 szulfidok, H2S −1 S22− 0 S8 +4 SO2 +6 szulfátok Fő nyersanyagai: üledékes + kevés vulkanikus - elem: USA,Mexikó,Lengyelország - H2S: földgáz, olaj, szén - Kénorganikus vegyületek - pirit FeS2
A kén Allotróp módosulatok 95,5 o C Rombos kén ⎯⎯⎯→ α-S8
monoklin
β-S8 γ-S8 op 112,8 ºC op 119,6 ºC gyöngyház Ezek mindegyike S8-molekulákat tartalmaz
S S
S S
S S
S S
Amorf olvadék gyors lehűtésével (“gumiszerű”)
A kén Kémiai sajátságok • Szobahőmérsékleten kevésbé reakcióképes, „hidegen” reagál: Hg, Sn, Pb, Br, Ag, Cu • Reaktivitása rohamosan nő a hőmérséklet emelésével → S8 felszakad, közvetlenül egyesül az összes elemmel (kivéve a N2,Te,I2, Ir, Pt, Au, de ezekkel is létezik vegyülete + nemes gázok) H2S H2 + S Hg + S = HgS (hidegen) 3F2 + S = SF6 Cl2 + 2 S = S2Cl2 250 o C S + O2 ⎯⎯⎯ → SO2 exoterm
A kén Előállítás ~54 Mt 1985-ben, 70 ország • Frash-féle (1891-94) Louisiana (USA) • földgázból (~1950 óta), ma már 50% H2S + 1,5 O2 = SO2 + H2O katalizátor, 300 o C → 3/8 S8 + 2 H2O 2 H2S + SO2⎯⎯⎯⎯⎯⎯ • Kénorganikus vegyületek, előbb H2S-t nyernek • pirit, pörkölés: FeS2 + 3 O2 = FeO + 2 SO2
3
A kén
Szelén és tellur, polónium
Felhasználás • vulkanizálás • SO2-, kénsavgyártás • szuperfoszfát • Na-S akkumulátor • vegyipar: festékek, rovarírtók, gombaírtók • gyógyszer
Szelén • Allotróp módosulatok: - Se8: vörös szelén (α, β, γ-módosulat) – nem stabilis - sötétszürke vagy fémes szelén: helikális polimer lánc – stabilis, félvezető • Tulajdonságai a kénhez hasonlóak, SeO2, szelenidek • Felhasználás: fotocella, xerográfia
Szelén és tellur, polónium
Szelén és tellur, polónium
Szelén • Biológiai szerep: - nyomelem → szelenocisztein, glutation-peroxidáz glutation − ROOH + 2 GSH ⎯⎯⎯⎯ → ROH + H2O + GSSG peroxidáz glutation −
→ 2 H2O + GSSG HOOH + 2 GSH ⎯⎯⎯⎯ peroxidáz - Mérgező hatás: szelén beépül a kén helyére → szelenometionin, szelenocisztein, szelenoproteinek
Tellur • egy módosulat • ötvözőanyag, termoelemek Polónium • minden izotópja radioaktív • rádium bomlási sorának utolsó előtti eleme:
β− β− α 206 210 ⎯→ ⎯ 210 ⎯→ ⎯ 210 82 Pb ⎯ 83 Bi ⎯ 84 Po ⎯⎯→ 82 Pb 22,3 év 5,01 nap 138,38 nap
Előfordulás
16. csoport hidrogénvegyületei
Térfogat (103 km3)
% (összvíz)
Óceánok
1 348 000
97,33
Sósvízű tavak és beltengerek
105(a)
0,008
Sarkköri jég és gleccser
28 200
2,04
Rétegvíz
8 450
0,61
Tavak
125(b)
0,009
Talajnedvesség
69
0,005
Légköri vízgőz
13,5
0,001
Folyók
1,5
0,0001
összes
1 385 000
100
Készlet
H2E, H2E2 (H2O2, H2S2) • kovalens, molekularácsos vegyületek • op, fp.: víz „anomális”, oka: hidrogénkötés
A víz
Sós víz
150
Édes víz
100
H
H
50
O
0
H
-50 -100 H22O O H H2O
H 2S H2S
H2Se H2Se
H2Te H2Te
H
(a) Ennek 75 %-a a Kaszpi-tenger (b) Több, mint fele a négy legnagyobb tóban van: Bajkál: 26 000, Tanganyika: 13 000, Nyassza: 13 000, Felső-tó: 12 000 km3
4
A víz
O H
104,5º
96 pm
H
163 pm
Fizikai tulajdonságok • op, fp, párolgáshő, molhő, sűrűség +4 ºC-nál maximális → ρ(jég) < ρ(víz) • dipólus molekula: jó oldószer • öndisszociációra képes → Kv, amfoter jelleg
A víz Természetes vizek Esővíz „igen tiszta” (O2, N2, O2) Talajvíz: CO2 szerepe CO2·aq, p és t függő CO2 + H2O CO2·aq H2CO3 (cseppkő képződés) Ca(HCO3)2 CaCO3+ H2CO3 MgCO3+ H2CO3 Mg(HCO3)2 Ezen kivül egyéb sókat is oldhat A Ca2+ és Mg2+ -sók okozzák az ún. keménységet
A víz A víz szerepei Protondonor: H2O+ NH3 OH− + NH4+ Protonaakceptor: H2O+ HCl H3O+ + Cl− Elektronpár donor (ligandum): 6 H2O + Al3+ [Al(H2O)6]3+ Redukálószer (e−-donor): 2 H2O + 4 Co3+ = 4 Co2+ + 4 H+ + O2 Oxidálószer (e−-akceptor): 2 H2O+ 2 Cr2+ = 2 Cr3+ + H2 + 2 OH− Hidrolízis: PBr3 + H2O = 3 HBr + H3PO3
A víz Kísérlet: Ca(OH)2 + szódavíz Tapasztalat: csapadék, majd feloldódik Magyarázat: Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3 + 2 H2O CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2
5
A víz Természetes vizek keménysége HCO3− - változó keménység: forralással megszüntethető Egyéb (Cl−,SO42−) - állandó keménység Egy német keménységi fokú az a víz, amelynek 1 dm3-e 10 mg CaO-dal egyenértékű Ca- és Mg-sót tartalmaz oldva: n(CaO) =
0,01 g ~1,8 ·10−4 M ~ 0,2 mM = 1 NKº 56,0 g / mol
A víz Természetes vizek keménysége pl.: 1 liter vízben van: 0,10 g CaCl2 és 0,05 g MgCl2
n(CaCl2) = 0,10 g / 111 g/mol = 9,01·10−4 mol n(MgCl2) = 0,05 g / 95,3 g/mol = 5,25·10−4 mol n(CaO) = n(CaCl2) + n(MgCl2) = 1,426·10−3 mol m(CaO) = 79,8 mg → 7,98 NKº
lágy víz < 8 NKº kemény víz >12 NKº
A víz Kísérlet: desztillált víz + szappan, csapvíz + szappan, Ca2+-ion tartalmú víz + szappan Tapasztalat: habzás mértéke: desztillált víz > csapvíz > Ca2+-ion tartalmú víz Magyarázat: Ca2+ + 2 Na-O-C(O)-R = Ca(O-C(O)R)2 + 2 Na+
Kén-hidrogén: H2S
S H 92,5 pm H
nincs hidrogénkötés
Fizikai tulajdonságok • Színtelen, kellemetlen szagú gáz • Rendkívül mérgező: H2S > HCN (idegbénító) • Könnyen cseppfolyósítható, öndisszociációra képes H3S+ + HS− 2 H2S
A víz Vízlágyítás 1. Csapadékképzés a) meszes –szódás: Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 = 2 CaCO3 + 2 H2O CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaCl b) trisó Na3PO4 → Ca3(PO4)2 2. Ioncsere 2 R –Na+ + Ca2+ R2Ca + 2 Na+ 2+ 2 R-H + Ca R2Ca + 2 H+ − R-OH + Cl R-Cl + OH− 3. Desztillálás
Kén-hidrogén: H2S Kémiai tulajdonságok • Vízben: gyenge kétértékű sav H2S + H2O H3O+ + HS− Ks1 ~10−7 HS− + H2O H3O+ + S2− Ks2 ~10-16 • Könnyen oxidálható 2 H2S + O2 = 2 H2O + 2 S H2S + 2 Fe3+ = 2 Fe2+ + 2 H+ + S Előállítás • Ipari: savanyú földgázból elválasztással szintézissel: S + H2 = H2S • Laboratóriumi: (Fe + S = FeS) FeS + 2 HCl = FeCl2 + H2S
6
A hidrogénperoxid (H2O2)
149 pm
94°
H
O
97°
A hidrogénperoxid (H2O2) Fizikai tulajdonságok: • víznél nagyobb sűrűségű, színtelen folyadék
H97 pm O
Molekulaszerkezet: • Szilárd fázisban kiterjedt H-kötésrendszer alakul ki. • Gázfázisban a nemkötőpárok taszítása jelentős • -1 ox.állapot • kötésenergia: 146 kJ/mol
Kémiai tulajdonságok: • vizes oldatban igen gyenge sav H3O+ + HOO– • HOOH + H2O • Erősebb sav a víznél, Ks=2,24·10−12 • A peroxo kötés gyenge 2 H2O2 = 2 H2O + O2 Kísérlet: H2O2 + Ag por → heves gázfejlődés
A hidrogénperoxid (H2O2)
A hidrogénperoxid (H2O2)
Kémiai tulajdonságok: • Bomlását sok minden katalizálja: nagy felület fény redoxi katalizátorok • műanyag edényben tartható el • 100%-os H2O2 robbanékony • 30%-os oldatát forgalmazzák
Kémiai tulajdonságok: • Oxidálószer: −1 −1
+2
ε° = + 0,68 V +3
0
Cr2O72− + 3 H2O2 + 8 H+ → 2 Cr3+ + 3 O2 + 7 H2O pH függés +3
−1
−1
+3
−2
Előállítás: BaO2 + H2SO4 = BaSO4 + H2O2 (Thenard, 1818) H2S2O8 + 2H2O = H2O2 + 2 H2SO4
0 −1
ε° = + 1,77V 0
A hidrogénperoxid (H2O2)
Redukálószer is lehet +6
−2
2 [Fe(CN)6]4− + H2O2 + 2H+ = 2[Fe(CN)6 ]3− + 2H2O
Kémiai tulajdonságok:
−1
−1
H2O2 + 2 I− +2 H+ = 2 H2O + I2
A hidrogénperoxid (H2O2)
2 H2O2 = 2 O2 + 4 H+ + 4 e−
−2
H2O2 + 2 e− + 2H+ = 2 H2O
+6
−2
2 Cr 3+ + 3 H2O2 + 10 OH− = 2 CrO42- + 8 H2O
Felhasználás • “tiszta “ oxidálószer • fehérítés (textil, cellulóz) • perborát, perkarbonát (fehérítő adalék mosóporokban) • epoxidok • szerves szintézisek • „hajszőkítés” • szennyvízkezelés
7
O
Oxigén vegyületek
kötésrend 2,5 2 2 1,5 1
O2+ O2 (triplet) O2* (szingulet) O2– (szuperoxid) O22– (peroxid)
vegyület d(O-O)
kJ(mol
O2[PtF6] O2(g) O2(g) KO2 Na2O2
625 490 396
112,3 120,7 121,6 128 149
M
O
O
A dioxigén, mint ligandum Részecske
szuperoxo-komplexek
O
M
M
Ib
Ia
peroxo-komplexek
O
204
O M
O
M
IIa
Vaska-komplex
O
C
O
PPh3
Cl
Cl
O
+
O O
PPh3
IIb
peroxo típusú komplex, II a típus
PPh3 Ir
M
O
C
Ir
O
O
O
O (VI)
PPh3
Cr
O O
Ti
O
2+
(IV) O
CrO5
[TiO2]2+
peroxo típusú komplex, II a típus
tBu
tBu -
O-
O
Co(II) N
szuperoxo típusú komplex I a típus
N O2 py (-18 o)
tBu
tBu
O
O-
O
O-
Oxidok • Szinte minden elem képez oxidot (kivétel: He,Ne,Ar, Au, Pt) • A tulajdonságok “szélsőségesek” CO: fp: −191,5 °C ZrO2: op: 3265 °C, fp: 4850 °C MgO szigetelő NiO félvezető ReO3 „fémes”
Co(III) N
py
N
8
Oxidok • Rácsszerkezet: - Ionrácsos oxidok: kis EN-ú elemek oxidjai alkálifémek, alkáliföldfémek - Molekularácsos oxidok: nagy EN-ú elemek oxidjai p-mező nagy EN-ú nemfémes elemei - Atomrácsos oxidok: közepes EN-ú elemek oxidjai p-mező közepes EN-ú elemei, d-mező nagyobb oxidációs állapotú oxidjai - Átmenet az ionos és a kovalens kötés között d-, f- és p-mező fémeinek oxidjai
Oxidok Oldódás vízben H+
H+
H → OH− ⎯⎯⎯⎯⎯ → H2O ⎯⎯⎯⎯ O2− ⎯⎯⎯⎯⎯ →H3O+ −2860 kJ/mol −1650 kJ/mol −695 kJ/mol
Az első lépés energiája óriási, tehát nem létezhet az O2− vizes oldatban Vizes oldatban lejátszódó folyamatok alapján csoportosíthatók az oxidok.
Oxidok Oldódás vízben • Ionrácsos oxidok: Na2O + H2O = 2 Na+ + 2 OH− (erős bázis) CaO + H2O = Ca(OH)2
• A kovalensebb oxidok (d, f, p-mező) vízben nem, savban azonban oldódnak OH − MO + 2 H+ = M2+ + H2O ⎯⎯⎯ → M(OH)2 (gyenge bázisok) OH − CuO + 2 H+ = Cu2+ + H2O ⎯⎯⎯ → Cu(OH)2 → Bázisos oxidok
Oxidok Oldódás vízben • közepes EN-ú elemek oxidjai: Al, Ga, Sn, Pb, Zn, Pb, (Cr) ZnO + 2 H+ = Zn2+ + H2O ZnO + 2 OH− + H2O = [Zn(OH)4]2− → Amfoter oxidok
+
Oxidok Oldódás vízben • Nagy EN-ú elemek molekularácsos oxidjai: SO3 + H2O = H2SO4 H+ + HSO4− 2 H+ + SO42− • Kovalens, ill. atomrácsos oxidok: közepes EN-ú nemfémek, illetve magas oxidációs állapotú. átmenetifémek oxidjai vízben nem, lúgokban oldódnak SiO2 + 2 OH− = SiO2(OH)22− +6
+6
CrO3 + 2 OH− = CrO42− + H2O → Savas oxidok
Oxidok Mi szabja meg, hogy egy E-(O-H)n sav vagy bázis?
• Minél kisebb E EN-a, annál bázikusabb a vegyület E−O−H: E−O erősen poláris, O-H kevésbé poláris E(OH)n= En+ + n OH− Mg(OH)2 < Ca(OH)2 < Sr(OH)2 < Ba(OH)2 • Minél nagyobb E EN-a, annál savasabb a vegyület E−O gyengén, O−H erősen poláris → oxosav E(OH)n + n H2O EOnn− + n H3O+
9
Oxidok
Oxidok – anhidridek
• Ha mindkét rakció lehetséges, akkor beszélünk amfotériáról En+ + n H2O
n H+
E(OH)n
n OH−
EOnn− + n H2O
• Ha egy adott elem többféle oxidációs állapotban képez E−O−H tipusú vegyületet: minél nagyobb az oxidációs szám, annál savasabb a vegyület Pl. HOCl < HO-ClO < HO-ClO2 < HO-ClO3 sorrendben a savi erősség nő Mn(OH)2 – bázis, HMnO4 – sav
• „vízmentes” savak ill. bázisok: a vizoldható oxidok valódi anhidridek savanhidridek (pl. SO3) bázisanhidridek (pl. Na2O) • nem oldható oxidok, de a bázisból, savból vízelvonással nyerhetők: formális anhidridek Pl: CuO (Cu(OH)2 = CuO + H2O) SiO2 (H2SiO3 = SiO2 + H2O) • nem reagál semmiképp: semleges oxid (NO) • vízoldható, oldáskor kétféle oxidációs forma képződik: vegyes anhidrid Pl: ClO2 + H2O = HClO2 + HClO3
Honnan ered a „nano“-szócska ?
Oxidok Egyéb csoportosítások: • kettős oxidok (CaO·TiO2, MgO·Al2O3) • hidroxidok, oxosavak és ezek sói
„Nano“ görögül = törpe
Sók: savak és bázisok reakciójával nyerhetők H2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + 2 H2O savanhidridek és bázisanhidridek reakciójával nyerhetők SO3 + CaO = CaSO4 Szabályos sók: CaSO4, K2SO4 Savanyú sók: KHSO4 Bázisos sók: Bi(OH)2NO3 Vegyes sók: NaKSO4, MgNH4PO4 Kettős sók: KAl(SO4)2 Komplex sók: Na3[Ag(S2O3)2]
A „nanotechnológia“ szó a hetvenes években kezdett elterjedni, de népszerüvé csak az utóbbi 10 évben vált. Az elsö nano-anyagok szintézise már a harmincas években megtörtént !
, Page 58,János Hajss, BYK-Chemie GmbH
Inorganic Nanomaterials and Their Properties in Coatings Nanoparticle Properties vs. Costs
¾ Aluminum Oxide ¾ Mechanical properties
¾ Zinc Oxide ¾ UV / light –stability ¾ Anti-microbial
¾ Indium / Antimony Tin Oxide ¾ Antistatic ¾ IR-absorption
¾ Titanium Dioxide ¾ UV / light –stability ¾ Anti-microbial
¾ Copper Oxide ¾Anti-microbial
¾ Silicon Dioxide ¾ Mechanical properties
¾ Cerium Oxide ¾ UV / light –stability ¾ Mechanical properties
¾ Iron Oxide ¾ UV / light –stability ¾ Magnetism
¾…
Cost (2007)
Material
Property
• • • • • • • • • • • •
Silica Alumina Zirconia Diamond Silicone carbide Layered Silicates Zinc oxide Doped ZnO Titania Ceria Iron oxide Metals
Hardness Hardness Hardness Hardness Hardness Barrier/Flame retardant UV/bactericide UV/bactericide UV UV Magnetism Conductivity
• •
5-20 €/kg 10-100 €/kg
•
3.500 €/kg
• •
0,5-10 €/kg 1-20 €/kg
•
5-40 €/kg
•
2500 €/kg (Ag)
•
Carbon Nanotubes
Conductivity, mech.prop.
•
1.000-5.000 €/kg
• • • •
Silsesquioxane Dendrimers Barium sulphate …….
Mechanical prop. Mechanical prop. Pigment stabilization Corrosion resistance
•
>500 €/kg
, Page 59,János Hajss, BYK-Chemie GmbH
10
Production of Inorganic Nanoparticles Vapor Plasma Synthesis Scheme
Manufacture of Inorganic Nanoparticles (Nanophase Corp., USA) • 500 t/year on 5 day/24 hour operations
NanoArc™ Synthesis VPS • Powder precursor – opens materials palette (Vapour Phase Synthesis) • “Active” plasma technology • Solid precursor • in-situ particle surface modification
Application Examples for Improved Scratch Resistance
Transmission spectrum of Nano-ZnO vs. nano-Titania and nano-Ceria Ideal UV absorber 100 90
Transmission [%]
80
Ceria 10 nm ZnO 20 nm
2% Nano 50 µm Film Thickness
70
ZnO 40 nm
60
ZnO 60 nm
50
TiO2 15 nm (surface coated)
40 30 20 10 0 200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
900
Wavelength [nm]
, Page 63,János Hajss, BYK-Chemie GmbH
, Page 64,János Hajss, BYK-Chemie GmbH
11
