Объёмность молекул, обычно используемых при создании золотых наночастиц, определяет размер последних: применение более крупных лигандов всегда приводит к более мелким наночастицам, сообщают учёные из Университета Северной Каролины (США). Кроме того, исследователи обнаружили, что каждый тип лигандов формирует свой набор дискретных размеров наночастиц.
Золотые наночастицы пользуются весомым спросом в химической промышленности, а также в медицине и электронике. Хорошее понимание процессов формирования наночастиц позволяет более полно контролировать их размер и характеристики.
При создании золотых наночастиц — для ускорения процесса — часто используются органические молекулы, называемые лигандами. Лиганды довольно эффективно собирают атомы золота вместе, формируя наночастицы. Во время этого процесса они выстраиваются параллельно бок о бок и окружают готовые наночастицы во всех трёх измерениях.
Масса молекул. Количество вещества
Рис. 1. Изобразим каждый из лигандов как кусок круглого пирога с атомами золота на острие: –SC6 выглядит как очень узкий кусок пирога, -SCy — чуть больше, а –SAd — самый крупный из трёх, с «задней коркой» намного шире острого конца. (Здесь и ниже илл. ACS).
Для того чтобы узнать, влияет ли (и если да, то как) объёмность применяемого лиганда на конечный размер формирующейся наночастицы, учёные протестировали три типа тиолов (семейство лигандов, чаще всего используемое для синтеза золотых наночастиц), каждый из которых крупнее предыдущего: линейный гексантиолят (-SC6), циклогексантиолят (-SCy) и 1-адамантантиолят (-SAd). Например, если изобразить каждый из лигандов как кусок круглого пирога с атомами золота на острие, то –SC6 будет выглядеть как очень узкий кусок пирога, -SCy — чуть больше, а –SAd — самый крупный из трёх, с «задней коркой», которая намного шире острого конца.
Рис. 2. Микрофотографии полученных наночастиц золота. Слева — с использованием (-SC6); в центре — (-SCy); справа — (-SAd). Размер частиц уменьшается слева направо.
Авторы работы обнаружили, что объёмность лигандов определяет конечный размер образующихся наночастиц. Поскольку вокруг наночастицы во всех измерениях может выстроиться меньшее количество –SAd- и -SCy-лигандов, то и в единое ядро объединяется меньше атомов золота. Следовательно, будут сформированы более мелкие наночастицы. Напротив, -SC6, самый компактный тиолят, позволяет создавать наибольшие по размеру наночастицы.
Сделано также ещё одно любопытное открытие. При образовании наночастиц, особенно небольших, существует тенденция к формированию частиц весьма специфических размеров, которые были названы «наборами дискретных размеров». Так, некоторые типы наночастиц могут содержать 25 или 28 атомов золота, но никогда 26 или 27. Как и следовало ожидать, объёмность лигандов также влияет на характерные наборы дискретных размеров.
Физическая кинетика. Часть 1. Длина свободного пробега. Эффективный диаметр.
Прочие подробности исследования ищите в журнале ACS Nano.
Источник: www.nanonewsnet.ru
Каков диаметр атома? Размер атома
Атом – уникальная частица мироздания. Эта статья постарается донести до читателя информацию об этом элементе материи. Здесь мы рассмотрим такие вопросы: каков диаметр атома и его размеры, какие он имеет качественные параметры, в чем заключается его роль во Вселенной.
Знакомство с атомом
Атом – составная частица веществ, имеющая микроскопические размер и массу. Это наименьшая часть элементов химической природы с невероятно малыми размерами и массой.
Атомы строятся из двух основных структурных элементов, а именно из электронов и атомного ядра, которое, в свою очередь, образуется протонами и нейтронами. Число протонов может отличаться от количества нейтронов. Как в химии, так и в физике атомы, в которых величина протонов соизмерима с количеством электронов, называют электрически нейтральными. Если число электронов выше или ниже числа протонов, то атом, приобретая положительный или отрицательный заряд, становится ионом.
Атомы и молекулы в физике долгое время считались мельчайшими «кирпичиками», из которых строится Вселенная, и даже после открытия еще меньших составных компонентов остаются среди важнейших открытий в истории человечества. Именно атомы, связанные при помощи межатомных связей, образуют молекулы. Основная масса атома сосредоточена в ядре, а именно, в весе его протонов, которые составляют около 99,9 % от значений общей величины.
Исторические данные
Благодаря достижениям науки в области физики и химии было совершено множество открытий относительно природы атома, его строения и возможностей. Были произведены многочисленные опыты и расчеты, в ходе которых человек смог ответить на такие вопросы: каков диаметр атома, его размер, и многое другое.
Впервые понятие атома было открыто и сформулировано философами древней Греции и Рима. В XVII–XVIII веках химики смогли при помощи экспериментов доказать идею об атоме как наименьшей частице вещества. Они показали, что множество веществ можно расщеплять многократно при помощи химических методов. Однако в дальнейшем открытые физиками субатомные частицы показали, что даже атом можно разделить, а строится он из субатомных компонентов.
Международный съезд ученых по химии в Карлсруэ, расположенном на территории Германии, в 1860 г. принял решение относительно понятия об атомах и молекулах, где атом рассматривается как самая маленькая часть химических элементов. Следовательно, он также входит в состав веществ простого и сложного типа.
Диаметр атома водорода был изучен одним из самых первых. Однако его расчеты были произведены множество раз и последние из них, опубликованные в 2010 г., показали, что он на 4 % меньше, чем предполагалось ранее (10 -8 ). Показатель общего значения величины атомного ядра соответствует числу 10 -13 -10 -12 , а порядок величины всего диаметра равен 10 -8 . Это вызвало множество противоречий и проблем, поскольку сам водород по праву относится к основным составным частям всей обозримой Вселенной, а подобная несостыковка вынуждает совершать множество перерасчетов по отношению к фундаментальным утверждениям.
Атом и его модель
В настоящее время известно пять основных моделей атома, отличающиеся между собой, прежде всего, временными рамками представлениями об его устройстве. Рассмотрим непосредственно модели:
- Кусочки, из которых состоит материя. Демокрит считал, что любое свойство веществ должно определяться его формами, массой и другим рядом практических характеристик. Например, огонь может обжечь, потому что его атомы острые. Согласно мнению Демокрита, даже душа образована атомами.
- Атомная модель Томсона, созданная в 1904 г., самим Дж. Дж. Томсоном. Он предположил, что атом можно принимать в качестве положительно заряженного тела, заключенного внутри электронов.
- Ранняя планетарная атомная модель Нагаоки, созданная в 1904 году, полагала, что устройство атома аналогично системе Сатурна. Ядро маленьких размеров и имеющее положительный показатель заряда окружено электронами, которые двигаются по кольцам.
- Атомная планетарная модель, открытая Бором и Резерфордом. В 1911 г. Э. Резерфорд, после того как провел целый ряд экспериментов, стал полагать, что атом схож с планетарной системой, где у электронов есть орбиты, по которым они двигаются вокруг ядра. Однако это предположение шло в разрез с данными классической электродинамики. Чтобы доказать состоятельность этой теории, Нильс Бор ввел понятие о постулатах, утверждающих и показывающих, что электрону не требуется расходовать энергию, так как он находится в определенном, специальном энергетическом состоянии. Изучение атома в дальнейшем привело к тому, что появилась квантовая механика, которая смогла объяснить множество противоречий, которые можно было наблюдать.
- Квантово-механическая атомная модель утверждает, что центральная основа рассматриваемой частицы состоит из ядра, образующегося из протонов, а также нейтронов и электронов, движущихся вокруг него.
Особенности строения
Размер атома ранее предопределял, что это неделимая частица. Однако множество опытов и экспериментов показали нам, что он строится из субатомных частиц. Любой атом состоит из электронов, протонов и нейтронов, за исключением водорода – 1, который не включает в себя последние.
Стандартная модель показывает, что протоны и нейтроны образованы посредством взаимодействия между кварками. Они относятся к фермионам, наряду с лептонами. В настоящее время различают 6 видов кварков. Протоны своим образованием обязаны двум u-кварками и одному d-кварку, а нейтрон – одному u-кварку и двум d-кварками. Ядерное взаимодействие сильного типа, которым связываются кварки, передается при помощи глюонов.
Движение электронов в атомном пространстве предопределяется их «желанием» быть ближе к ядру, другими словами, притягиваться, а также кулоновскими силами взаимодействия между ними. Эти же типы сил удерживают каждый электрон в потенциальном барьере, окружившем ядро. Орбита движения электронов обуславливает величину диаметра атома, равную прямой линии, проходящей от одной точки в окружности к другой, а также через центр.
У атома имеется его спин, который представлен собственным импульсным моментом и лежит вне понимания общей природы материи. Описывается при помощи квантовой механики.
Размеры и масса
Каждое ядро атома с одинаковым показателем числа протонов относится к общему химическому элементу. К изотопам относятся представители атомов одного элемента, но имеющие различие в нейтронном количестве.
Поскольку в физике строение атома указывают на то, что основную их массу составляют протоны и нейтроны, то общую сумму данных частиц имеют массовым числом. Выражение атомной массы в состоянии спокойствия происходит посредством использования атомных единиц массы (а. е. м.), которые по-другому именуются дальтонами (Да).
Размер атома не имеет четко выраженных границ. Потому определяется он при помощи измерения расстояния между ядрами одинакового типа атомов, химически связанных между собой. Другой способ измерения возможен при расчете длительности пути от ядра до дальнейшей из имеющихся электронных орбит стабильного типа. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева располагает в себе атомы по размеру, от меньших к большим, в направлении столбца сверху вниз, движение по направлению слева направо также основано на уменьшении их размеров.
Время распада
Все хим. элементы имеют изотопы, от одного и выше. Они содержат в себе нестабильное ядро, подверженное радиоактивному распаду, вследствие чего происходит испускание частиц или электромагнитного излучения. Радиоактивным называют тот изотоп, у которого величина радиуса сильного взаимодействия выходит за пределы дальних точек диаметра.
Если рассмотреть на примере аурума, то изотопом будет атом Au, за пределы диаметра которого во всех направлениях «вылетают» излучающиеся частицы. Изначально диаметр атома золота соответствует величине двух радиусов, каждый из которых равен 144 пк, а частицы, выходящие за пределы этого расстояния от ядра, будут считаться изотопами. Существует три типа распада: альфа-, бета- и гамма излучение.
Понятие о валентности и наличии энергетических уровней
Зная число авогадро определите объем и диаметр атома золота . Пожалуйста , помогите ! Очень сроч…
Зная число авогадро определите объем и диаметр атома золота . Пожалуйста , помогите ! Очень срочно .
Леонид Рунов Вопрос задан 22 сентября 2019 в 5 — 9 классы, true»> Поделиться
1 Ответ (-а, -ов)
Решение во вложении.
Мила Тишинкина Отвечено 22 сентября 2019
- ‘ data-html=»true»> Поделиться
- Комментариев (0)
Источник: matfaq.ru