Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

IX Всероссийская Интернет-олимпиада

Всероссийская Интернет-олимпиада школьников, студентов, аспирантов и молодых ученых в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!"

Химия (7-11 класс): 06. Вода в оксиде графена

Оксид графена (ОГ) для химика, пожалуй, интереснее, чем сам графен!

В последние годы появились предложения использовать ОГ для изготовления мембран с регулируемой пропускной способностью и для хранения газа.

Исследования двухслойного ОГ, (рис.1а,б) показали, что этот углеродный наноматериал способен сорбировать воду из влажного воздуха и увеличивать свое межплоскостное расстояние (рис.1в и 1г). Если массовая доля сорбированной воды составляет 36% от общей массы, межплоскостное расстояние увеличивается на 1,2 А по сравнению с сухим материалом. По данным электронной микроскопии молекулы воды располагаются на поверхности в виде «заплаток» (рис.1в). При контакте с жидкой водой происходит полное насыщение. Двухслойный ОГ дополнительно сорбирует 10 масс. % воды, а межплоскостное расстояние увеличивается еще на 4 А. Дополнительное количество сорбированной воды располагается в пространстве между плоскостями (розовый слой на рис.1г).

Рис. 1. а) Оксид графена (ОГ): графеновая плоскость, покрытая с двух сторон кислородосодержащими группами; б) сухой двухслойный ОГ: это две плоскости, изображенные на рис. 1а; в) двухслойный ОГ, сорбировавший 36 масс. % воды; г) двухслойный ОГ, полностью насыщенный водой

Группа ученых из Южной Кореи обнаружила, что двухслойный ОГ, насыщенный водой (рис. 1г), начинает поглощать углекислый газ. В отсутствие воды подобное поглощение не наблюдается.

1) Какую максимальную долю внутренней поверхности двухслойного ОГ занимают «заплатки» (рис. 1в)? Одна молекула воды занимает площадь 1.06×10–19 м2. Площадь шестиугольника из атомов углерода на поверхностях ОГ (рис.1а) составляет 5.19×10–20 м2, масса шестиугольника равна 12×10–23 г. Кислородосодержащие группы не следует принимать в расчет. (3 балла)

2) Какова минимальная плотность воды (г/см3) в розовом слое, между двумя плоскостями ОГ? (2 балла)

3) Рассчитайте молярную концентрацию СО2, растворенного в воде, насытившей ОГ (рис. 1г), если по данным исследователей из Южной Кореи, при давлении СО2, равном 20 бар, растворяется 0.7 мл газообразного СО2 на 1 г сухого двухслойного ОГ. Температура равна 293 К. Сравните полученную величину с обычной растворимостью СО2 в Н2О при р = 20 бар и Т = 293К. Она определяется по уравнению с = 0.034 {моль/кг/бар}*p. Ученые из Южной Кореи считают, что вода, насытившая ОГ, растворяет СO2 приблизительно в 10 раз лучше, чем обычная вода. Можно ли считать такой вывод однозначным? (3 балла)

 

Прикрепленные файлы:
C6.pdf (186.79 Кб.)

 



Решение

Непослушные цифры
Непослушные цифры

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Итоги Менделеевского Года
28 ноября в Фундаментальной библиотеке МГУ состоялось торжественное закрытие Международного года Периодической таблицы химических элементов Д.И.Менделеева.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.