Три кити нанохімії

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Три кити нанохімії

Содержание

2. Три кити нанохімії Нанохімія Розмірний ефект Самозбірка та самоорганізація поліфункціональність
3. Вступ до поняття Самоорганізація Самоогранізація - будь-який процес упорядкування в системі за рахунок внутрішніх чинників, без
4. Самоорганізація дисипативна консервативна Процес упорядкування в відкритій системі за рахунок узгодженої дії множини елементів її складових
5. Нерівноважні системи: дисипативна самоорганізація
6. концентраційні Магнітно-гідродинамічні Термо-гравітаційні Рушійні сили в дисипативної самоорганізації: Конвекція в рідинах: Сила Марагоні виникає в системах
7. Приклади дисипативної самоорганізації: комірки Бенара Напрям руху рідини в комірці Бенара. Червона стрілка – рух гарячих
8. Параметр Релея: g- прискорення вільного падіння; ρ – густина; β - коефіцієнт теплового розширення; ΔТ –
9. Теорія дисипативної організації Залежність узагальненого потоку (І) від рушійної сили (ξ)
10. Теорія дисипативної організації Принцип Кюри Скалярні термодинамічні величини (температури фазових переходів та хімічна активність) не впливають
11. Умови дисипативної самоорганізації: Наявність декількох протинаправлених градієнтних потоків Однорідність системи Вплив нескомпенсованих термодинамічних сил
12. приклади упорядкованих наноструктур дисипативного типу
13. Консервативна самоорганізація Спостерігається лише в закритих системах; Рух до зменшення вільної енергії Гіббса: (ΔG = ΔH
14. Природа супрамолекулярних взаємодій Jean-Marie Lehn: Супрамолекулярна хімія – “це хімія молекулярних ансамблів та міжмолекулярних нековалентних зв'язків”
15. “Чим складніша система тим слабшою взаємодією визначають її поведінку ” - J. R. Platt Взаємодія Сильна
16. Слабкі взаємодії Кооперативні ефекти серед нековалентних взаємодій
17. Кооперативні взаємодії: дво- та трицентрові варіанти
18. Слабкі взаємодії
19. Молекулярний дизайн: гібридні каркаси K. Pradeesh. Naturally Self-Assembled Nanosystems Journal of Nanoparticles, 2013
20. Самозбірка (self-assembling) – процес утворення упорядкованої системи надмолекулярного типу за участі нековалентних взаємодій, де вихідні компоненти
21. Короткі нотатки: Самоорганізація – це процес упорядкування систем складної будови, що обумовлюється колективною поведінкою компонентів. Самоорганізація
23. Скачать презентацию

Слайд 2

Три кити нанохімії
Нанохімія
Розмірний ефект
Самозбірка та самоорганізація
поліфункціональність

Слайд 3

Вступ до поняття Самоорганізація
Самоогранізація - будь-який процес упорядкування в системі за рахунок

внутрішніх чинників, без специфічної дії зовні.

Слайд 4

Самоорганізація
дисипативна
консервативна
Процес упорядкування в відкритій системі за рахунок узгодженої дії множини елементів

її складових

Процес упорядкування в закритій системі за рахунок мінімалізації вільної енергії у рівноважних умовах

Енергія Енергія Енергія
Речовина Речовина Речовина

Ізольована Закрита Відкрита
система система система

Слайд 5

Нерівноважні системи: дисипативна самоорганізація

Слайд 6

концентраційні
Магнітно-гідродинамічні
Термо-гравітаційні
Рушійні сили в дисипативної самоорганізації:
Конвекція в рідинах:
Сила Марагоні виникає в системах

з різницею сил поверхневого натягу на поверхні та в глибині нерівномірно нагрітої рідини.

Слайд 7

Приклади дисипативної самоорганізації: комірки Бенара
Напрям руху рідини в комірці Бенара.
Червона стрілка

– рух гарячих потоків,
Синя – більш холодних

Такіри– глиняні пустелі

Слайд 8

Параметр Релея:
g- прискорення вільного падіння;
ρ – густина;
β - коефіцієнт теплового розширення;
ΔТ

– зміна температури;
l – характерна довжина зразка;
ŋ – в'язкість
а – теплопровідність.

Ra < 103

системи з переважним броунівським рухом молекул;

Ra ≈ 105

Виникають упорядковані системи;

Ra > 109

Рух рідини стає турбулентним

Слайд 9

Теорія дисипативної організації
Залежність узагальненого потоку (І) від рушійної сили (ξ)

Слайд 10

Теорія дисипативної організації
Принцип Кюри
Скалярні термодинамічні величини (температури фазових переходів та хімічна

активність) не впливають на векторні величини (дифузія та теплопровідність).

Співвідношення Онзагера

Теорема Глансдорфа-Пригожина

Переходи між мікростанами (наприклад, пєзо – та термоелектричні, магнеторезистентні) є рівно ймовірні.

Стаціонарний стан системи в умовах, що заважає досягненню рівноваги, відповідає мінімальному виробництву ентропії.

Виробництво ентропії dSe/dt
Система Х (c, T, P….)

Зовнішне середовище
(c1, T1, P1….)

Потік ентропії dSi/dt

Слайд 11

Умови дисипативної самоорганізації:
Наявність декількох протинаправлених градієнтних потоків
Однорідність системи
Вплив нескомпенсованих термодинамічних сил

Слайд 12

приклади упорядкованих наноструктур дисипативного типу

Слайд 13

Консервативна самоорганізація
Спостерігається лише в закритих системах;
Рух до зменшення вільної енергії Гіббса:

(ΔG = ΔH – TΔS < 0, TΔS > ΔH);
Необхідна наявність мінімуму потенціальної енергії;
рівноважний процес, що визначається переважно кінетичними факторами.

Стійкий стан Рівноважний стан Нестійкий стан

Слайд 14

Природа супрамолекулярних взаємодій
Jean-Marie Lehn: Супрамолекулярна хімія – “це хімія молекулярних ансамблів

та міжмолекулярних нековалентних зв'язків”
Ковалентні взаємодії:
С-С (360 kJ mol-1)
С-О (340 kJ mol-1)
С-Н (430 kJ mol-1)
Нековалентні взаємодії:
1. Йон-йонні (100 – 350 kJ mol-1)
2. Йон-дипольні (50 - 200 kJ mol-1)
3. Диполь-дипольні (5 – 50 kJ mol-1)
4. Водневий зв'язок (4 – 120 kJ mol-1)
5. Катіон-π взаємодії (5 – 80 kJ mol-1)
6. π-π стекинг взаємодії (0 – 50 kJ mol-1)
7. Ван-дер ваальсові взаємодії ( < 5 kJ mol-1)
8. Гідрофобні взаємодії ( < 50 kJ mol-1)

Слайд 15

“Чим складніша система тим слабшою взаємодією визначають її поведінку ” - J.

R. Platt

Взаємодія

Сильна

слабша

слабка

найслабша

Слайд 16

Слабкі взаємодії
Кооперативні ефекти серед нековалентних взаємодій

Слайд 17

Кооперативні взаємодії: дво- та трицентрові варіанти

Слайд 18

Слабкі взаємодії

Слайд 19

Молекулярний дизайн: гібридні каркаси
K. Pradeesh. Naturally Self-Assembled Nanosystems Journal of Nanoparticles,

2013

Слайд 20

Самозбірка (self-assembling) – процес утворення упорядкованої системи надмолекулярного типу за участі

нековалентних взаємодій, де вихідні компоненти є адитивними складовими утвореної структури
Самоорганізація (self-organization) – упорядкована асоціація, що включає:
А) системи, здатні до упорядкування в часі/просторі;
Б) Багатокомпонентні системи;
В) включають взаємодію та інтеграцію, що обумовлена колективною поведінкою компонентів.

Супрамолекулярна хімія: термінологія

Самозбірка чи самоорганізація?

Слайд 21

Короткі нотатки:
Самоорганізація – це процес упорядкування систем складної будови, що обумовлюється

колективною поведінкою компонентів.
Самоорганізація у відкритий системах описується за принципами синергетики та дисипативних процесів.
Самоорганізація в закритих системах здійснюється за рахунок зменшення вільної енергії системи і нековалентних взаємодій.
До нековалентних взаємодій відносять сили Ван дер Ваальса, водневі зв'язки, гідрофобні взаємодії та π- π стекінгу

Три кити нанохімії

Содержание

Три кити нанохіміїНанохіміяРозмірний ефектСамозбірка та самоорганізаціяполіфункціональність

Вступ до поняття СамоорганізаціяСамоогранізація - будь-який процес упорядкування в системі за рахунок

СамоорганізаціядисипативнаконсервативнаПроцес упорядкування в відкритій системі за рахунок узгодженої дії множини елементів

Нерівноважні системи: дисипативна самоорганізація

концентраційніМагнітно-гідродинамічніТермо-гравітаційніРушійні сили в дисипативної самоорганізації:Конвекція в рідинах:Сила Марагоні виникає в системах

Приклади дисипативної самоорганізації: комірки БенараНапрям руху рідини в комірці Бенара. Червона стрілка

Параметр Релея:g- прискорення вільного падіння;ρ – густина;β - коефіцієнт теплового розширення;ΔТ

Теорія дисипативної організаціїЗалежність узагальненого потоку (І) від рушійної сили (ξ)

Теорія дисипативної організаціїПринцип КюриСкалярні термодинамічні величини (температури фазових переходів та хімічна

Умови дисипативної самоорганізації:Наявність декількох протинаправлених градієнтних потоківОднорідність системиВплив нескомпенсованих термодинамічних сил