Условие:
Команда молодых инженеров в лаборатории Наносистем и наноинженерии работает над созданием сенсорного элемента на основе наночастиц золота (AuNP). Частицы золота размером 10-50 нм обладают уникальными оптическими свойствами (интенсивный красно-фиолетовый цвет) благодаря явлению поверхностного плазмонного резонанса, что позволяет использовать их в высокоточных химических и биологических сенсорах.
Ключевой этап работы - синтез стабильного золя наночастиц золота контролируемого размера. Для синтеза выбран классический метод - восстановление ионов золота цитратом натрия при кипячении. Данный процесс является многостадийным, и в качестве продукта окисления цитрата натрия образуется натриевая соль ацетондикарбоновой кислоты.
Для синтеза золя к 190 мл кипящего раствора тетрахлороаурата водорода (HAuCl4) с концентрацией 0,25 ммоль/л медленно добавили 10 мл горячего раствора цитрата натрия (Na3C6H5O7) с концентрацией 50,0 ммоль/л. Смесь продолжали нагревать до появления устойчивой красно-рубиновой окраски.
Рассчитайте количества вещества реагентов (в ммоль), взятых для синтеза. Рассчитайте долю ионов золота (%), которые восстановятся в данном синтезе. Ответы округлите до тысячных.
Количество тетрахлораурата водорода
Количество цитрата натрия
Доля ионов золота
Рассчитайте массу золота (в мг), которую можно получить из тетрахлораурата при выходе реакции в 100%. Ответ округлите до сотых.
Оцените средний диаметр синтезированных наночастиц, если известно, что в 1 мл конечного раствора содержится 7,2·1010 частиц. Частицы считайте идеальными сферами с плотностью золота 19,3 г/см3. Ответ выразите в нанометрах, округлив до целых.
Полученный нанопорошок принципиально отличается по свойствам от массивного золота. Наночастицы золота обладают огромной удельной поверхностью - суммарной площадью поверхности всех частиц, отнесенной к их массе.
У обычного предмета из золота практически вся масса вещества находится внутри, и лишь ничтожная доля атомов - на поверхности. К примеру, удельная поверхность кубика из золота с ребром 1 см составляет всего 0,31 см2/г.
У наночастиц ситуация обратная: значительная часть атомов расположена на поверхности, что значительно увеличивает удельную поверхность вещества.
Рассчитайте удельную поверхность полученного нанопорошка золота. Ответ выразите в м2/г, округлите до десятых.
