ASPress - czasopisma pedagogiczne


ARCHIWUM WYDAŃ CYFROWYCH


Zbiór 52 felietonów poświęconych współczesnej Polsce, Polakom, polityce, roli telewizji i mediów we współczesnym świecie, globalizacji i konsekwencji wynikającej z naszego otwarcia na świat.
Wydanie w postaci pliku PDF
Cena 10 zł.
Zamów


Książka o podróżach, poznawaniu, odkrywaniu i podbijaniu świata, o pokonywaniu kolejnych horyzontów ludzkiego rozwoju. Ludzie wędrują od wieków, zawsze chcieli zobaczyć, co jest za kolejną rzeką, górą, morzem, za nowym horyzontem. Ta wędrówka pozwoliła najpierw poznać naszą planetę, a dziś już zaprowadziła człowieka poza granice Układu Słonecznego. Kim są ci, którzy zmieniają historię świata? Dlaczego Krzysztof Kolumb odkrył Amerykę, a Mikołaj Kopernik „poruszył” Ziemię?
Wydanie w postaci pliku PDF.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydanie drukowane



Historia powstania  * Dane techniczne * Słynne rajdy * Rozwiązania konstrukcyjne

Pierwszy pojazd z napędem na obie osie skonstruowano w 1824 r. a więc ponad pól wieku wcześniej od samochódu. Jednak dopiero wojskowi amerykańskiej armii jako pierwsi chcieli mieć pojazd, który pojedzie każdą drogą, pokona głębokie rowy  i wyposażony będzie we wciągarkę, tak by mógł poruszać się w każdym terenie.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydania specjalne "Geografii w Szkole"

2011

2010

2009

2008


Zamów


Ebooki 


Więcej

Otrzymywanie nanocząstek srebra

z zastosowaniem surowców pochodzenia naturalnego

 

Agnieszka Kurek, Jakub Barbasz, Dagmara Malina

 

Nanotechnologia zajmuje się otrzymywaniem oraz badaniem właściwości i zastosowań nanostruktur. Nanomateriałem nazywamy powstały w sposób naturalny, antropogeniczny, czyli wytworzony przypadkowo w wyniku działalności człowieka lub zaprojektowany materiał posiadający przynajmniej jeden wymiar zewnętrzny lub strukturę wewnętrzną w zakresie 1-100 nm [1]. Zmniejszeniu jednego lub więcej rozmiarów układu poniżej 100 nm zazwyczaj towarzyszy pojawienie się nowych, często bardzo pożądanych właściwości. Jest tak w przypadku nanosrebra posiadającego właściwości biobójcze. Z tego względu nanosrebro znalazło zastosowanie m.in. w medycynie, rolnictwie oraz w środkach do dezynfekcji [2].

 

Otrzymywanie nanosrebra

Sposoby otrzymywania nanosrebra można podzielić na 3 grupy:

- fizykochemiczne, do których należy m.in. ablacja laserowa oraz metody sonochemiczne, czyli zastosowanie ultradźwięków,

- chemiczne, do których zaliczyć można metodę redukcji chemicznej i elektrosyntezę [3],

- biochemiczne [4]. Metody chemiczne są stosunkowo prostymi metodami i nie wymagają zastosowania specjalistycznego sprzętu.

Metoda redukcji chemicznej polega na redukcji jonów srebra do jego atomów. Najczęściej wykorzystywanym źródłem jonów srebra jest azotan(V) srebra, ale możliwe jest również zastosowanie innych soli srebra, np. tetrafluoroboranu srebra (AgBF4), heksafluorofosforanu srebra (AgPF6), nadchloranu (chloranu(VII)) srebra (AgClO4), lub dicyjanosrebrzanu potasu (K[Ag(CN)2]). Redukcja następuje poprzez zastosowanie reduktora, najczęściej borowodorku sodu (NaBH4). Jest to jednak związek toksyczny i łatwopalny.

Przykładami innych wykorzystywanych w tym celu reduktorów mogą być: etanol (C2H5OH), cytrynian sodu, formaldehyd (HCHO), kwas galusowy, glikol etylenowy C2H6O2, hydrochinon oraz urotropina. Atomy srebra powstałe w wyniku redukcji ulegają nukleacji, w wyniku której powstają jądra krystalizacji, do których przyłączają się kolejne atomy. Aby nie dopuścić do nadmiernej agregacji powstałych cząstek, konieczne jest stosowanie stabilizatora. Powszechnie wykorzystywanym stabilizatorem jest PVP czyli poli(winylopirolidon). Stosowane mogą być również alkohol poliwinylowy (PVA), dodecylosiarczan sodu (SDS), bromek cetylitrimetyloamoniowy (CTAB) oraz organoalkoksysilany [3].

 

Rys. 1. Schemat otrzymywania nanocząstek srebra metodą redukcji chemicznej

W celu uniknięcia negatywnego wpływu na środowisko coraz częściej poszukuje się nowych, nietoksycznych surowców. Przykładem takich związków mogą być kwas askorbinowy, czyli witamina C posiadająca właściwości redukujące oraz żelatyna stosowana  jako stabilizator [5]. Redukcję z użyciem tych substancji można przeprowadzić w temperaturze pokojowej. W tym celu należy przygotować roztwory: azotanu(V) srebra, żelatyny oraz witaminy C, a następnie je ze sobą połączyć, zaczynając od azotanu(V) srebra i żelatyny. Przykładowe stężania roztworów i proporcje objętościowe przedstawiono  w tabeli 1. Mieszanina musi być stale mieszana, np. przy użyciu mieszadła magnetycznego. Powstanie nanocząstek srebra można zaobserwować już po 15 minutach od rozpoczęcia redukcji.

Tabela 1. Przykładowe proporcje do sporządzenia 100 ml zawiesiny nanosrebra

 

Azotan(V) srebra

Witamina C

Żelatyna

Stężenie

0,001 M

0,011 M

1 %

Objętość

50 ml

25 ml

25 ml

 

Obecność nanosrebra w mieszaninie można łatwo zaobserwować dzięki właściwościom optycznym takich zawiesin. Zawiesiny (suspensje) nanocząstek srebra absorbują promieniowanie w zakresie długości fal 380-450 nm [6] co powoduje, iż nie są bezbarwne, a kolor suspensji zależy od rozmiaru i stężenia nanocząstek. Na przykład, zawiesiny nanocząstek Ag, otrzymane według powyższego przepisu, charakteryzują się herbacianą barwą (Rys 1.).

 

Rys 1. Suspensja nanosrebra otrzymana przy pomocy soku z grejpfruta

Nanosrebro można otrzymać również metodami biochemicznymi, w których wykorzystuje się surowce naturalne, m.in. ekstrakty roślinne, a także drobnoustroje, czyli bakterie, grzyby i wirusy [4]. Metody te są bezpieczne dla środowiska, jednak zazwyczaj otrzymanie przy ich użyciu nanocząstek wymaga więcej czasu w porównaniu z innymi metodami.

Przykładem surowca, który może zastosowany do otrzymywania nanosrebra jest  grejpfrut, ze względu na wysoką zawartość witaminy C. Wykorzystany może zostać zarówno sok, jak również pozostały miąższ oraz skórki, z których można otrzymać ekstrakt, np. przy użyciu aparatu Soxhleta. Dzięki substancjom naturalnie występującym w soku z grejpfruta nie jest konieczne stosowanie dodatkowego stabilizatora. Przykładowe proporcje odczynikwÓw zostały przedstawione w tabeli 2. Redukcja w takich układach przebiega znacznie wolniej, zazwyczaj obecność cząstek można zaobserwować dopiero po ok. 2 godzinach, jednak zawiesiny otrzymane w ten sposób mogą być przechowywane nawet kilkanaście miesięcy. 

Tabela 2. Przykładowe proporcje odczynników do sporządzenia 100 ml suspensji nanosrebra

 

Azotan(V) srebra

Sok z grejpfruta

Woda destylowana

Objętość

50 ml

10 ml

40 ml

 

 

Efekt Tyndalla

Efekt Tyndalla jest zjawiskiem rozpraszania światła charakterystycznym dla roztworów koloidalnych. Zjawisko to nie jest obserwowane w przypadku roztworów niezawierających cząstek zawieszonych, gdyż to na nich następuje rozproszenie padającego promieniowana. Efekt ten widoczny jest w postaci stożka świetlnego tworzącego się wówczas, gdy na roztwór koloidalny skieruje się wiązkę światła. Można go obserwować m.in. w mleku, ale także np. w suspensjach nanosrebra, szczególnie tych otrzymanych przy użyciu witaminy C i żelatyny.

Zjawisko Tyndalla obserwowane w zawiesinie nanosrebra przy użyciu wskaźnika laserowego zostało przedstawione na rysunku 2, który pokazuje silny efekt rozpraszania w zawiesinie nanocząstek i praktycznie nieobecny w wodzie.


Rys 2. Efekt Tyndalla w suspensji nanosrebra (zlewka po lewej) oraz jego brak w wodzie (zlewka po prawej)

 

 

Literatura

1.    1.  T. Snopczyński, K. Góralczyk, K. Czaja, P. Struciński, A. Hernik, W. Korcz, J. K. Ludwicki; Nanotechnologia- możliwości i zagrożenia; 2009; Państwowy zakład higieny pracy nr.2; str. 101-111

2.  Z. Wzorek, M. Konopka; Nanosrebro- nowy środek bakteriobójczy; Kraków 2007; Czasopismo techniczne; Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej; str.175-181

3.    3. D. Malina, A. Sobczak- Kupiec, Z. Kowalski; Nanocząstki srebra- Przegląd chemicznych metod syntezy; 2010; Czasopismo techniczne; Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej; str. 183-192

4.    4.  I. Maliszewska, Z. Sadowski, A. Skłodowska, A. Leoekiewicz-Laudy; Wykorzystanie metod biotechnologicznych do otrzymywania nanocząstek metali; 2011; Polimery, 56, nr 2; str. 140-145

5.     5. M. Banach, J. Pulit, L. Tymczyna, A. Chmielowiec-Korzeniowska; Otrzymywanie nanosrebra na drodze jednoetapowej redukcji chemicznej w środowisku wodnym w warunkach podwyższonego ciśnienia; 2014; Chemik, 68, 2, str. 111–116

6.     6. K. Wolny-Koładka, D. Malina, A. Sobczak-Kupiec, Z. Wzorek; Synteza i charakterystyka fizykochemiczna nanocząstek srebra oraz ocena ich toksyczności w stosunku do grzybów z gatunku Fusarium culmorum izolowanych z pszenicy ozimej; 2013; Polish Journal of Agronomy 15; str. 69–74