Восстановление глюкозой

Вследствие высокой восстановительной способности глюкозы на начальном этапе образуется большое количество мелких кластеров, при дальнейшей необратимой агрегации которых получаются более крупные агломераты. Глюкоза является одновременно восстановителем и стабилизатором. Продукт окисления глюкозы - глюконовая кислота – может адсорбироваться на поверхности НЧ и контролировать их рост. Предполагаемая схема протекания химической реакции:

2AgNO₃ + C₆H₁₂O₆ + H₂O  C₆H₁₂O₇ + 2Ag + 2HNO₃

D-глюкоза D-глюконовая кислота

Свойства наночастиц

Почему же именно наноразмеры привлекли внимание ученых? Проведем мысленный эксперимент. Представьте себе куб золота с ребром 1 м. Разделим этот куб на восемь равных частей. Каждая из них представляет собой куб с ребром в два раза меньше исходного. Общая поверхность увеличилась вдвое. Однако, свойства самого металла при этом не меняются. Будем продолжать этот процесс и далее. Как только длина ребра куба приблизится к размеру крупных молекул, свойства вещества станут совсем другими. Мы достигли наноуровня, т.е. получили кубические наночастицы золота. Они обладают огромной общей поверхностью, что приводит ко многим необычным свойствам и делает их совсем не похожими на обычное золото. Свойства таких частиц значительно отличаются от свойств кристалла, в котором содержится огромное число атомов. Это объясняется особой ролью поверхности. Действительно, реакции с участием твердых тел происходят не в объеме, а на поверхности. Примером может служить взаимодействие цинка с соляной кислотой. Если внимательно присмотреться, то можно увидеть, что пузырьки водорода образуются на поверхности цинка, а атомы, находящиеся в глубине, не участвуют в реакции. Лежащие на поверхности атомы обладают большей энергией, т.к. у них меньше соседей в кристаллической решетке. Постепенное уменьшение размера частиц приводит к увеличению общей площади поверхности, росту доли атомов на поверхности и возрастанию роли поверхностной энергии. Особенно велика она у нанокластеров, где на поверхности находится большинство атомов.

Исследователи выяснили, что наночастицы обладают высокой реакционной способностью и могут участвовать в реакциях, в которые не вступают обычные вещества.

Реагирует ли соляная кислота с серебром?

Для ответа на данный вопрос следует обратиться к электрохимическому ряду металлов. Те металлы, которые расположены в данном ряду правее водорода, не вступают в реакцию с обычными кислотами. Соляная кислота с обычным серебром не реагирует. Однако наночастицы серебра реагируют с соляной кислотой с выделением водорода. Причина такого поведения наночастиц связана с так называемыми поверхностными эффектами. Дело состоит в том, что в маленькой частице существенно увеличивается доля атомов, находящихся на поверхности. У этих атомов есть оборванные связи, и как следствие, они обладают более высокой энергией и активностью.

Нанопорошок меди в отличие от обычной меди растворяется в йодоводородной кислоте. Нанозолото по химической активности во много раз превосходит обычное. Так, например, наночастицы золота, содержащие 55 атомов (диаметр 1,4 нм), нанесенные на поверхность TiO₂,служат хорошими катализаторами селективного окисления стирола кислородом воздуха до бензальдегида.

Наноразмерные частицы оксида меди (I) интенсивно исследуется для осуществления преобразования солнечной энергии в электрическую. Частицы оксида меди (I) обладают уникальными оптическими и фотокаталитическими свойствами и могут быть использованы для разложения воды и для борьбы с органическими загрязнениями. Синтезируя частицы различного размера можно создавать фотокатализаторы с чувствительностью к различным длинам волн видимого света. Наноразмерный оксид меди (I) – перспективный магнитный полупроводник, также на основе этих наночастиц могут быть созданы материалы с антибактериальным и противомикробным действием.

Рассмотрим ещё один пример размерного эффекта. Наночастицы золота могут быть равномерно распределены в воде, образуя коллоидный раствор— золь. В зависимости от размера частиц, золь золота может иметь оранжевую, пурпурную, красную или даже зеленую окраску.