Содержание

Оксиды кислоты соли основания — Docsity

Оксиды Классификация оксидов солеобразующие несолеобразующие или безразличные основные оксиды амфотерные оксиды кислотные оксиды — оксиды типичных металлов (Ia, IIa группа ПС) Na2O, BaO, CaO Al2O3, ZnO, BeO — оксиды неметаллов СО2, SO3, P2O5 и др.; — оксиды переходных Ме в высшей валентности Mn2O7, CrO3 и др. СO, NO, N2O, SiO ! ч.в. валентность металла в основном оксиде равна I и II ! проявляют и основные и кислотные свойства ! валентность неметалла в кислотном оксиде равна III, IV, V, VI, VII ! нет соответствующих им гидроксидов, т.е. они не способны образовывать соли Химические свойства оксидов основные оксиды ***амфотерные оксиды кислотные оксиды Взаимодействуют с водой, кислотами, кислотными оксидами Взаимодействуют и с кислотами и с основаниями Взаимодействуют с водой, основаниями, основными оксидами 1. + вода ! с водой взаимодействуют только оксиды щелочных металлов – образуется растворимое основание (щелочь) Na2O + h3O → 2 NaOH (c. ) BaO + h3O → Ba(OH)2 (c.) 1. + кислота ! образуется соль и вода ZnO + 2HCl → ZnCl2 + h3O (об.) основные свойства Al2O3+6HCl →2AlCl3+3h3O (об.) основные свойства 2. + основание ! при сплавлении образуется соль и вода сплав ZnO+2NaOH→Na2ZnO2 + h3O(об.) кислотные цинкат свойства натрия (*Н2ZnO2 – цинковая кислота, соли — цинкаты) сплав Al2O3+2NaOH→2NaAlO2+h3O(об.) кислотные алюминат свойства натрия (*НAlO2 – алюминиевая кислота, соли — алюминаты) ! в растворе образуются комплексные соединения ZnO+2NaOH +h3O →Na2[Zn(OH)4] кислотные свойства Al2O3+6NaOH+3h3O→2Na3[Al(OH)6] кислотные свойства 1. + вода ! образуется кислота (искл. SiO2) SO3 + h3O → h3SO4 (c.) P2O5 + 3h3O → 2h4PO4 (c.) 2. + кислота ! образуется соль и вода Na2O + h3SO4 →Na2SO4 + h3O(об.) BaO + 2HCl → BaCl2 + h3O(об.) 2. + основание ! образуется соль и вода SO3+2NaOH →Na2SO4+h3O(об.) (*h3SO4 ) P2O5+6NaOH→2Na3PO4+3h3O (*h4PO4) 3. + кислотный оксид ! образуется соль Na2O + SO3 →Na2SO4 (c.) BaO + CO2 → BaCO3 (c.) 3. + основный оксид ! образуется соль SO3 +Na2O →Na2SO4 (c. ) (*h3SO4 ) P2O5 +3BaO → Ba3(PO4)2 (c.) (*h4PO4) Получение оксидов *Взаимодействие простых веществ с кислородом 2Mg + O2→ 2MgO; 4P + 5O2→ 2P2O5 *Взаимодействие сложных веществ с кислородом 2ZnS +3O2 → 2ZnO +2SO2 * Термическое разложение некоторых сложных нерастворимых кислородсодержащих веществ Fe(OH)2→ FeO+ h3O; h3SiO3→ SiO2 + h3O; CaCO3 → CaO+ CO2

Оксиды. Основания | 8 класс

Вариант 1

1. Даны вещества: гидроксид натрия, соляная кислота, оксид кальция, вода. Какие из этих веществ будут взаимодействовать между собой? Напишите уравнения реакций и назовите образующиеся вещества.

2. Приведите два примера реакции нейтрализации. Почему эта реакция носит такое название?
Реакция нейтрализации – реакция между кислотой и основанием с получением соли и воды. Так называется потому, что в результате исходная щелочная или кислая среда нейтрализуется и становится нейтральной.

3. Вычислите массу оксида меди (II), образующегося при разложении 49 г гидроксида меди (II).

Вариант 2

1. Определите, к какому классу относится вещество, имеющее формулу CaO. Назовите его. Напишите уравнения двух химических реакций, наиболее ярко характеризующих его свойства как представителя указанного вами класса.

2. На какие две группы делят основания? Приведите примеры формул тех и других оснований и назовите их.

3. В реакцию с азотной кислотой вступило 20 г гидроксида натрия. Рассчитайте массу образовавшейся соли.

Вариант 3

1. Даны вещества: оксид калия, гидроксид кальция, серная кислота, вода. Какие из этих веществ будут взаимодействовать между собой? Напишите уравнения реакций и укажите названия образующихся веществ.

2. Как опытным путем определить, является ли выданный вам раствор раствором кислоты или щелочи? Ответ подтвердите конкретным примером.
Необходимо опустить лакмусовую бумажку: в растворе кислоты она покраснеет, а в щелочном растворе станет синей.

3. Рассчитайте массу оксида кальция, необходимого для получения 37 г гидроксида кальция.

Вариант 4

1. Определите, к какому классу относится вещество, имеющее формулу P₂O₅. Назовите его. Напишите уравнения двух химических реакций, наиболее ярко характеризующих его свойства как представителя указанного вами класса.

2. Вам выданы две пробирки с белыми порошкообразными веществами. Известно, что в одной из пробирок содержится Ba(OH)₂, а в другой – Zn(OH)₂. Как опытным путем можно распознать эти вещества?
Проверить на растворимость в воде: гидроксид бария в воде растворим, а гидроксид цинка – нет.

3. К раствору сульфата меди (II) прилили раствор, содержащий 10 г гидроксида натрия. Рассчитайте массу образовавшегося осадка.


Урок-путешествие в страну «Химляндию» по теме «Оксиды, основания, кислоты, соли»

Цели урока:

Обучающие: способствовать:

1) Закреплению знаний об оксидах, основаниях, кислотах, солях.


2) Выработке навыка составления формул по степени окисления (для оксидов) и зарядам ионов (для оснований)

Развивающие: способствовать развитию:

1) Мыслительных навыков: анализа, сравнения при выполнении заданий на поиск лишнего вещества, на классификацию веществ.
2) Общеучебных умений: пользоваться Периодической системой, таблицей растворимости.
3) Коммуникативных умений: устной монологической речи при индивидуальном ответе.

Воспитательные: способствовать:

1) Снижению уровня тревожности (путем создания ситуации успеха, посильности заданий).
2) Повышению предметной мотивации (через использование дополнительной информации).

Организационный момент.

Взаимное приветствие учеников и учителя, проверка готовности учащихся к уроку.

Целеполагание. (совместное)

Какие классы неорганических соединений мы изучили? (оксиды, основания, кислоты, соли)

Как вы считает, что нам нужно повторить и закрепить на уроке? (повторить определения оксидов, оснований, кислот, солей, потренироваться записывать формулы оксидов, оснований, кислот, солей, вспомнить классификацию кислот, оснований)

“Путешествие в страну Химляндию”.

Сегодня мы с вами, ребята, совершим удивительное путешествие. И путь наш лежит в удивительную страну “Химляндию”. На пути нас ждут самые разные приключения, и даже препятствия, и только тот, кто их преодолеет, тот и станет победителем (слайд № 1)

Итак, в путь! (звучит музыка из мультфильма “Облака – белогривые лошадки”)

А) Но прежде, чем мы сделаем остановку на первой станции этой удивительной страны нам нужно пройти “таможенный досмотр” и заполнить “таможенную декларацию”.

Правила заполнения “таможенной декларации”: из первого столбика (простые вещества) вычеркнуть сложные вещества, оставить только простые. Из второго (сложные) – оставить только сложные вещества, а простые вычеркнуть.

Работа проводится в группах (по рядам). Количество заданий в “декларации” равно количеству парт в каждом ряду. Каждый ряд получает по одной “декларации”. По сигналу учителя, учащиеся, сидящие за первым столом, находят ошибки в первом пункте и передают учащимся второй парты. Те в свою очередь исправляют ошибки во втором пункте и передают “декларацию” дальше. При выполнении этого задания, необходимо, чтобы дети, за одной и той же партой каждого ряда имели сходный тип темперамента и степень обученности.

Простые вещества Сложные вещества
1. Кислород, серебро, оксид серы (VI), азот
2. H2; O2; FeS; Zn
3. H2SO4; S; Ва; К
4. C; Мg; NaOH; Zn
1. Иод, сульфид натрия, хлорид калия, кремний.
2. Cu; Ag2O; Na2O; Ca(OH)2
3. H2O; КОН; S; H2S
4. SO2; H2; Fe; FeCI2

(слайд № 2)

Б) Молодцы! Все заполнили “декларацию” и в полном составе прибыли в

“Кислотостан”

(слайд № 3)

Работа проводится в группах, сформированных по уровню обучаемости:

Первая группа (уч-ся с высокой степенью обучаемости): перед вами список формул кислот: HCI; Н3РО4; НNО3; H2SO4; НNО2; НВr; HI. Найдите как можно больше признаков, по которым можно объединить кислоты в одну группу. Запишите группы, указав признак, по которому вы их составили.

Вторая группа (учащиеся со средней степенью обучаемости): перед вами список кислот: HCI; H2SO4; H2SO3; НNО3 H2S; H2СO3. Приведи их классификацию по основности, по содержанию кислорода и по растворимости в воде.

Третья группа (уч-ся с репродуктивным уровнем обучаемости): HCI; H2SO4; H2СO3; НNО3 HВr Выпишите в столбики одноосновные, двухосновные, кислородсодержащие, бескислородные кислоты.

В) Мы успешно справились с заданием и двигаемся дальше.

На нашем пути “Оксидония” (слайд № 4)

Работа проводится с учетом ведущего канала восприятия. Визуалы “играют” в “Крестики-нолики”, использую формулы плаката. Кинестетики собирают из предложенных карточек формулы оксидов:

Аудиалы выполняют следующее задание: найдите и назовите оксиды азота в порядке увеличения степени окисления азота:

NO2   N2O5
  N2O3  
NO   N2O

А сейчас я предлагаю вам привал. Давайте отдохнем и отгадаем загадки:

— что видно, когда ничего не видно (туман)
— без крыльев летят, без ног бегут, без паруса плывут (облака)
— приходил — стучал по крышам, уходил – никто не слышал (дождь)
— не драгоценный камень, а светится (лед).

Какое отношение имеют облака, туман, дождь, лед к Оксидонии.

И туман, и дождь, и лед – все это вода.

Сообщение 1 уч-ся:

Вода — самый необыкновенный житель Оксидонии. Гимном этому веществу стали строки знаменитого французского писателя Антуана де Сент Экзюпери: “Вода, у тебя нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха, тебя невозможно описать, тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни. Ты — сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснишь нашими чувствами. С тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже простились”.

Доказательством этих слов служит такой пример. В 525 году при переходе через Ливийскую пустыню в страшных мучениях, от жажды, погибло 50-тысячное войско персидского царя Камбиза — войско, которое не мог одолеть ни один враг (слайд № 5)

Сообщение 2 уч-ся:

Для человеческого организма вода необходима как горючее для машины. Чтобы проникнуть в тайну воды в человеческом теле, не нужно совершать большого путешествия. Достаточно рассмотреть самого себя.

Вода в организме человека Ее содержание (%)
Мозг
Кровь
Мышцы
Кости
81
80
50 — 75
22 — 34

Тело взрослого человека на 64% состоит из воды. Еще больше воды в теле ребенка. При весе 40 кг в нем 34 кг воды (слайд № 6)

В) Следующая наша остановка на “Основайских островах”.

Задание на внимательность: посмотрите на острова и найдите здесь коренных жителей – основания. Дайте им названия. Теперь обменяйтесь тетрадями и проверьте выполнение задания у своего соседа по парте (слайд № 7)

Г) И вот мы добрались до “Соляндии” (слайд № 8)

И здесь нам предстоит еще одно испытание. Работать будем снова по группам.

Задание для первой группы (уч-ся с высокой степенью обучаемости): Установите закономерность заполнения первого и второго ряда и допишите третий ряд:

  1. CaCI2; CaCO3; Ca(NO3)2; Ca3(PO4)2
  2. MgSO4;Mg3(PO4)2; MgCI2; MgSiO3
  3. Cu(NO3)2; ? ? ?

Задание для второй группы (уч-ся со средней степенью обучаемости): из предложенных ионов составьте все возможные формулы солей и дайте им названия: Na+; Ba2+; AI3+; CI; SO42-

  К+ Са2+
РО43+    
СО32-    

Задание для третьей группы (уч-ся с репродуктивным уровнем обучаемости): составьте формулы солей и дайте им названия.

Подведение итогов урока (совместное)

Учащиеся заполняют таблицу:

Возникали ли у тебя проблемы в ходе урока. Все ли задания ты выполнил Удовлетворенность индивидуальной работой Удовлетворенность групповой работой Самооценка
         

Предъявление и обсуждения домашнего задания.

Задание тоже дифференцировано.

Задание для первой группы (уч-ся с высокой степенью обучаемости): составь формулы разных классов неорганических веществ, используя атомы из заданной формулы (в новых формулах не может быть больше атомов определенных химических элементов, чем в исходной): Na2SO4. Дайте названия полученным веществам.

Задание для второй группы (уч-ся со средней степенью обучаемости): “Третий лишний” – в каждой строчке вычеркните формулу вещества, не принадлежащего к тому классу, к которому относятся два других:

HNO3, HNO2, KOH.
KCI, KOH, Ca(OH)2.
K2SO4, Ba(OH)2, NaCI.

Задание для третьей группы (уч-ся с репродуктивным уровнем обучаемости): найдите соответствие между формулами и их названиями:

Сульфат натрия Ba(OH)2
Азотистая кислота Na2SO4
Гидроксид бария CaO
Оксид кальция HNO2

Вот мы с вами и финишировали.
Сейчас прозвенит долгожданный звонок.
Увы, но к концу подошел наш урок.
Я благодарность вам всем объявляю,
Отметки в журнал я вам выставляю.
Большое спасибо я вам говорю.
Мы цели достигли. Благодарю! (слайд № 9)

Оксиды и основания worksheet

Advanced search

Content:

Language: AfarAbkhazAvestanAfrikaansAkanAmharicAragoneseArabicAssameseAsturianuAthabascanAvaricAymaraAzerbaijaniBashkirBelarusianBulgarianBihariBislamaBambaraBengali, BanglaTibetan Standard, Tibetan, CentralBretonBosnianCatalanChechenChamorroCorsicanCreeCzechOld Church Slavonic, Church Slavonic,Old BulgarianChuvashWelshDanishGermanDivehi, Dhivehi, MaldivianDzongkhaEweGreek (modern)EnglishEsperantoSpanishEstonianBasquePersian (Farsi)Fula, Fulah, Pulaar, PularFinnishFijianFaroeseFrenchWestern FrisianIrishScottish Gaelic, GaelicGalicianGuaraníGujaratiManxHausaHebrew (modern)HindiHiri MotuCroatianHaitian, Haitian CreoleHungarianArmenianHereroInterlinguaIndonesianInterlingueIgboNuosuInupiaqIdoIcelandicItalianInuktitutJapaneseJavaneseGeorgianKarakalpakKongoKikuyu, GikuyuKwanyama, KuanyamaKazakhKalaallisut, GreenlandicKhmerKannadaKoreanKanuriKashmiriKurdishKomiCornishKyrgyzLatinLuxembourgish, LetzeburgeschGandaLimburgish, Limburgan, LimburgerLingalaLaoLithuanianLuba-KatangaLatvianMalagasyMarshalleseMāoriMacedonianMalayalamMongolianMarathi (Marāṭhī)MalayMalteseBurmeseNauruanNorwegian BokmålNorthern NdebeleNepaliNdongaDutchNorwegian NynorskNorwegianSouthern NdebeleNavajo, NavahoChichewa, Chewa, NyanjaOccitanOjibwe, OjibwaOromoOriyaOssetian, OsseticEastern Punjabi, Eastern PanjabiPāliPolishPashto, PushtoPortugueseQuechuaRomanshKirundiRomanianRussianKinyarwandaSanskrit (Saṁskṛta)SardinianSindhiNorthern SamiSangoSinhalese, SinhalaSlovakSloveneSamoanShonaSomaliAlbanianSerbianSwatiSouthern SothoSundaneseSwedishSwahiliTamilTeluguTajikThaiTigrinyaTurkmenTagalogTswanaTonga (Tonga Islands)TurkishTsongaTatarTwiTahitianUyghurUkrainianUrduUzbekValencianVendaVietnameseVolapükWalloonWolofXhosaYiddishYorubaZhuang, ChuangChineseZulu    Subject:   

Grade/level:    Age: 3456789101112131415161718+

Search: All worksheetsOnly my followed usersOnly my favourite worksheetsOnly my own worksheets

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Влияние различных оксидов металлов на механические и физические свойства термоотверждаемых полиметилметакрилатных базисных смол для зубных протезов

J Adv Prosthodont. 2013 авг.; 5(3): 241–247.

, DDS, PhD, 1, 3 , DDS, DDS, 2 , DDS, PCD, 3 и, DDS, PHD 4

Neset Volkan ASAR

1 отдел Комплексная стоматология, Стоматологическая школа, Центр медицинских наук Техасского университета в Сан-Антонио, Техас, США.

3 Кафедра ортопедии, Стоматологическая школа, Университет Гази, Анкара, Турция.

Hamdi Albayrak

2 Частная практика, Сакарья, Турция.

Туран Коркмаз

3 Кафедра ортопедии, Стоматологическая школа, Университет Гази, Анкара, Турция.

Ilser Turkyilmaz

4 Клиника имплантации, отделение комплексной стоматологии, Центр медицинских наук Техасского университета в Сан-Антонио, Техас, США.

1 Кафедра комплексной стоматологии, Стоматологическая школа, Центр медицинских наук Техасского университета в Сан-Антонио, Техас, США.

2 Частная практика, Сакарья, Турция.

3 Кафедра ортопедии, Стоматологическая школа, Университет Гази, Анкара, Турция.

4 Клиника имплантации, отделение комплексной стоматологии, Центр медицинских наук Техасского университета в Сан-Антонио, Техас, США.

Автор, ответственный за переписку.Автор, ответственный за переписку: Несет Волкан Асар. Департамент комплексной стоматологии, Стоматологическая школа, Центр медицинских наук Техасского университета, 7703 Floyd Curl Drive, MSC 7914, Сан-Антонио, Техас, США, 78229. Тел. 2105676450: [email protected]

Поступила в редакцию 16 декабря 2012 г.; Пересмотрено 16 июля 2013 г .; Принято 7 августа 2013 г.org/licenses/by-nc/3.0/), который разрешает неограниченное некоммерческое использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы. Эта статья цитировалась в других статьях PMC.

Abstract

НАЗНАЧЕНИЕ

Оценить влияние различных оксидов металлов на ударную вязкость (IS), вязкость разрушения (FT), водопоглощение (WSP) и растворимость (WSL) термоотверждаемой акриловой смолы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Пятьдесят образцов акриловой смолы были изготовлены для каждого испытания и разделены на пять групп.Группа 1 была контрольной, а группы 2, 3, 4 и 5 (опытные группы) включали смесь 1% TiO 2 и 1% ZrO 2 , 2% Al 2 O 3 , 2% TiO 2 и 2% ZrO 2 по объему соответственно. Были изготовлены прямоугольные образцы без надреза (50 мм × 6,0 мм × 4,0 мм), и для определения IS была использована машина для испытания на ударную стойку. Для ФТ были изготовлены компактные образцы для испытаний и проведены испытания на универсальной испытательной машине со скоростью траверсы 5 мм/мин.Для WSP и WSL были изготовлены образцы в форме дисков и проведены испытания в соответствии со стандартом ISO 1567. Для статистического анализа использовались тесты ANOVA и Краскела-Уоллиса.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Значения IS и FT были значительно выше, а значения WSP и WSL были значительно ниже в тестовых группах, чем в контрольной группе ( P <0,05). Группа 5 имела значительно более высокие значения IS и FT и значительно более низкие значения WSP, чем другие группы ( P <0,05), и обеспечила увеличение IS и FT на 40% и 30% соответственно по сравнению с контрольной группой.Значительно более низкие значения WSL были обнаружены для групп 2 и 5 ( P <0,05).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Модификация термоотверждаемой акриловой смолы оксидами металлов, особенно ZrO 2 , может быть полезна для предотвращения переломов зубных протезов и нежелательных физических изменений, вызванных клиническими жидкостями ротовой полости.

Ключевые слова: Полимер, оксид металла, армирование, водопоглощение и растворимость

ВВЕДЕНИЕ

Полиметилметакрилат акриловой смолы (ПММА) является наиболее широко используемым материалом при изготовлении зубных протезов.Несмотря на то, что он очень популярен, этот материал по-прежнему недостаточен для выполнения идеальных механических требований к таким устройствам.1 Клиницисты все еще сталкиваются с разрушением этого материала из-за низкой устойчивости к ударным, изгибающим или усталостным нагрузкам.2 Чтобы предотвратить разрушение протезов толщина акриловой смолы в восприимчивых областях, таких как небная средняя линия, нижнечелюстные, язычные и губные уздечки, была увеличена. полифункционального сшивающего агента, такого как диметакрилат полиэтиленгликоля4, или путем включения каучуковой фазы5, оксидов металлов, металлической проволоки6,7 или волокон.8 Армирование полимеров, используемых в стоматологии, металлокомпозитными системами вызывает большой интерес. Sehajpal и Sood9 добавили различные количества порошкообразных Cu, Ag и Al в смолу PMMA и сообщили об увеличении прочности на сжатие, но снижении прочности на растяжение. Zuccari et al.10 оценили улучшение механических свойств матриц из ПММА, полиэтилметакрилата (ПЭМА) и полиизобутилметакрилата (ПИМА) путем армирования оксидами алюминия, магния, циркония и измельченными частицами Е-стекла.Они предположили, что 2% примесей по объему в матрице смолы ПММА привели к улучшению механических свойств.

ПММА поглощает относительно небольшое количество воды при помещении в водную среду из-за полярности молекул смолы.11 Раздвигая полимерные цепи, вода, поглощаемая материалом по механизму диффузии, вызывает небольшое расширение, которое может компенсировать усадку. это происходит при изготовлении термоотверждаемых базисов протезов.12 Поглощенная водой полимерная сетка может вызывать физические изменения, такие как пластификация и размягчение, что приводит к снижению поперечной прочности и предела усталости. 11-13 Сорбция воды также отрицательно влияет на стабильность окраски.14 Количество сорбции воды не должно превышать 32 мкг/мм 3 для термоотверждаемых или химически отверждаемых материалов в соответствии со спецификацией международных стандартов организации (ISO) № 1567.15

Акриловые смолы основы зубных протезов растворимы в различных растворителях, но растворимость в жидкостях, встречающихся в полости рта, не является благоприятным и желательным свойством.11 Растворимость акриловых смол представляет собой количество водорастворимых ингредиенты, непрореагировавшие мономеры, пластификаторы и инициаторы, которые выщелачивались в течение 7 сут, образец погружали в воду.16 Растворимость образца измеряется наблюдаемой потерей веса акрила. Согласно спецификации ISO № 1567, значение растворимости не должно превышать 1,6 мкг/мм 3 для термоотверждаемых материалов и 8,0 мкг/мм 3 для материалов химического отверждения.15

Поскольку только ограниченное В литературе имеется большое количество данных о влиянии оксидов металлов на термоотверждаемый ПММА, целью данного исследования было изучение влияния различных типов и количеств оксидов металлов на некоторые механические и физические свойства термоотверждаемого ПММА.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В этом исследовании были проведены испытания на ударную вязкость, вязкость разрушения, водопоглощение и растворимость модифицированной и немодифицированной акриловой смолы термического отверждения. Для каждого испытания было изготовлено 50 образцов акриловой смолы, которые были разделены на 5 групп по 10 образцов в каждой. Одна группа была контрольной, а другие были тестовыми группами, которые были сформированы в соответствии с типами и количествами оксидов металлов, включенных в акриловую смолу ().

Таблица 1

Группы и оксиды металлов, использованные в этом исследовании (Aldrich Chemie GmBH, Германия) и оксид циркония (ZrO 2 ) (Merck, Вассерфрай, Дармштадт, Германия).Порошки оксидов нагревали при 800 ℃ в течение двух часов в муфельной печи для обезвоживания, а затем обрабатывали грунтовкой из металлического сплава (MP II, GC Corp. Токио, Япония) и давали высохнуть в течение 5 минут в термостатируемой печи при 62℃.10 Размер частиц порошков оксидов металлов определяли с помощью Master Sizer E (Ver. 1.2b, Malvern Instruments Ltd., Малверн, Великобритания). Средний размер оксидов металлов Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 составил 12,4, 9,6 и 8,6 мкм соответственно.Эти значения были намного меньше по сравнению с размером частиц (121,2 мкм) термоотверждаемой смолы ПММА. Для опытных групп порошки TiO 2 и ZrO 2 смешивали с порошками акриловой смолы в количестве 1 и 2 % по объему, тогда как порошки Al 2 O 3 добавляли к порошкам акриловой смолы только в количестве 2 %. % по объему перед полимеризацией.

Розовый полиметилметакрилат горячего отверждения (Meliodent; Heraeus Kulzer Ltd, Беркшир, Германия) использовался в качестве акриловой пластмассы для протеза в настоящем исследовании ().Акриловая смола поставлялась в виде порошка и жидкости. Образцы были изготовлены в соответствии с инструкциями производителя. После подтверждения заданной ширины и толщины всех образцов с помощью цифрового штангенциркуля (модель SC-6; Mitutoyo Sul Americana Ltda, Сузано, Южная Каролина, Бразилия), была выполнена окончательная обработка с использованием наждачной бумаги из карбида кремния зернистостью 600 (Navyug Sales Corporation, Дели). , Индия).

В этом исследовании использовались три типа образцов акриловой смолы. (A) Образец для испытания на вязкость разрушения, (B) Образец для испытания на ударную вязкость, (C) Образец для испытания на водопоглощение и растворимость.

Для испытания на ударную вязкость 50 образцов акриловой смолы без надреза (50,0 мм × 6,0 мм × 4,0 мм) были изготовлены из формы из нержавеющей стали. Размеры образцов были выбраны в соответствии с предыдущими исследованиями.17,18 Перед испытанием образцы выдерживали в дистиллированной воде при температуре 37℃ в течение недели. Испытания на ударную вязкость при низкой скорости проводились с использованием машины для испытания на ударную башню с падающей стойкой (Dynatup 9250 HV, Instron Corp. Bucks, Великобритания). Ударная вязкость (I) рассчитывалась как кДж/м 2 по следующей формуле:

, где E — энергия (которая разрушает испытуемый образец), W — ширина образца, а T — толщина образца.

Для испытаний на вязкость разрушения 50 компактных образцов акриловой смолы были изготовлены из формы из нержавеющей стали () и проведены испытания, как описано в исследовании Йилмаза и Коркмаза. Через 24 часа с помощью бритвенного лезвия в конце прорезей образцов образовалась предтрещина (). Испытания на вязкость разрушения проводили на универсальной испытательной машине (Zwick Z020, GmbH and Co, Ульм-Айнзинген, Германия) при скорости траверсы 5 мм/мин и регистрировали пиковую нагрузку до разрушения.Зарегистрированные данные использовали для определения вязкости разрушения (KIc) в МПа·м 1/2 по следующей формуле:19

Компактный образец для испытаний, используемый для испытаний на вязкость разрушения. (w = 12 мм, b = 4 мм, a = 2,4 мм) (Перепечатано из Материалы и дизайн, Йилмаз С., Коркмаз Т. Укрепляющее действие нано- и микронаполнителей на вязкость разрушения двух временных полимерных материалов, 28(7): 2063-70, 2007 г., с разрешения Elsevier).

Предварительное образование трещин в образце перед испытанием на вязкость разрушения.(Перепечатано из Материалы и дизайн, Йилмаз С., Коркмаз Т. Усиливающее действие нано- и микронаполнителей на вязкость разрушения двух временных полимерных материалов, 28(7), 2063-70, 2007, с разрешения Elsevier).

где pc — максимальная нагрузка (кН) до развития трещины, b — толщина образца (см), w — ширина образца (см) и

, где a — длина трещины (выемка начала трещины плюс усталостная трещина, см).

Для испытаний на сорбцию воды и растворимость использовалась форма из нержавеющей стали для изготовления дисков для образцов в соответствии с Международной организацией по стандартизации (ISO) No.1567,15 за исключением размеров испытательных образцов. Сто образцов акриловой смолы, 50 для водосорбции и 50 для испытания на растворимость, были изготовлены с номинальными размерами 50 ± 1 мм в диаметре и 2,5 ± 0,05 мм в толщину. Верхние и нижние поверхности испытуемых образцов в форме дисков были выровнены путем шлифовки наждачной бумагой из карбида кремния зернистостью 600 и высушены в эксикаторе, содержащем тщательно сухой безводный силикагель (свежесохнущий при 130 ℃) при 37 ± 2 ℃ в течение 24 часов. Образцы выдерживали при температуре окружающей среды в течение 1 часа.Описанный ранее цикл сушки повторяли до тех пор, пока потеря массы каждого диска не превышала 0,2 мг в любой 24-часовой период. После достижения образцами постоянной массы (W1) их погружали в дистиллированную воду при температуре 37°С ± 1 на 7 дней. По истечении этого времени каждый образец вынимали из воды, вытирали чистым сухим полотенцем для рук до исчезновения видимой влаги и взмахивали в воздухе в течение 15 секунд. Затем каждый образец взвешивали через 1 мин после извлечения из воды с точностью до 0,2 мг.Эта масса была записана как W2. После этого взвешивания диски восстанавливали до постоянной массы в эксикаторе, описанном ранее. Эта восстановленная масса была записана как W3.15

Значения водопоглощения (Wsp) и растворимости (Wsl) были получены в г/см3 для каждого из образцов и рассчитаны по следующим формулам:

, где W1 – кондиционированная масса в г до погружения в воду, W2 — масса образца в г после погружения в воду; W3 — восстановленная масса образца в г после сушки, а V — объем образца см 3 .После завершения расчета значения были преобразованы в мкг/мм 3 .

Критерий Шапиро-Уилка использовался для проверки того, является ли распределение переменных нормальным или нет. Если полученное значение P больше 0,05, распределение переменной нормальное.

Тест ANOVA использовался для статистического анализа результатов испытаний на ударную вязкость и вязкость разрушения. Поскольку распределение переменной было нормальным, для определения групп, имеющих статистически значимые различия, использовали статистический критерий Tukey HSD. P <0,05 считалось статистически значимым.

Тест Крускала-Уоллиса использовался для статистического анализа результатов испытаний на водопоглощение и растворимость. Поскольку распределение переменной не было нормальным, был использован статистический критерий Манна-Уитни U, чтобы определить, какие группы имели статистически значимые различия. P <0,05 считалось статистически значимым.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Статистическая сводка и статистически значимые различия для тестов IS, FT, WSP и WSL показаны в .

Таблица 2

Статистическая сводка по ударной вязкости (кДж/м 2 ), вязкости разрушения (МПа·м 1/2 ), водопоглощению (мкг/мм 3 ) и растворимости (мкг/мм 3 ) тесты

Значения IS и FT были значительно выше в группах 2, 3, 4 и 5, чем в контрольной группе ( P <0,05). Группа 5 продемонстрировала значительно более высокие средние значения IS (6,5536 ± 0,069 кДж/м 2 ) и FT (1,6638 ± 0,003 МПа·м 1/2 ) по сравнению с другими группами ( P <.05) и привело к увеличению IS и FT на 40% и 30% соответственно по сравнению с контрольной группой (IS = 4,6042 ± 0,066 кДж/м 2 , FT = 1,2743 ± 0,002 МПа·м 1/2 ). Однако статистический тест Tukey HSD не показал существенной разницы между группой 2 и группой 4 с точки зрения IS ( P > 0,05).

Значения WSP и WSL были значительно ниже в группах 2, 3, 4 и 5, чем в контрольной группе ( P <0,05). Группа 5 показала значительно более низкое среднее значение WSP (17.5 мкг/мм 3 ) и Группы 2 и 5 дали значительно более низкие значения WSL (1,4 мкг/мм 3 ) по сравнению с другими группами ( P <0,05). U-статистический тест Манна-Уитни не показал существенных различий между группами 2 и 5, группами 3 и 4 в отношении WSL и между группами 3 и 4 в отношении WSP ( P > 0,05).

ОБСУЖДЕНИЕ

Акриловая смола является наиболее часто используемым материалом для изготовления зубных протезов благодаря своей эстетичности, простоте манипуляций и низкой стоимости.Однако этот материал не идеален из-за его относительно низкой механической прочности, что может привести к поломке протеза. В настоящем исследовании изучалось влияние некоторых широко доступных оксидов металлов, таких как TiO 2 , Al 2 O 3 и ZrO 2 , на ударную вязкость, вязкость разрушения, водопоглощение и растворимость акриловой смолы. .

На сегодняшний день полимеры армируются путем добавления таких материалов, как оксиды металлов9, металлические усилители17, углеродно-графитовые волокна20,21 арамидные волокна22, полиэтиленовые волокна сверхвысокой молекулярной массы (СВМПЭ)23 и стекловолокна.11,24 Размер, форма и распределение частиц наполнителя в полимерной матрице, а также сильная адгезия на границе раздела играют важную роль в механических свойствах полимерных композитов, наполненных частицами. 25 Размер частиц оксида металла должен быть небольшим для правильной обработки.26 размеры частиц оксидов металлов (7-13 мкм), используемых в этом исследовании, намного меньше, чем у частиц порошковой смолы (121,2 мкм). Следовательно, частицы оксида металла будут заполнять междоузлия полимерных частиц, образуя гетерогенную смесь, и не будут вызывать смещения сегментов полимерной цепи.26 Кроме того, процентное содержание оксидов металлов должно поддерживаться на низком уровне, чтобы обеспечить их внедрение в смолу. Преимущество наполнителей, использованных в настоящем исследовании, заключается в более низкой плотности, благодаря чему сохраняется легкий вес акриловой смолы. Все группы в этом исследовании содержали только один тип оксида металла, за исключением группы 2. Смешивание двух оксидов металлов (ZrO 2 и TiO 2 ), имеющих разные размеры частиц, может привести к получению большего количества частиц на единицу объема, что может обеспечить дополнительную улучшение механических и физических свойств акриловых базисов протезов за счет ингибирования промежутков между частицами оксида.

Неорганические армирующие порошкообразные наполнители обычно обладают высокой поверхностной энергией из-за гидрофильной ионной природы. Однако гидрофобный полимер не смачивается и не взаимодействует на поверхности раздела с наполнителем из-за разницы поверхностных энергий. Важно модифицировать поверхность наполнителя, чтобы улучшить смачивание поверхности и адгезию между наполнителем и матрицей. интерфаза между структурной матрицей и матрицей смолы.

В настоящем исследовании армирование полимера оксидами металлов привело к значительно более высоким значениям ударной вязкости и вязкости разрушения по сравнению с контрольной группой. Поскольку вязкость разрушения (K IC ) и ударная вязкость (I) являются наиболее важными свойствами основы протеза из акриловой смолы, желательно получить как можно более высокие значения K IC и I.27 Группа 1 имела перелом. значение ударной вязкости 1,27 МПа·м 1/2 и значение ударной вязкости 4.68 кДж/м 2 . Среди испытательных групп группа 5 показала самые высокие значения ударной вязкости (6,55 кДж/м 2 ) и трещиностойкости (1,66 МПа·м 1/2 ), что означает повышение вязкости разрушения на 30% и повышение ударной вязкости на 40%. . Это улучшение может быть связано с наименьшим размером частиц и правильным распределением ZrO 2 , что может привести к увеличению длины трещины в процессе разрушения. Увеличение длины трещины может привести к увеличению поглощения энергии перед разрушением.28

Улучшение механических свойств акриловых базисов зубных протезов за счет включения дисперсных наполнителей изучалось несколькими исследователями. Результаты настоящего исследования согласуются с данными, полученными в исследовании Zuccari et al.,10 в котором порошки Al 2 O 3 , MgO и ZrO 2 применялись для усиления используемых самоотверждающихся акриловых смол. для изготовления временных несъемных реставраций. Среди оксидных частиц 2% ZrO 2 показали самые большие улучшения модуля упругости, поперечной прочности, ударной вязкости и твердости. Schricker et al.29 оценили влияние метакрилированных гиперразветвленных полимеров (MA-HB), приготовленных в различных концентрациях, на вязкость разрушения. Они обнаружили, что значения вязкости разрушения составляли 1,45 и 1,81 для контрольной группы и группы с добавлением 1% MA-HB соответственно. С другой стороны, Elshereksi et al.,30 исследовали влияние включения 10 вес.% BaTiO 3 наполнителя на вязкость разрушения ПММА. Они представили уменьшенные значения K IC для испытуемой группы по сравнению с контрольной группой.Это объяснялось слабой адгезией между BaTiO 3 и полимерной матрицей, а также анизотропной ориентацией частиц в композиционном материале. Кроме того, они не сообщили о каком-либо связующем, использованном для обработки BaTiO 3 с целью улучшения связи между наполнителем и полимерной матрицей. Schulze et al.31 пришли к выводу, что увеличение доли наполнителя не обязательно приводит к увеличению прочности. Поскольку более высокие фракции наполнителя создают больше дефектов, которые ослабляют материалы. Низкие фракции наполнителя, использованные в этом исследовании, могли привести к более высоким значениям прочности, полученным в испытуемых группах. Чтобы иметь возможность сравнивать результаты аналогичных исследований, условия нагружения и геометрия образца, такие как размеры образца, наличие и конфигурация надрезов, должны быть одинаковыми.3 Поскольку в литературе нет исследований, в которых использовалось та же самая машина для испытания на ударную вязкость и соответствующие условия нагружения могут привести к вводящим в заблуждение выводам при прямом сравнении результатов ударной вязкости с другими исследованиями.

При улучшении механических свойств акриловой пластмассы для основы зубных протезов также очень важно не нарушать ее физические свойства, такие как водопоглощение и растворимость. Протезы из акриловой пластмассы отличаются своей тенденцией к поглощению воды, что вызывает соответствующее изменение размеров и гидролитическую деградацию полимеров.32,33 Растворимость представляет собой массу растворимых материалов из полимеров. Инициаторы, активаторы, пластификаторы и остаточные мономеры представляют собой растворимые вещества, содержащиеся в акриловых смолах основы зубных протезов.11 Для полимеров основы зубных протезов значение водопоглощения должно быть меньше или равно 32 мкг/мм 3 в соответствии с рекомендациями ISO 1567.15 В предыдущих исследованиях сообщалось о значениях 10–25 мкг/мм 3 для водопоглощения различных типов. акриловых смол.34,35 В этом исследовании самое высокое среднее значение водопоглощения, 21,3 мкг/мм 3 , было получено для группы 1, что было намного ниже рекомендованного значения и согласуется с результатами других исследований.34 ,35 При сравнении группы 1 и других групп было замечено, что введение оксида металла приводит к снижению показателей водопоглощения.Группа 5 показала самое низкое среднее значение водосорбции 17,5 мкг/мм 3 , что было значительно ниже, чем в других группах. В результате испытания на растворимость средние значения опытных групп соответствовали требованиям ISO 156715 (не более 1,6 мкг/мм 3 для термополимеризующихся акриловых смол). Группы 2, 3, 4 и 5 имели более низкие значения растворимости по сравнению с группой 1. Самые низкие средние значения растворимости были определены для групп 2 и 5, которые были значительно ниже, чем в других группах.Причины, по которым группы с добавлением оксида металла демонстрируют значительно более низкие значения водопоглощения и растворимости, чем контрольная группа, можно объяснить несколькими способами. В процессе полимеризации акриловых смол среди полимерных цепей может возникать пористость или микропустоты. Было показано, что высокий уровень пористости или микропустот облегчает транспорт жидкости в полимер и из него, выступая в качестве мест для связывания молекул и приводя к усиленному поглощению растворителя и элюированию.36 Оксиды металлов, использованные в этом исследовании, нерастворимы в воде37. и может уменьшить общий объем поглощающего полимера.36 Вторым фактором мог быть металлический связующий агент, который использовался для обработки оксидов металлов. Грунтовка по металлу на основе метакрилата тиофосфорной кислоты по химической природе схожа с полимерной матрицей. Таким образом, поверхность раздела оксида металла и смолы, обеспечиваемая металлическим связующим, может привести к уменьшению количества воды, достигающей внутренних слоев полимерной матрицы. Vallittu38 сравнил два разных силановых агента в улучшении адгезии между волокнами и акриловым базисным материалом протеза.Он сообщил, что обработка волокна силановым соединением уменьшила пустоты между полимерной матрицей и волокнами, что привело к меньшей сорбции воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках данного исследования можно сделать следующий вывод. Поскольку наполнители Al 2 O 3 , TiO 2 и ZrO 2 приводят к значительному увеличению ударной вязкости и трещиностойкости, а также значительному снижению водопоглощения и растворимости, модификация термоотверждаемых акриловых смол определенными количествами оксиды металлов, особенно с ZrO 2 , могут быть полезны для предотвращения переломов зубных протезов и нежелательных физических изменений, возникающих в результате воздействия ротовой жидкости клинически.

Ссылки

1. Darbar UR, Huggett R, Harrison A. Перелом зубного протеза – обзор. Бр Дент Дж. 1994; 176:342–345. [PubMed] [Google Scholar]2. Джаггер Д.С., Харрисон А., Джандт К.Д. Армирование зубных протезов. J Оральная реабилитация. 1999; 26: 185–194. [PubMed] [Google Scholar]3. Мэн Т.Р., младший, Латта М.А. Физические свойства четырех акриловых базисных смол для зубных протезов. J Контемп Дент Практ. 2005; 6: 93–100. [PubMed] [Google Scholar]4. Кани Т., Фуджи К., Арикава Х., Иноуэ К. Свойства изгиба и ударная вязкость полимерной основы зубного протеза, армированной стекловолокном.Дент Матер. 2000; 16: 150–158. [PubMed] [Google Scholar]5. Нотт Нью-Джерси. Долговечность акриловых базисов полных съемных протезов на практике. Квинтэссенция Инт. 1989; 20: 341–343. [PubMed] [Google Scholar]6. Руффино АР. Влияние стальных упрочнителей на сопротивление разрушению базиса полного съемного протеза из акриловой пластмассы. Джей Простет Дент. 1985; 54: 75–78. [PubMed] [Google Scholar]7. Тераока Ф., Накагава М., Такахаши Дж. Адаптация акриловых протезов, армированных металлической проволокой. J Оральная реабилитация. 2001; 28: 937–942. [PubMed] [Google Scholar]8.Голдберг А.Дж., Берстон С.Дж. Применение армирования непрерывным волокном в стоматологии. Дент Матер. 1992; 8: 197–202. [PubMed] [Google Scholar]9. Сехайпал С.Б., Суд В.К. Влияние металлических наполнителей на некоторые физические свойства акриловой смолы. Джей Простет Дент. 1989; 61: 746–751. [PubMed] [Google Scholar] 10. Зуккари А.Г., Осида Ю., Мур Б.К. Армирование акриловыми смолами для временных несъемных реставраций. Часть I: Механические свойства. Биомед Матер Инж. 1997; 7: 327–343. [PubMed] [Google Scholar] 11. Миеттинен В.М., Валлитту П.К., доцент Д.Т.Сорбция воды и растворимость полиметилметакрилатной смолы для протезов, армированных стекловолокном. Джей Простет Дент. 1997; 77: 531–534. [PubMed] [Google Scholar] 12. Феникс РД. Смолы для изготовления зубных протезов: технические аспекты и методы обработки. В: Anusavice KJ, редактор. Филипа «Наука о стоматологических материалах». 11-е изд. Сент-Луис: Компания Saunders WB; 2003. стр. 721–756. [Google Академия] 13. Fujii K. Усталостные свойства акриловых смол для изготовления протезов. Дент Матер Дж. 1989; 8: 243–259. [PubMed] [Google Scholar] 14.О’Брайен У.Дж. Стоматологические материалы и их выбор. 3-е изд. Иллинойс: Quintessence Pub Co; 2002. С. 1–11. [Google Академия] 15. ИСО 1567:1999. Базовые полимеры для стоматологии и зубных протезов. Женева: Международная организация по стандартизации; 1999. [Google Scholar]16. Cucci AL, Vergani CE, Giampaolo ET, Afonso MC. Сорбция воды, растворимость и прочность сцепления двух автополимеризующихся акриловых смол и одной термополимеризующейся акриловой смолы. Джей Простет Дент. 1998; 80: 434–438. [PubMed] [Google Scholar] 17. Валлитту П.К., Лассила В.П.Армирование базисного материала протеза из акриловой смолы металлическими или волокнистыми усилителями. J Оральная реабилитация. 1992; 19: 225–230. [PubMed] [Google Scholar] 18. Кайчик С., Джаггер Р.Г. Влияние длины цепи сшивки на механические свойства формованной из теста полиметилметакрилатной смолы. Дент Матер. 1992; 8: 153–157. [PubMed] [Google Scholar] 19. Йилмаз С., Коркмаз Т. Усиливающее действие нано- и микронаполнителей на вязкость разрушения двух временных полимерных материалов. Матер Дес. 2007;28:2063–2070.[Google Академия] 20. Мэнли Т.Р., Боуман А.Дж., Кук М. Основания зубных протезов, армированные углеродными волокнами. Бр Дент Дж. 1979; 146: 25–28. [PubMed] [Google Scholar] 21. ДеБоер Дж., Вермилья С.Г., Брэди Р.Э. Влияние ориентации углеродного волокна на сопротивление усталости и свойства при изгибе двух полимеров для протезов. Джей Простет Дент. 1984; 51: 119–121. [PubMed] [Google Scholar] 22. Малларки Р.Х. Усиление арамидным волокном акриловых приборов. Дж. Клин Ортод. 1985; 19: 655–658. [PubMed] [Google Scholar] 23. Брейден М., Дэви К.В., Паркер С., Ладизески Н.Х., Уорд И.М.Основа протеза полиметилметакрилат, армированный ультратонкими модульными полиэтиленовыми волокнами. Бр Дент Дж. 1988; 164: 109–113. [PubMed] [Google Scholar] 24. Солнит ГС. Эффект армирования метилметакрилатом обработанными силаном и необработанными стекловолокнами. Джей Простет Дент. 1991;66:310–314. [PubMed] [Google Scholar] 25. Унал Х., Мимароглу А. Влияние добавления наполнителя на механические свойства полимера нейлон-6. J Reinf Plast Compos. 2004; 23: 461–469. [Google Академия] 26. Коркмаз Т., Доган А., Усанмаз А.Динамико-механический анализ временных полимерных материалов, армированных оксидами металлов. Биомед Матер Инж. 2005; 15: 179–188. [PubMed] [Google Scholar] 27. Альхареб АО, Ахмад ЗА. Влияние армирования Al 2 O 3 /ZrO 2 на механические свойства основы протеза из ПММА. J Reinf Plast Compos. 2011;30:86–93. [Google Академия] 28. Гупта Н., Брар Б.С., Волдесенбет Э. Влияние добавления наполнителя на сжимающие и ударные свойства эпоксидной смолы, армированной стекловолокном. Bull Mater Sci.2001; 24: 219–223. [Google Академия] 29. Шрикер С. Р., Хамза Т., Джере Д., Дотронг М., Ви А. Влияние метарцилированных гиперразветвленных полимеров на свойства разрушения базовых материалов зубных протезов. J Macromol Sci Part A Pure Appl Chem. 2006;43:205–212. [Google Академия] 30. Эльшерекси Н.В., Мохамед С.Х., Арифин А., Мохд Исак З.А. Влияние включения наполнителя на свойства прочности на излом поли(метилметакрилата) основы зубного протеза J Phys Sci. 2009; 20:1–12. [Google Академия] 31. Шульце К.А., Заман А.А., Седерхольм К.Ю.Влияние доли наполнителя на прочность, вязкость и пористость экспериментальных компомерных материалов. Джей Дент. 2003; 31: 373–382. [PubMed] [Google Scholar] 32. Ченг Ю.Ю., Чоу Т.В., Ладизески Н.Х. Полимерная основа протеза, армированная высокоэффективным полиэтиленовым волокном: водопоглощение и изменение размеров при погружении. J Macromol Sci Phys. 1993; 32: 433–481. [Google Академия] 33. Вонг Д.М., Ченг Л.И., Чоу Т.В., Кларк Р.К. Влияние метода обработки на точность размеров и водопоглощение протезов из акриловой пластмассы. Джей Простет Дент. 1999; 81: 300–304. [PubMed] [Google Scholar] 34. Барсби МДж. Полимерная основа для протезов с низким водопоглощением. Джей Дент. 1992; 20: 240–244. [PubMed] [Google Scholar] 35. Арима Т., Мурата Х., Хамада Т. Влияние сшивающих агентов на сорбцию воды и характеристики растворимости смолы основы зубного протеза. J Оральная реабилитация. 1996; 23: 476–480. [PubMed] [Google Scholar] 36. Ферракан Дж.Л. Гигроскопические и гидролитические эффекты в стоматологических полимерных сетках. Дент Матер. 2006; 22: 211–222. [PubMed] [Google Scholar] 37.Panyayong W, Oshida Y, Andres CJ, Barco TM, Brown DT, Hovijitra S. Армирование акриловыми смолами для временных несъемных реставраций. Часть III: влияние добавления смесей диоксида титана и диоксида циркония на некоторые механические и физические свойства. Биомед Матер Инж. 2002; 12: 353–366. [PubMed] [Google Scholar] 38. Валлитту ПК. Сравнение двух различных силановых соединений, используемых для улучшения адгезии между волокнами и акриловым базисным материалом зубного протеза. J Оральная реабилитация. 1993; 20: 533–539. [PubMed] [Google Scholar]

Самособирающиеся гибридные катализаторы на основе оксидов металлов, приготовленные путем простого смешивания с органическими модификаторами

Скрининг катализаторов гидрометоксилирования акрилонитрила

В качестве первого шага к разработке стратегии мы исследовали комбинацию CeO 2 и производных пиридина, несущих различные функциональные группы во 2-м положении пиридинового кольца, при гидрометоксилировании акрилонитрила в 3-метоксипропионитрил при 323 K (таблица 1), которое, как известно, является типичной реакцией присоединения, катализируемой основанием, и полезно для синтез фармацевтических полупродуктов, пластификаторов и добавок для синтетического каучука.Без производных пиридина использование только CeO 2 обеспечивало низкий выход (0,5%) даже после 24-часового времени реакции (таблица 1, запись 13). Добавление пиридина дало немного более высокую активность, чем без производных пиридина (таблица 1, запись 5), и активность была аналогична активности только пиридина (без CeO 2 ) в качестве основного катализатора (скорость реакции только пиридина: 0,04). ммоль ч -1  г -1 ). Производные пиридина с группами ОН, СН 3 или ОСН 3 показали в 2–4 раза более высокую активность, чем в случае пиридина (табл. 1, опыт 2–4).Напротив, производные пиридина с COCH 3 , CH 2 OH, C 2 H 5 , CONH 2 или CH 2 OCH – 10 записей показали низкую активность (табл. ). Производное пиридина, 2-цианопиридин, который имеет цианогруппу в положении 2 пиридинового кольца, показал гораздо более высокую активность с высокой селективностью в отношении продукта (> 99%), чем другие производные пиридина (таблица 1, запись 1). , а активность была более чем в 2000 раз выше, чем только CeO 2 (таблица 1, записи 1 и 13).Только 2-цианопиридин (без CeO 2 ) не давал продукта (<0,1%, 24 ч). Следовательно, комбинация CeO 2 и 2-цианопиридина была эффективной для реакции, а увеличение скорости (> 2000 раз) является самым высоким среди предыдущих отчетов о гетерогенных и гомогенных гибридных катализаторах (максимальное увеличение скорости, ~100 раз). с Pt/SiO 2 + цинхонидин 43 ).

Таблица 1 Сравнение катализаторов на основе CeO 2 и производных пиридина в реакции гидрометоксилирования акрилонитрила.

Для подтверждения необходимости CeO 2 в этой системе в реакцию вводили различные оксиды металлов. На рис. 2а показаны скорости реакции ( В /ммоль ч -1  г кат -1 ) для случаев только оксидов металлов и гибридной системы оксиды металлов + 2-цианопиридин. Подробные результаты показаны в дополнительных таблицах 1 и 2. Увеличение скорости практически не наблюдалось для других оксидов металлов, хотя некоторое увеличение скорости наблюдалось для La 2 O 3 (примерно в два раза), что указывает на то, что комбинация CeO 2 и 2-цианопиридин необходимы для достижения высокой активности в этой реакционной системе.Исследовали ход реакции на CeO 2 +2-цианопиридине (рис. 2б). Подробные результаты показаны в дополнительной таблице 3. Реакция протекала гладко, достигнув почти 100%-ной конверсии за 12 часов с селективностью >99%, что дало выход продукта 98%. Высокая селективность сохранялась при высокой конверсии в течение длительного времени реакции (24 часа). Для проверки того, что наблюдаемый катализ не был обусловлен выщелачиванием в раствор частиц церия, реакцию проводили при 0.5  ч, чтобы получить конверсию 17%, с последующим удалением CeO 2 из реакционной смеси горячим фильтрованием. Фильтрат реагировал в тех же условиях, и реакция полностью остановилась (дополнительная рис. 1). Результаты индуктивно-связанной плазмы подтвердили, что содержание Се в растворе было ниже предела обнаружения (<0,1 ч/млн), что продемонстрировало, что каталитически активные частицы не элюировались из СеО 2 в условиях реакции, и наблюдаемый катализ был действительно гетерогенным.Число катионов Ce на поверхности CeO 2 рассчитано как 1,13 ммоль g −1 по поверхностной плотности атомов Ce на CeO 2 (111) и площади его поверхности (86 м 2  g −1 ) (ссылка 37). На основе общего количества CeO 2 и количества катионов Ce на поверхности CeO 2 были рассчитаны числа оборотов, равные 9,8 и 50 соответственно, так что CeO 2 +2-цианопиридин каталитически промотирован. Реакция.Наконец, в той же реакции исследовали влияние нитрильных соединений, пиридина и фурана (рис. 2в). Подробные результаты показаны в дополнительной таблице 4. Гетероароматические соединения, содержащие цианогруппу во 2-м положении гетероароматического кольца, 2-цианопиридин, цианопиразин и 2-цианопиримидин, показали высокую активность с порядком активности, следующим за 2-цианопиридином. >цианопиразин>2-цианопиримидин. Добавление 2-фуронитрила или метоксиацетонитрила также было эффективным для каталитической системы.С другой стороны, добавки без цианогруппы, такие как пиридин и фуран, почти не давали продукта, в то время как добавки без каких-либо других гетероатомов (N или O), за исключением цианогруппы, бутиронитрил и бензонитрил, почти не давали продукта, что указывает на то, что как цианогруппа, так и гетероатом (N или O) были важными составляющими эффективных добавок. Структурные изомеры 2-цианопиридина, а именно 3- и 4-цианопиридины, не были эффективны в системе, что позволяет предположить, что относительное положение между цианогруппой и гетероатомом (N или O) имеет большое значение.Это означает, что эффективные органические добавки имеют общие структурные особенности; эффективные нитрилы имеют цианогруппу в α-положении гетероатома (N или O). Чтобы установить, связана ли основность добавок со скоростью реакции ( V ), основность была оценена с помощью расчета DFT как Δ E протонирования (дополнительная таблица 5). Никакой четкой корреляции между основностью и скоростью реакции не наблюдалось во всех добавках, и только основность не может объяснить эффект увеличения скорости добавок, который показывает, что две основные функциональные группы в подходящем положении в структуре добавки необходимы для эффективного нитрила. добавки.Сосредоточение внимания на эффективных нитрильных добавках (2-цианопиридин, цианопиразин, 5-фтор-2-цианопиридин, 2-цианопиримидин, 2-фуронитрил и метоксилацетонитрил), умеренная корреляция между скоростью реакции и более высокой основностью основных функциональных групп (более низкая Δ E ). Однако эффективные нитрилы можно разделить на два типа: нитрилы с другим атомом азота (2-цианопиридин, цианопиразин, 5-фтор-2-цианопиридин и 2-цианопиримидин) и нитрилы с атомом кислорода (2-фуронитрил и метоксилацетонитрил).В случае первых нитрилов (2-цианопиридин, цианопиразин, 5-фтор-2-цианопиридин и 2-цианопиримидин) основность атома азота в гетероароматическом кольце выше, чем у атома азота цианогруппы, напротив, в случае последних нитрилов (2-фуронитрила и метоксилацетонитрила) основность атома О ниже, чем у атома N в цианогруппе. Кроме того, если сосредоточить внимание на основности цианогруппы в каждом типе эффективных нитрилов, более высокая основность цианогруппы, по-видимому, эффективна для каталитической системы (2-цианопиридин по сравнению с цианопиразином, 5-фтор-2-цианопиридин или 2- цианопиримидин, 2-фуронитрил против метоксиэтонитрила).В частности, 5-фтор-2-цианопиридин, электроноакцепторный фтор, замещенный 2-цианопиридином в положении 5 пиридинового кольца, обеспечивал более низкую основность цианогруппы, чем 2-цианопиридин, и скорость реакции также снижалась (дополнительная таблица). 5), что подтверждает, что более высокая основность цианогруппы эффективна для каталитической системы. Однако влияние основности основных функциональных групп в органических модификаторах будет довольно сложным, и в будущем будут проводиться систематические исследования влияния нитрильных добавок, включая эффекты заместителей или стерические эффекты, для выяснения влияния основности.

Рис. 2. Скрининг оксидов и нитрилов металлов и динамика во времени.

( a ) Сравнение комбинации катализаторов на основе оксидов металлов и 2-цианопиридина. Условия реакции без 2-цианопиридина (серая полоса): акрилонитрил (10 ммоль), метанол (20 ммоль), оксид металла (172 мг), 323 K, воздух, 12–48 ч. Условия реакции с 2-цианопиридином (черная полоса): акрилонитрил (10 ммоль), метанол (20 ммоль), оксид металла (172 мг), 2-цианопиридин (2 ммоль), 323 К, воздух, 0,5–48 ч. Подробные данные описаны в дополнительных таблицах 1 и 2.( b ) Ход реакции на гибридном катализаторе CeO 2 +2-цианопиридин. Условия реакции: акрилонитрил (10 ммоль), метанол (15 ммоль), CeO 2 (1 ммоль), 2-цианопиридин (1 ммоль), 323 К, воздух. Подробные данные описаны в дополнительной таблице 3. ( c ), Влияние органических соединений на активность. Условия реакции: акрилонитрил (10 ммоль), метанол (20 ммоль), CeO 2 (1 ммоль), органическая добавка (2 ммоль), 323 К, воздух. Подробные данные описаны в дополнительной таблице 4.

Была исследована возможность повторного использования CeO 2 . CeO 2 легко извлекался из реакционной смеси фильтрованием. После промывки ацетоном с последующим прокаливанием при 873 К в течение 3 ч восстановленный CeO 2 использовали для следующей реакции. CeO 2 можно было использовать повторно не менее трех раз без заметной потери активности и селективности (дополнительный рис. 2), а анализы рентгеновской дифракции (XRD) подтвердили, что структура CeO 2 оставалась неповрежденной во время испытаний на возможность повторного использования ( Дополнительный рис. 3).

Исследование состояния адсорбции 2-цианопиридина на CeO

2

Цвет оксидов металлов, таких как CeO 2 и TiO 2 , в значительной степени зависит от электронного состояния, и такое изменение цвета часто наблюдается для адсорбция органических соединений на оксидах металлов 44,45,46 . В данной реакции цвет CeO 2 в метанольном растворителе был желтоватым (Пробел, см. вставку к рис. 3а), в то время как цвет CeO 2 в метанольном растворителе почти мгновенно становился темно-желтым при добавлении 2-цианопиридина. добавляют к раствору CeO 2 + метанол.Было обнаружено, что соответствующее изменение спектров УФ-видимой области имеет максимальный пик поглощения при 402 нм (рис. 3а). Когда CeO 2 удаляли из раствора фильтрованием, остаточный жидкий раствор был прозрачным и бесцветным. Интенсивность поглощения увеличивалась с увеличением количества 2-цианопиридина (рис. 3б). Разностные спектры, полученные путем вычитания пустого спектра, показали, что интенсивность полосы увеличивалась с увеличением количества 2-цианопиридина. Ни CeO 2 , ни 2-цианопиридин не имеют пиков поглощения в этой области (рис.3а и дополнительный рис. 4). Следовательно, изменение цвета происходит из-за сильного взаимодействия между CeO 2 и 2-цианопиридином и может быть отнесено к переносу заряда лиганда на металл (CT) между CeO 2 и 2-цианопиридином в соответствии с литературными данными. на CT комплексообразование между CeO 2 или TiO 2 и фенольными соединениями 45,46 . Положение максимума полосы поглощения практически не изменилось (рис. 3в), что свидетельствует об образовании одних и тех же адсорбционных форм на CeO 2 независимо от количества присутствующего 2-цианопиридина.Интерпретация этого явления заключается в том, что поверхностные частицы, образующиеся при взаимодействии CeO 2 с 2-цианопиридином, однородны в диапазоне от низкой до высокой концентрации. При использовании бензонитрила или пиридина вместо 2-цианопиридина изменения окраски не наблюдалось, хотя бензонитрил или пиридин могут адсорбироваться на льюисовских кислотных центрах CeO 2 на атоме N цианогруппы или на пиридиновом кольце соответственно 42 . 2-цианопиридин легко удалялся из CeO 2 путем промывания большим количеством метанола (определялось с помощью ТГ-ДТА (дополнительный рис.5), что означает, что 2-цианопиридин не реагирует с поверхностью CeO 2 . Эти результаты свидетельствуют о том, что 2-цианопиридин адсорбируется на CeO 2 как по атомам N цианогруппы, так и по пиридиновому кольцу без превращения цианогруппы в 2-цианопиридин. Интенсивность полосы при 402 нм представлена ​​в зависимости от концентрации 2-цианопиридина (рис. 3d). Интенсивность полосы линейно увеличивалась с увеличением концентрации 2-цианопиридина и выравнивалась при высоких концентрациях (≥0.24 м). Была получена хорошая линейная корреляция между 1/(концентрация 2-цианопиридина) и 1/(KM-KM Blank ) (рис. 3e), что указывает на то, что комплексообразование между 2-цианопиридином и CeO 2 следует кинетике изотермы Ленгмюра. CeO 2 и 2-цианопиридин находятся в равновесии с комплексом CeO 2 -2-цианопиридин C-T (см. вставку к рис. 3e), что приводит к наблюдаемому изменению цвета CeO 2 . Спектры УФ-видимой области были измерены путем изменения соотношения 2-цианопиридин/метанол от 1/15 до ∞ (без метанола) (дополнительный рис.6). Хотя спектр с соотношением ∞ (без метанола) имел широкую полосу поглощения, отличную от таковой при стандартных условиях реакции, остальные спектры были почти такими же (соотношение 2-цианопиридин/метанол = 0,067, 0,1, 0,2, 1 и 2). Таким образом, количество и электронное состояние образовавшегося комплекса CeO 2 -2-цианопиридин CT были почти одинаковыми при условии присутствия метанола, что означает самосборку CeO 2 и 2-цианопиридина в метанольном растворителе с образованием Тот же комплекс КТ.

Рисунок 3: Анализ реакционных смесей с помощью УФ-видимой спектроскопии.

( a ) УФ-видимые спектры реакционных смесей с 2-цианопиридином и без него. Условия реакции: акрилонитрил (10 ммоль), метанол (20 ммоль), CeO 2 (1 ммоль), 2-цианопиридин (контроль: 0 ммоль, реакция: 2 ммоль), 323К, воздух, 0,25ч. ( b ), УФ-видимые спектры смесей при различных концентрациях 2-цианопиридина. Условия: метанол (20 ммоль), CeO 2 (1 ммоль), 2-цианопиридин ( a : 0.0035 М; б : 0,0064 M; с : 0,0091 M; д : 0,027 M; e : 0,055 M; f : 0,10 M; г : 0,24 М; ч : 0,35 М), 323 К, воздух, 1,0 ч. ( c ), Разностные спектры, полученные вычитанием пустых спектров (КМ Бланк ) из каждого спектра (КМ) b . ( d ) Интенсивность полосы при 402 нм в разностных спектрах (KM-KM Blank ) в зависимости от концентрации 2-цианопиридина. ( e ) Корреляция между 1/(концентрация 2-цианопиридина) и 1/(KM-KM Blank ).КМ, Кубелка–Мунк.

Для подтверждения состояния адсорбции 2-цианопиридина и метанола на CeO 2 были проведены FTIR-анализы введением метанола в CeO 2 , за которым последовало введение 2-цианопиридина при 323 K (дополнительная рис. 7). Полосы 2235 и 2287 см −1 наблюдались в области между 2000 и 2350 см −1 , которые можно отнести к неинтерактивным ν (CN) и водородным связям ν (CN) , соответственно. Следовательно, учитывая, что полоса при 2287 см -1 не наблюдалась без метанола (дополнительный рис. 7), введение метанола вызывает водородную связь между группой CN в 2-цианопиридине и атомом H.

Для выяснения того, действительно ли образующийся комплекс CeO 2 -2-цианопиридин ЦТ действует как катализатор гидрометоксилирования акрилонитрила, были проведены реакции при различных концентрациях 2-цианопиридина (0–0,34 M) и скоростях реакции (ммоль h -1  g -1 ) определяли в условиях, когда конверсия была ниже 30%.На рис. 4а показана скорость реакции в зависимости от концентрации 2-цианопиридина. Скорость реакции увеличивалась с увеличением концентрации 2-цианопиридина и становилась асимптотической при высоких концентрациях (≥0,24 M), что сходно с тенденцией интенсивности полосы в УФ-видимом спектре в зависимости от концентрации 2-цианопиридина (рис. 3г). График скорости реакции строили в зависимости от интенсивности полосы при одной и той же концентрации 2-цианопиридина (рис. 4б), что обеспечивало хорошую корреляцию между параметрами.Сделан вывод, что образовавшийся комплекс прочно связан с активными центрами. Исходя из этих результатов, однородный комплекс CeO 2 -2-цианопиридин CT, скорее всего, образуется в результате равновесной адсорбции 2-цианопиридина на CeO 2 , который служит активным центром реакции.

Рис. 4. Кинетические исследования и корреляция между кинетикой и анализом в УФ-видимой области.

( a ) Скорость реакции в зависимости от концентрации 2-цианопиридина. ( b ) Корреляция между скоростью реакции и интенсивностью полосы при 402 нм в разностных спектрах (KM-KM Blank ) при той же концентрации 2-цианопиридина.КМ, Кубелка–Мунк.

Для определения поверхностного отношения количества 2-цианопиридина (C 2-цианопиридин (моль)) к количеству катиона Ce на поверхности CeO 2 (Ce сурф (моль)) 37 скорости реакции были измеряли, поддерживая общее количество C 2-цианопиридина и Ce Surf постоянным (~2,0 ммоль). На графике Джоба показана вулканическая кривая и максимальный выход при молярном соотношении Ce сурф /(Ce сурф +C 2-цианопиридин )=0.8 (рис. 5a и дополнительная таблица 6), что указывает на то, что предпочтительно образуется комплекс 1: 4 между 2-цианопиридином и поверхностными катионами Ce. Учитывая, что CeO 2 имеет только кислотные центры Льюиса в качестве кислотных центров и основные центры Льюиса на поверхности 42 и что основность атома N пиридинового кольца выше, чем у цианогруппы в 2-цианопиридине (дополнительная таблица 5) атом N пиридинового кольца в 2-цианопиридине будет преимущественно адсорбироваться на льюисовском кислом центре катионов Ce CeO 2 , а атом N цианогруппы будет близок к атому O CeO 2 поверхность.По результатам скрининга нитрилов, УФ-видимого анализа и ТГ-ДТА (рис. 2c и 3 и дополнительная рис. 5) возможно, что 2-цианопиридин взаимодействует с CeO 2 по обоим атомам N пиридина. кольцо и цианогруппа. Кроме того, анализ FTIR показал, что цианогруппа в 2-цианопиридине образует водородную связь с атомом H (дополнительная рис. 7). Точная адсорбционная структура гетерогенного/гомогенного гибридного материала на данном этапе исследования неизвестна.Однако, учитывая, что метанол может диссоциировать по кислотно-основным центрам на CeO 2 (ссылка 47) и представленные доказательства соответствующих результатов, таких как структурные особенности эффективных добавок (таблица 1 и рис. 2c), УФ-видимый анализ и ТГ-ДТА CeO 2 +2-цианопиридина (рис. 3 и дополнительная рис. 5), а также кинетика, показывающая взаимосвязь между концентрацией 2-цианопиридина и скоростью реакции (рис. 4), мы предполагают наличие адсорбционной структуры, состоящей из CeO 2 , 2-цианопиридина и метанола, где существует водородная связь NH + -O между атомом N цианогруппы и атомом O CeO 2 (рис. .5б). При формировании такой адсорбционной структуры можно ожидать проявления сильной основности за счет высокой стабилизации Н + двумя соседними гетероатомами (N и O), что может быть связано с результатами, полученными эффективными нитрилами с высокой основностью цианогруппы. группа имеет высокую скорость реакции (дополнительная таблица 5).

Рисунок 5: График Джоба и модели адсорбции 2-цианопиридина на CeO 2 .

( a ) Диаграмма Джоба при комплексообразовании 2-цианопиридина и CeO 2 .Се прибой : поверхность Се количество СеО 2 (моль), С 2-цианопиридин : количество 2-цианопиридина (моль). Условия реакции: акрилонитрил (40 ммоль), метанол (60 ммоль), CeO 2 (0–10,3 ммоль), 2-цианопиридин (2,0–3,6 ммоль), 323 K, воздух, 0,25 ч. Подробные данные описаны в дополнительной таблице 6. ( b ) Изображение адсорбции 2-цианопиридина и метанола на CeO 2 .

Применение в других реакциях, катализируемых основаниями

Для изучения универсальности каталитической системы CeO 2 +2-цианопиридин каталитический материал применяли для переэтерификации метилбензоата с 1-гексанолом и конденсации Кнёвенагеля из бензальдегида и этила. цианоацетат, которые, как известно, катализируются основным катализатором.Материал показал более чем в 10 раз более высокую активность в этих реакционных системах по сравнению с только CeO 2 (в 14 раз для переэтерификации и в 11 раз для конденсации Кнёвенагеля, дополнительная рис. 8). Таким образом, каталитическая система может действовать как сильноосновной катализатор, что свидетельствует о том, что катализатор можно широко применять в реакциях, катализируемых основанием.

Узнать о кислотно-основном характере оксидов

Амфотерные оксиды — это оксиды, которые обладают как кислотными, так и основными свойствами и могут действовать как кислоты и основания.Эти оксиды реагируют с кислотами или основаниями и образуют соль и воду (реакция нейтрализации). Такие элементы, как алюминий, переходные металлы, такие как цинк, титан, медь, золото, и элементы p-блока, такие как германий, сурьма, висмут, образуют амфотерные оксиды. Реакции и примеры некоторых амфотерных оксидов приведены ниже.

В кислой среде: ZnO +h3SO4→ZnSO4+h3O{\rm{ZnO}}\,{\rm{ + }}{\kern 1pt} {\kern 1pt} {{\rm{H}}_{\ rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}{\kern 1pt} \to {\rm{ZnS}}{{\rm{O }}_{\rm{4}}}{\kern 1pt} {\rm{ + }}{\kern 1pt} {{\rm{H}} _{\rm{2}}}{\rm{O }}ZnO+h3​SO4​→ZnSO4​+h3​O

В основной среде: ZnO+2NaOH+h3O→Na2[Zn(OH)4]{\rm{ZnO}}{\kern 1pt} {\kern 1pt} {\rm{ + }}{\kern 1pt} {\rm{2NaOH}}{\kern 1pt} {\rm{ + }}{\kern 1pt} {{\rm{H}} _{\rm {2}}}{\rm{O}} \to {\rm{N}}{{\rm{a}}_{\rm{2}}}\left[{{\rm{Zn}}{ {\left( {{\rm{OH}}} \right)}_{\rm{4}}}} \right]ZnO+2NaOH+h3​O→Na2​[Zn(OH)4​]

В кислой среде: Al2O3+6HCl→2AlCl3+3h3O{\rm{A}}{{\rm{l}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{3} }}{\kern 1pt} {\kern 1pt} {\rm{ + }}{\kern 1pt} {\kern 1pt} {\rm{6HCl}} \to {\rm{2AlC}}{{\rm{ l}}_{\rm{3}}}{\kern 1pt} {\rm{ + }}{\kern 1pt} {\rm{3}}{{\rm{H}}_{\rm{2 }}}{\rm{O}}Al2​O3​+6HCl→2AlCl3​+3h3​O

В основной среде: Al2O3+2NaOH+3h3O→2Na[Pb(OH)4]{\rm{A}} {{\ rm {l}} _ {\ rm {2}}} {{\ rm {O}} _ {\ rm {3}}} {\ kern 1pt} {\rm{ + }}{\kern 1pt} {\rm{2NaOH}}{\kern 1pt} {\rm{+ 3}}{{\rm{H}}_{\rm{2}} }{\rm{O}} \to {\rm{2Na}}\left[ {{\rm{Pb}}{{\left({{\rm{OH}}} \right)}_{\rm {4}}}} \right]Al2​O3​+2NaOH+3h3​O→2Na[Pb(OH)4​]

Нейтральные оксиды – это оксиды, которые не проявляют ни кислотных, ни основных свойств или не образуют солей с кислотами и основаниями, называются нейтральными оксидами. Вода представляет собой амфотерный оксид водорода. Ниже приведены примеры и реакции некоторых нейтральных оксидов.

  • Окись углерода: 2C(S)+O2(g)→2CO(g){\rm{2}}{{\rm{C}}_{\left( {\rm{S}} \right )}} {\ kern 1pt} {\ rm { + }} {\ kern 1pt} {{\ rm {O}} _ {\ rm {2}}} _ {\ left ( {\ rm {g}} \ справа)} \to {\rm{2C}}{{\rm{O}}_{\left( {\rm{g}} \right)}}2C(S)​+O2​(g)​→ 2CO(g)​

  • Закись азота: 2N2+O2→2N2O{\rm{2}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{\rm{ + }}{\ kern 1pt} {\kern 1pt} {{\rm{O}}_{\rm{2}}} \to {\rm{2}}{{\rm{N}}_{\rm{2}} }{\rm{O}}2N2​+O2​→2N2​O

  • Вода: 2h3(g)+O2(g) →2h3O(l){\rm{2}}{{\rm{H }} _ {\ rm {2}}} _ {\ left ( {\ rm {g}} \ right)} {\ kern 1pt} {\ rm { +}} {\ kern 1pt} {{\ rm {O }} _ {\ rm {2}}} _ {\ left ( {\ rm {g}} \ right)} \, \ to {\ rm {2}} {{\ rm {H}} _ {\ rm {2}}}{{\rm{O}}_{\left( {\rm{l}} \right)}}2h3​(g)​+O2​(g)​→2h3​O(l)​

Кислотно-основные свойства оксидов циркония, церия и лантана с помощью калориметрического и каталитического исследования

  • G. А. Олах и А. Молнар, Химия углеводородов (Wiley-Interscience, Нью-Йорк, 1995).

    Google ученый

  • E. Erlt, H. Knötzinger and J. Weitkamp, ​​ Handbook of Heterogeneous Catalysis (Wiley-VCH, Weinheim, 1997).

    Google ученый

  • S.A. Gembicki, Stud. Серф. науч. Катал. 130 (2000) 147.

    Google ученый

  • К.Арата, Adv. Катал. 37 (1990) 165.

    Google ученый

  • X. Song and A. Sayari, Catal. преподобный. англ. 38 (1996) 329.

    Google ученый

  • П.Б. Венуто, Микропор. Матер. 2 (1994) 297.

    Google ученый

  • А. Корма и Х. Гарсия, Catal. Сегодня 38 (1997) 257.

    Google ученый

  • К.Tanabe, Solid Acid and Bases (Kodansha, Tokyo and Academic Press, New York, 1970).

    Google ученый

  • K. Tanabe, M. Misono, Y. Ono and H. Hattori, New Solid Acid and Bases (Kodansha, Tokyo and Elsevier, Amsterdam, 1989).

    Google ученый

  • Х. Хаттори, Stud. Серф. науч. Катал. 78 (1989) 35.

    Google ученый

  • С.Малиновский и М. Марчевский, в: Catalysis, Special Periodical Reports , Vol. 8, гл. 4 (Королевское химическое общество, Лондон, 1989 г.).

    Google ученый

  • H. Hattori, Chem. 95 (1995) 527.

    Google ученый

  • Д. Бартомеф, Катал. преподобный. англ. 51 (1996) 521.

    Google ученый

  • Ю.Оно и Т. Баба, Catal. Сегодня 38 (1997) 321.

    Google ученый

  • Э. Иглесиа, Д.Г. Бартон, Дж.А. Бискарди, М.Дж.Л. Гинес и С.Л. Солед, Катал. Сегодня 38 (1997) 339.

    Google ученый

  • В.Ф. Гёльдерих, Stud. Серф. науч. Катал. 75 (1993) 127.

    Google ученый

  • К. Танабе и В.Ф. Гёльдерих, заявл.Катал. Ответ: Общий 181 (1999) 399.

    Google ученый

  • Р.Дж. Цветанович и Ю. Аменомия, Adv. Катал. 17 (1967) 103.

    Google ученый

  • Дж.Л. Фальконер и Дж. А. Шварц, Катал. преподобный. англ. 25 (1983) 141.

    Google ученый

  • J.L. Lemaitre, в: Характеристика гетерогенных катализаторов , гл.2, изд. Ф. Деланней (Деккер, Нью-Йорк, 1984).

    Google ученый

  • Г. Марселин, в: Катализ, Специальные периодические отчеты , Vol. 10, гл. 3 (Королевское химическое общество, Лондон, 1993).

    Google ученый

  • Г. Буска, Катал. Сегодня 41 (1998) 191.

    Google ученый

  • стр.К. Гравель, Adv. Катал. 2 (1972) 191.

    Google ученый

  • A. Auroux, in: Les Techniques Physiques d’Etude des Catalyseurs , Ch. 24, ред. Б. Имелик и Ж. К. Ведрин (Technip, Париж, 1988).

    Google ученый

  • Н. Кардона-Мартинес и Х.А. Дюмесик, Adv. Катал. 38 (1992) 149.

    Google ученый

  • стр.J. Andersen and HH Kung, in: Catalysis, Specialist Periodical Reports , Vol. 11, гл. 11 (Королевское химическое общество, Лондон, 1994).

    Google ученый

  • Дж. М. Винтерботтом, в: Catalysis, Specialist Periodical Reports , Vol. 4 (Королевское химическое общество, Лондон, 1981).

    Google ученый

  • Х. Пайнс и Дж. Манассен, Adv.Катал. 16 (1966) 49.

    Google ученый

  • Х. Пайнс и В.О. Хааг, Дж. Ам. хим. соц. 83 (1961) 2847.

    Google ученый

  • А. Дж. Лундин и Р. Ван Хузер, J. Am. хим. соц. 85 (1963) 2180.

    Google ученый

  • А.Дж. Лундин и Р. Ван Хузер, J. Org. хим. 32 (1967) 3386.

    Google ученый

  • К.Томке, в: Proc. Шестой межд. конгр. Катал. , ред. Г.К. Бонд, П.Б. Уэллс и Ф.К. Томкинс, Том. 1 (Королевское химическое общество, Лондон, 1977).

    Google ученый

  • Б.Х. Дэвис, Дж. Катал. 52 (1978) 176.

    Google ученый

  • Б.Х. Дэвис и П. Ганесан, Ind. Eng. хим., прод. Рез. Развивать. 18 (1979) 191.

    Google ученый

  • Б.Х. Дэвис, Дж. Катал. 52 (1978) 435.

    Google ученый

  • К. А. Дрейк (Phillips Petroleum Co.), евро. Пат. заявл. 91 662, 1983.

  • М. Араки, К. Такахаши и Т. Хиби (Sumitomo Chemical Co.), Eur. Пат. заявл. 0 150 832, 1985.

  • М. Араки и Т. Хиби (Sumitomo Chemical Co.), Eur. Пат. заявл. 0 222 356, 1986.

  • А. Ору, П. Артиццу, И. Ферино, В. Солинас, Г. Леофанти, М.Padovan, G. Messina and R. Mansani, J. Chem. соц. Фарадей Транс. 91 (1995) 3263.

    Google ученый

  • A. Auroux, P. Artizzu, I. Ferino, R. Monaci, E. Rombi, V. Solinas and G. Petrini, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 92 (1996) 2619.

    Google ученый

  • A. Auroux, P. Artizzu, I. Ferino, R. Monaci, E. Rombi and V. Solinas, Micropor. Матер. 11 (1997) 117.

    Google ученый

  • М. G. Cutrufello, I. Ferino, V. Solinas, A. Primavera, A. Trovarelli, A. Auroux and C. Picciau, Phys. хим. хим. физ. 1 (1999) 3369.

    Google ученый

  • И. Ферино, М.Ф. Касула, А. Корриас, М.Г. Cutrufello, R. Monaci and G. Paschina, Phys. хим. хим. физ. 2 (2000) 1847.

    Google ученый

  • Г. Колон, Х.А. Navio, R. Monaci and I. Ferino, Phys. хим. хим.физ. 2 (2000) 4453.

    Google ученый

  • М.Г. Кутруфелло, И. Ферино, Р. Моначи, Э. Ромби, Г. Колон и Х.А. Навио, физ. хим. хим. физ. 3 (2001) 2928.

    Google ученый

  • М.Г. Cutrufello, I. Ferino, R. Monaci, E. Rombi and V. Solinas, Stud. Серф. науч. Катал. 140 (2001) 175.

    Google ученый

  • Г. Буска и В. Лоренцелли, Mater. хим. 7 (1982) 89.

    Google ученый

  • Г. Чжан, Х. Хаттори и К. Танабэ, Appl. Катал. 36 (1988) 189.

    Google ученый

  • A.Auroux and A.Gervasini, J. Phys. хим. 94 (1990) 6371.

    Google ученый

  • А. Зекчина, Д. Скарано, С. Бордига, Г. Риккарди, Г.Spoto и F. Geobaldo, Catal. Сегодня 27 (1996) 403.

    Google ученый

  • В. Болис, К. Мортерра, М. Воланте, Л. Орио и Б. Фубини, Ленгмюр 6 (1990) 695.

    Google ученый

  • М.-Ю. Он и Дж.Г. Экерт, Дж. Катал. 87 (1984) 238.

    Google ученый

  • А. Зекчина, С. Колучча, Э. Гульельминотти и Г.Ghiotti, J. Phys. хим. 75 (1971) 2790.

    Google ученый

  • П. Пиша, Ж. Верон, Б. Клодель и М.В. Матье, J. Phys. хим. 33 (1966) 1026.

    Google ученый

  • А. Троварелли, Catal. преподобный. англ. 38 (1996) 439.

    Google ученый

  • В.Р. Choudary and V. H. Rane, J. Catal. 130 (1991) 411.

    Google ученый

  • К. Танабэ, Т. Сумиёси, К. Шибата, Т. Киёра и Дж. Китагава, Bull. хим. соц. Япония. 47 (1974) 1064.

    Google ученый

  • H.H. Kung, J. Solid State Chem. 52 (1984) 191.

    Google ученый

  • А. Троварелли, Ф. Замар, Х. Льорка, К. де Лейтенбург, Г. Дольчетти и Дж.Т. Кисс, Дж. Катал. 169 (1997) 490.

    Google ученый

  • Г. Бальдуччи, Дж. Капар, П. Форнасьеро, М. Грациани, М.С. Ислам и Дж. Д. Гейл, J. Phys. хим. Б 101 (1997) 1750.

    Google ученый

  • J. Kijenski и A. Baiker, Catal. Сегодня 5 (1989) 1.

    Google ученый

  • N.D. Parkins, J. Chem.соц. (A) 1969, 410.

  • B. Bachiller-Baeza, I. Rodriguez-Ramos and A. Guerrero-Ruiz, Langmuir 14 (1998) 3556.

    Google ученый

  • С. Бернал, Дж.А. Диас, Р. Гарсия и Х. М. Родригес-Искьердо, J. Mater. науч. 20 (1985) 537.

    Google ученый

  • H. Knözinger, in: Дегидратация спиртов , Vol. 2, гл. 12, изд. С. Патаи (Interscience, Лондон, 1971).

    Google ученый

  • J. Sedlácek and M. Kraus, React. Кинет. Катал. лат. 2 (1975) 57.

    Google ученый

  • L. Nondek and J. Sedlácek, J. Catal. 40 (1975) 34.

    Google ученый

  • Ю. Мурасе и Э. Като, J. Am. Керам. соц. 62 (1979) 527.

    Google ученый

  • Ю.Мурасе и Э. Като, J. Am. Керам. соц. 66 (1983) 196.

    Google ученый

  • C. Morterra, G. Cerrato, L. Ferroni и L. Montanaro, Mater. хим. физ. 37 (1994) 243.

    Google ученый

  • Основания и щелочи — Кислоты и основания — KS3 Chemistry Revision

    Основание — это вещество, которое может реагировать с кислотами и нейтрализовать их. Основаниями обычно являются:

    • оксиды металлов, например оксид меди
    • гидроксиды металлов, например гидроксид натрия, или
    • карбонаты металлов, например карбонат кальция

    Многие основания нерастворимы — они не растворяются в воде.Однако, если основание растворяется в воде, мы также называем его щелочью.

    В таблице приведены два примера оснований:

    Оксид меди Гидроксид натрия
    Может ли он нейтрализовать кислоты? Да Да
    Это база? Да
    Может растворяться в воде? Нет Да
    Это щелочь? Нет Да
    Все щелочи являются основаниями, но только растворимые основания также являются щелочами

    Бытовые чистящие средства содержат сильные основания, такие как раствор гидроксида натрия.Как и кислоты, их бутылки помечены символом, предупреждающим, что они могут вызвать покраснение кожи или образование волдырей, если вы не смоете пролитую жидкость большим количеством воды.

    Щелочи становятся мыльными при попадании на кожу, поэтому легко понять, что вы попали в аварию и должны вымыть руки.

    Как и концентрированные кислоты, концентрированные щелочи вызывают коррозию. Они могут разъедать металлы и повреждать кожу, если их пролить, поэтому их контейнеры помечены предупреждающим знаком. Концентрированные щелочи так же опасны, как и концентрированные кислоты, иногда опаснее, но многие этого не осознают.

    Основания реагируют с маслами и жирами, поэтому их часто используют в бытовых чистящих средствах. Например, чистящие средства для канализации и чистящие средства для духовок обычно содержат гидроксид натрия. Аммиак также широко используется в чистящих средствах, и его можно узнать по удушающему запаху.

    При использовании этих веществ целесообразно надевать перчатки, иначе они вступят в реакцию с кожей и обожгут ее.

    Слабые основания и щелочи содержатся в зубной пасте, антацидных таблетках (для лечения расстройства желудка) и разрыхлителе.

    Реакции кислот и оснований с металлами, карбонатами, оксидами и водой

    Мы знаем, что кислый раствор содержит ионы водорода, то есть ионы Н+, а щелочной раствор содержит ионы гидроксила, то есть ионы ОН-. Еще один важный факт, который следует помнить, заключается в том, что раствор с большим количеством ионов H+ является более кислым, то есть сильной кислотой, а раствор с большим количеством ионов OH- более основным, то есть сильным основанием.

    Чтобы определить силу данной кислоты или основания, мы используем универсальный индикатор, представляющий собой смесь нескольких индикаторов.Этот универсальный индикатор дает разные цвета при разной концентрации ионов водорода в растворе.

    Мы используем специальную шкалу для измерения концентрации ионов водорода, известную как шкала рН. pH раствора — это число, указывающее на кислую или щелочную природу раствора. Он варьируется от «0» до «14». pH нейтрального раствора равен 7. Значения менее 7 представляют собой кислые растворы, а значения выше 7 представляют собой щелочную природу растворов.

    Если увеличивается кислотность, то есть увеличивается концентрация ионов водорода или гидроксония, pH снижается.С другой стороны, если щелочная природа увеличивается, рН раствора повышается. Как правило, для измерения рН используют бумагу, пропитанную универсальным индикатором. Такая бумага известна как бумага pH .

    Сила кислот и оснований

    Сила кислот и оснований зависит от количества образующихся ионов Н+ и ионов ОН- соответственно. Давайте разберемся в этом с помощью примера. Если взять хлористый водород и уксусную кислоту одинаковой концентрации, скажем, одной молярной, то они производят разное количество ионов Н+.Кислоты, дающие больше ионов H+, называются сильными кислотами , а те, которые дают меньше ионов H+, называются слабыми кислотами. Точно так же, если мы возьмем два основания с одинаковой концентрацией, скажем, 1 молярный NaOH и 1 молярный Nh5OH, то основание, дающее больше ионов ОН-, будет сильным основанием , а основание, дающее меньше ионов ОН-, считается слабое основание . Именно из-за разной силы растворы различают их на сильные и слабые кислоты и основания.

    Кислотно-основные реакции

    Как кислота и основание реагируют с металлами?

    Обычно кислоты реагируют с металлами с образованием соли и выделением газообразного водорода. Например, когда разбавленная серная кислота реагирует с гранулами цинка, образуется сульфат цинка и выделяется газообразный водород. Металл вытесняет водород из кислоты.

    Такое же сильное основание, как гидроксид натрия, реагирует с гранулами цинка с образованием цинката натрия с выделением газообразного водорода.Эта реакция возможна не со всеми металлами.

    Здесь в этом модуле мы изучим около реакций кислот и оснований друг с другом.

    1. Возьмите около 2 мл разбавленного раствора NaOH в пробирку и добавьте две капли раствора фенолфталеина.
    2. Вы заметите, что Цвет раствора становится розовым.
    3. Теперь добавьте к этому раствору по капле разбавленный раствор HCl.
    4. Цвет раствора теперь меняется с розового на бесцветный.
    5. Теперь снова по капле добавляйте NaOH в смесь. Снова появляется розовая окраска фенолфталеина.

    Действие основания (NaOH) нейтрализуется кислотой (HCl), но при дальнейшем добавлении основания (NaOH) снова появляется цвет фенолфталеина. Фактически, реакция между кислотой и основанием дает соль и воду, и эта реакция называется реакцией нейтрализации .

    Как карбонаты и гидрокарбонаты металлов реагируют с кислотами?

    Когда карбонат металла, такой как карбонат натрия i.е. Na 2 CO 3 реагирует с кислотой, подобной соляной кислоте, вместе с углекислым газом и водой образуется соль. Выделившийся газ можно идентифицировать, пропуская его через известковую воду, т.е. Ca(OH) 2 . Газ превращает известковую воду в молочный цвет, и поэтому мы можем заключить, что газ представляет собой углекислый газ.

    При пропускании избытка углекислого газа образуется водорастворимый бикарбонат кальция, который растворяется в воде, поэтому молочность исчезает. Точно так же, когда гидрокарбонат металла, такой как NaHCO 3 , реагирует с разбавленной соляной кислотой, образуются соль и вода с выделением двуокиси углерода.

    Реакция оксида металла с кислотами и оксида неметалла с основанием

    Давайте узнаем о реакции оксида металла с кислотой и оксида неметалла с основанием

    Возьмите небольшое количество оксида меди в химический стакан и медленно добавляйте разбавленную соляную кислоту при перемешивании.

    Цвет раствора становится сине-зеленым, оксид меди растворяется. Сине-зеленый цвет раствора обусловлен образованием хлорида меди.На самом деле реакция оксидов металлов с кислотами приводит к образованию соли и воды.

    Аналогичным образом при пропускании CO 2 через известковую воду образуется Ca(OH) 2 , который является основанием. Известковая вода мутнеет из-за образования карбоната кальция. Как правило, оксиды неметаллов реагируют с основаниями с образованием соли и воды.

    Что происходит с кислотой или основанием в водном растворе?

    Кислоты образуют ионы только в водном растворе? Чтобы найти ответ, проведем несколько экспериментов:

    1. Возьмите около 1 г твердого NaCl в чистую и сухую пробирку и установите прибор, как показано на рисунке.
    2. Добавьте в пробирку немного концентрированной серной кислоты.

    Что вы наблюдаете? Из нагнетательной трубки выходит газ? Проверьте выделение газа последовательно сухой и влажной синей лакмусовой бумажкой. В каком случае лакмусовая бумажка меняет цвет? На основании вышеизложенного Действия, что вы делаете вывод? Этот эксперимент предполагает, что ионы водорода в HCl образуются в присутствии воды.

    Отделение ионов H+ от молекул HCl не происходит в отсутствие воды. Реакция, представляющая собой HCL, реагирует с водой с образованием ионов гидроксония, которые представляют собой h4O + , и ионов хлора.Очень важно понимать, что ионы водорода не могут существовать сами по себе, но они существуют после соединения с молекулами воды. Таким образом, ионы водорода всегда должны отображаться как ионы H+ или ионы гидроксония (ионы h4O+). Это может быть представлено реакцией, когда ионы водорода реагируют с водой с образованием иона гидроксония h4O+. Здесь мы видели, что кислоты дают ионы h4O+ или H+ (водн.) в воде.

    Давайте посмотрим, что происходит, когда основание растворяется в воде.

    Реакция будет:

    NaOH(s) растворяется в воде, образуя Na плюс ионы и (aq)+OH минус (aq)ионы

    Точно так же, если KOH(s) растворяется в воде, он дает ионы K+ и (водные)+ ионы OH (водные). Также, если MgOh3(s) растворяется в воде, он дает Mg плюс 2 иона и (aq)+2 OH(aq)иона.

    Таким образом, мы можем заключить, что основания генерируют ионы гидроксида (OH-) в воде.

    Основания, растворимые в воде, называются щелочами . Но знаете ли вы? Все основания не растворяются в воде. Щелочь – это основание, которое растворяется в воде. Они мыльные на ощупь, горькие и едкие.

    Таким образом, все кислоты генерируют H+ (водн.), а все основания генерируют OH– (водн.),

    Мы можем представить реакцию нейтрализации следующим образом: Кислота + Основание = Соль + Вода

    ИЛИ

    H + + X + M + + OH → MX + h3O

    Где ионы H из кислоты реагируют с OH за вычетом ионов из основания с образованием воды.

    Давайте посмотрим, что происходит, когда вода смешивается с кислотой или основанием.

    1. Возьмите 10 мл воды в химический стакан.
    2. Добавьте несколько капель концентрированной H3SO4 и медленно взболтайте стакан.
    3. Прикоснитесь к основанию стакана. Есть ли изменение температуры? Это экзотермический или эндотермический процесс?

    Повторите вышеуказанное действие с гранулами гидроксида натрия и запишите свои наблюдения, как показано здесь! Из эксперимента мы поняли бы, что процесс растворения кислоты или основания в воде является сильно экзотермическим.

    Необходимо соблюдать осторожность при смешивании концентрированной азотной или серной кислоты с водой. Кислоту всегда следует добавлять в воду медленно при постоянном перемешивании.

    Если к концентрированной кислоте добавить воду, выделяющееся тепло может привести к выплескиванию смеси и вызвать ожоги. Стеклянная емкость также может разбиться из-за чрезмерного локального нагрева. Как правило, вы найдете предупреждающие знаки на банке с концентрированной серной кислотой и на бутылке с гранулами гидроксида натрия.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.