LaMer model
Model LaMer , který vyvinul americký chemik Victor LaMer (1895–1966), vysvětluje růst nanočástic pomocí kinetického přístupu. LaMer původně popisoval výrobu monodisperzních sirných solanek jako první . Tento model se dnes používá pro růst široké škály nanočástic. Protože výroba nanočástic stejné velikosti je v koloidní chemii neustálou výzvou , význam modelu spočívá v kvalitativním popisu nezbytných podmínek, za kterých mohou monodisperzní nanočástice vzniknout. Kromě toho lze pomocí matematické formulace modelu kvantitativně stanovit difúzní koeficienty.
LaMerův model je vysvětlen zjednodušeným způsobem pomocí metody ředění. Síra je rozpustná v ethanolu , ale nerozpustná ve vodě. Pokud se k roztoku síry v ethanolu pomalu přidává voda, rozpustnost síry ve směsi ethanol / voda klesá s rostoucím podílem vody. Po dosažení koncentrace nasycení vede absence nukleačních jader k přesycení . Pouze při překročení kritické koncentrace síra spontánně nukleuje za vzniku nanočástic. Rychlost nukleace je potom tak velká, že všude v roztoku se tvoří jádra stejné velikosti. To vede k částečnému snížení přesycení, dokud rychlost nukleace neklesne zpět na nulu. Zbývající přesycení je redukováno difúzí síry do bakterií se zvětšením nanočástic. Je třeba poznamenat, že se vždy předpokládá homogenní míchání složek, aby nedošlo k lokálnímu přesycení.
Monodisperzní nukleační jádra jsou vytvářena touto metodou, protože přibližně 10%… 20% přesycení vede k nukleaci. Pokud je naopak vysoká míra přesycení způsobena rychlým přidáním velkého množství vody do roztoku síry v ethanolu, může vzniknout mnoho zárodků různých velikostí, což vede k tvorbě polydisperzního, takzvaného sirného mléka.
Lamer dosaženo také přesycení prostřednictvím reakce 2Na 2 S 2 O 3 + 2HCI → 2HSO 3 - + S 2 + 4NA + + 2C - ve vodě. V určitém rozmezí koncentrací výchozích materiálů je tvorba síry tak pomalá, že se pomalu dosahuje kritické koncentrace přesycení a vznikají monodisperzní nanočástice. Naopak při vysokých počátečních koncentracích vede rychlé přesycení nad kritickou koncentraci k tvorbě polydisperzních částic. V jiných systémech je také třeba rozlišovat mezi binodální a spinodální segregací. V posledně jmenovaném případě může fázová separace probíhat bez nukleace, což může také vést k polydisperznímu produktu.
Fáze nasycení → přesycení → kritické přesycení → rychlá nukleace → částečné snížení přesycení až na nulovou rychlost nukleace → snížení přesycení přes difuzi matematicky popsal LaMer.
literatura
- Victor K. LaMer, Robert H. Dinegar, "Theory, Production and Mechanism of Formation of Monodispersed Hydrosols", Journal of the American Chemical Society 72 (11) (1950) 4847-4854.