K2KARAKORAM
मराठीEnglish
ॲप उघडा

राज्य मंडळ · इयत्ता 12 · रसायनशास्त्र

धडा १६: हरित रसायनशास्त्र व नॅनोरसायनशास्त्र

7 संकल्पना · उत्तरांसह 56 सराव प्रश्न · वाचन मोफत

हा धडा या भाषेतही: English

हरित रसायनशास्त्र आणि शाश्वत विकास

रोजच्या जीवनातून

घरातील कचरा रोज बाहेर फेकण्यापेक्षा तो निर्माणच कमी केला तर? हरित रसायनशास्त्राची हीच कल्पना.

सोपी व्याख्या

हरित रसायनशास्त्र : उत्पादने आणि प्रक्रिया अशा रचणे की घातक पदार्थ वापरणे/तयार होणे कमी होईल. तत्त्व 1 : कचरा होऊच देऊ नका.

12 तत्त्वेहरित रसायनशास्त्राची 12 तत्त्वे1कचरा टाळा2अणू अर्थव्यवस्था3कमी घातक संश्लेषण4सुरक्षित रसायने5सुरक्षित द्रावके6ऊर्जा कार्यक्षमता7नवीकरणीय कच्चा माल8अनावश्यक व्युत्पन्ने टाळा9उत्प्रेरण10विघटनासाठी रचना11त्वरित निरीक्षण12अपघात-सुरक्षित‘प्रदूषण झाल्यावर साफ करण्यापेक्षा आधीच रोखा’ — मूळ कल्पना1990 चा Pollution Prevention Act ; लेखक Anastas आणि Warner

आकृतीत : 12 तत्त्वे.

नियम 1 : हरित रसायनशास्त्र म्हणजे? — प्रदूषण स्रोतावरच टाळणे. 1990 च्या दशकात Anastas आणि Warner यांनी 12 तत्त्वे मांडली. उद्देश : आरोग्य + पर्यावरण + अर्थकारण.

  • सोपे : स्वच्छता नव्हे, प्रतिबंध.
  • मध्यम : साध्य : कमी घातक पदार्थ.
  • परीक्षेसाठी : 1990 : Pollution Prevention Act.

नियम 2 : शाश्वत विकास — आजच्या गरजा भागवताना भावी पिढ्यांच्या गरजांना धक्का नाही. हरित रसायन ⇒ कमी संसाधने, कमी कचरा.

  • सोपे : नवीकरणीय स्रोत.
  • मध्यम : पुनर्वापर.
  • परीक्षेसाठी : कमी CO₂.

नियम 3 : तत्त्वे 1–12 गट — 1 कचरा, 2 अणू अर्थव्यवस्था, 3 कमी घातक संश्लेषण, 4 सुरक्षित रसायने, 5 सुरक्षित द्रावके, 6 ऊर्जा, 7 नवीकरणीय माल, 8 व्युत्पन्ने टाळा, 9 उत्प्रेरण, 10 विघटन, 11 निरीक्षण, 12 अपघात टाळा.

  • सोपे : 1–6 : प्रक्रिया.
  • मध्यम : 7–9 : साधने.
  • परीक्षेसाठी : 10–12 : परिणाम/सुरक्षा.

तर्क : प्रतिबंध स्वच्छतेपेक्षा चांगला का?

  • पायरी 1 : कचरा तयार झाला की साफ करण्याचा खर्च + धोका.
  • पायरी 2 : कचरा न होणारी प्रक्रिया ⇒ खर्च कमी.
  • पायरी 3 : आरोग्य आणि पर्यावरण दोन्ही सुरक्षित.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) तत्त्व 1 कोणते? 1) कचरा टाळा 2) उत्प्रेरण 3) सुरक्षित द्रावके 4) ऊर्जा — उत्तर : 1).
  • CET 2) हरित रसायनशास्त्राची मूळ कल्पना? 1) प्रतिबंध 2) उपचार 3) जाळणे 4) साठवण — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: औषध उद्योग, कापड, कागद, शेती.

लक्षात ठेवा

12 तत्त्वे; तत्त्व 1 = कचरा टाळा; प्रतिबंध > उपचार.

सामान्य चूक

हरित रसायनशास्त्र म्हणजे फक्त पुनर्वापर समजणे.

CET सापळा

पुनर्वापर एक भाग; मूळ म्हणजे प्रतिबंध.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "आधी रोखा, मग साफ करा".

फरक ओळखा

पूर्वीहरित
साफसफाईप्रतिबंध
जास्त कचराकमी कचरा

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1हरित रसायनशास्त्र व्याख्या.
  2. 2तत्त्व 1.
  3. 3शाश्वत विकास म्हणजे?
मध्यम
  1. 412 तत्त्वांपैकी 4.
  2. 5प्रतिबंध का चांगला?
  3. 6हरित रसायन आणि अर्थकारण.
आव्हानात्मक
  1. 7एक उदाहरण.
  2. 8तत्त्वांचे गट.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1घातक कमी करणे.
  2. 2कचरा टाळा.
  3. 3भावी पिढ्यांचा विचार.
  4. 4कोणतीही 4.
  5. 5खर्च आणि धोका कमी.
  6. 6कमी कचरा ⇒ कमी खर्च.
  7. 7पाण्यात क्रिया.
  8. 81–6, 7–9, 10–12.

तत्त्वे 2 ते 6 : अणू अर्थव्यवस्था, सुरक्षित संश्लेषण, द्रावके आणि ऊर्जा

रोजच्या जीवनातून

चपाती करताना पीठ वाया न जाता सर्व वापरले जावे — तशी सर्व अणू उत्पादनात जावेत.

सोपी व्याख्या

ॲटम इकॉनॉमी % = इष्ट उत्पादाचे M ÷ सर्व अभिकारकांचे M × 100.

तत्त्वे 2–6तत्त्व 2–6 : अणू अर्थव्यवस्था, द्रावके, ऊर्जाॲटम इकॉनॉमी % = इष्ट उत्पादाचे M ÷ सर्व अभिकारकांचे M × 100CH₃COOH (60) + C₂H₅OH (46) → CH₃COOC₂H₅ (88) + H₂O (18)88 / (60 + 46) × 100 = 83.0 %संकलन / डील्स–ऑल्डर : 100 %पर्यायतत्त्वपाणी, scCO₂, आयनिक द्रवसुरक्षित द्रावकेतपमान, दाब सामान्य; सूक्ष्मतरंग, ध्वनिलहरीकमी ऊर्जाविषारी अभिकारक टाळाकमी घातकतत्त्व 4 : उत्पादन परिणामकारक पण कमी विषारी (उदा. नवे कीटकनाशक)

आकृतीत : ॲटम इकॉनॉमी आणि द्रावके.

नियम 1 : तत्त्व 2 : अणू अर्थव्यवस्था — संकलन अभिक्रिया 100 %, पर्यायी/विलोपन कमी. एस्टरीकरण : 88/106 = 83.0 %.

  • सोपे : CH₂=CH₂ + H₂ ⇒ 100 %.
  • मध्यम : इथाइल ॲसिटेट 83.0 %.
  • परीक्षेसाठी : उप-उत्पाद जास्त ⇒ %, कमी.

नियम 2 : तत्त्व 3 आणि 4 — 3 : विषारी अभिकारक/उप-उत्पाद टाळणे. 4 : उत्पादन परिणामकारक पण कमी विषारी (सुरक्षित कीटकनाशके).

  • सोपे : फॉस्जीन ऐवजी सुरक्षित मार्ग.
  • मध्यम : जैवविघटनशील कीटकनाशक.
  • परीक्षेसाठी : कमी विषारी = सुरक्षित.

नियम 3 : तत्त्व 5 आणि 6 — 5 : पाणी, अतिक्रांतिक CO₂, आयनिक द्रव; विषारी द्रावके (बेन्झीन, CCl₄) नको. 6 : सामान्य तापमान/दाब, सूक्ष्मतरंग, ध्वनिलहरी.

  • सोपे : scCO₂ : कोरडी धुलाई.
  • मध्यम : सूक्ष्मतरंग : जलद उष्णता.
  • परीक्षेसाठी : कमी ऊर्जा = कमी CO₂.

गणना : CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O ची अणू अर्थव्यवस्था

  • पायरी 1 : अभिकारक M = 60 + 46 = 106.
  • पायरी 2 : इष्ट उत्पाद M = 88.
  • पायरी 3 : 88/106 × 100 = 83.0 %.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) सर्वाधिक ॲटम इकॉनॉमी? 1) संकलन 2) विलोपन 3) पर्यायी 4) संघनन — उत्तर : 1).
  • CET 2) सुरक्षित द्रावक? 1) पाणी 2) बेन्झीन 3) CCl₄ 4) क्लोरोफॉर्म — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: औषध संश्लेषण, कोरडी धुलाई, रंग.

लक्षात ठेवा

AE % = इष्ट M ÷ अभिकारक M × 100; संकलन 100 %; पाणी/scCO₂ सुरक्षित.

सामान्य चूक

उत्पन्न % आणि ॲटम इकॉनॉमी एकच मानणे.

CET सापळा

AE सैद्धांतिक (रचना); उत्पन्न प्रयोगातील.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "जितके अणू वाया, तितकी AE खाली".

फरक ओळखा

अभिक्रियाAE
संकलन100 %
एस्टरीकरण83.0 %

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1ॲटम इकॉनॉमी व्याख्या.
  2. 2एस्टरीकरणाची AE.
  3. 3संकलनाची AE.
मध्यम
  1. 4तत्त्व 3.
  2. 5तत्त्व 5 उदाहरणे.
  3. 6तत्त्व 6 उदाहरणे.
आव्हानात्मक
  1. 7scCO₂ म्हणजे?
  2. 8AE आणि उत्पन्न फरक.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1इष्ट M / अभिकारक M × 100.
  2. 283.0 %.
  3. 3100 %.
  4. 4कमी घातक संश्लेषण.
  5. 5पाणी, scCO₂.
  6. 6सूक्ष्मतरंग, ध्वनिलहरी.
  7. 7अतिक्रांतिक CO₂.
  8. 8सैद्धांतिक वि. प्रायोगिक.

तत्त्वे 7 ते 12 : कच्चा माल, उत्प्रेरण, विघटन आणि सुरक्षा

रोजच्या जीवनातून

नारळाच्या करवंट्यांपासून इंधन — शेतीचा कचरा नवीन कच्चा माल बनतो.

सोपी व्याख्या

उत्प्रेरक पुन्हा वापरता येतात आणि कचरा कमी करतात; नवीकरणीय माल संपत नाही.

तत्त्वे 7–12तत्त्व 7–12#तत्त्व7नवीकरणीय कच्चा माल (बायोमास, शेतीकचरा)8अनावश्यक पायऱ्या/संरक्षक गट टाळा9उत्प्रेरक (स्टोइकिओमेट्रिक नको)10उत्पादन वापरानंतर निरुपद्रवी विघटन11प्रक्रियेचे त्वरित निरीक्षण12अपघात टाळणारी सुरक्षित रसायनेउदा. : इबुप्रोफेन — जुनी 6 पायऱ्या ⇒ नवी 3 पायऱ्या (उत्प्रेरक) ; कचरा खूप कमीकमी पायऱ्या ⇒ जास्त अणू अर्थव्यवस्था

आकृतीत : तत्त्वे 7–12.

नियम 1 : तत्त्व 7 आणि 8 — 7 : बायोमास, शेतीकचरा वापरा. 8 : संरक्षक गट/तात्पुरत्या पायऱ्या टाळा (कचरा).

  • सोपे : लाकूड, ऊस.
  • मध्यम : कमी पायऱ्या ⇒ कमी कचरा.
  • परीक्षेसाठी : पेट्रोलियम संपणारे.

नियम 2 : तत्त्व 9 : उत्प्रेरण — उत्प्रेरक थोडा लागतो, पुन्हा वापर, निवडक. उदा. इबुप्रोफेन : जुनी 6 पायऱ्या ⇒ नवी 3 पायऱ्या.

  • सोपे : स्टोइकिओमेट्रिक नको.
  • मध्यम : एन्झाइम.
  • परीक्षेसाठी : उच्च AE.

नियम 3 : तत्त्व 10, 11, 12 — 10 : वापरानंतर निरुपद्रवी विघटन (जैवविघटनशील). 11 : प्रक्रियेतच त्वरित निरीक्षण. 12 : स्फोट, आग, गळती यांपासून सुरक्षित रसायने.

  • सोपे : PHBV विघटन.
  • मध्यम : सेन्सर्स.
  • परीक्षेसाठी : बाष्पशील द्रावक टाळा.

तर्क : इबुप्रोफेनचा नवा मार्ग हरित का?

  • पायरी 1 : पायऱ्या 6 वरून 3.
  • पायरी 2 : उत्प्रेरक पुन्हा वापरता येतात.
  • पायरी 3 : अणू अर्थव्यवस्था जास्त, कचरा कमी.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) उत्प्रेरण तत्त्व क्रमांक? 1) 9 2) 7 3) 10 4) 12 — उत्तर : 1).
  • CET 2) नवीकरणीय कच्चा माल? 1) बायोमास 2) कोळसा 3) पेट्रोल 4) नैसर्गिक वायू — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: औषधे, जैवइंधन, प्लॅस्टिक.

लक्षात ठेवा

7 नवीकरणीय; 9 उत्प्रेरक; 10 विघटन; 12 अपघात टाळा.

सामान्य चूक

उत्प्रेरकाला अभिकारक मोजणे.

CET सापळा

उत्प्रेरक वापरला जात नाही; AE मध्ये नाही.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "सात-नवे, नऊ-उत्प्रेरक, दहा-विघटन".

फरक ओळखा

क्र.तत्त्व
7नवीकरणीय
9उत्प्रेरण
10विघटन

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1तत्त्व 7 सांगा.
  2. 2तत्त्व 8 का?
  3. 3उत्प्रेरणाचे फायदे.
मध्यम
  1. 4इबुप्रोफेन उदाहरण.
  2. 5तत्त्व 10.
  3. 6तत्त्व 11.
आव्हानात्मक
  1. 7तत्त्व 12.
  2. 8नवीकरणीय म्हणजे?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1नवीकरणीय कच्चा माल.
  2. 2कचरा कमी.
  3. 3पुनर्वापर, निवडक.
  4. 46 ⇒ 3 पायऱ्या.
  5. 5विघटन.
  6. 6त्वरित निरीक्षण.
  7. 7अपघात टाळणे.
  8. 8संपत नाही असा.

नॅनोविज्ञान : नॅनोस्केल, नॅनोसामग्री आणि मिती

रोजच्या जीवनातून

मानवी केस सुमारे 80 000 nm जाड; DNA ची रुंदी सुमारे 2 nm — नॅनो म्हणजे केसाच्या हजारांश.

सोपी व्याख्या

नॅनोस्केल : 1–100 nm (1 nm = 10⁻⁹ m). नॅनोसामग्री : किमान एक मिती 1–100 nm.

नॅनोस्केलनॅनोस्केल : 1–100 nmनॅनो : 1–100 nm0.111010010³10⁴10⁵nm (लॉग प्रमाण)H अणू (0.1 nm)DNA रुंदी (2 nm)विषाणू (100 nm)लाल रक्तपेशी (7000 nm)केस (80000 nm)1 nm = 10⁻⁹ m ; 10⁷ nm = 1 cm0Dसर्व 3 मिती नॅनो : कण, क्वांटम डॉट1D2 मिती नॅनो : नॅनोतार, नळ्या2D1 मिती नॅनो : ग्रॅफीन, पातळ थर3Dबल्क नॅनोरचित

आकृतीत : आकार आणि मिती.

नियम 1 : नॅनोस्केल — 1 nm = 10⁻⁹ m = 10⁻⁷ cm ⇒ 10⁷ nm = 1 cm. विषाणू ≈ 100 nm; लाल रक्तपेशी ≈ 7000 nm.

  • सोपे : 100 nm = 10⁻⁷ m.
  • मध्यम : 1 µm = 1000 nm.
  • परीक्षेसाठी : अणू ≈ 0.1 nm.

नियम 2 : मिती 0D, 1D, 2D — 0D : सर्व मिती नॅनो (कण, क्वांटम डॉट). 1D : दोन मिती नॅनो (नॅनोतार, नळ्या). 2D : एक मिती नॅनो (ग्रॅफीन, पातळ थर). 3D : बल्क नॅनोरचित.

  • सोपे : C₆₀ : 0D.
  • मध्यम : कार्बन नॅनोट्यूब : 1D.
  • परीक्षेसाठी : ग्रॅफीन : 2D.

नियम 3 : उदाहरणे — फुलरीन C₆₀, कार्बन नॅनोट्यूब, ग्रॅफीन, Au/Ag नॅनोकण, क्वांटम डॉट. नॅनोविज्ञान = गुणधर्मांचा अभ्यास; नॅनोतंत्रज्ञान = वापर.

  • सोपे : C₆₀ : फुटबॉल आकार.
  • मध्यम : ग्रॅफीन : एक अणू जाड.
  • परीक्षेसाठी : Ag कण : जंतुनाशक.

गणना : 50 nm = ? m आणि ? cm

  • पायरी 1 : 1 nm = 10⁻⁹ m.
  • पायरी 2 : 50 nm = 5 × 10⁻⁸ m.
  • पायरी 3 : = 5 × 10⁻⁶ cm.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) नॅनोस्केल? 1) 1–100 nm 2) 1–100 µm 3) 1–100 pm 4) 1–100 mm — उत्तर : 1).
  • CET 2) ग्रॅफीन कोणत्या मितीचे? 1) 2D 2) 0D 3) 1D 4) 3D — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: औषधे, चिप्स, कोटिंग, सनस्क्रीन.

लक्षात ठेवा

1 nm = 10⁻⁹ m; 1–100 nm; 0D कण, 1D तार, 2D थर.

सामान्य चूक

ग्रॅफीनला 3D मानणे.

CET सापळा

ग्रॅफीन : एक मिती (जाडी) नॅनो ⇒ 2D.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "0D = सर्व छोटे, 2D = फक्त जाडी छोटी".

फरक ओळखा

मितीउदा.
0Dकण
1Dनॅनोतार
2Dग्रॅफीन

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1नॅनोस्केल म्हणजे?
  2. 21 nm किती m?
  3. 3नॅनोसामग्री म्हणजे?
मध्यम
  1. 40D, 1D, 2D उदाहरणे.
  2. 5नॅनोविज्ञान आणि तंत्रज्ञान.
  3. 650 nm = ? m.
आव्हानात्मक
  1. 7C₆₀ चा आकार.
  2. 8केसाची जाडी (nm).
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 11–100 nm.
  2. 210⁻⁹ m.
  3. 3एक मिती नॅनो.
  4. 4कण, तार, थर.
  5. 5अभ्यास वि. उपयोग.
  6. 65 × 10⁻⁸ m.
  7. 7पोकळ गोल.
  8. 8≈ 80 000 nm.

नॅनोकणांची वैशिष्ट्ये

रोजच्या जीवनातून

सोने सामान्यतः पिवळे, पण नॅनोकणांच्या रूपात लाल दिसते — आकार रंग बदलतो.

सोपी व्याख्या

मुख्य कारण : पृष्ठक्षेत्र/आकारमान (6/a) खूप जास्त आणि क्वांटम बंधन.

वैशिष्ट्येनॅनोकणांची वैशिष्ट्येपृष्ठक्षेत्र ÷ आकारमान = 6/a (घन, बाजू a) ; एकक m⁻¹600 m⁻¹1 cm6×10⁷ m⁻¹100 nm6×10⁸ m⁻¹10 nm6×10⁹ m⁻¹1 nm1 cm घन 1 nm घनांत फोडला ⇒ पृष्ठक्षेत्र 10⁷ पट (6 cm² ⇒ 6×10⁷ cm²)क्वांटम बंधन ⇒ आकारानुसार रंग (Au : लाल)कमी वितळबिंदू, जास्त क्रियाशीलता/उत्प्रेरणअतिपरचुंबकत्व, वेगळे विद्युत/प्रकाशीय गुण

आकृतीत : पृष्ठक्षेत्र ÷ आकारमान.

Live आकृती

नॅनोकणांची वैशिष्ट्ये

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

नियम 1 : पृष्ठक्षेत्र ÷ आकारमान — घन (बाजू a) : 6a²/a³ = 6/a. a लहान ⇒ गुणोत्तर प्रचंड. 1 cm घन 1 nm घनांत ⇒ पृष्ठक्षेत्र 10⁷ पट.

  • सोपे : 1 cm : 600 m⁻¹.
  • मध्यम : 100 nm : 6 × 10⁷ m⁻¹.
  • परीक्षेसाठी : 1 nm : 6 × 10⁹ m⁻¹.

नियम 2 : गुणधर्मांतील बदल — वितळबिंदू कमी; जास्त क्रियाशील/उत्प्रेरक; Au : आकार ⇒ लाल/जांभळा; Fe₃O₄ अतिपरचुंबकीय.

  • सोपे : पृष्ठभागावर अणू जास्त.
  • मध्यम : उत्प्रेरण वाढते.
  • परीक्षेसाठी : पारदर्शक ZnO.

नियम 3 : क्वांटम बंधन — कण अतिसूक्ष्म ⇒ e⁻ ऊर्जा स्तर वेगळे ⇒ बँड गॅप आकारावर अवलंबून ⇒ रंग बदलतो (क्वांटम डॉट).

  • सोपे : लहान कण ⇒ निळा.
  • मध्यम : मोठा ⇒ लाल.
  • परीक्षेसाठी : TV डिस्प्ले.

गणना : 10 nm बाजूच्या घनाचे पृष्ठक्षेत्र ÷ आकारमान

  • पायरी 1 : a = 10 nm = 10⁻⁸ m.
  • पायरी 2 : 6/a = 6/10⁻⁸.
  • पायरी 3 : = 6 × 10⁸ m⁻¹.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) आकार घटल्यास पृष्ठक्षेत्र/आकारमान? 1) वाढते 2) घटते 3) तेच 4) शून्य — उत्तर : 1).
  • CET 2) नॅनो Au चा रंग? 1) लाल 2) पिवळा 3) काळा 4) हिरवा — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: उत्प्रेरक, सनस्क्रीन, डिस्प्ले.

लक्षात ठेवा

6/a; लहान ⇒ जास्त; क्वांटम बंधन ⇒ आकारानुसार रंग.

सामान्य चूक

पृष्ठक्षेत्र ÷ आकारमान कणासोबत वाढते असे मानणे.

CET सापळा

a मोठा ⇒ 6/a लहान; लहान कणांत मोठा.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "लहान कण = जास्त पृष्ठभाग".

फरक ओळखा

बाजू a6/a (m⁻¹)
1 cm600
100 nm6×10⁷
1 nm6×10⁹

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1पृष्ठक्षेत्र ÷ आकारमान सूत्र.
  2. 2100 nm घन.
  3. 3क्वांटम बंधन.
मध्यम
  1. 4Au चा रंग का बदलतो?
  2. 5वितळबिंदूचे बदल.
  3. 6उत्प्रेरण का वाढते?
आव्हानात्मक
  1. 710 nm घनासाठी 6/a.
  2. 8चुंबकीय वैशिष्ट्य.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 16/a.
  2. 26 × 10⁷ m⁻¹.
  3. 3e⁻ स्तर वेगळे.
  4. 4आकार ⇒ बँड गॅप.
  5. 5कमी होतो.
  6. 6पृष्ठभाग जास्त.
  7. 76 × 10⁸ m⁻¹.
  8. 8अतिपरचुंबकत्व.

नॅनोसामग्रीचे संश्लेषण आणि तपासणी

रोजच्या जीवनातून

मूर्ती कोरून बनवणे (वरून खाली) वि. विटांनी रचणे (खालून वर) — नॅनोबाबतही तेच.

सोपी व्याख्या

वरून खाली : मोठे ⇒ लहान (बॉल मिलिंग, लिथोग्राफी). खालून वर : अणू ⇒ मोठे (सोल–जेल, CVD, क्षपण).

निर्मितीनॅनोसामग्री : निर्मिती आणि तपासणीवरून खाली (Top-down)मोठा तुकडा ⇒ लहानबॉल मिलिंग, लिथोग्राफीकोरीवकाम, कापणीखालून वर (Bottom-up)अणू ⇒ मोठेसोल–जेल, CVDस्वयंजोडणी, क्षपणउदा. : HAuCl₄ + सायट्रेट ⇒ लाल सोनेरी नॅनोकण (क्षपण)तंत्रकाय दाखवतेTEM / SEMआकार, आकृती (प्रतिमा)AFM / STMपृष्ठभागाचे 3D चित्रXRDस्फटिक रचना, कण आकारUV–Visआकार ⇒ शोषण (प्लाझमॉन)

आकृतीत : निर्मिती आणि तपासणी.

नियम 1 : वरून खाली — बॉल मिलिंग : गोळे फिरवून चूर; लिथोग्राफी : प्रकाशाने नमुना कोरणे. सोपे, पण आकारावर कमी नियंत्रण.

  • सोपे : चिप्स : लिथोग्राफी.
  • मध्यम : कमी शुद्ध.
  • परीक्षेसाठी : जास्त ऊर्जा.

नियम 2 : खालून वर — क्षपण : HAuCl₄ + सायट्रेट ⇒ Au नॅनोकण; सोल–जेल; CVD; स्वयंजोडणी. आकारावर चांगले नियंत्रण.

  • सोपे : सायट्रेट क्षपण + स्थिरक.
  • मध्यम : CVD : ग्रॅफीन.
  • परीक्षेसाठी : जैवरेणू स्वयंजोडणी.

नियम 3 : तपासणी तंत्रे — TEM/SEM : आकार, आकृती. AFM/STM : पृष्ठभाग. XRD : स्फटिक रचना, कण आकार. UV–Vis : प्लाझमॉन शोषण ⇒ आकार.

  • सोपे : TEM : इलेक्ट्रॉन किरण.
  • मध्यम : STM : अणू दिसतात.
  • परीक्षेसाठी : XRD : Scherrer.

तर्क : Au नॅनोकण निर्मितीत सायट्रेट काय करतो?

  • पायरी 1 : Au³⁺ चे क्षपण ⇒ Au अणू.
  • पायरी 2 : अणू एकत्र ⇒ नॅनोकण.
  • पायरी 3 : सायट्रेट कणांवर थर ⇒ एकत्र गठ्ठा होण्यापासून रोखतो.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) वरून खाली पद्धत? 1) बॉल मिलिंग 2) CVD 3) सोल–जेल 4) स्वयंजोडणी — उत्तर : 1).
  • CET 2) कण आकार/आकृती पाहण्यासाठी? 1) TEM 2) UV 3) IR 4) NMR — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: चिप्स, उत्प्रेरक, औषधे.

लक्षात ठेवा

वरून खाली = मिलिंग; खालून वर = सोल–जेल, CVD; TEM आकार; XRD रचना.

सामान्य चूक

CVD ला वरून खाली मानणे.

CET सापळा

CVD : वायूतून अणू साचतात ⇒ खालून वर.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "मिलिंग = मोठा तोडा; CVD = अणू जोडा".

फरक ओळखा

पद्धतप्रकार
बॉल मिलिंगवरून खाली
CVDखालून वर
सोल–जेलखालून वर

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1दोन दृष्टिकोन.
  2. 2बॉल मिलिंग.
  3. 3सोल–जेल.
मध्यम
  1. 4Au नॅनोकण निर्मिती.
  2. 5TEM चा उपयोग.
  3. 6XRD चा उपयोग.
आव्हानात्मक
  1. 7STM म्हणजे?
  2. 8दोन्ही पद्धतींतील फरक.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1वरून खाली / खालून वर.
  2. 2मोठा तुकडा चूर.
  3. 3द्रावणातून जेल.
  4. 4क्षपण, सायट्रेट.
  5. 5आकार, आकृती.
  6. 6स्फटिक रचना.
  7. 7अणू दिसतात.
  8. 8नियंत्रण वि. सुलभता.

नॅनोतंत्रज्ञानाचा इतिहास, उदाहरणे, उपयोग आणि धोके

रोजच्या जीवनातून

सनस्क्रीन लावताना त्वचेवर पांढरे डाग राहत नाहीत कारण TiO₂ आणि ZnO चे कण नॅनो आकाराचे.

सोपी व्याख्या

इतिहास : 1959 Feynman, 1974 Taniguchi, 1981 STM, 1985 C₆₀, 1986 Drexler, 1991 CNT. धोके : विषारीपणा, जैवसंचय.

इतिहासनॅनोतंत्रज्ञान : इतिहास, उपयोग, धोके1959Feynman : ‘तळाशी भरपूर जागा’1974Taniguchi : ‘नॅनोतंत्रज्ञान’ शब्द1981STM : Binnig, Rohrer (पुस्तकात 1980)1985फुलरीन C₆₀ : Kroto, Curl, Smalley (पुस्तकात 1986)1986Drexler : ‘Engines of Creation’1991कार्बन नॅनोट्यूब : Iijimaउपयोगलक्ष्यित औषध वितरणसनस्क्रीन TiO₂/ZnOAg जंतुरोधी कपडेपाणी शुद्धीकरण, चिप्सधोकेश्वासातून/त्वचेतून शरीरातजैवसंचय, विषारीपणापर्यावरणात साठानियमन आवश्यक

आकृतीत : इतिहास, उपयोग, धोके.

नियम 1 : इतिहास — 1959 : Feynman ‘तळाशी भरपूर जागा’. 1974 : Taniguchi ने ‘नॅनोतंत्रज्ञान’ शब्द. 1981 : STM (Binnig, Rohrer; पाठ्यपुस्तकात 1980). 1985 : C₆₀ (Kroto, Curl, Smalley; पाठ्यपुस्तकात 1986). 1986 : Drexler चे ‘Engines of Creation’. 1991 : CNT (Iijima).

  • सोपे : STM ⇒ अणू पाहणे.
  • मध्यम : C₆₀ : 1996 नोबेल.
  • परीक्षेसाठी : CNT : मजबूत, हलके.

नियम 2 : उपयोग — औषध : लक्ष्यित वितरण; सनस्क्रीन : TiO₂/ZnO; कपडे : Ag जंतुरोधी; पाणी शुद्धीकरण; कॉम्प्युटर चिप्स; उत्प्रेरक; बॅटरी.

  • सोपे : कर्करोग औषध वितरण.
  • मध्यम : स्वयं-स्वच्छ काच : TiO₂.
  • परीक्षेसाठी : टेनिस रॅकेट : CNT.

नियम 3 : धोके — कण श्वासातून/त्वचेतून शरीरात; जैवसंचय; पर्यावरणात टिकतात; दीर्घकालीन परिणाम अज्ञात ⇒ नियमन आणि चाचण्या आवश्यक.

  • सोपे : Ag कण जलाशयात.
  • मध्यम : CNT फुप्फुसासाठी धोका.
  • परीक्षेसाठी : सुरक्षा चाचण्या.

तर्क : नॅनो सनस्क्रीन पारदर्शक का दिसते?

  • पायरी 1 : कण दृश्य प्रकाश तरंगलांबीपेक्षा (400–700 nm) खूप लहान.
  • पायरी 2 : दृश्य प्रकाश विखुरला जात नाही.
  • पायरी 3 : पण UV शोषला जातो ⇒ पारदर्शक पण संरक्षक.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) ‘नॅनोतंत्रज्ञान’ शब्द कोणी? 1) Taniguchi 2) Feynman 3) Iijima 4) Kroto — उत्तर : 1).
  • CET 2) कार्बन नॅनोट्यूब कोणी शोधल्या? 1) Iijima 2) Smalley 3) Curl 4) Binnig — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: औषध, पाणी, कपडे, इलेक्ट्रॉनिक्स.

लक्षात ठेवा

1959, 1974, 1981, 1985, 1991; उपयोग भरपूर, पण धोके तपासावे.

सामान्य चूक

नॅनो म्हणजे नेहमी सुरक्षित मानणे.

CET सापळा

आकार लहान ⇒ शरीरात सहज प्रवेश ⇒ चाचण्या आवश्यक.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "59-74-81-85-91".

फरक ओळखा

वर्षघटना
1959Feynman
1981STM
1985C₆₀
1991CNT

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1नॅनोतंत्रज्ञानाचा इतिहास.
  2. 2Feynman चे योगदान.
  3. 3STM म्हणजे?
मध्यम
  1. 4तीन उपयोग.
  2. 5सनस्क्रीन आणि नॅनो.
  3. 6तीन धोके.
आव्हानात्मक
  1. 7CNT चे गुण.
  2. 8C₆₀ शोधक.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 11959–1991 घटना.
  2. 2कल्पना मांडली.
  3. 3स्कॅनिंग टनेलिंग मायक्रोस्कोप.
  4. 4औषध, कपडे, पाणी.
  5. 5पारदर्शक, UV शोषक.
  6. 6विषारीपणा, जैवसंचय, पर्यावरण.
  7. 7मजबूत, हलके.
  8. 8Kroto, Curl, Smalley.

संपूर्ण धड्याची झटपट उजळणी

संकल्पनामहत्त्वाचे सूत्र / तथ्य
ॲटम इकॉनॉमीM(product)/ΣM(reactants) × 100
एस्टरीकरण AE88/106 × 100 = 83.0 %
नॅनोस्केल1–100 nm
1 nm10⁻⁹ m
पृष्ठक्षेत्र ÷ आकारमान6/a
0Dकण, क्वांटम डॉट
2Dग्रॅफीन
वरून खालीबॉल मिलिंग, लिथोग्राफी
Live आकृती

🚀 संपूर्ण धड्याची झटपट उजळणी

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

🎯 परीक्षेसाठी सर्वाधिक महत्त्वाचे मुद्दे

  • 12 तत्त्वे.
  • तत्त्वे 2–6.
  • तत्त्वे 7–12.
  • नॅनोस्केल, मिती.
  • नॅनोकण गुणधर्म.
  • संश्लेषण, तपासणी.
  • इतिहास, उपयोग, धोके.
अभ्यासाचा मंत्र

आधी संकल्पना समजा → सूत्र लक्षात ठेवा → उदाहरण सोडवा → स्वतः प्रश्न सोडवा.