 اهداف جلسه: 
· بررسی اسیدیته گرافن اکسید
·آشنایی با ویژگی های مغناطیسی کاتالیست ها
وسایل مورد نیاز: 
·دسترسی به اینترنت
·گرافن اکسید
·گرافن اکسید اسیدی
·گرافن اکسید مغناطیسی
· کاغذ پی اچ
·همزن شیشه ای
·شیشه ساعت

مقدمه: سنتز نانوذرات مغناطیسی سنتز در فاز مایع  از روش‌های سنتز نانوذرات مغناطیسی در فاز مایع می‌توان به هم‌رسوبی، میکروامولسیون، سنتز با استفاده از فراصوت و ... اشاره نمود. تهیه و رسوب‌دهی همگن ذرات با یکنواختی بالا را می‌توان با اصول و نمودار LaMer توجیه نمود. رشد ذرات از دو راه نفوذ ذرات بر سطح هسته‌های از پیش تشکیل شده و تجمع برگشت ناپذیر هسته‌ها انجام می‌شود.
                                                                            نمودار LaMer
هم‌رسوبی
روش هم‌رسوبی ساده‌ترین و کارآمدترین روش شیمیایی برای سنتز نانوذرات مغناطیسی (اکسیدهای فلزی و فریت‌ها) است. مزیت اصلی هم‌رسوبی، توانایی آن در سنتز تعداد زیادی از نانوذرات است. هرچند، کنترل توزیع اندازه ذرات در این روش محدود ‌است و فاکتورهای سینتیکی رشد ذرات را کنترل می‌کنند.
 فرآیند هم‌رسوبی شامل دو مرحله است: زمانی که غلظت گونه‌ها به یک حد فوق اشباع می‌رسد مقدار کمی ‌هسته‌زایی رخ می‌دهد و سپس رشد تدریجی هسته‌ها (با نفوذ حل شونده‌ها بر روی سطح ذرات) صورت می‌پذیرد.

ابتدا محلولی از یون های آهن در اسید کلریدریک تهیه شده و سپس این محلول بر روی محلولی از دی ایزوپروپیل آمین (DIPA) ریخته می شود که نتیجه آن ایجاد رسوبی از نانوذرات اکسید آهن خواهد بود.
 اخیراً استفاده از برخی ترکیبات آلی مانند پلی-وینیل الکل (PVA) که هم نقش کاهنده و هم نقش پایدارکننده را ایفا می‌کنند، باعث سنتز نانوذرات با یکنواختی بیشتری شده است.
 معمولاً سنتز نانوذرات اکسید آهن (Fe3O4 , γ-Fе2О3) و فریت‌ها در محیط آبی و به روش هم‌رسوبی از طریق واکنش زیر صورت می‌گیرد‌:  
که در آن M+2 می‌تواند عناصر متفاوتی از جمله Fe2+, Mn2+, Co2+, Cu2+, Mg2+, Zn2+ ,Ni+2 باشند.

میکروامولسیون 
 میکروامولسیون مجموعه‌ای غیرقابل اختلاط از حلال آبی، حلال آلی است که به وسیله سورفاکتانت پایدار می‌شوند. در این حالت قطراتی از حلال آبی که توسط لایه ای از سورفاکتانت پوشیده شده‌اند در بین حلال آلی به وجود می‌آید و به مجموعه آن‌ها مایسل گفته می‌شود. همانطور که در شکل مشاهده می گردد، اگر قسمت آبگریز مولکول (به اصطلاح قسمت هیدروکربنی) سورفاکتانت به سمت بیرون و حلال آلی باشد به آن‌ها مایسل معکوس می‌گویند. اندازه مایسل بدست آمده با نسبت مولی آب به سورفاکتانت تعیین می‌شود. از میکروامولسیون آب در روغن (Water-in-Oil، W/O) به طور وسیعی برای سنتز یکنواخت نانوذرات استفاده می‌شود. با مخلوط کردن آب، روغن و مواد واکنش‌دهنده، به صورت مداوم قطراتی تشکیل شده، با هم برخورد کرده، ادغام می‌شوند و مجددا شکسته می‌شوند که در نهایت منجر به تشکیل رسوب خواهد شد.‌ با افزودن حلال‌هایی مانند استون و یا اتانول، می‌توان رسوب‌ها را ‌لخته نمود و سپس با فیلتر کردن و یا سانتریفوژ، آن‌ها را از میکروامولسیون جدا نمود. از جمله معایبی که کارآمدی این فرآیند را کم می‌کند، استفاده زیاد از حلال می‌باشد.
تجزیه حرارتی
 با تجزیه حرارتی برخی مواد اولیه آلی-فلزی در دمای بالا، مانند کمپلکس‌های فلزی با لیگاندهای آلی، کربونیل فلزات (مانند Fe(CO)5) یا برخی ترکیبات دیگر همراه با استفاده از حلال‌های آلی و سورفاکتانت‌هایی مانند اسیدهای چرب، اولئیک اسید و هگزا دسیل آمین می‌توان نانوذراتی با یکنواختی و اندازه بسیار کنترل ‌شده را سنتز نمود.
 در این نوع سنتزها، نسبت ‌مواد اولیه یعنی ترکیبات آلی– فلزی، سورفاکتانت و حلال پارامترهای اصلی برای کنترل اندازه و ریخت شناسی سطح نانوذرات مغناطیسی به شمار می‌آیند. دما و زمان واکنش و همچنین دوره هضم رسوب نیز ممکن است برای کنترل دقیق اندازه و مورفولوژی بسیار مهم باشند.
کاغذ pH یا کاغذ تورنسل یکی از مواد شناساگر برای سنجش اسید و باز در آزمایشگاه است، کاغذ pH  برای اندازه گیری درجه اسیدی یا بازی بودن محلولها و مایعات به کار می رود.
 pH  یک محلول، پارامتری برای نمایش میزان غلظت یون H+ در محلول هاست و این عدد می تواند از  0 تا 14 متغیر باشد، که 0 نشان دهنده ی قوی ترین اسید و 14 معرف قوی ترین باز می باشد و 7 نیز pH آب خالص را نشان می دهد.
 برای نمایش طیف اعداد 0 تا 14 از طیف رنگین کمان استفاده ی کنند بدین صورت که 0 را با قرمز و 14 را با رنگ آبی تیره (مایل به بنفش) نمایش می دهند.

طرز کار کاغذ pH 
در کاغذ pH  مواد معرف یا شناساگر وجود دارند که در واکنش با اسید و باز تغییر رنگ می دهند و به گونه ای از این خاصیت تغییر رنگ در کاغذ تورنسل  کاغذ لیتموس استفاده شده است که به شکل زیر هر رنگ معرف یک PH باشد.
رنگ های کاغذ pH 
دقت این کاغذ در مقایسه با پی اچ متر های دیجیتال پایینتر است، اما بدلیل راحتی استفاده از آنها در هر محیطی ( عدم نیاز به الکترود pH  و دستگاه pH  متر برای تفسیر دیجیتال اطلاعات ) و قیمت پایین آن هنوز هم تقاضای زیادی در بازار لوازم آزمایشگاهی دارد.

روش استفاده از کاغذ pH 

روش کار
1. نیم گرم از پودر گرافن اکسید، گرافن اکسید اسیدی و گرافن اکسید مغناطیسی را در 10 سی سی آب حل کنید.
2. حدود سی دقیقه محلول را به هم بزنید.
3. کاغذ پی اچ را در تکه های یک سانتی متری جدا کنید و در روی یک شیشه ساعت قرار دهید.
4. از هر محلول یک قطره را روی کاغذ های پی اچ بچکانید.
5. رنگ کاغذها را با هم مقایسه کنید.
6. براساس راهنمای کاغذ پی اچ عدد اسیدیته محلول ها را مشخص کنید.

سوالات
 1. کدام یک از انواع پودرهای گرافن اکسید اسیدیته بالاتری داشت؟
2. آیا وجود نانو ذرات مغناطیسی در تغییر میزان اسیدی شدن کاتالیست ها موثر بوده است؟

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
- تهیه: مینا رزقی و شایان فروزنده دل- تنظیم: محبوبه همت
تناقض اسیدی و مغناطیسی در گرافن