Chemické pokusy s nanomateriály/Nanočástice ZnO v opalovacích krémech

Z Wikiknih
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Nanočástice ZnO v opalovacích krémech
Absorbce UV záření nanočásticemi ZnO.png
Chemikálie glycerol a Oxid zinečnatý
Pomůcky kádinka, skleněná tyčinka, opalovací krém, papír a Zvýrazňovač
Typ pokusu základní škola a žákovský školní pokus
Časová náročnost 15 min
Bezpečnost GHS07: Exclamation mark
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Popis pokusu[editovat]

Provedením pokusu je připravena směs obsahující nanočástice oxidu zinečnatého simulující opalovací krém. Připravená disperze je schopna absorbovat UV záření. Tato vlastnost je pozorována pod UV lampou, kde je možné sledovat tmavé pole v místě nanesení disperze obsahující nanočástice. Připravený opalovací krém a jeho vlastnosti jsou následně porovnávány se směsí obsahující mikročástice oxidu zinečnatého.[1]


Princip[editovat]

Aktivními složkami některých opalovacích krémů jsou nanočástice oxidu zinečnatého (ZnO) a oxidu titaničitého (TiO2). Tyto nanočástice jsou schopny absorbovat UV složku slunečního záření, které může způsobovat poškození kožních buněk a v extrémních případech až rakovinu kůže. Opalovací krémy obsahující nanočástice se při nanesení na pokožku jeví jako průhledné a nezanechávají bílý mastný film, tak jako opalovací krémy obsahující mikročástice oxidů zinku a titanu.

Nanočástice ZnO mohou být připraveny několika různými způsoby. Tyto způsoby jsou obecně označovány jako mechanické či chemické a dále se dělí podle fáze, ve které syntéza probíhá (kapalná, plynná). V případě chemických syntéz v kapalné fázi jsou ionty různých složek míchány dohromady v přesně definovaných poměrech za vzniku různých přesně definovaných sloučenin. Tyto syntézy většinou obnáší použití základního laboratorního vybavení a nejsou složité na provedení. Příkladem těchto syntéz nanočástic je proces přípravy mikroemulzí. Mikroemulze jsou definovány jako disperze tvořené vodou, olejem a surfaktantem (povrchově aktivní látka). Jedná se o stabilní systém, jednotlivé složky jsou obaleny vrstvou surfaktantu a vytváří tak kulovité útvary o velikosti 10-50 nm. Vrstva surfaktantu na povrchu kulovité částice slouží ke stabilizaci mikroemulze.[2]

Požadovanou vlastností u opalovacích krému je schopnost absorbovat (pohlcovat) UV záření. Tuto vlastnost je možné pozorovat už u mikročástic oxidu zinečnatého a titaničitého. Při využití nanočástic se však schopnost absorbovat UV záření zvyšuje díky větší ploše povrchu nanočástic.

Postup[editovat]

Ilustrace popisující chemický pokus - Nanočástice ZnO v opalovacích krémech. V ilustraci je znázorněn postup práce a srovnání absorpce UV záření různými druhy částic.
  1. V kádince smícháme 2,5 g mikropráškového oxidu zinečnatého s 5 g glycerolu.
  2. V další kádince smícháme 0,25 g nanoprášku ZnO se stejným množstvím glycerolu.
  3. Na papír nakreslíme žlutým zvýrazňovačem dva čtverce (5x5 cm). Na žluté čtverce naneseme tenkou vrstvu jedné a druhé směsi (mikroprášek a nanoprášek).
  4. Na papír se čtverci svítíme zdrojem UV záření a porovnáme rozdílnou absorpci UV záření směsmi. Vlastnosti připravených směsí porovnáme i s komerčně dostupným opalovacím krémem nebo obyčejným krémem na ruce.

Poznámky[editovat]

  • Lze porovnat absorpci UV záření i samotného glycerinu pro podporu uvědomění, že za absorpcí UV záření stojí oxid zinečnatý.


Reference[editovat]

  1. Guedens, W. J. et al. ZnO-based sunscreen: The perfect example to introduce nanoparticles in an undergraduate or high school chemistry lab. J. Chem. Educ. 91, 259–263 (2014).
  2. Van Den Rul, H., Mondelaers, D., Van Bael, M. K. & Mullens, J. Water-based wet chemical synthesis of (doped) ZnO nanostructures. J. Sol-Gel Sci. Technol. 39, 41–47 (2006).