SAM - англоязычная аббревиатура, Self-Assembling-Monolayers, самособирающиеся монослои.
а) Самосборка упорядоченного слоя – самопроизвольный процесс, так как при этом уменьшается энергия Гиббса за счет энтальпийного фактора.
б) Золото и серебро образуют прочную ковалентную связь с атомом серы.
(1). Атомы серы на поверхности золота образуют плотнейшую упаковку. При этом количество молекул октадеканотиола на поверхности площадью 0.1 см2 будет равно произведения числа молекул в ряду (Nм) на количество рядов (Nр).
Nм =
Nр =
N (молекул октадеканетиола) = 4.8 106 5.55 106 = 2.7 1013
n (CH3(CH2)16CH2SH) = 2.7 1013/6.02 1023 = 4.5 10–11моль
M (CH3(CH2)16CH2SH) = 12×18 + 38 + 32 = 286 г/моль
m (CH3(CH2)16CH2SH) = M×n = 286 г/моль × 4.5 10–11 моль = 1.3 10–8 г = 13 нг
(2) Количество атомов золота равно произведению числа атомов золота в ряду на число рядов.
Nат (Au) = 0.1 10–2 м / 0.288 10–9 м = 0.347 107 атомов золота в ряду
Nр (Au) = 0.1 10–2 м / (0.288 10–9 0.866) = 0.401 107 рядов
N (Au) = 0.347 107 0.401 107 = 13.91 1012атомов
N (CH3(CH2)16CH2SH)/N(Au) = 2.7 1013 / 13.91 1012 = 1.94
(3). Пусть длина молекулы алканотиолата – L, тогда толщина слоя: Lcosα.
Толщина слоя на поверхности серебра больше, чем на поверхности золота в Nраз, где
N = Lcos10o/Lcos30o = 0.985/0.866 = 1.14 раза
Примечание. В ранних текстах условия задачи был принят диаметр атома серы 0.501 нм. Такого большого диаметра у серы, конечно, быть не может. Под этим подразумевался диаметр площадки, которую на поверхности занимает атом серы. Решения с диаметром 0.501 нм принимались как правильные. Ответы с этим диаметром были такие: 1) 2.18 нг; 2) S : Au = 1 : 3.
