Snc nanochemie modul

Datum:

Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft

Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St. Gallen

Tel. +41 (0) 71 274 72 66, [email protected]

www.swissnanocube.ch

Bildungsplattform zur Mikro- und Nanotechnologie für

Berufsfach- und Mittelschulen sowie Höhere

Fachschulen

Nanochemie Modul

3. Dezember 2010

Modulsponsor:

© 2010 - Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft St.Gallen

Inhaltsübersicht

2

1. Pyrophores Eisen

2. Ferrofluid 3. Flüssigkristalle

4. Goldrubinglas 5. Nanogold

© 2010 - Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft St.Gallen 3

1. Pyrophores Eisen

Spontane Oxidation von Eisen-Nanopartikeln


Spontane Verbrennung von Eisen-Nanopartikeln

4

Quelle: Swiss Nano-Cube

Pyrophore Eisen-Nanopartikel

Detaillierte Informationen zum Thema sind in der Experimentieranleitung „Pyrophores Eisen“ zu finden.


Inhalt

5


Einführung

Experimentelle Durchführung

Materialien, Chemikalien, Vorgehen

Sicherheitshinweise

Theoretische Grundlagen

Oberflächeneffekt

Repetition: Oxidation/Verbrennung

Herstellung Pyrophores Eisen

Lernziele/Kontrollfragen


Einführung

6

Auflösen von Zucker in Wasser

Wie kann man das Auflösen eines Zuckerwürfels im Tee beschleunigen?


Einführung

7

Auflösen von Zucker in Wasser: Pulver löst sich schneller als grosse Kristalle.

Nach 1 min Nach 3 min

Vergleich: Kandis-Zucker mit Kristall-Zucker



8

Vorgehen bei der Herstellung von Pyrophorem Eisen

Herstellung von Ammoniumeisenoxalat:

Di-Ammoniumoxalat

Ammoniumeisen(II)-Sulfat

Destilliertes Wasser




9

Video Pyrophores Eisen

Video: Vorgehen bei der Herstellung von Pyrophorem Eisen




10

Sicherheitshinweise

Schutzbrille, Labormantel, Handschuhe

© 2010 - Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft St.Gallen12.04.23

11


Oberflächeneffekt

Spezifische Oberfläche = Oberfläche / Kubikmeter

Kantenläng =1 cmVolumen = 1 cm3

Fläche = 1 cm2

Kantenlänge =0.5 cmGesamtvolumen = 1 cm3

Gesamtfläche = 6 cm2



12

Kleiner Exkurs in die Biologie:

Warum sind alle einzelligen Lebewesen so winzig?

Einzeller, Quelle: Wikipedia



Einzellige Organismen nehmen ihre Nahrung aus-schliesslich über ihre äussere Hülle (Zellmembran) auf.

Je grösser das Volumen, desto geringer das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen:

1 cm3 = >1 cm2 Verhältnis: 1/1



Einzellige Organismen sind begrenzt in ihrer Grösse.

Die einzige Schnittstelle zur Umgebung ist immer nur die Oberfläche!

13

Kleiner Exkurs in die Biologie:



Oberflächeneffekt

Grössere Oberfläche = Höhere Reaktivität

Je kleiner ein Partikel, desto höher der relative Anteil der Atome/Moleküle, die sich direkt an der Oberfläche befinden.

Zudem: Die Atome an der Oberfläche sind einer geringeren Bindungskraft aus dem Inneren des Partikels ausgesetzt.

Nur die Atome/Moleküle an der Oberfläche können mit der Umgebung interagieren.

Folglich: Stärkere Wechselwirkungen der Atome des Partikels mit der Umgebung des Partikels.



Oberflächeneffekt bei Eisen-Nanopartikeln

Grössere Oberfläche = Höhere Reaktivität

Eisen-Nanopartikel reagieren viel stärker mit der Umgebung.

Zum Beispiel: Eisen-Nanopartikel reagieren viel stärker mit Sauerstoff aus der Umgebung.

Verbrennung bereits „spontan“ bei Raumtemperatur: Pyrophores Eisen.

Pyrophor = leicht entzündlich

Bei makroskopischem Eisen: Oxidation/Verbrennung auch bei Temperaturen von mehr als 600 °C nur sehr langsam.



16


Was ist der Unterschied zwischen einer Oxidation und einer Verbrennung?



17


Oxidation

Ursprünglich: Elektronenübertragung auf Sauerstoff

Heute: Gängiger Begriff für die Abgabe von Elektronen an das Oxidationsmittel (Elektronenakzeptor = Oxidationsmittel)

Verbrennung: Merkmale

Oxidation mit Sauerstoff als Oxidationsmittel

Exotherme Redoxreaktion

Abgabe von Energie (Wärme, Licht)



Herstellung Pyrophores Eisen

Herstellung Di-Ammoniumeisen(II)-Di-Oxalat

2 (NH4)2C2O4 + (NH4)2FeII(SO4)2 (NH4)2FeII(C2O4)2 + 2 (NH4)2SO4

Thermolytische Zersetzung: Herstellung der Eisen-Nanopartikel

(NH4)2FeII(C2O4)2 Fe + CO + 3 CO2 + 2 NH3 + H2O

Spontane Verbrennung der Eisen-Nanopartikel bei Raumtemperatur

4 Fe + 3 O2 2 FeIII2O3

RT

+ ΔT



Oberflächeneffekt beschreiben können. Wissen, was man unter der spezifischen Oberfläche

versteht. Erklären können, warum die Reaktivität von Stoffen

zunehmen kann, wenn sie als Nanopartikel vorliegen. Wissen, was „pyrophor“ bedeutet.

19


2. FerrofluidSuperparamagnetische Nanopartikel


Magnetische Flüssigkeiten mit erstaunlichen Eigenschaften

21


Ferrofluid aus Magnetit-Nanopartikeln

Detaillierte Informationen zum Thema sind in der Experimentieranleitung „Ferrofluid“ zu finden.


Inhalt

22

Einführung



Sicherheitshinweise


Grundlagen Magnetismus

Oberflächenfunktionalisierung

Anwendungen



Einführung

23

Video: Krebs bekämpfen mit Ferrofluiden

Video Magforce

www.magforce.de



24

Video: Vorgehen bei der Herstellung eines Ferrofluids

Video Ferrofluid




25

Sicherheitshinweise

Schutzbrille, Labormantel, Handschuhe!



26

Grundlagen Magnetismus: Magnetfeld


Feldlinie

Nordpol

Südpol



27

Grundlagen Magnetismus: Quellen des Magnetfeldes

Elektronen in der Atomhülle: Bewegte Punktladungen

Repetition: Aufbau der Elektronenhülle von Atomen.

Atome können Elementarmagnete sein.

Elektronen bewegen sich um den Atomkern herum und erzeugen ein „schwaches“ Magnetfeld.

Elektronen, die in entgegengesetzte Richtungen drehen, heben ihre Magnetfelder gegenseitig auf.

Wenn über alle Elektronen im Atom die Drehrichtung (=Spin) nicht ausgeglichen ist, ist das Atom ein Elementarmagnet.

Elektromagnete

Stromdurchflossene Spulen

Künstliche Erzeugung von bewegten Ladungen



28

Grundlagen Magnetismus: Magnetisierung

Magnetisieren heisst, alle Elementarmagnete gleich ausrichten

Bestimmte Materialien können, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt sind, selber magnetisch werden. Sie werden magnetisiert.

Magnetisieren heisst, dass die einzelnen Elementarmagnete bezüglich ihrem Nord- und Südpol alle gleich ausgerichtet werden.

Magnetisierung

Einzelne Elementarmagnete

nicht magnetisch stark magnetisch



29


Nicht alle Materialien können magnetisiert werden.

Nur jene Materialien, welche aus Elementarmagneten bestehen, können magnetisiert werden.

Ob ein Material aus Elementarmagneten besteht oder nicht, hängt von dem Aufbau der Elektronenhülle des Atoms ab.

Ferromagnete, Paramagnete, Diamagnete.

Materialien, die stark und dauerhaft magnetisiert werden können, nennt man Ferromagnete (z.B. Eisen, Zink, Kobalt).

Materialien, die nur schwach und nicht dauerhaft magnetisiert werden können, nennt man Paramagnete (z.B. Sauerstoff).

Materialien, die gar nicht magnetisiert werden können, nennt man Diamagnete (z.B. Wasser).



30


Superparamagnete

Materialien, die stark und aber nicht dauerhaft magnetisiert werden können, nennt man Superparamagnete.

Nanopartikel aus ferromagnetischen Materialien sind superparamagnetisch.

In Nanopartikeln sind nicht genügend Atome (=Elementarmagnete) vorhanden, um die Magnetisierung aufrechtzuerhalten.

Durch die thermische Bewegung der einzelnen Atome wird die Ausrichtung wieder aufgehoben, sobald kein äusseres Magnetfeld mehr vorhanden ist.

Ferrofluide bestehen aus superparamagnetischen Nanopartikeln.



31

Igelstrukturen im Ferrofluid


Rosensweig Instabilität

Drei Kräfte: Magnetfeld, Gravitation, Oberflächen-spannung der Flüssigkeit.

Das Ferrofluid befindet sich im Gleichgewicht dieser Kräfte.

Starker Magnet



Flüssige Magnete

Warum kann man nicht einfach Eisen schmelzen, um ein Ferrofluid zu erhalten?



33

Ferrofluide sind nicht das selbe wie geschmolzene Ferromagnete!

Bei hohen Temperaturen wird durch die Thermische Energie der Atome die Magnetisierung aufgehoben.

Durch die Verflüssigung ferromagnetischer Materialien verlieren diese ihre ferromagnetischen Eigenschaften und werden paramagnetisch.

Paramagnete können nur schwach und nicht permanent magnetisiert werden.

Im Gegensatz dazu können Ferrofluide stark und nicht permanent magnetisiert werden.



Flüssige Magnete

Warum verklumpen die einzelnen magnetischen Nanopartikel nicht miteinander?



35

Oberflächenfunktionalisierung verhindert das Verklumpen!

Durch das Erzeugen einer positiv geladenen Oberfläche der einzelnen Nanopartikel kann erreicht werden, dass diese sich gegenseitig abstossen und nicht verklumpen.







Medizin: Krebsbekämpfung durch Hyperthermie-Therapie

Medizin: Gerichteter Wirkstofftransport (Drug Targetting)

Oberflächenbeschichtung von Tarnkappen Flugzeugen

37

Anwendungen



Den Unterschied zwischen Ferromagneten, Paramagneten, Diamagneten und Superparamagneten verstehen.

Verstehen, warum Nanopartikel andere magnetische Eigenschaften besitzen als grössere Partikel.

Erklären können, warum man Ferrofluide nicht einfach durch Schmelzen von Eisen herstellen kann.

Verstehen, was die Oberflächenfunktionalisierung der magnetischen Nanopartikel bewirkt und welchen Nutzen sie hat.

38


3. FlüssigkristalleEin Thermometer aus Flüssigkristallen


Thermotrope Flüssigkristalle ändern ihre Farbe in Abhängigkeit der Temperatur

40


Flüssigkristall im WasserbadDetaillierte Informationen zum Thema sind in der Experimentieranleitung „Flüssigkristalle“ zu finden.


Inhalt

41

Einführung



Sicherheitshinweise


Sichtbares Licht

Thermotrope Flüssigkristalle



Einführung

42

Verwendung von Flüssigkristallen in LCD Bildschirmen

Flüssigkristalle können auf Veränderungen ihrer Umgebung mit einer Farbveränderung reagieren.

Elektrische Spannung

Magnetfelder

Temperatur

LCD Bildschirm: „Liquid Crystal Display“



43

Video Flüssigkristalle

Video: Vorgehen bei der Herstellung eines Flüssigkristall-Thermometers




44

Flüssigkristallthermometer bei Raumtemperatur




45

Sicherheitshinweise




Repetition: Wellen und sichtbares Licht

Zu welcher Art von Wellen gehören Lichtwellen?



47

Elektromagnetische Wellen


0.01 nm 1 nm 100 nm 400 nm 700 nm 1 cm 1 km

sichtbares Licht




Wie werden Lichtwellen charakterisiert?



49

Wellenlänge λ

Amplitude A



Wellenlänge sichtbares Licht: 400 nm bis 700 nm



50

Aufbau von „thermotropen“ Flüssigkristallen

Thermotrope Flüssigkristalle sind Überganszustände zwischen der festen (kristallinen) und der flüssigen Phase.

Je „flüssiger“ eine Substanz, desto weniger Ordnung weisen die Moleküle auf.

Je nach Temperatur sind die Moleküle im Überganszustand unterschiedlich stark geordnet.

FlüssigkeitKristall Flüssigkristall

Temperaturzunahme

Hohe Ordnung Molekülordnungs-GradAbnehmende Ordnung Keine Ordnung



51


Flüssigkristalle können nur entstehen, wenn die Moleküle bestimmte Symmetrieeigenschaften haben: Mesogene Eigenschaften.

Flüssigkristalle bestehen aus mehreren Molekülschichten.

Die Längsachsen der Moleküle einer Schicht zeigen alle in die gleiche Richtung.

Die Längsachsen der übereinander gelegenen Moleküle sind leicht gegeneinander verschoben. Es entsteht eine wendeltreppenförmige Anordnung, eine sogenannte Helix.



52


Helix/Pitch (Ganghöhe)


Längsachse eines Moleküls

Molekülebene im Flüssigkristall



53


Die Ganghöhe ist abhängig von der Temperatur und liegt im Bereich von 400 bis 700 nm.

Wenn die Temperatur zunimmt, driften die Moleküle auseinander und die Ganghöhe wird grösser.


400-700 nm



54

Die Wellenlänge von sichtbarem Licht liegt zwischen 400 und 700 nm und damit im Bereich der Ganghöhe der Helix von Flüssigkristallen!



55

Flüssigkristalle und sichtbares Licht

Flüssigkristalle können mit Lichtwellen wechselwirken.

Jene Lichtwellen, deren Wellenlängen der Ganghöhe der Helix entsprechen, werden reflektiert.

Flüssigkristalle verändern das Spektrum des sichtbaren Lichtes.

Je nach Temperatur ist die Ganhöhe verschieden und andere Wellenlängen des Spektrums werden reflektiert.

Die Farbe der Flüssigkristalle ist somit abhängig von der Temperatur.



56

Flüssigkristalle und sichtbares Licht




57

Anwendungen

LCD = Liquid Crystal Display = Flüssigkristallbildschirm

Farben werden durch Flüssigkristalle erzeugt.

Die Ordnung der Moleküle der Flüssigkristalle wird in LCD- Bildschirmen durch Veränderung der elektrischen Spannung beeinflusst.

Je nach Ordnungsgrad besitzen die Flüssigkristalle eine andere Farbe.



Den Unterschied zwischen einem Flüssigkristall und einem festen Kristall verstehen.

Verstehen, was ein thermotroper Flüssigkristall ist. Verstehen, was eine Flüssigkristall-Helix ist und wie die

Eigenschaften der Helix (Ganghöhe) durch die Temperatur beeinflusst werden.

Verstehen, warum Flüssigkristalle bei Temperatur-veränderungen ihre Farbe ändern können.

58


4. GoldrubinglasGlas färben mit Nanogold


Nanogold-Partikel erzeugen schillernde Farben in Glas.

60


Goldrubinglas-Perlen aus der Mikrowelle

Detaillierte Informationen zum Thema sind in der Experimentieranleitung „Goldrubinglas“ zu finden.


Inhalt

Einführung



Sicherheitshinweise


Optische Eigenschaften von Nanogold-Partikeln

Mikrowellen

Grafit-Suszeptor-Element

61


Einführung

62

Mittelalterliche Kirchenfenster in der Kathedrale von Metz (Frankreich). Die kräftigen Rot- und Blautöne der Goldrubinglaser werden durch Gold-Kolloide im Glas hervorgerufen.

Goldrubinglas im Mittelalter

Früher wurde zur Herstellung von Goldrubinglas dem Glasausgangsgemisch fein verteiltes Goldpulver beigefügt.


Einführung

63





Glasausgangsgemisch vorbereiten:

Quarz

Borsäure

Calciumcarbonat, Lithiumcarbonat, Natriumcarbonat

Ein „Körnchen“ Goldchlorid Aquat zugeben.

Im Mörser zerkleinern und in einen Porzellantiegel geben.

Tiegel im Grafit-Suszeptor-Technik Element (GST Element) platzieren.

Glasgemisch mit GST Element in der Mikrowelle erhitzen.

5-10 min im Mikrowellenofen bei mehr als 1000 °C

64

Vorgehen bei der Herstellung von Goldrubinglas



65

Herstellung des GST Elements

Quellen: Swiss Nano-Cube

GST Element

T > 1000 °C

Glasherstellung im Mikrowellenofen



66

Sicherheitshinweise




67

Reduktion von Goldchlorid mit Tri-Natriumcitrat

Oxidation:

[O2C+II-C+IIOH-C4H4O4]3- [OC+II-C4H4O4]2- + H+ + C+IVO2 + 2 e-

Reduktion:

HAu+IIICl3 + 2 e- Au+ICl + 2 Cl- (3x)

Disproportionierung

3 AuCl 3 C5H4O52- 2 Au0 + AuCl3

Gesamt:

2 AuCl3 + 3 C6H5 O73- 3 C5H4O5

2- + 3 H+ + CO2 + 6 Cl- + 2 Au0



68


0.01 nm 1 nm 100 nm 400 nm 700 nm 1 cm 1 km

sichtbares Licht

Elektromagnetische Wellen



69

Oberflächen-Plasmonen-Resonanz

Bei Edelmetallen wie Gold beträgt die Eindringtiefe elektromagnetischer Wellen ca. 1/4 bis 1/10 der Wellenlänge.

Nanopartikel mit einem Durchmesser von 20–30 nm werden von sichtbarem Licht (400–700 nm) vollständig durchdrungen.

Anregung -> Elektrisches Wechselfeld -> Höheres Energieniveau

Beim „Rückschwingen“ wird Energie in Form von Streulicht frei

Absorption/Transmission der einfallenden Lichtwellen je nach Grösse der Partikel.

Partikel mit 20–30 nm Durchmesser absorbieren vorwiegend kurzwelliges blaues Licht und transmittieren rotes Licht. Sie erscheinen daher rot.



70





71

Zusatzfrage

Was kann in einem Mikrowellenofen erhitzt werden?



72

Mikrowellen und flüssiges Wasser

Mikrowellenofen: 2.45 GHz, 12 cm Wellenlänge.

Anregung von Dipolmolekülen wie Wasser -> Moleküle werden in Bewegung versetzt.

Nur im flüssigen Zustand: Guter Ausgleich zwischen Beweglichkeit der Moleküle und Dichte.

Durch dichte Anordnung entsteht bei der Bewegung Reibungswärme.

Flüssiges Wasser und hauchdünne Metall- oder Grafitschichten können durch Mikrowellen angeregt werden.



12.04.23

73

Mikrowellen und Grafit

Mikrowellenofen: 2.45 GHz, 12 cm Wellenlänge.

Mikrowellen dringen nur einige Mikrometer tief in Grafit ein.

Anregung von Elektronen an der Oberfläche des Grafit. Die Elektronen beginnen zu schwingen.

Bei sehr dünnen Grafitschichten können dabei sehr hohe Temperaturen entstehen, so dass die Schicht verdampft wird.

Im GST Element liegt der Porzellantiegel so dicht auf der dünnen Grafitschicht, dass diese zwar sehr heiss wird, jedoch nicht verdampft.



74

Grafit-Suszeptor-Element: Mehr als 1000 °C in der Mikrowelle



5. NanogoldOptische Eigenschaften von Gold in der Nanodimension


Nanogold-Partikel verändern ihre Farbe in Abhängigkeit ihrer Grösse

76


Goldkolloide unterschiedlicher Grösse in wässriger Lösung

Detaillierte Informationen zum Thema sind in der Experimentieranleitung „Nanogold“ zu finden.


Inhalt

Einführung


Herstellung von Nanogold-Partikeln (kolloidales Gold)

Phasentranspher von Nanogold-Partikeln

Sicherheitshinweise


Kolloide

Reduktion von Goldchlorid mit Tri-Natriumcitrat als Reduktionsmittel

Repetition: Elektromagnetische Wellen und sichtbares Licht



Anwendungen

77


Einführung

78

Mittelalterliche Kirchenfenster in der Kathedrale von Metz (Frankreich). Die kràftigen Rot- und Blautöne der Goldrubinglaser werden durch Gold-Kolloide im Glas hervorgerufen.




Einführung

79





80

Video: Vorgehen bei der Herstellung von Nanogoldpartikeln:

Video Nanogold




81

Vorgehen beim Phasentranspher:

Chemikalien:

Goldkolloide in wässriger Lösung

Natriumchlorid

Dodecan (hydrophobe Phase)

Kaliumoleat (Oberflächenfunktionalisierung der Nanopartikel)

Die Nanopartikel in der wässrigen Phase mit Dodecan überschichten.

Kaliumoleat dazugeben.

Einige Minuten mit einem Magnetrührer heftig rühren.

Übergang der Nanopartikel von der wässrigen in die hydrophobe Phase (Dodecan) kann beobachtet werden.



82


wässrige Phase

hydrophobe Phase



83

Sicherheitshinweise




84

Kolloide:

Was ist der Unterschied zwischen einer Lösung und einer Dispersion?



85

In einer Lösung sind alle Atome vollständig gelöst und von Molekülen des Lösungsmittels umgeben.

In einer Dispersion sind „Kleinstpartikel“ (Nanopartikel) eines bestimmten Materials im Dispersionsmittel fein verteilt. Die Partikel bestehen aus mehr als nur einem Atom .



86

Kolloide:

Goldkolloide sind 2 bis 100 nm grosse Nanopartikel aus elementarem Gold.

Goldkolloide sind im Lösungsmittel fein verteilt und bilden eine Dispersion.

Wichtig: Eine Dispersion darf nicht mit einer Lösung verwechselt werden, denn in einer Lösung sind die einzelnen Atome vollständig im Lösungsmittel gelöst.

Eine Dispersion aus Nanogold-Partikeln wird Goldsol genannt.



87

Reduktion von Goldchlorid mit Tri-Natriumcitrat:

Oxidation:

[O2C+II-C+IIOH-C4H4O4]3- [OC+II-C4H4O4]2- + H+ + C+IVO2 + 2 e-

Reduktion:

HAu+IIICl3 + 2 e- Au+ICl + 2 Cl- (3x)

Disproportionierung:

3 AuCl 3 C5H4O52- 2 Au0 + AuCl3

Gesamt:

2 AuCl3 + 3 C6H5 O73- 3 C5H4O5

2- + 3 H+ + CO2 + 6 Cl- + 2 Au0



88


0.01 nm 1 nm 100 nm 400 nm 700 nm 1 cm 1 km

sichtbares Licht

Repetition: Elektromagnetische Wellen und Sichtbares Licht



89

Optische Eigenschaften von Nanogold-Partikeln:

Bei Edelmetallen wie Gold beträgt die Eindringtiefe elektromagnetischer Wellen ca. 1/4 bis 1/10 der Wellenlänge.

Nanopartikel mit einem Durchmesser von 20–30 nm werden von sichtbarem Licht (400–700 nm) vollständig durchdrungen.

Anregung -> Elektrisches Wechselfeld -> Höheres Energieniveau

Beim „Rückschwingen“ wird Energie in Form von Streulicht frei

Absorption/Transmission der einfallenden Lichtwellen je nach Grösse der Partikel.

Partikel mit 20 – 30 nm Durchmesser absorbieren vorwiegend kurzwelliges blaues Licht und transmittieren rotes Licht. Sie erscheinen daher rot.



90






91

Oberflächenfunktionalisierung:

Je nach der Beschaffenheit der Partikel-Oberfläche lassen sich die Nanopartikel in unterschiedlichen Medien dispergieren.

Die Moleküle, mit welchen die Partikel an der Oberfläche bestückt sind, bilden eine Nanosphäre um die Partikel.

Durch eine Veränderung der funktionalen Oberfläche lassen sich die Nanopartikel in verschiedenen Phasen dispergieren: Phasentranspher.

Polare, wässrige Phase: Citrat-Moleküle

Hydrophobe Phase (Dodecan): Kaliumoleat-Moleküle

Die Nanosphäre der Partikel hat auch Auswirkungen auf die Farbe.



92


O

O

OH

OO- O-O-O

O(CH2)7

(CH2)7

CH3-

Kaliumoleat

(hydrophob)

Citrat

(hydrophob)




93

Anwendungen: Schwangerschaftstest


Entertainment & Humor

Snc nanochemie modul