Федеральное агенство по образованию РФ

Казанский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Кафедра химии и инженерной экологии в строительстве(ХИЭС)
КУРСОВАЯ РАБОТА

По химии
Выполнила:

Студентка экономического факультета

Дневной формы обучения

Группы  11-103

Щербакова В.М.
Казань

2010
Содержание
:

1.    
Задание 1

1.1  Теоритическая часть                                                                                                                

1.2  Практическая часть

2.    
Задание 2

2.1  Теоритическая часть

2.2  Практическая часть

3.    
Задание 3

3.1  Теоритическая часть

3.2  Практическая часть

4.    
Задание 4

4.1  Теоритическая часть

4.2  Практическая часть

5.    
Задание 5

5.1  Нанотехнологии

5.2  Нанотехнологии в строительстве
Cписок литературы:

1.       Учебно-методические указания по химии

2.       Учебник “ОБЩАЯ ХИМИЯ” автор Н.В.Коровин

3.       ru.wikipedia.ru

4.       www.nano.ru

5.       www.stroinauka.ru

Задание
1

1.1 Теоритическая часть

ЭНЕРГИЯ ГИББСА.

В различных процессах, в том числе и химических действуют две конкурирующие тенденции:

1)       Стремление системы перейти в состояние с наименьшей энергией, т.е. понизить энтальпию (ΔH<0);

2)       Стремление системы перейти в состояние с максимальной степенью разупорядоченности, т.е. повысить энтропию (ΔS>0).
Если в ходе реакции степень беспорядка не изменятся (ΔS=0), то направление процесса определяется изменением энтальпии и процесс проходит самопроизвольно в направлении уменьшения энтальпии (ΔH<0).
Если процесс происходит без изменения энтальпии (ΔH=0), то фактором, определяющим направление реакции, является энтропия и процесс пойдёт самопроизвольно в сторону увеличения (ΔS>0).
Если одновременно изменяются и энтальпия, и энтропия, то направление самопроизвольного протекания процесса определяется суммарной движущей силой реакции. Самопроизвольно реакция протекает в том направлении, в котором общая суммарная движущая сила системы будет уменьшаться.
С учётом одновременного действия этих двух противоположных факторов такой движущей силой для реакций, протекающих при постоянной температуре и давлении, является энергия Гиббса (G), называемая также изобарно-изотермическим потенциалом, или свободной энергией. В качестве критерия для определения направления самопроизвольного протекания химических процессов используется изменение энергии Гиббса ΔG (ΔG=).  В зависимости от знака её изменения возможны три случая:

1.     ΔG<0, реакция термодинамически возможна.

При постоянной температуре и давлении химической реакции протекают самопроизвольно только в направлении уменьшения энергии Гиббса в системе (ΔG<0)

Это положение связано с принципом минимума энергии, лежащимм в основе второго закона термодинамики, одна из формулировок которого гласит: “Теплота не может самостоятельно переходить от менее нагретого тела к более нагретому, самопроизвольно возможен лишь обратный процесс”.

2.     ΔG>0, реакция термодинамически невозможна;

3.     ΔG=0, термодинамически возможна как прямая, так и обратная реакция. Отсутствие изменения энергии Гиббса является термодинамическим условием установления химического равновесия в реакционной системе.

Энергия Гиббса связана с энтальпией, энтропией и температурой:

G=H-T*S

Изменение энергии Гиббса (ΔG) при этом записывается в виде:

ΔG= ΔH-TΔS


Из уравнения ΔG= ΔH-TΔS следует, что возможность самопроизвольного протекания химических реакций зависит от соотношения величины ΔH и TΔS. При этом возможны четыре основных случая:

1.       Если ΔH<0, а ΔS>0, то энергия Гиббса всегда будет величиной отрицательной  (ΔG<0). Такие реакции термодинамически возможны при любой температуре.

2.       Если ΔH>0, а ΔS<0, то всегда ΔG>0. Такие реакции термодинамически невозможны при любых температурах.

3.       Если ΔH>0 и  ΔS>0, то реакция возможно только при высоких температурах, когда │ΔH│<│TΔS│.

4.       Если  ΔH<0 и ΔS<0, то реакция возможна при низких температурах, когда │ΔH│>│TΔS│.
Для проведения различных термодинамических расчётов вводят стандартные энергии Гиббса образования вещества (Δ), т.е. изменение энергии Гиббса реакции образования одного моля соединения из соответствующих простых веществ ( все участвующие вещества находятся в стандартном состоянии) при стандартных условиях (измеряется обычно в кДж/моль).

  Стандартная энергия Гиббса образования простых веществ условно принимается равной нулю.

Энергия Гиббса является функцией состояния системы, поэтому её изменение в ходе реакции зависит только от природы и физического или агрегатного состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от промежуточных стадий реакции или от того, каким путём данная реакционная система достигла конечного состояния, т.е.

ΔG=∑Δ∑Δ


При суммировании обязательно учитывается число молей всех участвующих веществ.
1.2 Практическая часть
Дана реакция:

Ni

1)Рассчитаем значение ΔG по формуле:  ΔG=∑Δ∑Δ


Для этого нам нужно знать значение Δ каждого вещества:

Δ


Δ(Pb) = 0, т.к.  это простые вещества

Δ(таб)

Δ( таб)

Δ= (Δ+ Δ- (Δ+ Δ)=-189,1+211,6=93,4

Δ=93,4

Δ>0

т.к.  Δ>0, реакция при стандартных условиях невозможна, при этих условиях пойдёт обратная реакция:

 Ni

Посчитаем значение Δ для этой реакции, тем самым докажем что она возможна при стандартных условиях:
Δ= (Δ+ Δ)- (Δ+ Δ=-211,6+189,1=-93,4

Δ<0, реакция термодинамически возможна.


Задание 2

2.1 Теоритическая часть
СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ


 

Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ:

 

V = ± ((С₂ – С₁) / (t₂ - t₁)) = ± (DС / Dt)

 

где С₁ и С₂ - молярные концентрации веществ в моменты времени t₁ и t₂ соответственно (знак (+) – если скорость определяется по продукту реакции, знак (–) – по исходному веществу).

 

Реакции происходят при столкновении молекул реагирующих веществ. Ее скорость определяется количеством столкновений и вероятностью того, что они приведут к превращению. Число столкновений определяется концентрациями реагирующих веществ, а вероятность реакции - энергией сталкивающихся молекул.

 

Факторы, влияющие на скорость химических реакций.

 

1.      Природа реагирующих веществ. Большую роль играет характер химических связей и строение молекул реагентов. Реакции протекают в направлении разрушения менее прочных связей и образования веществ с более прочными связями. Так, для разрыва связей в молекулах H₂ и N₂ требуются высокие энергии; такие молекулы мало реакционноспособны. Для разрыва связей в сильнополярных молекулах (HCl, H₂O) требуется меньше энергии, и скорость реакции значительно выше. Реакции между ионами в растворах электролитов протекают практически мгновенно.

 

Примеры

 

Фтор с водородом реагирует со взрывом при комнатной температуре, бром с водородом взаимодействует медленно и при нагревании.

Оксид кальция вступает в реакцию с водой энергично, с выделением тепла; оксид меди - не реагирует.

 

2.      Концентрация. С увеличением концентрации (числа частиц в единице объема) чаще происходят столкновения молекул реагирующих веществ - скорость реакции возрастает.

 

Закон действующих масс (К. Гульдберг, П.Вааге, 1867г.)

Основной закон химической кинетики (закон действующих масс ) - скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций ( для гомогенных процессов ) или удельных поверхностей ( для гетерогенных ), возведенных в некоторую степень. значит гомогенный процесс - это проходящий в одной однородной фазе ( жидкости или газе., напр. реакция в растворе между растворимыми веществами), в разных фазах -- это гетерогенный процесс. ( напр. между раствором и осадком, газом и тв. веществом., вариантов много ) допустим есть реакция : A + B=AB вот скорость этой реакции ( если это процесс гомогенный ) будет вы выглядеть так: ν = k* в квадратных скобках - действующие молярные концентрации реагентов. степени n и m в школьном курсе химии часто приравнивают коэффициентам в уравнении хим. реакции .

 

 

Константа скорости реакции k зависит от природы реагирующих веществ, температуры и катализатора, но не зависит от значения концентраций реагентов.

Физический смысл константы скорости заключается в том, что она равна скорости реакции при единичных концентрациях реагирующих веществ.

Для гетерогенных реакций концентрация твердой фазы в выражение скорости реакции не входит.

 

3.      Температура. При повышении температуры на каждые 10°C скорость реакции возрастает в 2-4 раза (Правило Вант-Гоффа). При увеличении температуры от t₁ до t₂ изменение скорости реакции можно рассчитать по формуле:

 

 

 

(где Vt₂ и Vt₁ - скорости реакции при температурах t₂ и t₁ соответственно; g- температурный коэффициент данной реакции).

Правило Вант-Гоффа применимо только в узком интервале температур. Более точным является уравнение Аррениуса:

 

k = A • e ^–Ea/RT

где

A - постоянная, зависящая от природы реагирующих веществ;

R - универсальная газовая постоянная [8,314 Дж/(моль • К) = 0,082 л •  атм/(моль • К)];

Ea - энергия активации, т.е. энергия, которой должны обладать сталкивающиеся молекулы, чтобы столкновение привело к химическому превращению.

 

Энергетическая диаграмма химической реакции.

 

 

А - реагенты, В - активированный комплекс (переходное состояние), С - продукты.

Чем больше энергия активации Ea, тем сильнее возрастает скорость реакции при увеличении температуры.

 

4.      Поверхность соприкосновения реагирующих веществ. Для гетерогенных систем (когда вещества находятся в разных агрегатных состояниях), чем больше поверхность соприкосновения, тем быстрее протекает реакция. Поверхность твердых веществ может быть увеличена путем их измельчения, а для растворимых веществ - путем их растворения.

 

5.      Катализ. Вещества, которые участвуют в реакциях и увеличивают ее скорость, оставаясь к концу реакции неизменными, называются катализаторами. Механизм действия катализаторов связан с уменьшением энергии активации реакции за счет образования промежуточных соединений. При гомогенном катализе реагенты и катализатор составляют одну фазу (находятся в одном агрегатном состоянии), при гетерогенном катализе - разные фазы (находятся в различных агрегатных состояниях). Резко замедлить протекание нежелательных химических процессов в ряде случаев можно добавляя в реакционную среду ингибиторы (явление "отрицательного катализа").

 

 

	V1
A + Б	«	В
	V2

	V1
A + Б	«	В	; увеличение P приводит к V1 >  V2
	V2
2		1

	V1
A + Б	«	В + Q, то увеличение t°C приводит к V2 >  V1
	V2

	V1
A + Б	«	В - Q, то увеличение t°C приводит к V1 >  V2
	V2

Задание 4.

4.1 Теоритическая часть

КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ

Это высоко дисперсная система, где твёрдые дисперсная фаза равномерно распределена в жидкой дисперсной среде.

Строение коллоидных частиц (мицелла)

ПРИМЕР:

BaC+2HCl

Обязательным условием является избыток одного из взаимодействующих веществ.

BaC- в избытке

BaC+   избыток

МИЦЕЛЛА






     




                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      
                                                                                                                                                                    
[mBaSnB(n-x)Cy2xClz

BaS-ядро коллоидной части

B-потенциал определяющие ионы

[B+

·                                                                                                                                                                                                                                         Адсорбция-изменение концентрации вещества на границе раздела фаз
Мицелла всегда электронейтральна, а твёрдая фаза заряжена, заряд фазы определяется зарядом п.о.ионов

4.2 Практическая часть

S
+

S-в избытке (условие)






         





                                                                                                                                                                                   
 
-ядро




, диффузный слой

[]-адсорбционный слой


[m3n6(n-x)6xz

Задание 5

НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

5.1 Нанотехнологии

В настоящее время одним из наиболее перспективных направлений развития науки, технологий и промышленности являются нанотехнологии и наноиндустрия. И, прежде всего, это касается тех отраслей экономики, от состояния которых зависит решение многих социально-экономических вопросов. Строительство является как раз той отраслью, от состояния которой зависит будущее страны. Перед строительной отраслью стоит серьезная задача по укреплению своих позиций на отечественном рынке и выходу на внешние рынки. Как никогда сегодня нужны новаторские идеи по развитию строительной отрасли, новые строительные технологии и материалы будущего. А это, прежде всего, наноматериалы и нанотехнологии. В наш век – век информации и новых технологий – для специалистов жизненно необходима площадка для обмена мнениями и получения самой передовой и достоверной информации о «суперматериалах XXI века».
5.2 Нанотехнологии в строительстве
Применение нанотехнологических материалов для повышения функциональных свойств строительных материалов и изделий – это новое перспективное направление в науке и наукоемком производстве. 

Сегодня практически каждая страна, причисляющая себя к лидерам научно-технического прогресса, имеет свою нанотехнологическую инициативу и льготное, в т. ч. венчурное финансирование. Наиболее известной является «Национальная нанотехнологическая инициатива» (NNI), принятая конгрессом США в 2000 году.
В России, в соответствии с Федеральным законом № 139-ФЗ от 19.07.2007, создана «Российская корпорация нанотехнологии» (РОСНАНО), призванная содействовать реализации государственной политики в сфере нанотехнологии, развитию инновационной инфраструктуры в сфере нанотехнологии и реализации проектов создания перспективных нанотехнологии и наноиндустрии. 

Постановлением Правительства РФ № 498 от 02.08.2007 года утверждена Федеральная целевая программа на 2008-2010 годы «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации», предусматривающая развитие нанотехнологии по направлениям: электроника, инженерия, материалы для энергетики и космической техники, биотехнология, конструкционные сверхтвердые, новые углеродные и композиционные авиационные материалы, а также системы безопасности. 

Фундаментальной базой для развития нанотехнологии являются физика, химия и молекулярная биология. В программе отсутствует направление развития нанотехнологии в области строительства, не имеющего к этой технологии непосредственного отношения. 
Объекты нанотехнологии и наноструктур занимают промежуточную область между миром отдельных атомов, управляемых квантовой механикой и микромиром, описываемым в рамках различных континуальных теорий (упругости, гидродинамики и др.). Из общих соображений и простых оценок вытекает, что с уменьшением размеров механическая и электрическая инерционность любого устройства падает, а его быстродействие растет, что является одним из многих достоинств нанотехнологии. 

Большую роль в создании и использовании наноструктурированных объектов играют процессы самоорганизации веществ на атомно-молекулярном уровне, позволяющие создавать уникальные объекты без внешнего влияния. 

Образование таких структурированных объектов не может быть, таким образом, случайным. Это позволяет определить нанотехнологические процессы с ясным физическим смыслом в отличие от произвольно-эмпирического «метрического» их определения размерным уровнем частиц. Типичным примером самоорганизации являются, например, фуллерены и углеродные нанотрубки, обладающие уникальными свойствами. В отличие от алмаза и графита они растворимы в органических растворителях и после обработки в водной среде становятся гидратированными. Гидратированный фуллерен С60HyFn прочно удерживает на своей поверхности слой ориентированных молекул воды толщиной 20-80 нм. Этим, а также структурирующим действием HyFn, объясняются повышенная подвижность и прочность цементных растворов и бетонов. 

Однако стоимость углеродных нанотрубок и фуллеренов очень высока, несмотря на сотые и даже тысячные доли процентов (от массы цемента) применения в бетоне. Так стоимость чистого фуллерена С60 достигает на мировом рынке 100 долл. за один грамм, а смеси С60 и С70 – 50-70 долл. Высокая стоимость фуллеренов обусловлена не столько повышенной исходной стоимостью графита и малым выходом (10-20 %) фуллеренов при его сжигании, сколько сложностью выделения и очистки фуллеренов из углеродистой сажи. По мнению специалистов, снизить стоимость фуллеренов ниже 5 долл. за 1 г не удается. Качество их при этом резко снижается, что предопределяет рациональные области их применения. 

Более приемлемыми для модифицирования технологии и свойств строительных материалов оказываются наночастицы и нанопорошки, которые представляют собой первое поколение продуктов с использованием нанотехнологии, освоенных промышленностью. 

Последующие поколения, предусматривающие создание «активных наноструктур», управляемых систем самосборки и молекулярных систем, находятся в разной степени и отдаленности их проработки. 

Корпорация «РОСНАНО» организует борьбу с производителями псевдонанопродуктов, выдавая настоящим нанопродуктам сертификаты соответствия и указывая нарушителей. Зарегистрирована система сертификации НАНОСЕРТИФИКА. Проверять на подлинность нанопродукции будут аккредитованные лаборатории. 

Основными признаками нанотехнологии специалисты, хотя и неоднозначно, признают: самоорганизацию, механосинтез и самосборку нанообъектов; междисциплинарность; активный мониторинг и сопровождение процессов и объектов сборки. 

Основными продуктами нанотехнологии в России и других странах в настоящее время являются нанопорошки и наночастицы, различающиеся размерами, формой и специфическими свойствами. Они могут выполнять роль адсорбентов, катализаторов и модификаторов химических реакций, технологических и конструктивных свойств изготовляемых с их применением материалов. Улучшение свойств материалов, наблюдаемое при использовании нанопорошков и наночастиц, связано с физикохимическими процессами и явлениями, происходящими на поверхности взаимодействующих фаз. Необходимо поэтому сформировать на поверхности этих частиц такие структуры, которые будут обеспечивать повышение их каталитических, реакционных и адсорбционных свойств, например, ускорение и полноту химических реакций, усиление молекулярного взаимодействия и др. Способы получения нанопорошков и наночастиц, указанные выше, позволяют это делать. 
Металлургическая отрасль производит в основном конструкционные материалы. Резервы повышения механических характеристик сталей введением дорогостоящих легирующих элементов, как считают специалисты, практически исчерпаны, тем более, что повышение прочности приводит к охрупчиванию сталей. Добавление нанопорошков (подшихтовка) позволит устранить этот недостаток. Основными направлениями развития нанотехнологии в металлургии являются: компактирование и спекание нанопорошков в порошковой металлургии, интенсивная пластическая деформация, обработка заготовок потоком высокоэнергетических частиц, нанесение упрочняющих металлических покрытий, кристаллизация наночастиц из аморфного состояния и внесение наночастиц-модификаторов в исходный расплав (например, фуллеренов, углеродных нанотрубок, тугоплавких нитридов, карбидов и др.). 
В керамическом производстве нанопорошки и наночастицы используются в основном для изготовления технической керамики (огнеупоров и специальной – бериллиевой, прозрачной оксидной для дозиметрии ионизирующих излучений и лазерной техники), а также для облицовочной и дорожной керамики в покровном слое – ангобе, глазури. 
Уникальные свойства приобретает облицовочная керамика с покровным слоем «Hydrotect» (разработанным японским концерном ТОТО), содержащим модифицированный фотокатализатор диоксид титана (ТiO2), придающий керамике, по данным японского концерна, стерилизующие и самоочищающиеся свойства. Фотокализатор способствует выделению активного кислорода из воды или воздуха, который окисляет и расщепляет органические материалы и бактерии, а под действием света наноструктурированная оксидом титана поверхность керамики постепенно становится супергидрофильной и вода легко стекает с нее, увлекая загрязнения. 
Наибольшее применение в технологии бетонов и растворов с целью повышения прочности и других эксплуатационных свойств находят, как указывалось выше, оксиды кремнезема, глинозема в сочетании с пластификаторами и суперпластификаторами, особенно на основе модифицированных поликарбоксилатов, обладающих по сравнению с суперпластификатором С-3, СП-1 и ЛСТ существенно большим разжижающим эффектом. Дополнительное снижение В/Ц бетонных смесей в совокупности с микро- и нанокремнеземом, базальтовой и углеродной фиброй позволяет получать особо прочные бетоны, 500-600 МПа, непроницаемые для жидкостей и газов, практически неограниченной морозостойкости, получившие наименование Reactive Powder Concrete (RPC) (бетон особого состава на реакционных порошках). Однако о масштабном применении особо прочных бетонов говорить преждевременно. Наибольшим’спросом пользуются отечественные суперпластификаторы С-3, СП-1 и ЛСТ, объем выпуска которых составляет 60 % (С-3; СП-1) и 29 % (ЛСТ), а стоимость 20-40 тыс. руб./т. Выпуск поликарбоксилатных гиперпластификаторов составляет - 1 %, а стоимость 100-120 тыс. руб./т. 
В отсутствие суперпластификаторов упрочняющее действие наночастиц кремнезема и углеродных трубок (астраленов) не превышает 12-20 %. Как отмечается в работе А. Н. Пономарева, при изготовлении бетона на крупном заполнителе (20-40 мм) прочность бетона с астраленами увеличивалась не более чем на 5 %. При повышенном расходе цемента, характерном для мелкозернистого бетона, прочность его с астраленами возрастает на 20-30 %. Это подтверждает решающую роль объема и качества цементного камня в прочности бетона при слабом взаимодействии цементного камня с поверхностью заполнителей. 
При использовании наноразмерных частиц возникает их агломерация, снижающая дисперсность и равномерность распределения частиц в объеме бетона и, как следствие, однородность физико-механических свойств, что требует принятия соответствующих мер. 

Большое значение для энергосбережения, регулирования светотехнических и улучшения санитарно-гигиенических свойств светопрозрачных ограждающих конструкций, а также фасадов зданий и сооружений имеют наноматериалы, содержащие наночастицы, придающие светопрозрачным покрытиям на их основе специфические свойства. 

Так, при нанесении на поверхность флоат-стекла непосредственно при его изготовлении тонкого слоя из оксидов металла In-SnO2 (методом пиролиза), коэффициент теплопередачи его снижается на 70-80 %, а теплопроводность стеклопакета с его использованием – в 2-2,5 раза. Еще больше снижается теплопроводность стеклопакета при использовании флоат-стекла с вакуумным напылением на его поверхности трех и более чередующихся слоев серебра и диэлектриков (BiO, AlN, ТiO2 и т. п.). Это так называемые теплоизоляционные стекла, Pilkington K-Glass (с твердым покрытием) и Pilkington Optitherm SN (с мягким покрытием), выпускаемые компанией «Pilkington», частично концерном SAINT-GOBAIN и компанией FUYAO GROUP CHINA (Китай). В России эти компании и концерн представлены ООО «Пилкингтон Глас», Saint-Gobain Glass Exprover и «Фуяо групп Китай», осуществляющими операции по поставкам листового стекла этих фирм в Россию. 

Используя обнаруженную фотокаталитическую активность диоксида титана анатазной модификации, в конце 90-х годов прошлого века фирмой Pilkington разработана технология производства самоочищающегося стекла, получившего наименование Pilkington Aktiv. На поверхность еще не остывшего флоат-стекла напыляется специальный состав с наночастицами ТiO2, который после остывания стекла образует с ним единое целое. Как и в случае облицовочной керамики, покрытие обеспечивает нейтрализацию органических соединений на поверхности стекла и полную его гидрофилизацию, способствующую стеканию воды со стекла вместе с загрязнениями. Стекла эти дорогие, но в Европе имеют массовое применение. Аналогично ведут себя покрытия с фуллеренами. 

Имеются и другие виды самоочищающихся покрытий на стеклах. Американские ученые из университета Пардью создали самоочищающееся стекло с двухслойным покрытием, притягивающим воду сильнее, чем масло (обычное стекло наоборот). Нижний слой гидрофильный, содержит полиэтиленгликоль, а верхний – гидрофобный, из молекул, сходных с тефлоном. Молекулы пропускают через себя воду к нижнему слою, но задерживают масло. Вода, попадая на такую поверхность, растекается ровным тонким слоем, а масло собирается в капли, которые легко смываются вместе с водой. 

Более простой недорогой и эффективный способ получения самоочищающегося стекла заключается в нанесении на поверхность стекла коллоидного раствора наночастиц кремнезема (SiО2). При его высыхании наночастицы кремнезема прочно прикрепляются к родственной по составу поверхности стекла, образуя на ней слой самоупорядочивающихся бугорков, придающих поверхности стекла ворсистый характер, подобный листьям лотоса. Как и на ультрагидрофобных листьях лотоса, на обработанной поверхности стекла капли воды касаются бугорков лишь отдельными точками, что значительно ослабляет ван-дер-ваальсовы силы адгезии и вызывает сжатие капель воды силами поверхностного натяжения в шарик, демонстрируя высокий краевой угол смачивания. Аналогичным образом действует, по-видимому, покрытие из пирамидальных столбчатых кристаллических наночастиц диоксида титана. 
Наночастицы диоксида титана используют также для защиты древесины от атмосферных воздействий и УФ облучения и самоочищающихся лакокрасочных покрытий, упрочненных нанопорошками кремнезема, оксидами и карбидами различных металлов. 
Возможности использования в строительной отрасли научно-технических разработок и продуктов нанотехнологии постепенно расширяются. Достигаемые при этом эффекты, как правило, носят многофункциональный характер. Высокопрочные конструкционные композиционные материалы в присутствии нановолокнистых и порошковых частиц приобретают необходимую пластичность, имеют пониженные усадку и ползучесть. 
Самоочищающиеся износостойкие покрытия светопрозрачных конструкций могут обладать разной паро- и светопроницаемостью в зависимости от внешних условий. Молекулярные индикаторы, информирующие о напряженно-деформируемом состоянии несущих конструкций; покрытия, аккумулирующие солнечную энергию и другие примеры позитивного использования наноматериалов и наночастиц в строительном производстве. Задача состоит, таким образом, в обеспечении строительной и других отраслей рынков этими наноматериалами и наночастицами в нужном объеме с требуемыми технико-экономическими параметрами. 

Россия отстает в научно-техническом и особенно коммерческом использовании нанотехнологии от наиболее развитых в этом отношении стран: США, Европы и Японии, которые уже приступили к активной коммерциализации имеющихся наноизобретений, в том числе в строительстве. Россия же пока находится на этапе НИОКР.