Хімічні властивості

Хімічні властивості матеріалів і виробів характеризуються їхньою реакцією на дію різних хімічних речовин і навколишнього середовища. Від цього залежать режим технологічної обробки матеріалів і готових виробів і терміни служби (придатності, реалізації).

Хімічний склад і внутрішня структура визначають хімічні властивості речовини. Вони формуються, зокрема, в процесі технологічної обробки. Об'єктивно існує логічний ланцюг: хімічний склад - технологія - структура - властивості виробу. Цей взаємозв'язок хімічного складу і структури з властивостями готових виробів, чинниками, що впливають на ці властивості виробів, вивчають матеріалознавство та технологія.

Хімічний склад обумовлюється, перш за все, конкретними хімічними елементами, з'єднаними в певних кількостях, а також порядком їх з'єднання і розподілу в просторі.

Хімічний склад важливий для всіх товарів. Він визначає харчову цінність продуктів харчування. Недолік деяких хімічних елементів в організмі людини може викликати, наприклад, розлад нервової системи, порушення обміну речовин, захворювання травного тракту. Наявність навіть незначної кількості токсичних елементів (олова, свинцю, ртуті, селену, миш'яку та ін.) В продуктах харчування може привести до отруєння і тяжких захворювань.

Масова концентрація - це величина, що дорівнює відношенню маси компонента до обсягу системи. Вона виражається в кг / м 3.

Молярна концентрація дорівнює відношенню кількості компонента, вираженого в молях, до обсягу системи (частіше розчину): одиниця виміру - моль / м 3. Концентрація може виражатися і в безрозмірних величинах: масова, об'ємна або молярна частка.

Масова частка - величина, що дорівнює відношенню маси компонента суміші до маси суміші. Наприклад, при оцінці якості текстильних матеріалів оцінюють масову частку волокон, складових текстильний матеріал. Масова частка може виражатися у відсотках або частках одиниці.

Об'ємна частка характеризує склад суміші і дорівнює відношенню обсягу компонента суміші до об'єму суміші.

Молярна частка дорівнює відношенню кількості речовини компонента в молях до загальної кількості молей речовини суміші.

Комплекс споживчих властивостей виробів зумовлюється структурами всіх рівнів. Рівні структури розташовуються ієрархічно: макроструктура, мікроструктура, мезоструктур.

Макроструктура визначається будовою твердих тіл, яке видно неозброєним оком або під лупою.

Мікроструктура видно під мікроскопом. Характер мікроструктури (розміри, форма і взаємне розташування кристалів) дуже впливає на властивості матеріалів.

Мезоструктур характеризується структурою і розташуванням елементарних частинок. Елементарні частинки - суб'ядерними частки, тобто найдрібніші частинки матерії (наприклад, електрони), які не є молекулами, атомами, іонами і ін.

Окремі властивості і їх показники обумовлені переважно структурою рівня. Ця обставина викликає необхідність оцінки кількісних залежностей властивостей від показників відповідних структур.

Як зазначалося вище, найбільш важливими з хімічних властивостей є реакція на дію води (розчинність, водостійкість), кислот, лугів, окислювачів, відновників і розчинників, а також високої або низької температури.

Ставлення до дії води (розчинність в воді, водостійкість) розглядається при різній температурі протягом певного часу. Для одних товарів розчинність в воді є позитивною властивістю (миючі речовини), для інших - негативним (плівкові покриття).

Розчинність впливає на міцність, опір стиранню, захисну здатність, міцність і здатність до фарбування та ін. Так, міцність віскозних ниток і тканин при зволоженні знижується вдвічі. Металеві вироби під дією вологи піддаються корозії, в результаті знижується їх міцність і погіршується зовнішній вигляд. Синтетичні волокна в порівнянні з натуральними поглинають мало води, що ускладнює їх фарбування та нанесення друкованого малюнка.

Чи не розчинними у воді (водостійкими) є, наприклад, силікатні товари (скляні, порцелянові, фаянсові), більшість пластичних мас.

Для підвищення водостійкості деякі вироби покривають спеціальними плівками, пастами, фарбами та іншими складами. Реакція товарів на воду має значення для визначення умов експлуатації, умов і термінів їх зберігання, транспортування, виду і характеру упаковки.

Ставлення до дії кислот на увазі зміну властивостей матеріалів і виробів під дією органічних і неорганічних кислот. Діючи на матеріал кислотою можна визначити його хімічну природу. Наприклад, вовняні волокна не розчиняються в слабких розчинах сірчаної кислоти, а рослинні волокна (бавовна, льон) розчиняються, що дозволяє визначити шерсть в суміші з бавовною, льоном та іншими рослинними волокнами.

Деякі вироби в процесі експлуатації стикаються з кислими середовищами. Це враховується, коли при їх виготовленні вибираються матеріали, стійкі до дії таких середовищ. Кислоти, особливо щавлева і винна, розчиняють іржу і чорнило, тому вони входять до складу засобів для виведення іржавих і чорнильних плям.

Високу стійкість до дії кислот, за винятком плавикової кислоти, мають скло, керамічні вироби. Плавикова кислота застосовується для ремонту скляних і керамічних виробів. Металеві вироби (крім виробів, виготовлених з благородних металів) під дією кислот поступово руйнуються. Деякі матеріали і вироби мають стійкість до одних кислот і нестійкі до інших. Так, соляна кислота менше руйнує деревину, ніж сірчана.

Ставлення до дії підстав - це здатність матеріалів і виробів зберігати або змінювати свої властивості під дією підстав. По відношенню до дії підстав також розпізнають природу матеріалів. Вона має значення при оцінці якості миючих засобів, прання білизни, миття посуду і т.д. Ставлення до дії підстав враховують і при технологічній обробці виробів. Так, концентровані розчини лугів гидролитически діють на поліефірні волокна, це призводить до їх деструкції, що слід враховувати при обробці тканин з поліефірних волокон.

При виготовленні, експлуатації, зберіганні і догляді вироби піддаються дії речовин, що володіють окисними і відновні властивості.

Під дією кисню повітря (особливо в присутності вологи), N02. S02 відбувається окислення деяких виробів. Вони старіють, втрачають еластичність, гнучкість, стають крихкими, деякі з них іржавіють. При окисленні оліфи і масляних лаків утворюються нерозчинні продукти (плівка). У багатьох полімерів під дією окислювачів прискорюються процеси старіння. Для захисту полімерів від старіння застосовують антиоксиданти, наприклад заміщені феноли, ароматичні аміни, органічні сполуки сірки та ін.

При зберіганні товарів побутової хімії і ряду матеріалів на основі високомолекулярних сполук можливі шкідливі для товарів наслідки, викликані присутністю відновників, наприклад, сірководню повітря.

Ставлення до дії органічних розчинників - спирту, бензину, бензолу, ацетону, чотирихлористого вуглецю, дихлоретан - необхідно враховувати для встановлення режиму хімічної чистки виробів, при операціях обробки, а також виготовленні.

Стійкими до багатьох розчинників є скло, кераміка. Пластичні маси, наприклад полістирол, поліметилметакрилат, легко розчиняються в ряді розчинників, що враховують при виробництві і ремонті виробів з них.

Температура також істотно впливає на хімічний склад і структуру матеріалів і виробів. Матеріали можуть бути під впливом високих і низьких температур. Так, під дією високих температур відбувається необоротна коагуляція (денатурація) білків в харчових продуктах. Жири при нагріванні до температури 250. 300 ° С руйнуються з виділенням летючих речовин.

Процес високотемпературного перетворення (розкладання) органічних сполук, який супроводжується їх деструкцією і вторинними процесами (полімеризації, ізомеризації, конденсації), називається піролізом. Зворотний процес, що проходить при впливі на матеріали знижених температур (нижче мінус 50 ° С), називається кріолізом.

Схожі статті