ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 53Следующая ⇒

Все товары получают из материалов, которые состоят из простых или сложных веществ, различающихся элементным (элементарным) или сложным химическим составом.

Элементный состав может служить характеристикой потребительских свойств товаров, ценности того или иного материала.

Известно 107 химических элементов, составляющих простые и сложные вещества.

Для характеристики товаров отдельных групп и формирования их перспективного ассортимента необходимо знать зависимость свойств материалов от их элементного состава. Влияние элементного состава особенно наглядно проявляется в ювелирных товарах. Известно, что для каждого вида ювелирных изделий, как правило, подбирают определенный цвет золота (желтый, зеленый, красный, белый), который зависит от количественного содержания в сплаве золота, серебра, меди или палладия. Кроме цвета, отдельные химические элементы влияют и на физические свойства изделий, например, платина повышает твердость сплава, серебро понижает температуру плавления. Классическим примером влияния элементного состава на качество материала может служить углеродистая сталь: с повышением содержания углерода твердость стали увеличивается. Эта зависимость положена и в основу деления стали на марки. Например, углеродистая сталь марки У9 (содержит 0, 9% углерода) и обладает меньшей твердостью, чем сталь марки У15 (1, 5% углерода). Многие свойства товаров из стекла обусловлены их элементным составом. Так, увеличивая содержание оксидов свинца, бария и цинка, получают стекло с высокой прозрачностью, блеском, игрой света в гранях изделия, в то же время термостойкость, прочность и твердость такого стекла снижаются.

Для большинства товаров применяются материалы, имеющие сложный химический состав. Основной компонент многих видов непродовольственных товаров (текстильные, бумажно-беловые и др.) - сложное природное вещество целлюлоза, сообщающая товарам высокие гигроскопичность, влаговпитывающую способность, прочность, щелочеустойчивость и др.

На свойства изделий влияет и соотношение сложных веществ. При этом между количеством сложного вещества и измеряемой физической величиной существует определенная зависимость. С увеличением содержания лигнина в бумаге ухудшается ее качество (снижаются просвечиваемость, белизна), с увеличением содержания целлюлозы в волокнах повышаются прочностные свойства, а также прядильная способность; при увеличении содержания пектиновых веществ повышается гигроскопичность, но снижается щелочеустойчивость.

Многие свойства товаров, состоящих из природных белковых соединений, также зависят от наличия и соотношения химических компонентов. Так, свойства кожи (сложного белкового материала) зависят от содержания жировых веществ. Увеличение содержания жировых веществ приводит к снижению водопроницаемости кожи, увеличению подвижности коллагеновых волокон и, как следствие, - к увеличению эластичности и растяжимости кожи.

В состав разнообразных сложных химических соединений входят функциональные группы молекул. Функциональные группы являются структурным фрагментом молекулы, характерным для данного класса органических соединений, определяющих их свойства. В то же время каждая функциональная группа обусловливает комплекс общих свойств материалов, определяющих свойства изделий. Наибольшее значение для формирования свойств товаров имеют гидроксильная (-ОН), карбоксильная (-СООН), карбонильная (> С = О), амидная (-NH-СО-) и сульфидная (-S-) группы.

Число функциональных групп в молекуле характеризует функциональность химического соединения, а функциональность химических соединений определяет их способность к образованию полимеров линейных, разветвленных или сшитых структур.

Так, гидроксильная группа (оксигруппа) характеризуется большим сродством к молекулам воды благодаря возможности образовывать водородные связи. При увеличении содержания гидроксильных групп повышаются влагоемкость, гигроскопичность, прочность, светостойкость изделий.

Например, целлюлозное льняное волокно содержит большое число групп -ОН, которые определяют линейную структуру макромолекул и влияют на многие, в том числе гигиенические, свойства волокна; льняные изделия обладают высокой гигроскопичностью (11 - 12%). Содержание групп -ОН в поливинилспиртовом волокне (-СН₂-СН-ОН) невелико, и его гигроскопичность не превышает 4%. Полипропиленовое волокно (С₃Н₆) не содержит групп -ОН, имеет нулевую гигроскопичность и как следствие - высокую водостойкость, электризуемость, способность к образованию пиллинга.

Сульфидная группа входит в состав кератина шерсти (обусловливает образование его сетчатой структуры) и обеспечивает высокую упругость и несминаемость изделий из шерсти, неустойчивость к действию щелочей.

В состав полифункциональных соединений входят несколько различных функциональных групп. Например, в составе молекул белковых веществ (шерсти, шелка, кожи) имеются гидроксильные, карбоксильные, амино- и амидные группы, сообщающие изделиям гидрофильные свойства.

СТРОЕНИЕ СЫРЬЯ И МАТЕРИАЛОВ

Любое вещество, материал или изделие обладают свойствам и, которые обусловлены не только их химическим составом, но и структурой, т. е. особенностями соединения химических элементов между собой. При этом различают понятия " структура" и " строение" химических веществ.

Строение вещества (или молекулярное строение) - это характер связи и последовательность соединения атомов в молекуле как в первичной единице вещества.

Структура вещества - это пространственное расположение и характер объединения молекул. Особенности молекулярного строения и структуры материалов проявляются в формировании свойств изделий.

МОЛЕКУЛЯРНОЕ СТРОЕНИЕ ИСХОДНЫХ ВЕЩЕСТВ

Природа атомов и тип их связей в молекулах определяют свойства веществ. Распространенными типами химических связей в молекулах являются: ковалентная, ионная, или электровалентная, металлическая.

Ковалентная связьприсутствует почти во всех органических и во многих неорганических веществах нейонного характера, обладает высокой прочностью и энергией, что обусловливает высокую прочность и твердость кристаллов.

Ионные, или электровалентные связи также являются очень прочными, сообщают изделиям высокую температуру плавления, хорошую проводимость тока, малую летучесть.

Металлическая связь специфична для металлов, обусловливает высокую пластичность, электро- и теплопроводность изделий.

Тип химической межатомной связи определяет размеры и форму, или конфигурацию, молекул, которая в свою очередь определяется межатомными расстояниями и валентными углами (углами между направлениями связей).

Для молекул органических соединений характерно присутствие одинарных -С-С- и двойных - С=С- связей.

Вокруг одинарных связей атомные группы способны колебаться и относительно свободно поворачиваться. При этом межатомные расстояния и валентные углы в молекулах, а также их внутренняя энергия не изменяются. Следствием такой способности атомных групп является образование молекулярных цепей различной конформации с разной степенью изогнутости. В свою очередь разнообразие конформации молекулярных цепей придает им гибкость и способность полимеров к высокоэластичным (обратимым) деформациям.

Двойная связь в макромолекулах затрудняет поворот их звеньев. Это приводит к повышению жесткости макромолекул. Конформационные изменения макромолекул, содержащих функциональные гидроксильные, карбонильные, карбоксильные, аминогруппы и другие происходят медленно, иногда только при внешнем воздействии. Возникающие конформационные изменения приводят к вынужденно эластической деформации.

Кроме конформационных изменений в макромолекулах веществ под влиянием внешних воздействий могут изменяться межатомные расстояния и валентные углы вследствие изменения внутренней энергии молекул. Все это приводит к упругим деформациям материалов.

Межмолекулярные силы и различные состояния вещества. Силы взаимодействия между атомами, молекулами или ионами, составляющими вещество, определяют его состояние: твердое, жидкое или газообразное. Твердое, жидкое или газообразное состояние соответствует определенной степени упорядоченности структуры вещества.

Газообразное состояние вещества характеризуется тем, что его частицы находятся на значительных расстояниях, превышающих размеры самих частиц, которые практически не связаны между собой. Силы притяжения частиц слабее сил теплового движения, вследствие чего они располагаются неупорядоченно в пространстве, а межатомные и межмолекулярные силы убывают тем сильнее, чем больше расстояние между частицами.

Жидкое состояние в отличие от газообразного характеризуется тем, что силы притяжения частиц соизмеримы с силами теплового движения молекул, которые могут колебаться, вращаться и перемещаться относительно друг друга, а также диффундировать в другие среды.

Твердое состояние характеризуется тем, что между частицами вещества существует сильное взаимодействие, вследствие чего они образуют правильную упорядоченную структуру, соответствующую минимуму свободной энергии. Частицы вещества могут лишь колебаться с ограниченной амплитудой, и силы притяжения молекул значительно превосходят силы теплового движения.

Структура вещества изменяется при переходе его из одного агрегатного состояния в другое. Так, с понижением температуры (при постоянном давлении), вещество из газообразного состояния (не имеющего структуры) переходит в жидкое (не имеющее строго фиксированной структуры), а затем в твердое состояние с правильной фиксированной структурой кристаллического вещества.

В некоторых случаях переход из жидкого в твердое состояние не сопровождается образованием упорядоченной структуры. Структура такого твердого тела близка к структуре жидкости и является аморфной. Вещества с аморфной структурой встречаются значительно реже, чем с кристаллической. Это связано с тем, что аморфное состояние в термодинамическом отношении не является устойчивым, т.е. в естественных условиях происходит переход из аморфного состояния в кристаллическое.

Кристаллическое состояние вещества устойчиво, так как частицы плотно упакованы. Различие в расположении частиц вещества, упорядоченности в аморфном и кристаллическом состояниях проявляются в свойствах веществ.

Аморфное состояние твердых тел (силикатные стекла, естественные и искусственные смолы) характеризуется изотропией многих свойств (независимостью от направления) и отсутствием определенной точки плавления. Кристаллическое состояние твердых тел, связанное с образованием кристаллической решетки, характеризуется анизотропией многих свойств монокристаллов (механических, оптических, электрических) и определенной точкой плавления.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒