Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

На самом деле ничего странного здесь нет. Ведь и обычная вода, если по ней ударить с большой скоростью, не успеет отреагировать на воздействие и будет сопротивляться ему, как твёр­дое тело (в этом может убедиться каж­дый, если неудачно плюхнется с бере­га в воду животом или же просто стукнет ладонью по поверхности воды). Это свойство жидкости можно прове­рить и более безопасным способом: ес­ли по вытекающей из трубки струе вяз­кой жидкости сильно ударить молотком, струя поведёт себя как хрупкое тело и разобьётся на осколки с острыми кра­ями (это можно зафиксировать с помо­щью скоростной кинокамеры или фото­аппарата с малым временем выдержки).

С другой стороны, твёрдая смола или битум под нагрузкой медленно текут, как очень вязкая жидкость. Значит, всё дело в соотношении между временем воздей­ствия на вещество и временем, которое требуется молекулам, чтобы отреагиро­вать на внешнее воздействие. Среднее время, необходимое молекуле жидкости для перемещения под внешней нагруз­кой, называется временем релаксации. Когда время воздействия значительно меньше времени релаксации и частицы не успевают должным образом пере­строиться, «поддаваясь» внешней силе, происходит разрыв химических связей между молекулами (или даже внутри них). Время релаксации может изменять­ся в очень широких пределах — от ты­сячных долей секунды до многих веков и даже тысячелетий.

Особый интерес представляет слу­чай, когда время релаксации не слиш­ком мало (как у воды) и не слишком велико (как у твёрдой смолы), т. е. из­меряется секундами или десятыми до­лями секунды. Именно это наблюдает­ся у «дурацкой замазки». Кроме того, будучи полимерным веществом, она обладает ещё и эластичными свойства­ми. Они проявляются особенно за­метно, когда длительность воздействия примерно равна времени релаксации. Последнее сильно зависит от темпера­туры (в этом нетрудно удостовериться, понаблюдав за асфальтом на дороге зи­мой и жарким летом). Только при ком­натной температуре «дурацкая замазка» проявляет все три свойства: при медленном воздействии она ведёт се­бя как очень вязкая жидкость, при бо­лее быстром — как резина, а при очень резком — как хрупкое твёрдое тело.

С химической точки зрения необыч­ное вещество представляет собой кремнийорганический полимер, содержа­щий от 0,5 до 7,5 % бора, и называется полидиметилборасилоксаном. Подобно силиконовым каучукам, полимер по­строен из диметилсилоксановых цепочек (—(СН_з)₂Si—О—)_n. Кроме них в по­лимере имеются борсодержащие группы —О—В—О—, которые связывают меж­ду собой силоксановые цепи. Молеку­лярная масса полимера может изменять­ся от нескольких сотен до десятков тысяч, а консистенция — от почти жидкой до почти твёрдой. Если цепи не очень длинные, полимер уже при комнатной температуре медленно рас­текается по твёрдой поверхности. С уве­личением длины цепей вещество по­степенно твердеет, улучшается и его «прыгучесть»: некоторые сорта «прыгающей замазки» подскакивают после свободного падения на твёрдую по­верхность почти до исходной высоты. Это свойство позволяет, например, из­готовлять из «дурацкой замазки» мячи для игры в гольф.

Заметная упругость многих поли­мерных жидкостей проявляется еще в

одном необычном опыте. Если накло­нить стакан с такой вязкой жидкостью, она начнёт медленно переливаться че­рез край, постепенно заполняя подста­вленный снизу сосуд. Если теперь, со­храняя непрерывность струи, вернуть стакан в исходное положение, жид­кость будет продолжать перетекать в нижний сосуд, пока её в стакане прак­тически не останется! Очевидно, что с водой такой фокус не пройдёт: её струя немедленно прервётся.

Для того чтобы провести подобные опыты в домашних условиях, не обяза­тельно синтезировать кремнийорганический полимер. «Интересное» время релаксации имеют сгущённое молоко, некоторые сорта мёда и шампуней, ре­зиновый клей средней густоты. Его можно переливать из стакана в стакан, как обычную жидкость. И в то же время струю этой жидкости можно в буквальном смысле слова разрезать ножницами (только их надо предвари­тельно смазать жиром, иначе клей к ним прилипнет). После разрезания ниж­няя часть струи быстро упадёт в сосуд, в который клей переливают, а верхняя, проявляя упругие свойства, подскочит и вернётся в стакан, из которого она только что вылилась.

Любопытный опыт можно провести с шампунем подходящей густоты. Если выливать его тонкой струйкой в малень­кое блюдечко, то струя через некоторое время начнёт укладываться поверх гор­ки шампуня петлями, как будто это не жидкость, а верёвка. И хотя «ве­рёвка» постепенно расплывается, легко заметить, как её петли время от време­ни забавно прыгают во все стороны (а иногда даже вверх). Значит, и у шам­пуня есть свойства резины!

Опыт же с «прыгающей замазкой» можно проделать с помощью обычного силикатного клея (это водный раствор силиката натрия) и этилового спирта. В небольшую чашечку наливают пример­но 10 мл клея и медленно, непрерывно помешивая, добавляют равный объём спирта. Вскоре жидкость застывает в студнеобразную массу; из неё надо сле­пить шарик и промыть его водой (руки и особенно посуду потом нужно тща­тельно очистить от клея).

Полученная эластичная разновид­ность силикагеля (он имеет состав Sio₂ • _nН₂О) обладает всеми свойства­ми «прыгающей замазки». При медлен­ном приложении силы вещество ведёт себя как очень вязкая жидкость, похо­жая на холодный пластилин: шарик можно разминать руками, а если его по­ложить на твёрдую поверхность, он постепенно растечётся. От твёрдой по­верхности он отскакивает не хуже ре­зинового, а при сильном ударе рассы­пается. К сожалению, со временем шарик высыхает, становится хрупким и теряет эти свойства.

Фенолформальдегидные смолы

В обычной жизни смолой называют густую тягучую жидкость, выступаю­щую из надреза в коре сосны, ели и некоторых других деревьев. Раньше,

когда не было синтетических смол, люди использовали только природ­ные. Многие из них, например кани­фоль (от названия древнегреческого города Колофона в Малой Азии), ко­пал (ископаемая смола), янтарь, нату­ральный каучук, имеют раститель­ное происхождение, однако есть и такие смолы, которые производятся животными — в частности, шеллак.

Раньше природный шеллак был практически незаменимым материа­лом: из него делали граммофонные пластинки и другие предметы быта, а его спиртовой раствор использова­ли в качестве лака для дерева. Шеллак стоил очень дорого: европейцам при­ходилось завозить его из далёких

южных стран — Индии и Индокитая. Процесс получения шеллака из при­родного сырья был очень долгим и трудоёмким. Все эти причины заста­вили химиков в конце XIX в. занять­ся поисками материала, который смог бы заменить шеллак. И такой материал удалось найти. Им стала фенолформальдегидная смола — синтетическая смола, получаемая на­греванием смеси фенола с формаль­дегидом.

Реакция образования фенолформальдегидной смолы впервые была описана немецким учёным Адоль­фом Байером в 1872 г. В результате этой реакции молекулы формальде­гида связывают между собой молекулы фенола, при этом выделяется мо­лекула воды.

Формальдегид способен взаимодейст­вовать с молекулами фенола по орто-и пара-положениям с образованием сетчатого полимера.

Главным недостатком первой син­тетической смолы была хрупкость. Кроме того, её синтез проводили при довольно высокой температуре (140—180 °С), и образующаяся вода выделялась в виде пара. Это приводило к возникновению вздутий и пустот.

Может ли стекло быть органическим

С древнейших времён человеку было известно стекло — твёрдый прозрачный термостойкий материал. К сожа­лению, оно очень хрупкое — все хорошо знают, как лег­ко бьётся стеклянная посуда. И только в XX в. развитие химии полимеров позволило получить пластмассу, по свойствам похожую на неорганическое стекло, — полиметилметакрилат (ПММА). Это высокомолекуляр­ное соединение образуется в результате радикальной полимеризации мономера — метилового эфира метакриловой кислоты.

В макромолекулах ПММА к атому углерода присо­единено два заместителя — полярная сложноэфирная и метильная группы. Силы притяжения между молеку­лами полимера чрезвычайно велики, и потому ПММА — один из самых жёстких пластиков: его можно пилить и обрабатывать на токарном станке.

Этот бесцветный прозрачный полимер при температуре более 110 °С размягчается и переходит в вязко-текучее состояние. Поэтому ПММА легко перерабатывается в различные изделия формованием и литьём под давлением. Полиметилметакрилат — один из наиболее термостойких полимеров: он начинает разлагать­ся только при температуре свыше 300 °С.

Лёгкие прозрачные листы, изго­товленные из ПММА, а также ряда других полимеров (полистирола, поли­карбоната и т. п.) химики-технологи назвали ор­ганическим стеклом (сокращённо — оргстекло или плексиглас). Главное достоинство этого материала — его высокая прочность. Она превосходит прочность обычного (силикатного) стекла в десятки раз: предме­там из органического стекла не страшны удары. В от­личие от обычного стекла, оргстекло хорошо пропус­кает ультрафиолетовые лучи, необходимые растениям, и именно его предпочтительнее использовать для остекления теплиц. Однако такое стекло уступает обычному в твёрдости (острые предметы оставляют на нём царапины) и химической стойкости.

Благодаря уникальным свойствам оргстекло проч­но обосновалось в промышленности и в быту, потеснив в некоторых областях силикатное стекло. Оно широко применяется в военной технике, авиации, различных из­мерительных приборах, часовых механизмах. Этот ма­териал оказался удобным и для изготовления светиль­ников, реклам, дорожных знаков и безосколочного стекла «триплекс». А поскольку оргстекло практически безвредно для человеческого организма, оно нашло при­менение в качестве материала для зубных протезов и контактных линз. Так вот и сбылась многовековая меч­та ремесленников-стекольшиков и химиков-технологов:

получено лёгкое, прочное, небьющееся стекло — стекло из органических соединений.

Список литературы

1. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия/Глав. ред. В. А. Володин. – М.: Аванта+, 2001. – 640 с.: ил.

2. И.Г. Хомченко ‘Общая химия’, М. ‘Химия’ 1987

3. Г.П. Хомченко ‘Химия для поступающих в Вузы’, М.’Высшая школа’ 1994

23

Маслов Сергей

Характеристики

Список файлов реферата