Подгруппа бериллия. Характеристика эл, способы получения

Набирают популярность и чистящие салфетки из вискозы. Чистка практически любых поверхностей с вискозными салфетками и тряпками проводится быстрее и качественнее, чем с другими протирочными материалами. Поскольку вискоза представляет собой нетканое полотно, она не оставляет на очищаемой поверхности ворсинок, таким образом очищая идеально. Если при мытье посуды используется вискозная салфетка, не требуется даже дополнительное моющее средство. Вискозный инвентарь для уборки очень гигроскопичен, что позволяет совершать меньше движений тряпкой при уборке. Первый завод по производству вискозного шелка в России был построен в Мытищах в 1927г.

В чистом виде и в сочетании с другими волокнами или нитями вырабатывают подкладочные, платьевые, сорочечные, бельевые, декоративные ткани, верхний, бельевой трикотаж, чулочно-носочные, текстильно-галантерейные изделия (ленты, тесьма, галстуки). Вискозная нить с успехом используется для вышивки. Если вискозную нить сильно вытянуть, то верхний слой нити растянется больше, а внутренний - меньше, в результате волокно получает извитость, из этих нитей изготавливают ковры. Если в прядильный раствор вискозы вмешать воздух, то получим химическую реакцию с выделением углекислого газа, в волокне образуются пустоты, эти пустотелые вискозные волокна используют для производства не тонущих спасательных костюмов. В последние годы произошло резкое внедрение вискозного волокна в текстильную промышленность и это несмотря на то, что оно было и остается дороже хлопка и ПЭФ волокна. Тем не менее, спрос растет благодаря его прекрасным свойствам - отличной окрашиваемости в различные цвета, гигроскопичности, комфортности и т.п., способствующие успешному использованию его для получения нетканых материалов, смесовых тканей, и мн. др.

Применение

Свойства

Вискозное волокно является самым универсальным из химических волокон, оно приближено к хлопковому. Ткань из вискозы на ощупь мягкая и приятная. Она образует красивые складки. Волокно имеет рыхлую структуру, напоминает шелк по внешнему виду. Вискозу также отличает крайне высокая гигроскопичность. Вискоза впитывает в два раза больше влаги, чем, например, хлопок. Ткань из вискозы очень легко окрашивается в самые яркие цвета. При увлажнении чистая вискоза становится менее прочной, однако, эта проблема полностью решается вплетением специальных укрепляющих волокон. Плотность нетканого полотна из вискозы может варьироваться от 1,53 г/смі до 4,5 г/смі. Эластичность вискозы не превышает 2-3%. Вискозная нетканка не теряет своих свойств при нагревании вплоть до 150°С. Вискозное волокно очень хорошо сочетается с другими волокнами, что позволяет улучшать различные свойства материи: крепкость, мягкость, гигроскопичность. Вискоза не электризуется. "Зеленые" свойства:

Немаловажно, что вискоза - это "зеленый" материал. В отличие от тканей, изготавливаемых из нефтехимических материалов, вискоза производится из целлюлозы, то есть из древесины, которую сравнительно легко восполнить. Последующая утилизация вискозы также не представляет труда и опасности для окружающей среды. Недостатком является резкий блеск, но если волокна вискозного жгута разрезать на части (штапепьки), а затем вытянуть и скрутить в пряжу, то это штапельное волокно теряет блеск и прочность немного уменьшается, сохраняя остальные свойства вискозы. При стирке изделия сильно садятся (до 10 %), в мокром состоянии теряют прочность до 60%, поэтому их нельзя сильно тереть и выкручивать. Доступность исходного сырья и низкая стоимость химических реагентов, а также удовлетворительные текстильные свойства и широкие возможности модификации обеспечивают высокую экономичность производства вискозных волокон и их широкое распространение.

Все волокна, применяемые для изготовления тканей, делятся на две группы (рис. 9): волокна природные и волокна химические. Первую группу составляют волокна, получаемые непосредственно из природных волокнистых материалов - хлопка, льна, шерсти, шелка и т. п. Химические волокна получаются химическими методами и в свою очередь делятся на две подгруппы - искусственные волокна и синтетические. Искусственные получаются в результате химической обработки природных высокомолекулярных соединений (клетчатки, или целлюлозы), например вискозное и ацетатное волокна.

Строение волокон характеризуется упорядоченным, ориентированным вдоль оси волокна расположением линейных молекул (рис. 10). При таком расположении между макромолекулами возникают большие силы взаимного притяжения, что обеспечивает высокую прочность волокна

60. Состав и строение натурального каучука

Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (C5H8)n (где величина n составляет от 1000 до 3000[4]); он является полимером изопрена: [pic]

Как видно из этой схемы, при полимеризации изопрена раскрываются обе его двойные связи, а в элементарном звене полимера двойная связь возникает на новом месте -- между атомами углерода 2 и 3.

Природный каучук содержится в млечном соке каучуконосных растений, главным образом, тропических (например, бразильского дерева гевея).

Другой природный продукт -- гуттаперча -- также является полимером изопрена, но с иной конфигурацией молекул.

Длинную молекулу каучука можно было бы наблюдать непосредственно при помощи современных микроскопов, но это не удаётся, так как цепочка слишком тонка: диаметр её, соответствующий диаметру одной молекулы, составляет примерно 2?10-10 м. Если макромолекулу каучука растянуть до предела, то она будет иметь вид зигзага, что объясняется характером химических связей между атомами углерода, составляющими скелет молекулы.

Звенья молекулы каучука могут вращаться не беспрепятственно в любом направлении, а ограниченно -- только вокруг одинарных связей. Тепловые колебания звеньев заставляют молекулу изгибаться, при этом концы её в спокойном состоянии сближены.

При растяжении каучука концы молекул раздвигаются и молекулы ориентируются по направлению растягивающего усилия. Если устранить усилие, вызвавшее растяжение каучука, то концы его молекул вновь сближаются и образец принимает первоначальную форму и размеры.

Молекулу каучука можно представить себе как круглую, незамкнутую пружину, которую можно сильно растянуть, разведя её концы. Освобождённая пружина вновь принимает прежнее положение. Некоторые исследователи представляют молекулу каучука в виде пружинящей спирали.

Качественный анализ показывает, что каучук состоит из двух элементов -- углерода и водорода, то есть, относится к классу углеводородов.

Первоначально принятая формула каучука была С₅Н₈, но она слишком проста для такого сложного вещества как каучук. Определение молекулярной массы показывает, что она достигает нескольких сот тысяч (150 000 -- 500 000).

Каучук, следовательно, природный полимер.

Экспериментально доказано, что в основном макромолекулы натурального каучука состоят из остатков молекул изопрена, а сам натуральный каучук -- природный полимер цис-1,4-полиизопрен. Структурная формула его такова: [pic]

Молекула натурального каучука состоит из нескольких тысяч исходных химических групп (звеньев), соединённых друг с другом и находящихся в непрерывном колебательно-вращательном движении. Такая молекула похожа на спутанный клубок, в котором составляющие его нити местами образуют правильно ориентированные участки.

Основной продукт разложения каучука -- углеводород, молекулярная формула которого однозначна с простейшей формулой каучука. Это изопрен (2-метил-1,3-бутадиен): [pic]

Можно считать, что макромолекулы каучука образованы молекулами изопрена.

Представим этот процесс схематично. Сначала за счёт разрыва двойных связей происходит соединение двух молекул изопрена [pic]

При этом свободные валентности средних углеродных атомов (2 и 3) смыкаются и образуют двойные связи в середине молекул, ставших теперь уже звеньями растущей цепи.

К образовавшейся частице присоединяется следующая молекула изопрена: [pic]

Подобный процесс продолжается и далее. Строение образующегося каучук может быть выражено формулой: [pic]

Мы уже встречались с полимерами, которых представляют собой длинные цепи атомов. Однако они не проявляют такой эластичности, какую имеет каучук. Чем же объясняется это его особое свойство?

Молекулы каучука, хотя и имеют линейное строение, не вытянуты в линию, а многократно изогнуты, как бы свёрнуты в клубки. При растягивании каучука такие молекулы распрямляются, образец каучука от этого становится длиннее.

При снятии нагрузки, вследствие внутреннего теплового движения, звенья молекулы возвращаются в прежнее свёрнутое состояние, размеры каучука сокращаются. Если же каучук растягивать с достаточно большой силой, то произойдёт не только выпрямление молекул, но и смещение их относительно друг друга -- образец каучука может порваться.

Бутадиеновый каучук (СКБ) выпускается двух видов: стереорегулярный и нестереорегулярный. Бутадиеновый каучук стереорегулярный, в основном применяют в изготовлении шин, которые по износостойкости значительно превышают шины из натуральных каучуков. Бутадиеновый каучук нестереорегулярный применяют для производства, например, эбонита, щелоче - и кислотостойкой резины.

На сегодняшний день химическая промышленность производит довольно много видов синтетических каучуков, по некоторым качествам даже превосходящих натуральные каучуки. Помимо каучука полибутадиенового (СКБ), широкое применение имеют так же сополимерные каучуки, полученные путем совместной полимеризации (сополимеризации) бутадиена с другими ненасыщенными соединениями. Такими как стирол (СКС) или с акрилонитрил (СКН). В составе молекул таких каучуков элементы бутадиена чередуются с элементами соответственно акрилонитрила и стирола.

Бутадиен-стирольный каучук применяется в производстве резиновой обуви, автомобильных шин и конвейерных лент, и отличается повышенной износостойкостью.

Бутадиен-нитрильные каучуки имеют высокую масло- и бензостойкость, поэтому находят применение, например, в производстве сальников.

Винилпиридиновые каучуки – это результат совместной полимеризации винилпиридина с диеновыми углеводородами, в основном это бутадиен с 2-метил-5-винилпиридином.

Из таких каучуков резины получаются морозо-, бензо- и маслостойкими, имеют отличную склеиваемость с другими материалами. Их главным образом используют для пропитки машинного корда в виде латекса.

На сегодняшний день уже существует каучук, очень близкий по свойствам к натуральному. Он был разработан и внедрен в производство в России. Это синтетический полиизопреновый каучук (СКИ). Производимые из него резины, отличаются высокой эластичностью и механической прочностью. В производстве обуви, шин, конвейерных лент, резин, спортивных и медицинских изделий, СКИ выступает заменителем натурального каучука.

Кремнийорганические каучуки, или силоксановые каучуки используются в производстве оболочек кабелей и проводов, трубок для переливания крови, так же протезов (искусственных клапанов сердца и т.д.). Жидкие кремнийорганические каучуки имеют применение как герметики. В основе износоустойчивой резины используется полиуретановый каучук

Фторсодержащие каучуки, из-за повышенной термостойкости, применяются в изготовлении различных уплотнителей и герметиков, работающих в температурах более 200°C.

Полимеры хлоропрена (2-хлор-1,3-бутадиена) – это хлоропреновые каучуки, которые очень похожи по качествам с натуральными каучуками. Главным образом в резинах такой каучук пользуется для повышения бензо- атмосферо-, и маслостойкости.

Вспененный каучук, тоже находит очень широкое применение. Вспениванию подвержены очень многие виды каучуков. Существует и неорганический синтетический каучук, он называется «Полифосфонитрилхлорид».

К подгруппе бериллия относятся: бериллий и щелочноземельные металлы: магний, стронций, барий, кальций и радий. Наиболее распространены в природе в виде соединений, причем в основном магния и кальция. Первые два элемента подгруппы занимают в ней несколько обособленное положение – бериллий по свойствам близок к алюминию, а магний – к цинку. Последний элемент подгруппы – радий – имеет радиоактивные изотопы. Кроме бериллия, все элементы подгруппы обладают металлическими свойствами, более твердые по сравнению с щелочными металлами, с высокими температурами плавления. Относятся к легким металлам (кроме радия)

На электронном уровне элементов имеют два электрона (s2), которые они отдают, образуя соединения со степенью окисления +2. По химической активности щелочноземельные металлы уступают щелочным. Они окисляются на воздухе, вытесняют водород из воды, но бериллий и магний взаимодействуют с ней медленно. У щелочноземельных элементов растворимость гидроксидов увеличивается от магния к барию. Сжигая щелочноземельные металлы, можно получить оксиды. Перекиси щелочноземельных металлов менее стойки, чем перекиси щелочных металлов. С водородом образуют гидриды. Способность взаимодействовать с азотом возрастает с увеличением атомного веса, в результате образуются нитриды. Соли щелочноземельных металлов малорастворимы в воде.

Дата добавления: 2015-08-31