Органическое стекло

Органическое стекло

Ещё с очень давнего времени человек был знаком с прозрачным, твёрдым и термостойким материалом - стеклом. Но как всем давно известно, это хрупкий материал. В XX веке в результате развития химии полимеров удалось получить органическое стекло - пластмассу, по своим свойствам сходное с хрупким неорганическим стеклом. Это был полиметилметакрилат (ПММА). Полиметилметакрилат представляет собой высокомолекулярное соединение, которое можно получить в результате полимеризации мономера (метилового эфира метакриловой кислоты).

Молекулы органического стекла велики по сравнению с неорганическими веществами. Это характерно для многих органических соединений.В ПММА атом углерода соединён с 2-мя заместителями — метильная и полярная сложноэфирная группы.

Жёсткость органического стекла (или пластика) достаточно велика, поэтому его можно и обрабатывать и резать на станках. Такая жёсткость объясняется силами притяжения между молекулами полимера.

Полиметилметакрилат (ПММА или органическое стекло) является прозрачным бесцветный полимером. При температуре больше, чем 110 °С, размягчаясь, переходит в текучее вязкое состояние. Именно поэтому такой пластик легко может быть использован для изготовления различных изделий (конечно, литьё должно выполняться под давлением). Органическое стекло является наиболее термостойким полимером. При температуре выше 300 °С он начинает разлагаться.

Само название органическое стекло (или плексиглас) относится к тонким прозрачные листам, изготовленным из ПММА. Органическое стекло может быть успешно изготовлено и из других полимеров, таких как полистирола, поликарбоната и т. д. Высокая прочность этого материала - это самое главное его достоинство. Прочность органического стекла существенно превосходит прочность обычного (силикатного) стекла: оно почти не боится ударов! Кроме того органическое стекло пропускает ультрафиолет (в отличие от обычного), поэтому именно органическое стекло используют для остекления теплиц. Но, конечно, есть и недостатки. Твёрдость органического стекла значительно ниже, чем обычного (силикатного), органическое стекло легко режется и царапается. Кроме этого, оно менее химически стойкое.

Оргстекло хорошо зарекомендовало себя в промышленности и быту, благодаря своим уникальным свойствам. В отдельных случаях применяется исключительно именно органическое стекло. Оно широко используется в измерительных приборах, авиации, технике, часовых механизмах. На основе органического стела изготавливают светильники, дорожные знаки и рекламу.

Керамика

Керамика - первый искусственный материал, созданный человеком. Основной состав керамики - это глина, имеющая состав Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O. Кроме того, глина содержит примеси - CaCO₃ - мел, MgCO₃, оксид железа Fe₂O₃, придающий керамике бурый цвет. Каолин (минерал состава Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O) образует кристаллы чешуйчатой формы, так плотно примыкающие к друг-другу, что глинистая почва почти не впитывает и не пропускает воду. Как известно, глина становится пластичной в присутствии влаги. Обожжённые глиняные сосуды, изготовленные ещё 8 тысяч лет назад, обнаружены археологами в Сибири.

Чтобы мокрая глина стала более податливой, древние мастера добавляли к ней жидкий навоз. А добавление к глине гашеной извести - Ca(OH)₂) - помогает обжигать керамику быстрее.

Изготовление керамики.

При обжиге каолина сначала выделяется вода, а затем, при более высокой температуре, отщепляется оксид кремния SiO₂

Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O →Al₂O₃*2SiO₂ + 2H₂O

3(Al₂O₃*2SiO₂) →3 Al₂O₃*2SiO₂ + 2H₂O

Содержащиеся в ней карбонаты CaCO₃ и MgCO₃ разлагаются с выделением оксидов CaO и MgO и углекислого газа. Эти оксиды образуют с диоксидом кремния легкоплавкие силикаты

CaO+SiO₂ →CaSiO₃

MgO+SiO₂ →MgSiO₃, которые пропитывают изделие и образуют игловидные кристаллы, связывающие чешуйки глины.

Керамические изделия обычно получаются пористыми и пропускают воду. Поэтому их покрывают глазурью - легкоплавким составом,дающим поверхности тонкую водостойкую плёнку.

Фарфор

Фарфор получают при сильном прокаливании массы, образующейся при смешивании белого каолина Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O ("фарфоровая глина") с другими кремнесодержащими минералами и водой. При обжиге каолин выделяет воду и разлагается на оксиды алюминия и кремния,которые сплавляются с другими составными частями фарфоровой массы. При этом изделия уменьшаются в объёме, фарфор становится плотным и звонким.

Фаянс

Фаянс появился раньше фарфора. Родина фаянса - Египет. Наибольшего расцвета производство фаянсовых изделий достигла в XVI веке в итальянском городе Фаэнце (отсюда и название - "Фаянс"). Технология изготовления фаянса, из которого делают не только посуду, но и всевозможное химическое оборудование, сантехнические изделия, в основном совпадает с фарфоровой, но вместо каолина здесь используются особые "фаянсовые" белые глины, более пластичные и легкоплавкие