46. Кеуекті материалдар. Кеуек материалдар
 Скачать 48.74 Kb.
|
|
46. Кеуекті материалдар. Кеуек материалдар– тұйық немесе бір-бірімен өзара жанасатын қуыстары бар табиғи және жасанды құрылыс материалдары. Кеуек материалдар қуыстарының көлемі 30 – 80% материалдар жатады. Кеуек материалдардың көлемдік массасы аз, беріктігі төмен, жылу мен дыбысты нашар, ал бу мен газды көбірек өткізеді. Жұмысқа төзімділік қасиетіне байланысты бұл материалдар кеуектілігі төмен, орташа және жоғары болып үш топқа бөлінеді. Табиғи Кеуек материалдар ға кеуек тау жыныстары мен минералдар (пемза, вермикулит, қабыршақтас, диатомит, т.б.), ал жасанды Кеуек материалдарға кеуек шыны, кеуек гипс, кеуек силикат, керамзит, жеңіл бетондар, т.б. жатады. Кеуек материалдар термиялық және хим. жолмен, массаға сұйық заттарды қосып, қатайған кезінде кептіру жолымен немесе алдын ала кеуектелген толтырғыштар мен көбікті пайдалану арқылы алынады. Жасанды Кеуек материалдар. – кеуек гипс алу үшін суға шыланған гипске (1/4 бөлік гипс, 3/4 бөлік су) канифоль желімінен жасалған көбік, т.б. араластырып қалыпқа құйып, қатайған соң кептіргіш камераға жіберіледі. Кеуек гипстің тығызд. 400 – 800 кг/м3, беріктігі 5 – 10 кг/см2, кемшілігі дымқыл тартқыштығында. Кеуек гипс жылу өткізбейтін материал есебінде үй қабырғаларына қолданылады. Кеуек магнезит каустикалық магнезиттің ерітіндісіне арнаулы көбік араластыру арқылы алынады. Оның ең тиімді қасиеті – көлемінің өзгермейтіндігі. Кеуек магнезит үй табанын жылытуға, жылыту жабдықтары мен құбырларды оқшаулауға пайдаланылады. Ұнтақталған әк пен құм қоспасына арнаулы көбік араластыру арқылы алынатын жылу өткізбейтін материал – кеуек силикат. Арқауланған тақта түріндегі кеуек силикат құрылыста жабын ретінде, ал кішігірім блок түріндегі кеуек силикат үй қабырғаларына пайдаланылады. Жылу өткізбейтін материал – кеуек шыны. Шынының және газ бөліп шығаратын қасиеті бар, әр түрлі шикізаттардың (әктас, мәрмәр, тас көмір, т.б.) ұнтақ қоспасын қыздыру арқылы ісіндіріп, соңынан күйдіру жолымен алынады. Ол үй қабырғалары мен жылыту және тоңазыту агрегаттары үшін жылу өткізбейтін материал ретінде қолданылады 47. Бағаналы саздар. Бағаналы сазбалшық – ауыспалы металл оксидтерімен түрлендірілген сазбалшықтар. Сазбалшық - алюминий, кремний және басқа металдар гидросиликаттарынан тұратын тау жынысы. Бағаналы (пилларлы) сазбалшықтар дегеніміз – қабатты алюмосиликаттар, олар қабатаралық кеңістігіндегі сілтілік және сілтілік жер метал катиондарының бейорганикалық полиядролық гидроксокатиондарға алмасуы нәтижесінде алынады. Одан ары, термиялық өңдеу арқылы енгізілген полигидроксокатиондарды дегидратациялау және дегидроксилирлеу нәтижесінде металл оксидінің кластерлері түзіледі. Мұндай кластерлер (бағаналар) сазбалшық қабаттары арасында орналаса отырып, қабаттардың бір-біріне жақындасуына жол бермейді, нәтижесінде кеуекті екі өлшемді құрылым пайда болып, қабат аралықтары бастапқы материалмен салыстырғанда едәуір артады. Сазбалшықтардың қабатаралық кеңістігіне қайтымды редокс-айналымға түсіруге қабілетті ауыспалы металл оксидтерін енгізу арқылы оларды тотығу-тотықсыздану процестерінің катализаторы ретінде пайдалануға кеңінен мүмкіндіктер ашылады. Бүгінгі таңда, құрамында алюминий, темір, мыс, цирконий, церий, титан, марганец оксидтерінің бағаналары бар қабатты алюмосиликаттар белгілі. Құрамында жалғыз металл оксиді бағандары бар сазбалшықтардан басқа, бірнеше металл оксидтері енгізілген сазбалшықтар да бар. Монтмориллонит сазбалшықтарының құрылымы 13-суретте көрсетілген. Физика-химиялық зерттеулердің әдеби деректері бойынша монтмориллониттер құрамы жағынан сазбалшықты жыныстың тек бір бөлігін құрайтын және құрамына монтмориллонит кіретін каолинитке қарағанда біртекті. Сондықтан монтмориллонит пен каолиниттің шартты түрде қасиеттерін салыстыруға болады. Қабатты силикаттар мен алюминийдің, титанның, хромның және басқалардың негізгі тұздарының негізінде бағаналы сазбалшықтардың синтезі өткен ғасырдың 70-жылдары жүзеге асырылға. Бағаналау (пилларирование) әдісінің мәні сазбалшықтың механикалық қабатты катиондарының әртүрлі табиғаттағы полигидрооксикатиондарға (Al3+, Fe3+, Ti4+, Zr4+ және т.б.) алмасуында. Одан әрі термиялық өңдеу барысында күрделі катиондар тиісті металл оксидтеріне айналады, олар тірек ретінде әрекет етіп, силикат қабаттарын белгілі бір қашықтықта бекітеді, сол арқылы кеуекті құрылымдар түзіледі. Жоғары температурада күйдіріп, полигидроксикатиондар қатты оксид бағаналарына айналады, ал осы аралықта бөлініп шыққан протондар силикат қабаттарына қоныс аударып, ион алмасуға қатыспайтын жағдайға көшеді. Бұл бағаналы сазбалшықтардың ион алмасу қабілетінің бастапқы сазбалшықтармен салыстырғанда төмендеуіне әкеледі. Қазақстандық зерттеушілер Таган кен орнының (Шығыс Қазақстан) табиғи монтмориллонит сазбалшығынан бағаналы әдістің көмегімен микрокеуекті құрылымы бар материалдар синтездеген. Экспериментті жоспарлай отырып, бағаналау әдісі арқылы максималды микрокеуекті катализаторлар мен адсорбенттер алу әдісі оңтайландырылған. Табиғи алюмосиликаттарды бағаналау әдісі келесі 14-суретте келтірілген. 48. Коллоидтар. Коллоидтар (грек. колла – желім және еідос – түр) – бөлшектерінің мөлшері 10–7 – 10–5 см болатын жоғары дисперстік (микрогетерогендік) жүйелер. Коллоидтарға (коллоидтар жүйесіне), бөлшектері ірірек дисперстік жүйелерге қарағанда, дисперстік фаза бөлшектерінің қарқынды броундық қозғалыстары тән. “Коллоидтар” терминін 1861 ж. алғаш рет ағылшын ғалымы Томас Грэм енгізген. Коллоидтар табиғатына қарай органикалық және бейорганикалық болып екіге бөлінеді. Органикалық Коллоидтардың дисперстік фазасы органикалық заттардан, ал бейорганикалық Коллоидтардың дисперстік фазасы бейорганикалық заттардан тұрады. Дисперстік фаза мен дисперстік ортаның әрекеттесу қарқындылығына байланысты лиофильдік және лиофобтық Коллоидтар болып бөлінеді. Лиофильдік Коллоидтарға әр түрлі мицеллалық ерітінділер, биополимерлердің сулы ерітінділері, ал лиофобтық Коллоидтарға металдардың органозольдері, гидрозольдері, жасанды латекстер, т.б. заттар жатады. Дисперсиялық ортаның агрегаттық күйіне байланысты газ тәрізді (аэрозольдер), сұйық (лиозольдер), қатты (крио- және солидозольдер) К. болады. Қатты К-ға бағалы тастар, түрлі түсті шынылар (мыс., рубин шынысы), қорытпалар, т.б. жатады. Коллоидтарда екі фаза арасындағы бөлу беті өте үлкен шама болғандықтан ондай жүйелерде беттік құбылыстар (адсорбция, жұғу, т.б.) күшті қарқынмен жүреді. Коллоидтар сол себепті күшті адсорбент, сорбент, катализаторлар, катализаторларға арқау ретінде көп қолданылады. 49. Полимерлердің пайда болуы және сипаттамасы. Высокомолекулярными соединениями или полимерами называются сложные вещества с большими молекулярными массами (порядка сотен, тысяч и миллионов), молекулы которых построены из множества повторяющихся элементарных звеньев, образующихся в результате взаимодействия и соединения друг с другом одинаковых или разных простых молекул – мономеров. Процессы, приводящие к образованию высокомолекулярных соединений: а) реакция полимеризации – процесс, в результате которого молекулы низкомолекулярного соединения (мономера) соединяются друг с другом при помощи ковалентных связей, образуя новое вещество (полимер), молекулярная масса которого в целое число раз больше, чем у мономера; полимеризация характерна для соединений с кратными (двойными или тройными) связями; б) реакция поликонденсации – процесс образования полимера из низкомолекулярных соединений, содержащих две или несколько функциональных групп, сопровождающийся выделением за счет этих групп таких веществ как вода, аммиак, галогеноводород и т.п.; состав элементарного звена полимера в этом случае отличается от состава исходного мономера Примерами природных высокомолекулярных соединений могут служить крахмал и целлюлоза, построенные из элементарных звеньев, являющихся остатками моносахарида (глюкозы), а также белки, элементарные звенья которых представляют собой остатки аминокислот, сюда относятся также природные каучуки. Большое значение имеют синтетические высокомолекулярные соединения (синтетические высокополимеры). На их основе получают пластические массы (пластмассы) – сложные композиции, в которые вводятся различные наполнители и добавки, придающие полимерам необходимый комплекс технических свойств, а также синтетические волокна. 50. Нанокристалдар. Нанокристалдар деп көлемі молекуладан үлкен (яғни 10 нм-ден), бірақ макроскопиялық кристалдардан біршама кіші бірнеше атом жиынтығын айтады. Олардың физикалық және химиялық сипаттамасы әр түрлі болуы мүмкін, бірақ нанокристалдардың өлшемі мен ауданы (мысалы, кванттық нүктелердің), демек олардың қасиеттері қатаң бақыланады. Расында, ғалымдар олардың кристалды құрылысын анықтап, электр өткізгіштігін реттеп және балқу температурасын өзгерте алады. Калифорния штатындағы Беркли Университетінде (АҚШ) және Лоуренс Беркли (АҚШ) атындағы Ұлттық лабораторияда жұмыс атқаратын химик Пол Аливисатос көпіршік тектес беттік белсенді заттарға (ББЗ) жартылай өткізгіш ұнтақтарды қосу арқылы нанокристалдар жасайды. Ол өзінің әріптестерімен бірге ББЗ-дың көмегімен әртүрлі пішіндегі (мысалы, өзек немесе сфера түріндегі) нанокристалдарды өсіріп шығарды. Беттік белсендізаттар - сұйықтыққа қосқанда, оның беттік керілуін төмендету арқылы сұйықтықтың затқа ену қаиетін жақсартатын заттар (мысалы, кір жуатын ұнтақ). Аливасатос өзінің әріптестерімен бірге екі өлшемді стержень тәрізді жартылай өткізгіш нанокристалдарды алып және пішіні мен өлшемін бақылауға мүмкіндік беретін жағдайларды анықтады. Пішінін өзгерту ұстанымы аяғына дейін түсінікті емес, бірақ ол сұйықтықтың атомдары мен ББЗ-дың өзара әрекеттесу сипатымен анықталуы мүмкін. Осы жағдайларды реттей отырып, ғалымдар үлгілері 8.3-суретте көрсетілгендей бірнеше әртүрлі типті нанокристалдарды (созылған өзектер мен шектелген кристалликтерді) өсіріп шығарған. Сонымен қатар, ғалымдар поляризацияланбаған жарық шығаратын сфералық нанокристалдарға қарағанда, стержень пішінді нанокристалдар өзінің ұзын өсінің бойымен поляризацияланған жарық шығаратынын көрсетті. Осы қасиетінің арқасында бұндай нанокристалдар биологиялық маркерлер ретінде пайдалануға қолайлы. Аливисатос әріптестерімен стерженьдердің сәуле шығару және жұту энергияларының арасындағы шекара сфераларға қарағанда көп екендігін байқады. Бұл қасиет шығарылатын жарықтың бір бөлігін жұтатын жарық шығарушы диодтардың сипаттамаларын жақсартуға мүмкіндік береді. Нанокристалды өзектерді қажетті бағытта тығыз орналастыруға болатындықтан (қоймадағы бөренелер сияқты, 8.3-сурет), оларды жарық диодтары мен фотогальваникалық элементтерінде пайдалануға болады. Ғалымдар әртүрлі қайран қалатындай пішіндегі, мысалы, тамшы, бағыттағыш және тіпті, рычаг түріндегі нанокристалдарды өсіруді үйреніп алды. Мұндай пішінді нанокристалдар әлі өзінің қолданыс аясын таппады, бірақ олардың болашақта пайдаға асуы әбден мүмкін. Мысалы, рычаг пішініндегі тетрапод типті құрылымдарды (8.4-сурет) наноэлектроникада дәнекер ретінде қолдануға болады. |