Polyme vô cơ

Mối quan tâm thực tế là các polyme vô cơ mạch thẳng, trong naib. độ tương tự như độ hữu cơ - chúng có thể tồn tại trong cùng một pha, các trạng thái tập hợp hoặc giãn, tạo thành các ngọn tương tự. cấu trúc, v.v. Các polyme vô cơ như vậy có thể là cao su chịu nhiệt, thủy tinh, tạo sợi, v.v., và cũng thể hiện một số St-in, không còn tồn tại trong org. polyme. Chúng bao gồm polyphosphazene, oxit lưu huỳnh cao phân tử (với các nhóm phụ khác nhau), phốt phát và silicat.

Quá trình chế biến các polyme vô cơ thành thủy tinh, sợi, thủy tinh-gốm sứ, gốm sứ, v.v., đòi hỏi sự nóng chảy, theo quy luật, đi kèm với quá trình khử trùng hợp thuận nghịch. Do đó, các chất phụ gia biến tính thường được sử dụng, giúp ổn định cấu trúc phân nhánh vừa phải trong chất tan chảy.

Silicones

Bạn đã từng thấy các polyme vô cơ trước đây; Nếu không có trên những trang này, thì ít nhất trong cuộc sống hàng ngày, bạn có thể đã thấy ở đâu đó silicone polymer. Silicones là một trong những polyme vô cơ được tìm thấy phổ biến nhất. Chúng trông như thế này:

Trên thực tế, chúng nên được gọi là polysiloxan. Liên kết giữa các nguyên tử silic và oxy rất mạnh, nhưng rất linh hoạt. Do đó, silicon có thể chịu được nhiệt độ cao mà không bị phân hủy, nhưng chúng có nhiệt độ chuyển thủy tinh rất thấp. Chắc hẳn bạn đã từng bắt gặp cao su hoặc bột trét được làm từ silicon ở đâu đó.

Polysilanes

Đã mất rất nhiều thời gian để điều này xảy ra, nhưng các nguyên tử silicon vẫn được xếp thành các chuỗi polyme dài. Ngay từ những năm 1920 hoặc 1930, các nhà hóa học đã bắt đầu nhận ra rằng các polyme hữu cơ được tạo ra từ các chuỗi cacbon dài, nhưng các nghiên cứu nghiêm túc về polysilanes mãi đến cuối những năm 1970 mới bắt đầu.

Trước đó, vào năm 1949, cùng thời điểm nhà văn Kurt Vonnegut đang làm việc trong bộ phận quan hệ công chúng của General Electric, C.A. Burkhard đang làm việc trong bộ phận nghiên cứu và phát triển của cùng một hãng. Ông đã phát minh ra một polysilane có tên là polydimethylsilane, nhưng thứ này không tốt. Nó trông như thế này:

Nó tạo thành những tinh thể mạnh đến mức không gì có thể làm tan chúng. Burkhard đã cố gắng đốt nóng chúng, nhưng chúng không tan chảy ở nhiệt độ dưới 250 o C. Ở nhiệt độ cao hơn, chúng bị phân hủy và không bao giờ tan chảy. Điều này làm cho polydimethylsilane trở nên vô dụng. Chất này thu được bằng phản ứng của natri kim loại với diclorodimetylsilan như sau:

Điều này rất quan trọng vì vào những năm 1970, một số nhà khoa học đã bắt đầu tìm hiểu cách tạo ra các phân tử nhỏ từ các nguyên tử silicon. Vì vậy, không ngoài dự đoán, họ đã làm một việc rất giống với những gì Burckhard đã làm trước đó. Họ làm cho kim loại natri phản ứng với dichlorodimethylsilane, nhưng họ cũng thêm một số dichloromethylphenylsilan vào hỗn hợp này. Và đoán xem chuyện gì đã xảy ra? Tôi sẽ cho bạn một gợi ý: họ không có được cấu trúc mà họ muốn. Những gì họ nghĩ ra là chất đồng trùng hợp này:

Có lẽ nó sẽ trở nên rõ ràng hơn nếu bạn vẽ copolymer này như thế này:

Bạn thấy đấy, các nhóm phenyl này bị trộn lẫn với nhau khi polyme cố gắng kết tinh, vì vậy nó có tính chất kết tinh kém hơn polydimetylsilan. Điều này có nghĩa là nó có thể hòa tan và có thể được xử lý, biến đổi và nghiên cứu.

Chà, những chất này có tác dụng gì? Polysilanes rất thú vị vì chúng có thể dẫn điện. Chắc chắn không tốt bằng đồng, nhưng tốt hơn nhiều so với những gì bạn mong đợi từ một loại polymer, và đáng để nghiên cứu. Chúng cũng có khả năng chịu nhiệt rất cao, chúng có thể được làm nóng lên đến gần 300 oC. Nhưng nếu bạn nung chúng đến nhiệt độ cao hơn nhiều, bạn có thể biến chúng thành cacbua silic, một chất mài mòn hữu ích.

Gecmani và polyme thiếc

Chà, nếu silicon có thể tạo thành chuỗi polyme dài, thì các nguyên tố hóa học khác từ nhóm thứ tư của bảng tuần hoàn thì sao? Polyme có thể được tạo ra từ gecmani không? Bạn có thể tin tôi, chúng tồn tại! Bạn có thể tạo ra các chuỗi polyme không chỉ từ gecmani, mà thậm chí từ các nguyên tử thiếc! Các polyme như vậy lần lượt được gọi là polyme chứa germani và chứa thiếc.

Polyme thiếc là duy nhất, thú vị, đáng chú ý, đơn giản là phi thường bởi vì chúng là loại polyme duy nhất được biết đến có xương sống được làm hoàn toàn từ các nguyên tử kim loại. Giống như polysilanes, polyme germani và thiếc (polygermanes và polystanylenes) đang được nghiên cứu để sử dụng làm chất dẫn điện.

Polyphosphazenes

Tôi rất tiếc phải thông báo cho bạn về điều này, nhưng chúng tôi đã sử dụng hết các nguyên tố thuộc nhóm thứ tư của bảng tuần hoàn. Vì vậy, polyme vô cơ cuối cùng mà chúng ta sẽ xem xét ngày hôm nay phải được làm từ một thứ khác. Và đó là một thứ gì đó là phốt pho và nitơ. Giống như polysiloxan, polyphosphazene được tạo thành từ các nguyên tử xen kẽ. Trong trường hợp này, trong chuỗi chính, chúng ta xen kẽ các nguyên tử phốt pho và silicon, như sau:

Xương sống này rất linh hoạt, giống như xương sống của polysiloxan, vì vậy polyphosphazene là chất đàn hồi tốt. Chúng cũng là chất cách điện rất tốt.

Polyphosphazenes được sản xuất theo hai giai đoạn:

Đầu tiên, chúng tôi lấy photpho pentachlorua và xử lý nó với amoni clorua để tạo ra một polyme clo hóa. Sau đó, chúng tôi xử lý nó với một muối natri có cồn, tạo ra polyphosphazene được thay thế bằng este.

Ngày nay có rất nhiều loại polyme vô cơ. Hầu hết chúng là các hợp chất tự nhiên, nhưng công nghệ hiện đại cho phép thu được các polyme vô cơ một cách nhân tạo. Theo quy định, sản xuất chúng đòi hỏi áp suất và nhiệt độ cao, trong khi cơ sở là một chất tinh khiết, và các phương pháp vẫn giống như trong sản xuất polyme hữu cơ (ví dụ, trùng hợp). Tính chất đặc trưng của polyme vô cơ là bền hóa học và bền nhiệt. Ngoài ra, nhiều polyme trong số này cứng nhưng khá giòn. Lời giải thích cho điều này là do cấu trúc tinh thể không gian hoặc sự hiện diện quá nhiều của các ion trong liên kết hóa học. Trong số các vật liệu cao phân tử vô cơ nổi tiếng nhất là than chì, thủy tinh khoáng, gốm sứ, kim cương, amiăng, thạch anh, mica.

Các nguyên tố trong bảng hóa học có thể tạo thành các chuỗi polyme khác nhau. Ví dụ, lưu huỳnh, selen và tellurium tạo thành các chuỗi thẳng, phù hợp với cộng hóa trị của các nguyên tử, gấp lại thành hình xoắn ốc. Những nguyên tố hóa học thuộc phân nhóm chính nhóm III - V có thể tạo thành mạch thẳng và cấu trúc phẳng hoặc không gian của polyme vô cơ. Cơ sở của chuỗi polyme thường là các oxit của silic, nhôm và một số kim loại khác. Chúng tạo thành nhóm vật liệu cao phân tử vô cơ rộng nhất - silicat và aluminosilicat. Ngoài ra, chúng là một phần thiết yếu của vỏ trái đất. Cấu trúc của chuỗi phân tử silicat có thể là chuỗi, bậc thang, lớp và ba chiều. Mỗi cấu trúc này truyền cho các vật liệu vô cơ nhất định, chỉ đặc trưng cho chúng, các tính chất. Ví dụ, cấu trúc bậc thang gợi ý sự hiện diện của hai chuỗi phân tử song song được kết nối bởi các nguyên tử oxy. Chính những liên kết này đã tạo ra sự hiện diện của các đặc tính mới khiến chúng ta có thể phân loại các vật liệu thu được là dạng sợi (amiăng). Một đặc điểm khác đặc trưng cho polyme vô cơ là cấu trúc phân lớp. Khoảng cách lớn giữa các lớp tạo ra các chất tương ứng (talc, mica) dễ tách. Nếu chuỗi chứa các kim loại có thể tương tác với nước, thì quá trình này càng làm tăng khoảng cách có sẵn giữa các lớp. Điều này có thể dẫn đến sự trương nở của vật liệu vô cơ. Silicat có cấu trúc ba chiều được đặc trưng bởi khả năng chống thấm nước tốt, độ cứng và độ cứng. Theo quy luật, các loại thạch anh đáp ứng các đặc điểm như: topaz, jasper, mã não, tinh thể đá và những loại khác.

Thủy tinh vô cơ và gốm sứ kỹ thuật

Thủy tinh vô cơ, đồ trang trí.

Thành phần hoá học của thuỷ tinh và tính chất của chúng.Phân loại thuỷ tinh vô cơ.

Trong khoa học vật liệu hiện đại, các chất vô cơ khác nhau bắt đầu chiếm một vị trí ngày càng nổi bật. Nhiều người trong số chúng được sử dụng ở dạng tinh thể: thạch anh (SiO2), corundum (a-AI2O3) và các tinh thể màu của oxit này - sapphire, ruby, v.v., cũng như rutil (ТiO2), nitrit, sulfua, v.v. Tuy nhiên, ở quy mô lớn hơn nhiều, những chất vô cơ tương tự này được sử dụng ở trạng thái wamorph dưới dạng kính.

Thủy tinh phổ biến nhất dựa trên silicon dioxide - thủy tinh silicat. Thủy tinh nhôm-silicat và borosilicat cũng được sử dụng rộng rãi.

Thủy tinh vô cơ là một vật liệu đẳng hướng, vô định hình, phức tạp về mặt hóa học, có tính chất cơ học của một chất rắn giòn. Thủy tinh thu được sau khi làm nguội nóng chảy hỗn hợp các hợp chất vô cơ (chủ yếu là oxit). Các thuộc tính của chúng giống nhau theo mọi hướng, tức là chúng đẳng hướng. Khi bị nung nóng, chúng không nóng chảy ở nhiệt độ ổn định, giống như tinh thể, mà mềm dần trong một khoảng nhiệt độ rộng, chuyển thành trạng thái lỏng. Sự nóng chảy của chúng khi tăng nhiệt độ và đóng rắn với nhiệt độ giảm là có thể thuận nghịch. Về mặt cấu trúc, chúng là những dung dịch rắn.

Có thể chỉ ra hai lý do giải thích cho trạng thái vô định hình của thủy tinh vô cơ.

Lý do đầu tiên là trong khu vực đông đặc thủy tinh nóng chảy có độ nhớt rất cao (Bảng 6.3).

Bảng 6.3 - Độ nhớt của một số chất ở điểm nóng chảy

Vật chất		h × 10, N s / m2

Nguyên nhân thứ hai là do các tính năng của liên kết cộng hóa trị, yếu tố quyết định sự tương tác của các nguyên tử trong oxit. Liên kết cộng hóa trị có hai tính chất quan trọng là tính bão hòa và tính định hướng. Theo độ bão hòa của liên kết hóa học, mỗi nguyên tử thủy tinh trong không gian, phù hợp với hóa trị của nó, có một số lượng "đối tác" được xác định chặt chẽ trong tương tác. Ví dụ, silicon là 4-valent. Và nguyên tử của nó phải có trong môi trường tức thời bốn nguyên tử oxy (trong thủy tinh thạch anh) mà nó được nối với nhau bằng liên kết cộng hóa trị có cực. Hơn nữa, các liên kết này có thể được hình thành không phải tùy tiện mà ở một góc độ nhất định với nhau (nguyên tắc định hướng). Tất cả điều này làm cho nó rất khó để hình thành một cấu trúc tinh thể, đều đặn. Trong môi trường có độ nhớt cao, chỉ có trật tự trong phạm vi ngắn trong sự sắp xếp của các nguyên tử có thể hình thành trong cấu trúc thủy tinh khi làm mát.

Thành phần hóa học của kính và tính chất của chúng

Kính được sử dụng trong kỹ thuật hầu hết bao gồm một số thành phần. Theo mục đích chức năng của chúng, tất cả các thành phần thủy tinh có thể được chia thành ba nhóm: bộ bổ sung thủy tinh, bộ điều chỉnh và bộ bù.

Bộ rèn thủy tinh là thành phần chính của thủy tinh. Polyme thủy tinh là các polyme vô cơ có cấu trúc mạng lưới. Do đó, kính có một số tính năng nhất định về cấu trúc cao phân tử và các tính chất vật lý tương ứng đặc trưng của vật liệu cao phân tử.

Thông thường, SiO2 (thủy tinh silicat), Al2O3 và SiO2 (thủy tinh aluminosilicat), B2O3 và SiO2 (thủy tinh borosilicat), B2O3, Al2O3 và SiO2 (thủy tinh nhôm silicat) thường được sử dụng làm chất đúc thủy tinh.

Các chất điều chỉnh được đưa vào kính để tạo cho kính các đặc tính mong muốn: đơn giản hóa công nghệ, giảm chi phí vật liệu, v.v.

Ví dụ, khi đưa oxit của kim loại kiềm và kiềm thổ vào thạch anh, nhiệt độ hóa mềm của thủy tinh giảm xuống, và công nghệ được đơn giản hóa. Phụ gia ôxít crom, sắt, coban,… tạo cho kính có màu sắc như ý muốn. Các oxit kim loại nặng như chì làm tăng chiết suất.

Thông thường, việc đưa vào một số chất phụ gia sẽ cải thiện một số đặc tính và làm xấu đi các chỉ số khác của vật liệu. Sau đó, các chất phụ gia được đưa vào - chất bù, mục đích của nó là để ngăn chặn biểu hiện tiêu cực của các chất điều chỉnh chính.

Một trong những đặc tính quan trọng của thủy tinh là khả năng chịu nhiệt. Đối với hầu hết các loại kính, khả năng chịu nhiệt dao động từ 90 đến 200 ° C, và đối với kính thạch anh, bền nhất, chịu nhiệt và không giãn nở, nó đạt 800-1000 ° C.

Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của độ bền thủy tinh có mức tối thiểu là 200 ° C. Nhiệt độ hoạt động tối đa thường không vượt quá 400-500 ° C, tương ứng với nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh. Mặt kính thạch anh cho phép hoạt động lâu dài ở 1100-1200 ° C (độ bền tăng 50%) và sử dụng trong thời gian ngắn khi nung đến 1400-1500 ° C.

Tăng cường nhiệt (làm cứng) thủy tinh được thực hiện bằng cách làm nguội nhanh và đồng đều, được làm nóng trên nhiệt độ chuyển tiếp của thủy tinh trong dòng không khí hoặc trong dầu. Sự tăng cường của thủy tinh bằng cách tôi luyện có liên quan đến sự xuất hiện trong kính của các ứng suất phân bố đủ đồng đều, gây ra ứng suất nén ở các lớp bên ngoài của kính và ứng suất kéo ở các lớp bên trong. Cường độ nén của thủy tinh lớn hơn cường độ kéo khoảng 10-15 lần.

Sự cứng hóa nhiệt dựa trên việc tôi luyện thủy tinh và ngoài ra, còn dựa trên sự thay đổi cấu trúc và tính chất của chính lớp bề mặt của nó. Sự cứng như vậy được tạo ra bằng cách làm nguội nhanh thủy tinh được làm nóng trên nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh trong chất lỏng cao phân tử organosilicon được đun nóng. Sự cứng thêm được giải thích là do sự hình thành các màng polyme trên bề mặt thủy tinh.

Phân loại thủy tinh vô cơ, tính chất, ứng dụng của chúng

Một trong những loại kính chất lượng cao phổ biến nhất được sử dụng trong kết cấu máy bay là kính kiềm thấp aluminoborosilicat.

Theo mục đích, kính kỹ thuật được chia thành kính quang học, phòng thí nghiệm, điện, giao thông, dụng cụ, bảo vệ, cách nhiệt và cách âm, ánh sáng, sợi thủy tinh, v.v. Tỷ trọng của kính vô cơ dao động từ 2200 kg / m3 đối với kính silicat kiềm nhẹ (chỉ số khúc xạ n = 1,44) đến 5200… 8000 kg / m3 đối với loại nặng chứa tới 65% oxit của chì, bari, bitmut (n = 1,9); độ mờ của kính không sơn lên đến 92% ở phần nhìn thấy của quang phổ.

Khả năng chống thủy phân và hóa học của thủy tinh trong môi trường axit (trừ axit photphoric H2PO3 và hydrofluoric HF, những chất hòa tan hoàn toàn thủy tinh) là khá cao. Trong môi trường kiềm, điện trở giảm. Thủy tinh silicat có chứa 20-30% Na2O hoặc LiO có thể hòa tan trong nước nóng và tạo thành "thủy tinh lỏng".

Nhược điểm của kính cường lực là nhạy cảm với các tác động ở các cạnh (chính gần mép) và ở các góc. Khi bị vỡ, kính cường lực được bao phủ bởi một mạng lưới các vết nứt dày đặc khiến bạn khó nhìn thấy.

Nếu hai tấm kính được dán với nhau bằng một màng polyme đàn hồi và mềm dẻo trong suốt thì ta thu được cái gọi là bộ ba mặt. Khi nó bị phá hủy, các mảnh tạo thành được giữ trên màng polyme mà chúng được gắn vào, và không tràn ra ngoài.

Sitalls, thuộc tính của chúng, ứng dụng

Các đặc tính nổi bật được sở hữu bởi vật liệu cấu trúc mới - thủy tinh-gốm (thuật ngữ được hình thành từ các từ thủy tinh và pha lê), có được bằng cách kết tinh của thủy tinh vô cơ dựa trên một số oxit nhất định.

Sitalls là kính kết tinh một phần. Chúng thu được bằng cách kết tinh có kiểm soát của thủy tinh ở nhiệt độ cao. Trong quá trình này, các vi vùng có cấu trúc tinh thể có kích thước lên đến 1 µm được hình thành trong thể tích của vật liệu. Nồng độ của các vùng như vậy trong gốm thủy tinh có thể vượt quá 50% thể tích.

Theo thành phần hóa học, thủy tinh-gốm khác với thủy tinh ở chỗ chất xúc tác kết tinh (hạt giống) được thêm vào chúng. Các hạt vi hạt vàng, bạc, bạch kim, đồng (một phần trăm) hoặc oxit titan, zirconi, kẽm, crom, vanadi, v.v. được sử dụng làm chất xúc tác kết tinh.

Về mặt cấu tạo, gốm thủy tinh chiếm vị trí trung gian giữa thủy tinh thông thường và gốm, về mặt này, gốm thủy tinh đôi khi được gọi là gốm thủy tinh. Gốm thủy tinh là hệ thống nhiều thành phần, không đồng nhất, nhiều pha có mức độ đặc tính rất cao: độ bền cơ học cao, độ cứng, độ bền hóa và nhiệt, độ giãn nở nhiệt thấp và các đặc tính hữu ích khác. Ví dụ, gốm thủy tinh, được gọi là "pyroceram", mạnh hơn thủy tinh cán, thép cacbon cao, nhẹ hơn nhôm, và không khác thạch anh về hệ số giãn nở nhiệt và khả năng chịu nhiệt.

Trong quá trình biến thủy tinh thành sitall, lúc đầu thủy tinh trải qua giai đoạn nóng chảy (nhiệt độ Tm), sau đó thủy tinh được tạo thành sản phẩm và được làm nguội đến nhiệt độ Tn - nhiệt độ hình thành các tâm kết tinh. Ở nhiệt độ này, thủy tinh được giữ trong khoảng 1 giờ, kết quả là các tinh thể nhỏ hình thành trong phần lớn của vật liệu và có thể tăng nhiệt độ lên Tg. Tại Tg, các tinh thể phát triển và vật liệu mất đi độ trong suốt. Thời gian phơi của sản phẩm thủy tinh ở Tg là 4 - 6 giờ.

Hợp kim vi tinh thể thu được từ thủy tinh

Hợp kim tinh thể có độ bền cao từ thủy tinh kim loại thu được theo cách tương tự như sự hình thành của pyroceramics. Đây là những hợp kim dựa trên Fe, Ni, Cr, Mo, Co, W ở dạng kết hợp khác nhau với kim loại (chủ yếu là bo), hàm lượng không vượt quá 12% và giòn ở trạng thái vô định hình. Ruy băng hợp kim vô định hình được thổi nóng chảy có thể dễ dàng thành bột, sau đó được ép đùn nóng hoặc ép đẳng nhiệt khí và đồng thời kết tinh để tạo thành cấu trúc vi tinh thể được ổn định bởi các hạt boron mịn. Nếu có cacbon trong hợp kim, có thể tiến hành nhiệt luyện cứng. Các hợp kim này rất cứng và chống mài mòn và có thể được sử dụng làm thép tốc độ cao.

Gốm kỹ thuật

Gốm sứ là một vật liệu đa thành phần, không đồng nhất thu được bằng cách thiêu kết các hạt khoáng chất phân tán cao (đất sét, ôxít, cacbua, nitrua, v.v.). Nếu thành phần của gốm bao gồm kim loại, thì loại gốm này được gọi là gốm kim loại.

Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm gốm sứ gồm nhiều công đoạn. Các hoạt động công nghệ chính trong sản xuất vật liệu gốm như sau: chuẩn bị các thành phần ban đầu ở dạng bột, trộn các thành phần, đúc sản phẩm, nung phôi, các hoạt động kết thúc (gia công, kim loại hóa, v.v.).

Cấu trúc của gốm sứ

Nhiều dạng cấu trúc của vật liệu gốm có thể được chia thành hai nhóm: vĩ mô và dị hướng.

vật liệu vĩ mô. Ở cấp độ nguyên tử hoặc phân tử, đây là những vật liệu dị hướng, nhưng kích thước của các thành tạo siêu phân tử, hạt, nhỏ so với kích thước của một sản phẩm gốm. Bốn loại vật liệu vĩ mô có thể được xác định.

1. Gốm vi tinh. Ví dụ về loại gốm này là nhiều loại sứ khác nhau. Các trang web có cấu trúc giống nhau. Trên hình. 6,3 một chấm biểu thị các vùng vi tinh thể được bao quanh bởi môi trường vô định hình. Hàm lượng của các pha tinh thể và vô định hình trong vật liệu có thể khác nhau, và vị trí của các pha này trong thể tích của vật liệu cũng khác nhau. Vật liệu nói chung là đẳng hướng. Những vật liệu này có mật độ cao và giòn.

một

Trong

Các loại gốm sứ:

a - vi tinh thể, b - hạt, c - xốp (TiC), d - cốt (gốm HTSC của hệ Y-Ba-Cu-O).

2. cấu trúc hạt . Loại cấu trúc này là điển hình nhất cho vật liệu gốm. Các loại hạt trong cấu trúc của gốm sứ có thể khác nhau về kích thước, hình dạng và tính chất. Sự phân bố của các hạt có bản chất khác nhau trong khối vật liệu, cường độ bám dính của các hạt trong vật liệu cũng khác nhau. Tất cả những yếu tố này ảnh hưởng đến các đặc tính của gốm một cách phức tạp. Trong thực tế, trong một khuôn khổ giới hạn, các phương trình thực nghiệm có dạng được sử dụng:

,

where s - sức mạnh; một hằng số gần với độ bền của một tinh thể đơn lẻ cũng vậy; k là hằng số; d - kích thước hạt.

3. Cấu trúc xốp . Nói chung, nhiều đồ gốm có độ xốp. Tuy nhiên, đôi khi các lỗ rỗng được tạo ra với mục đích: để giảm khối lượng của một sản phẩm gốm sứ, để làm cho nó có thể thấm khí hoặc chất lỏng, v.v.

Thông thường, độ bền của gốm xốp thấp hơn độ bền của gốm dạng hạt. Hình dạng của các lỗ rỗng cũng ảnh hưởng đến độ bền của vật liệu. Lỗ rỗng cũng có thể làm gián đoạn sự phát triển của vết nứt trong quá trình hỏng hóc và phân phối tải trọng cho phần lớn vật liệu.

4. Kết cấu gia cố. Loại gốm này chứa các hạt thon dài có độ bền cao. Trong khối lượng vật liệu, các hạt này không định hướng theo một hướng cụ thể nào. Do đó, trong macrovolume, vật liệu hoạt động như đẳng hướng. Độ bền của đồ gốm như vậy, do được gia cố, là rất cao.

gốm dị hướng. Trong các vật liệu này, các yếu tố cấu trúc được định hướng có chủ đích theo đúng hướng. Gốm dị hướng bao gồm gốm nhiều lớp, gốm sợi hoặc gốm có cấu trúc định hướng.

Các yếu tố của công nghệ vật liệu gốm

1 - Lấy bột. Có các phương pháp cơ học và hóa lý để thu được bột. Đầu tiên trong số chúng liên quan đến việc nghiền nguyên liệu. Những cái thứ hai là trong quá trình kết tụ các sản phẩm tổng hợp hóa học. Thông thường, các loại bột có các hạt kích thước micromet được sử dụng. Nếu yêu cầu đóng gói dày đặc các hạt trong một vật liệu, thì hỗn hợp các hạt có kích thước khác nhau được sử dụng - bột polydisperse.

2 - Trộn các thành phần và đúc sản phẩm.

3 - Quá trình thiêu kết hạt xảy ra khi sản phẩm đúc được nung ở nhiệt độ cao (thường từ 900 đến 2000 ° C). Trong quá trình thiêu kết xảy ra các quá trình như khử nước các thành phần, phá hủy tạp chất công nghệ hữu cơ (polyme, chất hoạt động bề mặt), phân ly các hợp chất vô cơ không bền, quá trình oxy hóa và khử, quá trình nóng chảy của một số thành phần, biến đổi đa hình, v.v. Kết quả là, sau khi làm lạnh, thủy tinh, có lẽ đã kết tinh một phần tan chảy, kết dính các hạt của vật liệu chịu lửa hơn, tạo thành một khối nguyên khối mạnh mẽ.

Trong quá trình thiêu kết, các hạt phát triển cùng nhau và độ xốp của vật liệu giảm xuống đến mật độ lý thuyết. Khi nhiệt độ tăng lên, các lỗ chân lông thay đổi hình dạng, trở thành hình cầu và giảm kích thước. Trong thực tế, gốm sứ vẫn giữ được một số độ rỗng còn sót lại.

Mức độ và tốc độ thiêu kết phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ, thời gian quá trình, độ phân tán của hạt, hệ số khuếch tán, độ nhớt, v.v. Độ nóng chảy (chất lỏng) của thành phần dễ nung chảy nhất có ảnh hưởng rất mạnh đến sự phát triển của quá trình thiêu kết và cấu trúc gốm.

Ứng dụng của gốm kết cấu

Các lĩnh vực ứng dụng chính của vật liệu gốm bao gồm dụng cụ cắt, các bộ phận của động cơ đốt trong, động cơ tuabin khí, v.v.

Lưỡi cắt được đặc trưng bởi độ cứng cao, chống mài mòn, trơ hóa học. Xét về một tập hợp các đặc tính, dụng cụ cắt gốm vượt trội hơn so với các vật liệu cắt truyền thống, chẳng hạn như thép tốc độ cao (HRS), hợp kim cứng (TS)

			Gốm Al2O3
Nhiệt độ làm mềm
Nhiệt độ bắt đầu sự hình thành giai cấp

Các polyme hữu cơ đóng một vai trò quan trọng trong tự nhiên. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Tiếp theo, thành phần, tính chất và ứng dụng của polyme hữu cơ được xem xét.

Đặc thù

Các vật liệu đang được xem xét bao gồm các monome được biểu thị bằng các mảnh lặp lại của cấu trúc gồm một số nguyên tử. Chúng được kết hợp thành cấu trúc ba chiều hoặc chuỗi ở dạng phân nhánh hoặc tuyến tính do quá trình trùng hợp hoặc trùng hợp. Thường thì trong cấu trúc chúng được biểu hiện rõ ràng.

Cần phải nói rằng thuật ngữ "polyme" chủ yếu đề cập đến các biến thể hữu cơ, mặc dù cũng có các hợp chất vô cơ.

Nguyên tắc đặt tên cho các vật liệu đang được xem xét là gắn tiền tố poly- với tên của monome.

Tính chất của polyme được quyết định bởi cấu trúc và kích thước của các đại phân tử.

Ngoài các đại phân tử, hầu hết các polyme bao gồm các chất khác phục vụ cho việc cải thiện các đặc tính chức năng bằng cách thay đổi các đặc tính. Chúng được trình bày:

• chất ổn định (ngăn ngừa phản ứng lão hóa);
• chất độn (bao gồm một trạng thái pha khác, phục vụ cho việc truyền đạt các đặc tính cụ thể);
• chất hóa dẻo (tăng khả năng chống sương giá, giảm nhiệt độ xử lý và cải thiện độ đàn hồi);
• chất bôi trơn (để tránh dính các phần tử kim loại được sử dụng trong thiết bị chế biến);
• thuốc nhuộm (phục vụ cho mục đích trang trí và tạo dấu hiệu);
• chất chống cháy (giảm khả năng bắt lửa của một số polyme);
• thuốc diệt nấm, khử trùng, diệt côn trùng (mang lại tính chất sát trùng và khả năng chống côn trùng và nấm mốc).

Trong môi trường tự nhiên, các vật chất được coi là được hình thành trong các sinh vật.

Ngoài ra, có những hợp chất gần với polyme về cấu trúc, được gọi là oligomer. Sự khác biệt của chúng bao gồm số lượng liên kết ít hơn và sự thay đổi các thuộc tính ban đầu khi một hoặc nhiều trong số chúng bị loại bỏ hoặc thêm vào, trong khi các thông số của polyme được giữ nguyên. Ngoài ra, không có ý kiến ​​rõ ràng về mối quan hệ giữa các hợp chất này. Một số coi oligomer là các biến thể có trọng lượng phân tử thấp của polyme, trong khi những người khác coi chúng là một loại hợp chất riêng biệt không thuộc về các hợp chất có trọng lượng phân tử cao.

Phân loại

Các polyme được phân biệt theo thành phần của các liên kết thành:

• hữu cơ;
• cơ quan;
• vô cơ.

Trước đây là cơ sở cho hầu hết các loại nhựa.

Các chất thuộc loại thứ hai bao gồm các phân đoạn hydrocacbon (hữu cơ) và vô cơ trong các liên kết.

Theo cấu trúc, chúng được phân biệt thành:

• các lựa chọn trong đó các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau được đóng khung bởi các nhóm hữu cơ;
• chất mà các nguyên tử cacbon xen kẽ với các nguyên tử khác;
• vật liệu có chuỗi carbon được đóng khung bởi các nhóm cơ quan.

Tất cả các loại được trình bày đều có chuỗi chính.

Các polyme vô cơ phổ biến nhất là aluminosilicat và silicat. Đây là những khoáng chất chính của vỏ hành tinh.

Dựa trên nguồn gốc, polyme được phân loại thành:

• Thiên nhiên;
• tổng hợp (tổng hợp);
• sửa đổi (các biến thể sửa đổi của nhóm đầu tiên).

Sau này được chia theo phương pháp nhận được thành:

• trùng ngưng;
• sự trùng hợp.

Trùng ngưng là quá trình hình thành các đại phân tử từ các phân tử monome chứa nhiều hơn một nhóm chức với sự giải phóng NH 3, nước và các chất khác.

Phản ứng trùng hợp được hiểu là quá trình hình thành các đại phân tử có nhiều liên kết từ một đơn phân.

Phân loại theo cấu trúc đại phân tử bao gồm:

• phân nhánh;
• tuyến tính;
• khâu ba chiều;
• cầu thang.

Theo phản ứng tiếp xúc với nhiệt, các polyme được phân biệt thành:

• nhiệt rắn;
• chất dẻo nhiệt.

Các chất thuộc loại đầu tiên được thể hiện bằng các biến thể không gian với một khuôn khổ cứng nhắc. Khi bị đốt nóng, sự phá hủy xảy ra với chúng, một số sáng lên. Điều này là do sức mạnh ngang nhau của các liên kết nội bộ và liên kết chuỗi. Kết quả là, tác động nhiệt dẫn đến phá vỡ cả chuỗi và cấu trúc, do đó, sự phá hủy không thể đảo ngược xảy ra.

Các biến thể của nhựa nhiệt dẻo là các polyme mạch thẳng có thể đảo ngược làm mềm khi đun nóng và đóng rắn khi nguội. Tài sản của họ sau đó được bảo toàn. Tính dẻo của các chất này là do sự đứt gãy liên kết giữa các phân tử và liên kết hydro của các chuỗi trong quá trình đun nóng vừa phải.

Cuối cùng, theo các đặc điểm cấu trúc, polyme hữu cơ được chia thành nhiều lớp.

1. Chất dẻo nhiệt yếu và không phân cực. Được trình bày dưới dạng các lựa chọn có cấu trúc phân tử đối xứng hoặc với các liên kết phân cực yếu.
2. Chất dẻo nhiệt phân cực. Loại này bao gồm các chất có cấu trúc phân tử không đối xứng và mômen lưỡng cực nội tại. Đôi khi chúng được gọi là điện môi tần số thấp. Do phân cực nên chúng hút ẩm tốt. Ngoài ra, hầu hết chúng đều là bàn ướt. Các chất này khác với lớp trước đó ở khả năng chịu điện thấp hơn. Đồng thời, nhiều loại nhựa nhiệt dẻo phân cực được đặc trưng bởi tỷ lệ đàn hồi, độ bền hóa học và độ bền cơ học cao. Quá trình xử lý bổ sung giúp biến đổi các hợp chất này thành vật liệu cao su dẻo.
3. polyme nhiệt rắn. Như đã nói ở trên, đây là những chất có hệ thống liên kết cộng hóa trị trong không gian. Chúng khác với các biến thể nhựa nhiệt dẻo ở độ cứng, khả năng chịu nhiệt và độ giòn, mô đun đàn hồi lớn và hệ số giãn nở tuyến tính thấp hơn. Ngoài ra, các polyme như vậy không bị ảnh hưởng bởi các dung môi thông thường. Chúng đóng vai trò là cơ sở cho nhiều chất.
4. Chất dẻo nhiều lớp. Được thể hiện bằng vật liệu nhiều lớp từ các tờ giấy tẩm nhựa, sợi thủy tinh, gỗ veneer, vải, v.v ... Các polyme như vậy được đặc trưng bởi tính dị hướng lớn nhất về đặc tính và độ bền. Nhưng chúng ít được sử dụng để tạo các đối tượng có cấu hình phức tạp. Chúng được sử dụng trong radio, kỹ thuật điện, chế tạo nhạc cụ.
5. Kim loại-chất dẻo. Đây là các polyme, bao gồm các chất độn kim loại ở dạng sợi, bột, vải. Các chất phụ gia này phục vụ để truyền đạt các đặc tính cụ thể: cải thiện từ tính, giảm chấn, dẫn điện và nhiệt, hấp thụ và phản xạ sóng vô tuyến.

Đặc tính

Nhiều polyme hữu cơ có đặc tính cách điện tốt ở nhiều loại điện áp, tần số và nhiệt độ, ở độ ẩm cao. Ngoài ra, chúng còn có đặc điểm cách âm, cách nhiệt rất tốt. Ngoài ra, thông thường các polyme hữu cơ được đặc trưng bởi khả năng chống lại sự tấn công của hóa chất cao, không bị mục nát và ăn mòn. Cuối cùng, những vật liệu này có độ bền cao ở mật độ thấp.

Các ví dụ trên chứng minh các đặc điểm chung của polyme hữu cơ. Ngoài ra, một số trong số chúng được phân biệt bởi các tính năng cụ thể: độ trong suốt và độ giòn thấp (thủy tinh hữu cơ, chất dẻo), định hướng đại phân tử dưới tác động cơ học trực tiếp (sợi, màng), độ đàn hồi cao (cao su), thay đổi nhanh chóng các thông số vật lý và cơ học dưới tác động của ảnh hưởng của thuốc thử với một lượng nhỏ (cao su, da, v.v.), cũng như độ nhớt cao ở nồng độ thấp, độ trong suốt vô tuyến, đặc tính chống ma sát, tính từ tính, v.v.

Đăng kí

Do các thông số nêu trên, polyme hữu cơ có một loạt các ứng dụng. Do đó, sự kết hợp giữa cường độ cao với mật độ thấp giúp có thể thu được các vật liệu có độ bền riêng cao (vải: da, len, lông thú, bông, v.v ...; nhựa).

Ngoài những thứ đã đề cập, các vật liệu khác được sản xuất từ ​​polyme hữu cơ: cao su, sơn và vecni, chất kết dính, vecni cách điện, chất dạng sợi và màng, hợp chất, chất kết dính (vôi, xi măng, đất sét). Chúng được sử dụng cho nhu cầu công nghiệp và sinh hoạt.

Tuy nhiên, các polyme hữu cơ có một nhược điểm thực tế đáng kể - lão hóa. Thuật ngữ này được hiểu là sự thay đổi đặc điểm và kích thước của chúng do kết quả của các biến đổi hóa lý xảy ra dưới tác động của các yếu tố khác nhau: mài mòn, nung nóng, chiếu xạ, ... các nhân tố. Phổ biến nhất trong số đó là sự phá hủy, ngụ ý sự hình thành các chất có trọng lượng phân tử thấp hơn do sự phá vỡ liên kết hóa học của chuỗi chính. Trên cơ sở nguyên nhân, sự phá hủy được chia thành nhiệt, hóa học, cơ học, quang hóa.

Câu chuyện

Nghiên cứu về polyme bắt đầu phát triển vào những năm 40. Thế kỷ 20 và được hình thành như một khu vực khoa học độc lập vào giữa thế kỷ. Điều này là do sự phát triển của kiến ​​thức về vai trò của các chất này trong thế giới hữu cơ và làm sáng tỏ khả năng ứng dụng của chúng trong công nghiệp.

Đồng thời, các polyme chuỗi đã được sản xuất vào đầu thế kỷ 20.

Vào giữa thế kỷ này, họ đã thành thạo trong việc sản xuất polyme cách điện (polyvinyl clorua và polystyrene), plexiglass.

Vào đầu nửa sau của thế kỷ, việc sản xuất vải polyme đã mở rộng do sự trở lại của các vật liệu được sản xuất trước đó và sự xuất hiện của các lựa chọn mới. Trong số đó - bông, len, lụa, lavsan. Trong cùng thời kỳ, nhờ việc sử dụng chất xúc tác, việc sản xuất polyetylen và polypropylen ở áp suất thấp và kết tinh các biến thể lập thể đã bắt đầu. Một thời gian sau, họ đã thành thạo trong việc sản xuất hàng loạt các chất bịt kín nổi tiếng nhất, các vật liệu xốp và chất kết dính được đại diện bởi polyurethane, cũng như các polyme hữu cơ, khác với các chất hữu cơ ở độ đàn hồi và khả năng chịu nhiệt cao hơn (polysiloxan).

Vào những năm 60 - 70. Các polyme hữu cơ độc đáo với các thành phần thơm được tạo ra, có đặc điểm là chịu nhiệt và độ bền cao.

Việc sản xuất polyme hữu cơ vẫn đang phát triển mạnh mẽ. Điều này là do khả năng sử dụng các nguyên liệu rẻ tiền, chẳng hạn như than đá, khí đồng hành từ quá trình sản xuất và lọc dầu, và khí tự nhiên, cùng với nước và không khí làm nguyên liệu cho hầu hết chúng.

Polyme vô cơ- hợp chất cao phân tử bao gồm hoàn toàn các đơn vị nguyên tử vô cơ.

Một tính năng của polyme vô cơ là chúng được hình thành trong tự nhiên vô tri. Chúng phổ biến trong thế giới khoáng sản như các polyme hữu cơ có trong tự nhiên. Các polyme vô cơ tạo thành oxit silic, nhôm và các nguyên tố đa hóa trị khác, những nguyên tố này phổ biến nhất trên trái đất. Hơn 50% toàn bộ khối lượng của địa cầu bao gồm anhydrit silicic, và ở phần ngoài của vỏ trái đất (lớp đá granit), hàm lượng của nó lên tới 60% và phần lớn silic ở dạng polyme của silicic tinh khiết. anhydrit và các silicat phức tạp.

Nhiều loại đá quý cũng là polyme. Vì vậy, tinh thể đá và thạch anh tím gần như là anhydrit silic cao phân tử tinh khiết; ruby, sapphire, corundum - polyme okn-si nhôm. Kim cương, than chì là các polyme của cacbon.

Thạch anh - thành phần quan trọng nhất của đá và cát - là một dạng biến đổi của anhydrit silicic. Do đó, các sản phẩm thủy tinh thu được từ cát nóng chảy bao gồm các polyme của anhydrit silicic.

Đất sét bao gồm các aluminosilicat trọng lượng phân tử cao có thành phần thay đổi, do đó, các sản phẩm gốm sứ thu được từ nó cũng chứa các polyme vô cơ.

Polyme vô cơ, tùy thuộc vào nguồn gốc, được chia thành tự nhiên, nhân tạo và tổng hợp.

polyme tự nhiênđược hình thành trong tự nhiên và thường được gọi là nguyên liệu thô. Chúng chỉ trở thành hàng hóa sau khi chiết xuất và chế biến công nghệ, thường là về mặt cơ học, bằng cách mài, cắt và các hoạt động khác. Một ví dụ là kim cương, hồng ngọc, ngọc bích và các loại đá trang trí và quý giá khác. Các polyme tự nhiên phổ biến nhất là polysiloxan, polyaluminat và polycarbon. Loại thứ hai bao gồm kim cương, than chì, than cứng và nâu, cacbine (khoáng vật charoit). Ở dạng tinh khiết, các polyme này rất hiếm, thường có lẫn tạp chất của các chất hữu cơ và khoáng khác.

Polyme nhân tạođược hình thành từ nguyên liệu polyme tự nhiên bằng cách nấu chảy lại và các hoạt động sản xuất công nghệ khác. Một ví dụ về các polyme như vậy là thủy tinh, gốm sứ và các sản phẩm làm từ chúng (đồ thủy tinh, bát đĩa gốm sứ, v.v.).

Polyme tổng hợp - các hợp chất cao phân tử được tạo ra bằng phương pháp tổng hợp. Chúng bao gồm các loại đá trang trí tổng hợp: corundum, khối zirkonia, ruby, vv Về nhiều đặc tính tiêu dùng (màu sắc, độ bóng, vv), các polyme này không thua kém các loại tự nhiên. Tuy nhiên, cũng có những điểm khác biệt. Ví dụ, kim cương vượt trội hơn so với zirkonia khối về độ trong suốt, điều này đặc biệt đáng chú ý ở độ phóng đại cao.

khí

Khí là một phần không thể thiếu của nhiều hàng hóa có cấu trúc xốp, cấu trúc tế bào hoặc đặc biệt bão hòa (chứa đầy) khí. Trong tỷ lệ định lượng, các khí

§ 3. Các chất vô cơ khô

Họ chiếm một phần nhỏ trong hàng hóa, nhưng đối với một số người trong số họ, họ rất cần thiết cho chất lượng.

Phổ biến nhất là các khí trong không khí (H 2, N 2, O 2, CO 2) với tỷ lệ tương tự hoặc biến đổi (biến đổi) như thành phần khí bình thường (21% O 2, 78% N 2, 0,03% CO 2 và khí trơ). Đây là thành phần đặc trưng cho hầu hết các sản phẩm có cấu trúc xốp. Trong hàng hóa “sống”, khí nằm trong khoảng gian bào, trong khi thành phần khí thay đổi do hô hấp, cường độ loại bỏ CO 2 và sự xâm nhập của O a vào các mô, cũng như khí từ môi trường. Sự tồn tại của hàng hóa đó phụ thuộc vào thành phần khí của môi trường bên trong và bên ngoài. Với thành phần khí không thuận lợi (ví dụ, không có O 2 hoặc dư thừa CO 2), các khuyết tật đáng kể có thể xảy ra, dẫn đến cái chết và sau đó làm hỏng các sinh vật sống của hàng hóa.

Các chất khí xâm nhập vào hàng hóa từ không khí thông qua các lỗ rỗng, vi mao quản và các lỗ hở khác trên bề mặt (ví dụ, trái cây và rau quả có lỗ khí khổng, đậu lăng). Ngoài ra, khí có thể được tạo ra về mặt sinh học hoặc hóa học trong quá trình sản xuất hoặc lưu trữ. Ví dụ, trong sản xuất các sản phẩm bánh mì và bánh kẹo, rượu, rượu vang, rau muối chua, pho mát, carbon dioxide được giải phóng do quá trình lên men rượu và / hoặc axit lactic, tạo thành cấu trúc xốp của thành phẩm hoặc tạo ra hiệu ứng lấp lánh (đối với rượu vang sủi tăm).

Trong quá trình sản xuất một số hàng hóa, chúng được bão hòa nhân tạo với các chất khí. Do đó, carbon dioxide (carbon dioxide) được đưa vào rượu vang sủi bọt và đồ uống có ga, phần khối lượng của chúng đóng vai trò là một trong những dấu hiệu nhận biết về sự phân loại của các loại và nhiều loại hàng hóa (đồ uống có ga cao và nhẹ). Hàm lượng CO 2 tăng lên cũng giúp cải thiện việc bảo quản đồ uống có ga, có ga và có ga, có vị chua.

Nhiều sản phẩm có cấu trúc bọt được sản xuất bằng cách khuấy và bão hòa khối bằng không khí. Các sản phẩm này bao gồm kẹo dẻo, soufflés, bọt mỹ phẩm,… Cấu trúc xốp của các sản phẩm bánh được hình thành do các chất khí sinh ra trong quá trình lên men.

Trong số các khí vô cơ bao gồm amoniac, là một trong những sản phẩm phân hủy của protein và axit amin.

Ngoài các khí này, các khí khác có thể được hình thành hoặc đưa vào trong quá trình sản xuất và lưu trữ. Vì vậy, bóng bay được bơm đầy hydro trước khi bán. Trong quá trình lên men của bắp cải, hydro sulfua và mercaptan được giải phóng - những khí có chứa lưu huỳnh tạo cho sản phẩm có mùi khó chịu, vì vậy chúng phải được loại bỏ. Khi sự hư hỏng vi sinh của một số thực phẩm, các khí có mùi khó chịu được giải phóng.

Khí xâm nhập vào khối lượng sản phẩm có thể gây ra các lỗ rỗng bên trong (vỏ, khoang, ...) làm giảm chất lượng hàng hóa. Những khuyết tật như vậy đôi khi được tìm thấy trong các sản phẩm kim loại, gốm sứ, thủy tinh, cũng như trong bánh mì, pho mát, xúc xích và các sản phẩm khác.

Như vậy, các chất khí chứa trong hàng hoá, mặc dù có hàm lượng thấp, nhưng có thể ảnh hưởng đến sự hình thành và thay đổi các đặc tính hàng hoá của hàng hoá.

Chất hữu cơ của hàng hóa là những hợp chất có chứa nguyên tử cacbon và hydro. Họ chia nhỏ *! thành monome, oligome và polyme.

Monome

Đơn chất - các chất hữu cơ bao gồm một hợp chất và không bị phân tách với sự hình thành các chất hữu cơ mới. Sự phân hủy các monome chủ yếu xảy ra đối với khí cacbonic và nước.

Danh sách các chất cơ bản liên quan đến monome được trình bày trong hình. 25. Hầu hết các chất này được tìm thấy chủ yếu trong các loại thực phẩm. Trong các sản phẩm phi thực phẩm, monome được tìm thấy trong nước hoa và mỹ phẩm (rượu, glycerin, axit hữu cơ béo), hóa chất gia dụng (rượu và dung môi hữu cơ khác), sản phẩm dầu mỏ (hydrocacbon).

Monosaccharid - monome thuộc nhóm cacbohiđrat, phân tử của chúng bao gồm cacbon, hiđro và oxi (CH 2 O) P. Phổ biến nhất của chúng là hình lục giác(C 6 H | 2 O 6) - glucozơ và fructozơ. Chúng được tìm thấy chủ yếu trong các loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật.

§ 4. Chất hữu cơ khô

(trái cây và rau quả, đồ uống có hương vị và bánh kẹo). Ngành công nghiệp này cũng sản xuất glucose và fructose tinh khiết làm sản phẩm thực phẩm và nguyên liệu để sản xuất bánh kẹo và đồ uống cho bệnh nhân tiểu đường. Từ các sản phẩm tự nhiên, mật ong chứa nhiều glucose và fructose nhất (tới 60%).

Monosaccharid tạo cho sản phẩm có vị ngọt, có giá trị năng lượng (1 g - 4 kcal) và ảnh hưởng đến khả năng hút ẩm của sản phẩm chứa chúng. Dung dịch glucose và fructose được lên men tốt bởi nấm men và được sử dụng bởi các vi sinh vật khác, do đó, ở hàm lượng lên đến 20% và hàm lượng nước tăng lên, chúng sẽ làm giảm thời hạn sử dụng.

A-xít hữu cơ - hợp chất chứa một hoặc nhiều nhóm cacboxyl (-COOH) trong phân tử.

Tùy thuộc vào số lượng nhóm cacboxyl, các axit hữu cơ được chia thành các axit đơn chức, di- và tricacboxylic. Các đặc điểm phân loại khác của các axit này là số nguyên tử cacbon (từ C 3 đến C 4 o), cũng như các nhóm amino và phenol. Sự phân loại các axit hữu cơ được trình bày trong hình. 26.

Axit monocacboxylic - hợp chất chứa một nhóm cacboxyl; được đại diện bởi acetic, lactic, butyric, propionic và các axit khác. Axit dicacboxylic ~ hợp chất có hai nhóm cacboxyl; bao gồm các axit malic, oxalic, tartaric và succinic. Axit triacboxylic - hợp chất e với ba nhóm cacboxyl, chúng bao gồm xitric, oxalic-succinic và các axit khác. Theo quy luật, các axit mono-, di- và tricarboxylic đều có trọng lượng phân tử thấp.

Các axit hữu cơ tự nhiên được tìm thấy trong trái cây tươi và rau quả, các sản phẩm chế biến của chúng, các sản phẩm tạo hương vị, cũng như trong các sản phẩm sữa lên men, pho mát, bơ sữa lên men.

Axit hữu cơ là những hợp chất tạo cho thực phẩm có vị chua. Do đó, chúng được sử dụng dưới dạng phụ gia thực phẩm làm chất axit hóa (axit axetic, xitric, lactic và các axit khác) cho bánh kẹo có đường, đồ uống có cồn và không cồn, nước sốt, cũng như một số sản phẩm mỹ phẩm (kem, v.v.).

Phổ biến nhất trong các sản phẩm thực phẩm là axit lactic, axetic, xitric, malic và tartaric, và trong các sản phẩm phi thực phẩm - axit xitric. Một số loại axit (xitric, benzoic, sorbic) có đặc tính diệt khuẩn, vì vậy chúng được sử dụng làm chất bảo quản. Axit hữu cơ của các sản phẩm thực phẩm là các chất bổ sung năng lượng, vì năng lượng được giải phóng trong quá trình oxy hóa sinh học của chúng.

Axit béo - axit cacboxylic béo có ít nhất sáu nguyên tử cacbon trên mỗi phân tử (C 6 -C 22 trở lên). Chúng được chia thành cao hơn (HFA) và trọng lượng phân tử thấp (SFA).

Axit béo có thể là tự nhiên hoặc tổng hợp. Axit béo tự nhiên - chủ yếu là các axit đơn chức với số nguyên tử cacbon chẵn. Các axit béo tự nhiên cao hơn phổ biến nhất với 12-18 nguyên tử cacbon trong phân tử. Axit béo có số nguyên tử hiđro từ C 6 đến C, 0 được gọi là axit béo có khối lượng phân tử thấp.

§ 4. Chất hữu cơ khô

HPFA có thể bão hòa và không bão hòa (có liên kết đôi, hiếm khi có liên kết ba). Chất sau có hoạt tính hóa học cao: chúng có thể bị oxy hóa tại vị trí đứt gãy liên kết đôi, thêm halogen (iot, clo, v.v.), hydro (hydro hóa), oxy.

Axit béo tự do rất hiếm trong tự nhiên, chủ yếu là sản phẩm của quá trình tổng hợp không hoàn toàn chất béo trong hạt có dầu chưa trưởng thành hoặc quá trình thủy phân chất béo trong quá trình bảo quản.

Các axit béo bão hòa tự nhiên quan trọng nhất là stearic và palmitic, và những axit không bão hòa là oleic, arachidonic, linoleic và linolenic. Trong số này, hai loại cuối cùng là các axit béo thiết yếu không bão hòa đa, quyết định hiệu quả sinh học của các sản phẩm thực phẩm. Axit béo tự nhiên có thể được tìm thấy ở dạng chất béo trong tất cả các loại thực phẩm chứa chất béo, nhưng ở dạng tự do, chúng được tìm thấy với số lượng nhỏ, cũng như EFAs.

Axit béo tổng hợp(FFA) là hỗn hợp các axit cacboxylic đơn chức có số nguyên tử cacbon chẵn và lẻ. Chúng thu được trong công nghiệp từ các nguyên liệu thô hóa dầu (ví dụ, quá trình oxy hóa parafin ở nhiệt độ cao và áp suất khí quyển). FFA được sử dụng trong sản xuất mỡ bôi trơn, rượu tổng hợp, sơn và vecni để cải thiện khả năng thấm ướt và phân tán của các chất màu, ngăn chặn sự lắng đọng của chúng và thay đổi độ nhớt của sơn. Ngoài ra, FFAs được sử dụng trong sản xuất latex và cao su như một chất nhũ hóa trong quá trình trùng hợp monome chứa butadion và da nhân tạo, cũng như trong sản xuất nến.

Các HFA tổng hợp khác với các HFA tự nhiên ở một phạm vi lớn về số lượng nguyên tử cacbon - từ C 6 đến C 25, trong khi trong HFA tự nhiên, phạm vi này nhỏ hơn nhiều (C] 2 -C 18, chủ yếu là C 16 và C 18).

Axit béo tự do là những chất độc hại vừa phải, chúng gây kích ứng da và niêm mạc còn nguyên vẹn. Do đó, hàm lượng của chúng trong các sản phẩm thực phẩm được giới hạn ở một mức nhất định, mức tối đa cho phép của chỉ thị “số axit”.

Axit amin ~ axit cacboxylic có chứa một hoặc nhiều nhóm amin (MH 2). Tùy thuộc vào bản chất của phần axit, chúng được chia thành monoaminomonocarboxylic(ví dụ: glycine, valine, leucine, v.v.), diaminomonocarboxylic(lysine, arginine), axit hydroxyamino(loạt, threonine, tyrosine), axit thioamino(chứa lưu huỳnh - cis- * thiếc, cysteine, methionine) và dị vòng(histidine, trip - **: tofan, proline).

Axit amin trong các sản phẩm có thể được tìm thấy ở dạng tự do và là một phần của protein. Tổng cộng, khoảng 100 axit amin đã được biết đến, từ. gần 80 trong số đó chỉ được tìm thấy ở dạng miễn phí. Axit plotamic và muối natri của nó được sử dụng rộng rãi như một chất phụ gia thực phẩm trong gia vị, nước sốt, thực phẩm " tập trung vào cơ sở thịt và cá, khi chúng tăng cường; vị của thịt và cá. Các axit amin thơm được sử dụng; trong sản xuất thuốc nhuộm. G Axit phenolcarboxylic (phenolic) - axit cacboxylic- ;, bạn, chứa vòng benzen. Họ có thể gặp nhau trong! biểu mẫu miễn phí, cũng như là một phần của polyphenol. Axit gallic, caffeic, vanillic, salicylic, hydroxybenzoic và cinnamic thuộc về axit fe- !, không. Các axit này có tính năng diệt khuẩn, nâng cao thời hạn sử dụng không? hàng hóa và tăng các đặc tính miễn dịch của cơ thể con người.< Они содержатся в основном в свежих плодах и овощах, а также.* в продуктах их переработки и винах. I Amin và amit - dẫn xuất của amoniac (MH 3). Amin- các chất trong phân tử có một hoặc nhiều nguyên tử trong -; Các hydro được thay thế bằng các gốc hydrocacbon (K). Theo số lượng 1, phân biệt các nhóm amin, đơn chức, di-, tri- và đa chức. Tên-*; 1, Các ion amin được hình thành từ tên của các chất hữu cơ của các phân tử liên kết với nguyên tử nitơ. Ví dụ, metylamin, đimetyl-C amin, trimetylamin được tạo thành trong quá trình thủy phân protein cá và thịt và là dấu hiệu của sự mất độ tươi của các sản phẩm này. a Các amin gây mùi khó chịu cho thực phẩm: amoniac, *! thối rữa (mùi tanh của cá thối).

Các amin dễ dàng tham gia vào các phản ứng hóa học khác nhau với axit vô cơ và hữu cơ, anhydrit của axit cacboxylic, este với sự tạo thành các chất khác nhau: thuốc nhuộm nitrosamine (với axit nitric và nitrit), polyamit (trong quá trình polycondensation của amin và các dẫn xuất của chúng), amit.

Amin là sản phẩm trung gian trong sản xuất thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, polyme (bao gồm polyamit và polyuretan), chất hấp phụ, chất ức chế ăn mòn và chất chống oxy hóa.

§ 4. Chất hữu cơ khô

Amides - dẫn xuất acyl của amoniac hoặc amin. Các amit tự nhiên được bao gồm trong các sản phẩm thực phẩm (chủ yếu ở dạng amit của axit aspartic và glutamic: asparagin và glutamine), cũng như các sản phẩm phi thực phẩm, trong quá trình sản xuất có sử dụng amit tổng hợp (ví dụ, chất làm dẻo cho giấy, da nhân tạo, nguyên liệu cho polyme, thuốc nhuộm, v.v.).

Đặc tính. Các amin ở liều lượng cao có tác hại đối với cơ thể con người: chúng ảnh hưởng đến hệ thần kinh, phá vỡ tính thấm của thành mạch máu và màng tế bào, làm suy giảm chức năng gan và phát triển chứng loạn dưỡng. Một số amin thơm là chất gây ung thư gây ung thư bàng quang ở người.

Asparagine trong cơ thể con người có tác dụng tích cực: nó liên kết với amoniac, chuyển nó đến thận, giúp trung hòa và loại bỏ chất độc mạnh này ra khỏi cơ thể, được hình thành trong quá trình phân hủy sâu của protein và khử amin của axit amin.

Vitamin - các hợp chất hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp là chất điều hòa hoặc tham gia vào các quá trình trao đổi chất trong cơ thể con người.

Vitamin có thể tham gia độc lập vào quá trình trao đổi chất (ví dụ, vitamin C, P, A, v.v.) hoặc là một phần của các enzym xúc tác các quá trình sinh hóa (vitamin B, B 2, B 3, B 6, v.v.).

Ngoài những đặc tính chung này, mỗi loại vitamin có những chức năng và đặc tính riêng. Những đặc tính này được xem xét trong khoa học hàng hóa của các sản phẩm thực phẩm.

Tùy thuộc vào độ hòa tan, vitamin được chia thành:

hòa tan trong nước(B, B 2, B 3, PP, B 6, B 9, B, 2, B 15, C và R

tan trong chất béo(A, D, E, K).

Nhóm vitamin cũng bao gồm các chất giống như vitamin một số được gọi là vitamin (caroten, choline, vitamin i, axit tartaronic, v.v.).

Cồn - hợp chất hữu cơ chứa trong phân tử một hoặc nhiều nhóm hydroxyl (OH) ở nguyên tử cacbon bão hòa (C).

Theo số lượng của các nhóm này, rượu một-, hai- (glycol), ba- (glixerol) và rượu đa chức được phân biệt.

rượu monohydric, chứa một nhóm hydroxyl, tùy thuộc vào số nguyên tử C, được chia thành các rượu béo (C, -C 5) thấp hơn và cao hơn (C 6 -C 2P). Các rượu thấp hơn bao gồm metanol (CH 5 OH), etanol (C 2 H 5 OH), propanol (C 3 H 7 OH), v.v., và các rượu cao hơn bao gồm hexyl (C 6 H P OH), heptyl (C 7 H) | 5 OH), octyl (C 8 H, 7 OH), không nyl (C 9 H, 9 OH) và các rượu khác.

Các loại rượu này có thể là rượu tự nhiên hoặc tổng hợp. Rượu tự nhiên được tìm thấy trong sinh vật thực vật với một lượng nhỏ ở dạng tự do và liên kết (este). Rượu etylic thu được như một thành phẩm trong ngành công nghiệp rượu, cũng như trong sản xuất rượu, chưng cất, sản xuất bia, trong sản xuất rượu vang, vodkas, cognac, rum, whisky, bia. Khi các tạp chất không mong muốn, metyl, butyl và các rượu cao hơn được hình thành, làm giảm chất lượng và độ an toàn của thành phẩm. Ngoài ra, rượu etylic được hình thành với số lượng nhỏ trong quá trình sản xuất kefir, koumiss và kvass. Các loại rượu béo cao hơn không được tìm thấy ở dạng tự do trong thực phẩm, nhưng có ở dạng este trong sáp.

Cồn, đặc biệt là rượu etylic, cũng được bao gồm trong một số sản phẩm phi thực phẩm: nước hoa và mỹ phẩm, hóa chất gia dụng làm dung môi cho chất thơm và chất tạo màu, axit béo và chất béo. Cồn được sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác nhau (fomanđehit, axeton, dietyl ete, este của axit cacboxylic), cũng như trong sản xuất thuốc nhuộm, sợi tổng hợp, nước hoa, chất tẩy rửa, v.v. Cồn metylic được sử dụng làm một nhiên liệu động cơ.

Các rượu sau có tầm quan trọng lớn nhất trong hàng hóa: etyl, amyl, butyl, benzyl, metyl, propid, rượu béo cao hơn, etyl glycol.

Đặc tính. Cồn là chất lỏng hoặc chất rắn hòa tan nhiều trong nhiều dung môi hữu cơ. Rượu thấp hơn hòa tan tốt trong nước, trong khi rượu cao hơn hòa tan kém.

§ 4. Chất hữu cơ khô

Nhiều rượu đơn chức là chất độc hại. Độc tính của chúng phụ thuộc vào liều lượng. Một trong những loại rượu độc nhất là methanol, liều lượng gây chết người là 100-150 ml. Liều gây chết người của etanol cao hơn nhiều - 9 g trên 1 kg trọng lượng cơ thể. Các rượu béo cao hơn C 6 -C 10 gây kích ứng màng nhầy, yếu - da, ảnh hưởng đến thị lực và các mô nhu mô. Mức tối đa cho phép đối với chúng là 10 mg / m 3. Cồn C, -C 2P - thực tế không độc.

Dihydric (glycol) và rượu polyhydric thực tế không độc, ngoại trừ ethylene glycol, tạo thành axit oxalic độc trong cơ thể.

Một vị trí đặc biệt trong số các rượu là do glycerol chiếm giữ như một trong những thành phần của chất béo. Do đó, chúng tôi sẽ xem xét loại rượu này chi tiết hơn.

Glycerol(từ tiếng Hy Lạp ё1ukego $ - ngọt) - một loại rượu trihydric, là một chất lỏng nhớt không màu, có vị ngọt và không mùi. Nó có thể trộn lẫn với bất kỳ tỷ lệ nào với nước, etanol, metanol, axeton, nhưng không hòa tan trong cloroform và ete, và có tính hút ẩm cao. Dung dịch nước-glyxerin đóng băng ở nhiệt độ thấp (ví dụ, hỗn hợp nước có 66,7% glyxerol đóng băng ở -46,5 ° C).

Trong tự nhiên, glixerol chỉ xảy ra ở dạng este với axit béo - chất béo cao hơn, từ đó xà phòng hóa thu được chất béo này. Glycerin là một phần của một số loại nước hoa và mỹ phẩm, rượu mùi, bánh kẹo có đường. Ngoài ra, nó còn được sử dụng làm chất làm mềm vải, da, giấy, chất bôi trơn, đánh giày và xà phòng.

Hydrocacbon - hợp chất hữu cơ chỉ gồm nguyên tử cacbon và hiđro. Có các hiđrocacbon béo và mạch hở. Hydrocacbon béođược đặc trưng bởi sự hiện diện của các chuỗi mạch thẳng hoặc phân nhánh (metan, etan, axetylen, isopren). Không giống họ hydrocacbon mạch hở có phân tử bao gồm chu kỳ (vòng) từ ba nguyên tử cacbon trở lên (ví dụ: phenol, benzen).

Tùy thuộc vào bản chất hóa học, có giàu có(với các kết nối đơn giản) và không bão hòa(liên kết đôi, liên kết ba), và nhất quán - khí, lỏng và hiđrocacbon rắn. Các chất ở thể khí bao gồm các hydrocacbon thấp hơn (C, -C 4): metan, etan, propan, butan và isobutan, metan và propan được sử dụng làm khí đốt gia dụng, nhiên liệu và nguyên liệu cho công nghiệp chế biến. Các khí này không màu, không mùi.

Các hiđrocacbon lỏng được biểu thị bằng các chất có số nguyên tử cacbon từ C 5 đến C 17. Chúng là chất lỏng không màu, có mùi "xăng" đặc trưng. Chúng bao gồm pentan, isopentan, hexan, heptan, octan, nonant, v.v.

Hiđrocacbon rắn là những chất không màu liên quan đến các hiđrocacbon no cao hơn với C 18 trở lên (ví dụ, eicosan, hecxan, v.v.) - Hỗn hợp các hiđrocacbon no ở thể rắn (C 18-35) là một parafin, và hỗn hợp của nhiều loại khí khác nhau , hydrocacbon lỏng và rắn thu được từ các sản phẩm dầu mỏ.

Hydrocacbon bão hòa là một phần của khí đốt gia dụng, nhiên liệu động cơ. Hydrocacbon lỏng được dùng làm dung môi, chất rắn (parafin, perezin) - trong sản xuất chất dẻo, cao su, sợi tổng hợp, chất tẩy rửa. Parafin được sử dụng trong sản xuất nến, diêm, bút chì, làm lớp phủ bảo vệ hộp đựng (ví dụ, dưa cải bắp), vật liệu đóng gói (giấy sáp), vải hoàn thiện và cũng để sản xuất axit béo tổng hợp.

Các hydrocacbon không no được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất để sản xuất các polyme tổng hợp: polyetylen, polypropylen, các loại cao su khác nhau và axit axetic.

Hiđrocacbon không no rất hiếm trong tự nhiên do chúng có khả năng phản ứng cao. Do đó, ethylene được hình thành trong quá trình chín của trái cây và rau quả, thúc đẩy quá trình này trên cây mẹ và trong quá trình bảo quản. Terpenes - hydrocacbon không bão hòa cao hơn là một phần của tinh dầu của trái cây tươi và rau quả. Thuốc nhuộm màu cam và hồng - carotene, lycopene, có trong nhiều loại trái cây và rau quả (mơ, đào, hắc mai biển, cà rốt, bí ngô, cà chua, dưa hấu, v.v.), là các hydrocacbon không bão hòa. Terpen cũng được tìm thấy trong nhựa thông và gan cá mập (squalene).

Kết luận về việc xem xét các monome, cần lưu ý rằng, với những trường hợp ngoại lệ hiếm hoi, chúng được chứa trong thực phẩm và các sản phẩm phi thực phẩm của thực phẩm động thực vật.

§ 4. Chất hữu cơ khô

sản lượng với số lượng nhỏ. Điều này là do thực vật và động vật có xu hướng xây dựng các mô của chúng với chi phí polyme, và lưu trữ các chất dự trữ ở dạng oligomer và polyme. Trong bản chất vô tri, các monome thường tích lũy ở dạng hiđrocacbon.

Oligomers

Oligomer là các chất hữu cơ bao gồm 2-10 phần dư của các phân tử của các chất đồng nhất và khác nhau.

Tùy thuộc vào thành phần, các oligome được chia thành các thành phần một thành phần, hai, ba và đa thành phần. Đến một thành phần oligome bao gồm một số oligosaccharid (maltose, trehalose), hai thành phần- chất béo sacaroza, lactoza, monoglycerid, bao gồm phần còn lại của phân tử glycerol và chỉ một axit béo, cũng như glycosid, este; đến ba thành phần - chất béo raffinose, diglyceride; đến đa thành phần - chất béo trung tính, lipoids: phosphatides, sáp và steroid.

Oligosaccharides - carbohydrate, bao gồm 2-10 phần dư của các phân tử monosaccharide liên kết với nhau bằng liên kết glycosidic. Có di-, tri- và tetrasaccharid. Disaccharides - sucrose và lactose, ở một mức độ thấp hơn - maltose và trehalose, cũng như trisaccharides - raffinose, có sự phân bố lớn nhất trong các sản phẩm thực phẩm. Những oligosaccharide này chỉ được tìm thấy trong các sản phẩm thực phẩm.

sacaroza(củ cải đường, hoặc mía, đường) là một disaccharide bao gồm phần dư của các phân tử glucose và fructose. Trong quá trình thủy phân bằng axit hoặc bằng enzym, sucrose phân hủy thành glucose và fructose, một hỗn hợp theo tỷ lệ 1: 1 trước đây được gọi là đường nghịch đảo. Kết quả của quá trình thủy phân, vị ngọt của thực phẩm được tăng cường (ví dụ, khi trái cây và rau quả chín), vì fructose và đường nghịch đảo có độ ngọt cao hơn sucrose. Vì vậy, nếu mức độ ngọt của sucrose được lấy là 100 đơn vị thông thường, thì mức độ ngọt của fructose sẽ là 220, và nghịch đảo-

đường chân - 130.

Sucrose là loại đường chủ yếu trong các sản phẩm thực phẩm sau: đường cát, đường tinh luyện (99,7-99,9%), các sản phẩm bánh kẹo có đường (50-96%), một số loại trái cây và rau quả (chuối - chiếm 18%, dưa - lên đến 12 , hành tây - lên đến 10-12%), rượu vang có hương vị ngọt và tráng miệng, rượu, rượu mùi, v.v. Ngoài ra, sucrose có thể được chứa một lượng nhỏ trong các sản phẩm thực phẩm khác có nguồn gốc thực vật (các sản phẩm ngũ cốc, trong nhiều loại rượu và không đồ uống có cồn, cocktail ít cồn, bánh kẹo bột), cũng như các sản phẩm sữa ngọt - kem, sữa chua, v.v ... Sucrose không có trong các sản phẩm thực phẩm có nguồn gốc động vật, sản phẩm thuốc lá và các sản phẩm phi thực phẩm.

Lactose (đường sữa) - disaccharide bao gồm phần dư của các phân tử glucose và galactose. Trong quá trình thủy phân bằng axit hoặc bằng enzym, lactose phân hủy thành glucose và galactose, được sử dụng bởi các sinh vật sống: con người, nấm men hoặc vi khuẩn axit lactic.

Lactose, về độ ngọt, kém hơn đáng kể so với sucrose và glucose, là một phần của nó. Nó kém hơn họ về mức độ phổ biến, vì nó được tìm thấy chủ yếu trong sữa của các loài động vật khác nhau (3,1-7,0%) và các sản phẩm riêng lẻ của quá trình chế biến của chúng. Tuy nhiên, khi sử dụng axit lactic và / hoặc lên men rượu trong quá trình sản xuất (ví dụ, các sản phẩm sữa lên men) và / hoặc rennet (trong sản xuất pho mát), lactose sẽ được lên men hoàn toàn.

Maltose (đường mạch nha) - một đisaccarit bao gồm hai phân tử glucozơ. Chất này được tìm thấy dưới dạng sản phẩm của quá trình thủy phân không hoàn toàn tinh bột trong các sản phẩm mạch nha, bia, bánh mì và bánh kẹo làm từ ngũ cốc nảy mầm. Nó chỉ được tìm thấy với số lượng nhỏ.

Trehalose (đường nấm) - một đisaccarit bao gồm hai phân tử glucozơ. Đường này không phân bố rộng rãi trong tự nhiên và được tìm thấy chủ yếu trong các sản phẩm thực phẩm của một nhóm - nấm tươi và khô, cũng như trong thực phẩm đóng hộp tự nhiên từ chúng và nấm men. Trong nấm lên men (muối), trehalose không có, vì nó được tiêu thụ trong quá trình lên men.

Rafinose - một trisaccharide bao gồm glucose, fructose và galactose. Giống như trehalose, raffinose là một chất hiếm được tìm thấy với một lượng nhỏ trong các sản phẩm bột ngũ cốc và củ cải đường.

Đặc tính. Tất cả các oligosaccharide đều là chất dinh dưỡng dự trữ của sinh vật thực vật. Chúng tan nhiều trong nước, dễ bị thủy phân thành monosaccharide

§ 4. Chất hữu cơ khô

Sậy có vị ngọt, nhưng mức độ ngọt khác nhau. Ngoại lệ duy nhất là raffinose - không đường

Oligosaccharide có tính hút ẩm, ở nhiệt độ cao (160-200 ° C) chúng caramel hóa và tạo thành các chất có màu sẫm (caramelins, v.v.). Trong các dung dịch bão hòa, oligosaccharide có thể tạo thành các tinh thể, trong một số trường hợp, làm xấu đi kết cấu và hình thức của sản phẩm, gây ra các khuyết tật (ví dụ, tạo đường trong mật ong hoặc mứt; hình thành các tinh thể lactose trong sữa đặc có đường, đường nở của sô cô la).

Lipid và lipid- oligomer, bao gồm phần còn lại của các phân tử của glyxerol rượu trihydric hoặc các rượu có trọng lượng phân tử cao khác, axit béo, và đôi khi những chất khác

Lipid là các oligome là este của glixerol và axit béo - glixerit. Một hỗn hợp các chất béo tự nhiên, chủ yếu là chất béo trung tính, thường được gọi là chất béo. Sản phẩm có chứa chất béo.

Tùy thuộc vào số lượng dư của các phân tử axit béo trong glyxerit, có mono, di và ba & shzerids, và tùy thuộc vào ưu thế của axit bão hòa hoặc không bão hòa, chất béo ở thể lỏng và rắn. chất béo lỏng hầu hết thường có nguồn gốc thực vật (ví dụ, dầu thực vật: hướng dương, ô liu, đậu nành, v.v.), mặc dù cũng có chất béo thực vật rắn (bơ ca cao, dừa, hạt cọ). Chất béo rắn - chủ yếu là chất béo có nguồn gốc động vật hoặc nhân tạo (thịt bò, mỡ cừu; bơ bò, bơ thực vật, mỡ nấu ăn). Tuy nhiên, trong số chất béo động vật cũng có những chất lỏng (cá, cá voi, động vật móng guốc, v.v.) -

Chất béo có trong tất cả các sản phẩm thực phẩm, ngoại trừ các nhóm riêng lẻ của chúng, được liệt kê dưới đây trong phân loại là nhóm thứ sáu. Trong các sản phẩm phi thực phẩm, chất béo được chứa trong một số nhóm hạn chế: trong các sản phẩm mỹ phẩm (kem, sữa dưỡng) và trong các sản phẩm xây dựng (dầu lanh, sơn dầu, bột trét, dầu bôi trơn, v.v.), với một lượng nhỏ, chất béo được tìm thấy trong các sản phẩm da và lông thú, được làm từ các nguyên liệu tự nhiên có nguồn gốc động vật, vì thành phần của màng và các bào quan của tế bào động vật nhất thiết phải bao gồm các chất béo và lipid.

Tùy thuộc vào hàm lượng chất béo trong sản phẩm tiêu dùng có thể được chia thành các loại sau *! các nhóm. -,

1. Sản phẩm có hàm lượng chất béo siêu cao(97,0-99,9%). "Chúng bao gồm dầu thực vật, mỡ động vật và nấu ăn, bơ sữa bò, dầu sấy khô, dầu kỹ thuật.

2. Các sản phẩm có hàm lượng chất béo chiếm ưu thế(60-82,5%) được đại diện bởi bơ, bơ thực vật, thịt lợn muối xông khói, các loại hạt: quả óc chó, hạt thông, quả phỉ, hạnh nhân, hạt điều, v.v.; Sơn dầu.

3. Thực phẩm giàu chất béo(25-59%). Nhóm này bao gồm các sản phẩm sữa cô đặc: pho mát, kem, sữa đóng hộp, kem chua, pho mát, kem có hàm lượng chất béo cao, mayonnaise; thịt, cá béo và béo trung bình và các sản phẩm chế biến từ chúng, trứng cá; trứng; đậu nành không béo và các sản phẩm chế biến từ đậu nành; bánh ngọt, bánh ngọt, bánh quy bơ, các loại hạt, đậu phộng, sản phẩm sô cô la, bánh ngọt, kem làm từ chất béo, v.v.

4. Sản phẩm ít chất béo(1,5-9,0%) - các loại đậu, đồ hộp ăn nhẹ và ăn trưa, sữa, kem, ngoại trừ đồ uống có nhiều chất béo, sữa chua, một số loại cá ít béo (ví dụ, họ cá tuyết) hoặc thịt thuộc nhóm II phân loại độ béo và nội tạng (xương, đầu, chân, v.v.).

5. Sản phẩm rất ít chất béo(0,1 - 1,0%) - hầu hết bột ngũ cốc và các sản phẩm từ trái cây và rau quả, ngoại trừ đậu nành, các loại hạt, đồ hộp ăn trưa và đồ ăn nhẹ; các sản phẩm bánh kẹo từ bột được đưa vào nhóm thứ ba; đồ da lông thú.

6. Sản phẩm không chứa chất béo(0%) - hầu hết các sản phẩm phi thực phẩm, ngoại trừ các sản phẩm được xếp trong các nhóm khác, các sản phẩm thực phẩm bổ trợ, đồ uống có hương vị, các sản phẩm bánh kẹo có đường, ngoại trừ caramel và đồ ngọt có sữa và nhân hạt, kẹo bơ cứng; Đường; em yêu; đồ uống có cồn, ít cồn và không cồn, ngoại trừ rượu mùi nhũ tương trên cơ sở sữa và trứng; Sản phẩm thuốc lá.

Thuộc tính chung. Chất béo là chất dinh dưỡng dự trữ, có giá trị năng lượng cao nhất trong số các chất dinh dưỡng khác (I g - 9 kcal), cũng như hiệu quả sinh học nếu chúng chứa lolinenas-

§ 4. Chất hữu cơ khô

axit béo thiết yếu. Chất béo có tỷ trọng tương đối nhỏ hơn 1, vì vậy chúng nhẹ hơn nước. Chúng không hòa tan trong nước, nhưng hòa tan trong dung môi hữu cơ (xăng, cloroform, v.v.). Với nước, chất béo khi có chất nhũ hóa tạo thành nhũ tương thực phẩm (kem, bơ thực vật, mayonnaise).

Chất béo bị thủy phân dưới tác dụng của enzyme lipase hoặc xà phòng hóa dưới tác dụng của kiềm. Trong trường hợp đầu tiên, một hỗn hợp của axit béo và glixerol được tạo thành; trong thứ hai - xà phòng (muối của axit béo) và glixerin. Quá trình thủy phân chất béo bằng enzyme cũng có thể xảy ra trong quá trình bảo quản hàng hóa. Số lượng axit béo tự do được tạo thành được đặc trưng bởi số axit.

Khả năng tiêu hóa của chất béo phần lớn phụ thuộc vào cường độ của lipase, cũng như điểm nóng chảy. Chất béo lỏng có nhiệt độ nóng chảy thấp được hấp thụ tốt hơn chất béo rắn có nhiệt độ nóng chảy cao. Cường độ hấp thụ chất béo cao với sự hiện diện của một lượng lớn các chất này hoặc các chất năng lượng khác (ví dụ, carbohydrate) dẫn đến sự lắng đọng của chất dư thừa của chúng dưới dạng kho chất béo và gây béo phì. Vì vậy, khi tổ chức một chế độ ăn cân đối, nên ưu tiên sử dụng mỡ động vật rắn (50-60% nhu cầu hàng ngày).

Chất béo có chứa axit béo không bão hòa (không bão hòa) có khả năng bị oxy hóa với sự hình thành peroxit và hydroperoxit sau đó, có tác hại đối với cơ thể con người. Các sản phẩm có chất béo ôi thiu không còn an toàn và phải được tiêu hủy hoặc tái chế. Độ ôi của chất béo là một trong những tiêu chí đánh giá ngày hết hạn hoặc lưu trữ của các sản phẩm chứa chất béo (bột yến mạch, bột mì, bánh quy, pho mát, v.v.). Khả năng ôi thiu của chất béo được đặc trưng bởi số iốt và peroxit.

Chất béo lỏng có hàm lượng axit béo không bão hòa cao có thể tham gia phản ứng hydro hóa - bão hòa các axit đó với hydro, trong khi chất béo có độ đặc và có chức năng thay thế cho một số chất béo động vật rắn. Phản ứng này là cơ sở để sản xuất bơ thực vật và các sản phẩm từ bơ thực vật.

Ở nhiệt độ cao, chất béo tan chảy, sôi, sau đó bị phân hủy tạo thành các chất có hại (ở nhiệt độ trên 200 ° C).

Lipoids - các chất giống chất béo, phân tử của chúng bao gồm dư lượng của glyxerol hoặc rượu cao phân tử khác, axit béo và axit photphoric, nitơ và các chất khác.

Lipoid bao gồm phosphatides, steroid và sáp. Chúng khác với lipid ở chỗ có axit photphoric, bazơ nitơ và các chất khác không có trong lipid. Đây là những chất phức tạp hơn chất béo. Hầu hết chúng liên kết với nhau bởi sự hiện diện của các axit béo trong thành phần. Thành phần thứ hai - rượu - có thể có bản chất hóa học khác: trong chất béo và phosphatide - glycerol, trong steroid - sterol mạch vòng phân tử cao, trong sáp - rượu béo cao hơn.

Gần nhất về bản chất hóa học với chất béo phosphatides(photpholipit) - este của glixerol của axit béo và photphoric và bazơ nitơ. Tùy theo bản chất hóa học của bazơ nitơ, người ta phân biệt các loại phosphatit sau: lecithin (tên mới là phosphatidylcholine), chứa choline; cũng như cephalin chứa ethanolamine. Lecithin có sự phân bố lớn nhất trong các sản phẩm tự nhiên và ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Lòng đỏ trứng, nội tạng (óc, gan, tim), mỡ sữa, các loại đậu, đặc biệt là đậu nành rất giàu lecithin.

Đặc tính. Phospholipid có đặc tính nhũ hóa, do đó lecithin được sử dụng làm chất nhũ hóa trong sản xuất bơ thực vật, mayonnaise, sô cô la, kem và một số loại kem.

Steroid và sáp là este của rượu cao phân tử và axit béo cao phân tử (C, 6 -C 3 b) - Chúng khác với các lipit và lipit khác ở chỗ không có glixerol trong phân tử của chúng và với nhau bởi rượu: steroid chứa dư lượng của phân tử sterol - rượu mạch vòng và sáp - rượu đơn chức có 12-46 nguyên tử C trong phân tử. Tùy thuộc vào nguồn gốc, sterol được chia thành thực vật - phytosterol; động vật - Zoosterol và nguồn gốc vi sinh - micro-sterol. Sterol thực vật chính là p-sitosterol, động vật-

nyh - cholesterol, vi sinh vật - ergosterol. Dầu thực vật giàu sitosterol, bơ bò, trứng, nội tạng giàu cholesterol. Lông cừu và lông của động vật có chứa một lượng đáng kể cholesterol và các chất Zoosterol khác, đặc biệt là lanosterol.

Đặc tính. Steroid không tan trong nước, không bị kiềm hóa, có nhiệt độ nóng chảy cao và có tính chất nhũ hóa. Cholesterol và ergosterol dưới tác động của tia cực tím có thể chuyển hóa thành

vitamin O.

Sterol và steroid được tìm thấy cùng với lipid trong thực phẩm, cũng như trong các sản phẩm len và lông thú.

Sápđược chia thành tự nhiên và tổng hợp, và tự nhiên - thành thực vật và động vật. Sáp thực vật là một phần của các mô liên kết của lá, quả, thân. Một số loại sáp thực vật (carnauba, cọ) được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm làm chất tráng men. Sáp động vật - sáp ong, lanolin lông cừu, cá nhà táng - được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm mỹ phẩm, và sáp ong được sử dụng làm bề mặt tráng men của các sản phẩm thực phẩm.

Sáp tổng hợp, tùy thuộc vào loại nguyên liệu thô, được chia thành tổng hợp một phần và toàn bộ. Chúng được sử dụng trong sản xuất chất đánh bóng, chế phẩm bảo vệ, vật liệu cách điện, các thành phần của kem trong mỹ phẩm và thuốc mỡ trong y tế.

Do đó, sáp được tìm thấy với số lượng nhỏ trong các sản phẩm thực phẩm có nguồn gốc thực vật, cũng như trong các sản phẩm phi thực phẩm: mỹ phẩm (kem, son môi, xà phòng), hóa chất gia dụng (ma tít để đánh bóng sàn, sáp nến), các sản phẩm len và lông thú ( len

Sáp thực hiện chức năng bảo vệ do đặc tính: tính dẻo, tính trơ hóa học. Chúng không bị thấm ướt bởi nước, không thấm nước, không tan trong nước, etanol, nhưng tan trong xăng, cloroform, dietyl

Glycoside - oligomer, trong đó phần còn lại của phân tử monosaccharide hoặc oligosaccharide được liên kết với phần còn lại của chất không phải carbohydrate - aglucone thông qua liên kết glycosidic.

Trong thế giới hiện đại, thực tế không có người nào không có ít nhất một số ý tưởng về polyme. Polyme cùng nhau trải qua cuộc đời một người, khiến cuộc sống của người đó ngày càng thuận lợi và thoải mái hơn. Khi đề cập đến polyme, mối liên hệ đầu tiên sẽ là với các chất hữu cơ tổng hợp, vì chúng dễ nhìn thấy hơn. Polyme tự nhiên - các chất hữu cơ tự nhiên - mặc dù có nhiều chất trong số chúng hơn trong thế giới xung quanh chúng ta, nhưng trong nhận thức liên tưởng của một người sẽ mờ dần vào nền. Chúng luôn vây quanh chúng ta, nhưng không ai nghĩ đến bản chất nguồn gốc của động thực vật. Xenlulozơ, tinh bột, lignin, cao su, protein và axit nucleic là nguyên liệu chính được thiên nhiên sử dụng để tạo ra thế giới động thực vật xung quanh chúng ta. Và tuyệt đối không ai coi đá quý, than chì, mica, cát và đất sét, thủy tinh và xi măng là polyme. Tuy nhiên, khoa học đã xác định thực tế về cấu trúc polyme của nhiều hợp chất vô cơ, bao gồm cả những hợp chất được liệt kê ở trên. Polyme được tạo thành từ các đại phân tử. Trong quá trình hình thành polyme, một số lượng lớn các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử được liên kết với nhau bằng liên kết hóa học - cộng hóa trị hoặc phối trí. Các đại phân tử polyme chứa hàng chục, hàng trăm, hàng nghìn hoặc hàng chục nghìn nguyên tử hoặc các đơn vị cơ bản lặp lại. Thông tin về cấu trúc polyme thu được bằng cách nghiên cứu các đặc tính của dung dịch, cấu trúc của tinh thể, và các tính chất cơ lý hóa của các chất vô cơ. Để hỗ trợ cho những điều trên, cần lưu ý rằng có đủ số lượng tài liệu khoa học xác nhận thực tế về cấu trúc cao phân tử của một số chất vô cơ.

Sẽ là hợp lý khi nhận xét: tại sao có quá nhiều thông tin về các polyme hữu cơ tổng hợp và quá ít về các polyme vô cơ. Nếu có các chất cao phân tử vô cơ, chúng chính xác là gì và chúng được sử dụng ở đâu? Một số ví dụ về polyme vô cơ đã được đưa ra ở trên. Đây là những chất nổi tiếng mà ai cũng biết nhưng ít ai biết rằng những chất này có thể được xếp vào nhóm polyme. Nói chung, giáo dân không quan tâm liệu than chì có thể được quy cho polyme hay không, như đối với đá quý, và đối với một người nào đó, việc đánh đồng đồ trang sức đắt tiền với đồ trang sức bằng nhựa rẻ tiền là điều xúc phạm. Tuy nhiên, nếu có lý do để gọi một số chất vô cơ là polyme, thì tại sao không nói về nó. Hãy xem xét một số đại diện của các vật liệu như vậy, chúng ta hãy đi sâu vào chi tiết hơn về những vật liệu thú vị nhất.
Quá trình tổng hợp polyme vô cơ thường đòi hỏi nguyên liệu ban đầu rất tinh khiết, cũng như nhiệt độ và áp suất cao. Các cách chính để thu được chúng, cũng như các polyme hữu cơ, là trùng hợp, trùng hợp và phối hợp. Các polyme vô cơ đơn giản nhất bao gồm các hợp chất homochain bao gồm các chuỗi hoặc khuôn khổ được xây dựng từ các nguyên tử giống hệt nhau. Ngoài cacbon nổi tiếng, là nguyên tố chính tham gia cấu tạo hầu hết các polyme hữu cơ, các nguyên tố khác cũng có thể tham gia cấu tạo các đại phân tử. Các nguyên tố này bao gồm boron từ nhóm thứ ba, silic, germani và thiếc từ nhóm thứ tư, cũng bao gồm carbon, phốt pho, asen, antimon và bitmut từ nhóm thứ năm, lưu huỳnh, Tellurium selen từ nhóm thứ sáu. Về cơ bản, polyme homochain thu được từ các nguyên tố này được sử dụng trong điện tử và quang học. Ngành công nghiệp điện tử đang phát triển với tốc độ rất cao và nhu cầu về tinh thể tổng hợp từ lâu đã vượt quá nguồn cung. Đặc biệt, tuy nhiên, cần lưu ý cacbon và polyme vô cơ thu được trên cơ sở của nó: kim cương và than chì. Graphite là một vật liệu nổi tiếng đã được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Graphit được sử dụng để sản xuất bút chì, điện cực, nồi nấu kim loại, sơn, chất bôi trơn. Hàng nghìn tấn than chì được cung cấp cho nhu cầu của ngành công nghiệp hạt nhân do đặc tính làm chậm nơtron. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết hơn về các đại diện thú vị nhất của polyme vô cơ - đá quý.
Đại diện của polyme vô cơ thú vị nhất, kiêu kỳ, được phụ nữ yêu thích là kim cương. Kim cương là khoáng chất rất đắt tiền, cũng có thể là do polyme vô cơ; chúng được khai thác trong tự nhiên bởi 5 công ty lớn: DeBeers, Alrosa, Leviev, BHPBilliton, RioTinto. Chính DeBeers đã tạo nên danh tiếng của những viên đá này. Tiếp thị khéo léo tóm lại khẩu hiệu, "nó mãi mãi." DeBeers đã biến loại đá này thành biểu tượng của tình yêu, sự thịnh vượng, quyền lực và thành công. Một sự thật thú vị là kim cương khá phổ biến trong tự nhiên, chẳng hạn như ngọc bích và hồng ngọc, những khoáng chất hiếm hơn, nhưng chúng được định giá thấp hơn kim cương. Điều thú vị nhất là tình hình đã phát triển trên thị trường kim cương tự nhiên. Thực tế là có những công nghệ giúp có được kim cương tổng hợp. Năm 1954, nhà nghiên cứu Tracy Hall của General Electric đã phát minh ra một thiết bị có thể thu được các tinh thể kim cương từ sắt sunfua ở áp suất 100.000 atm và nhiệt độ trên 2500ºС. Chất lượng của những viên đá này không cao theo quan điểm đồ trang sức, nhưng độ cứng tương đương với đá tự nhiên. Phát minh của Hall đã được cải tiến, và vào năm 1960, General Electric đã tạo ra một nhà máy có thể sản xuất kim cương chất lượng đá quý. Điểm tiêu cực là giá của đá tổng hợp cao hơn đá tự nhiên.
Hiện tại, có hai công nghệ tổng hợp kim cương. Công nghệ HPHT (áp suất cao / nhiệt độ cao) - tổng hợp kim cương kết hợp giữa áp suất cao và nhiệt độ cao. Công nghệ CVD (lắng đọng hơi hóa học) - công nghệ lắng đọng hơi hóa học, được coi là tiên tiến hơn và cho phép bạn nuôi cấy một viên kim cương, như thể mô phỏng các điều kiện tự nhiên của quá trình phát triển của nó. Cả hai công nghệ đều có ưu điểm và nhược điểm. Các chiến dịch sử dụng chúng giải quyết những thiếu sót của công nghệ bằng cách áp dụng các phát minh và phát triển của riêng họ. Ví dụ, vào năm 1989, một nhóm các nhà khoa học Liên Xô từ Novosibirsk đã tìm cách giảm áp suất nhiệt hạch xuống còn 60.000 atm. Sau khi Liên Xô sụp đổ, sự phát triển trong lĩnh vực tổng hợp kim cương vẫn không ngừng phát triển nhờ nhiều nhà đầu tư nước ngoài quan tâm đến việc có được một công nghệ tổng hợp đá quý chất lượng cao giá rẻ. Ví dụ, DeBeers, để không mất cơ hội kiểm soát thị trường, đã tài trợ cho công việc của một số nhà khoa học. Một số doanh nhân tư nhân đã mua thiết bị tổng hợp kim cương ở Nga, ví dụ, công ty Gemesis của Mỹ hiện đang phát triển mạnh bắt đầu bằng việc mua một nhà máy trồng kim cương ở Nga vào năm 1996 với giá 60.000 USD. Giờ đây, "Gemesis" sản xuất và bán những viên kim cương có màu sắc hiếm: vàng và xanh lam, và sự khác biệt về giá giữa những viên đá này và những viên đá tự nhiên giống hệt nhau lên tới 75%.

Một công ty lớn khác tổng hợp kim cương, Apollo Diamond, cải tiến công nghệ HPHT bằng cách tổng hợp đá trong khí quyển của một thành phần nhất định (sự cộng sinh của công nghệ HPHT và CVD). Phương pháp này mang lại "Apollo Diamond" cho thị trường đá trang sức, đồng thời chất lượng của những viên kim cương tổng hợp được trồng bằng công nghệ này rất cao. Các nhà nghiên cứu đá quý ngày càng thấy khó phân biệt đá tổng hợp với đá tự nhiên. Điều này đòi hỏi nhiều phân tích phức tạp, trên một thiết bị khá phức tạp và đắt tiền. Kim cương đá quý tổng hợp Apollo Diamond hầu như không thể phân biệt được với các khoáng chất tự nhiên bằng các phương pháp phân tích tiêu chuẩn.

Sản lượng kim cương trên thế giới hiện là 115 triệu carat, tương đương 23 tấn mỗi năm. Về mặt lý thuyết, thị trường khổng lồ này có thể sụp đổ và danh tiếng của kim cương như một loại đá quý sẽ mất vĩnh viễn. Các hãng độc quyền đầu tư để ổn định tình hình và kiểm soát thị trường. Ví dụ, các chiến dịch tiếp thị tốn kém được thực hiện, các bằng sáng chế về công nghệ sản xuất kim cương nhân tạo được mua lại để những công nghệ này sẽ không bao giờ được giới thiệu, các chứng chỉ và hộ chiếu chất lượng được cấp cho những viên kim cương có nhãn hiệu xác nhận nguồn gốc tự nhiên của chúng. Nhưng liệu điều này có kìm hãm sự tiến bộ của công nghệ nhiệt hạch?

Nói đến kim cương, chúng ta đã lạc đề với sự sáng chói của đá quý trong ngành trang sức, nhưng đá công nghiệp cũng nên được nhắc đến. Trong trường hợp này, hầu hết các doanh nghiệp liên quan đến việc nuôi cấy kim cương hoạt động chủ yếu cho nhu cầu của ngành công nghiệp điện tử và quang học. Thị trường đá công nghiệp có thể không hấp dẫn như thị trường đồ trang sức, nhưng nó vẫn rất lớn. Ví dụ, thu nhập chính của "Apollo Diamond" là tổng hợp các đĩa kim cương mỏng cho chất bán dẫn. Nhân tiện, bây giờ một nhà máy tổng hợp kim cương với công suất khoảng 200 kg kim cương mỗi tháng có thể được mua với giá 30 nghìn đô la.

Một đại diện khác của đá quý là ruby. Viên ruby ​​tổng hợp đầu tiên ra đời vào năm 1902. Nó được kỹ sư người Pháp Verneuil tổng hợp bằng cách nấu chảy bột nhôm oxit và crom, sau đó kết tinh thành một viên ruby ​​nặng 6 gam. Tính dễ tổng hợp này đã giúp cho việc phát triển công nghiệp sản xuất hồng ngọc trên khắp thế giới tương đối nhanh chóng. Đá này đang có nhu cầu cao. Khoảng 5 tấn ruby ​​được khai thác hàng năm trên thế giới, và nhu cầu thị trường là hàng trăm tấn. Hồng ngọc là cần thiết cho ngành công nghiệp đồng hồ, chúng cần thiết để sản xuất tia laser. Công nghệ do Verneuil đề xuất sau đó đã cung cấp các điều kiện tiên quyết để tổng hợp ngọc bích và ngọc hồng lựu. Các cơ sở sản xuất hồng ngọc nhân tạo lớn nhất nằm ở Pháp, Thụy Sĩ, Đức, Anh và Mỹ. Đây là kinh tế học của sản xuất. Tỷ trọng chi phí của sư tử bị ăn mòn bởi chi phí năng lượng. Đồng thời, chi phí để tổng hợp một kg hồng ngọc là 60 đô la, và chi phí cho một kg ngọc bích là 200 đô la. Lợi nhuận của việc kinh doanh như vậy là rất cao, vì giá mua tinh thể ít nhất cao gấp đôi. Ở đây, cần tính đến một số yếu tố, chẳng hạn như đơn tinh thể càng lớn thì giá thành càng thấp, còn trong sản xuất các sản phẩm từ pha lê, giá của chúng sẽ cao hơn nhiều so với giá bán tinh thể. (ví dụ, sản xuất và bán kính). Đối với thiết bị, các nhà máy của Nga để trồng tinh thể có giá khoảng 50 nghìn đô la, các nhà máy của phương Tây là một đơn đặt hàng lớn hơn rất nhiều, trong khi thời gian hoàn vốn cho sản xuất có tổ chức là trung bình hai năm. Như đã đề cập, nhu cầu thị trường về tinh thể tổng hợp là rất lớn. Ví dụ, tinh thể sapphire đang có nhu cầu lớn. Khoảng một nghìn tấn ngọc bích được tổng hợp trên thế giới mỗi năm. Nhu cầu sản xuất hàng năm đạt một triệu tấn!
Ngọc lục bảo được tổng hợp dành riêng cho nhu cầu của ngành trang sức. Không giống như các loại tinh thể khác, ngọc lục bảo thu được không phải từ quá trình nung chảy mà từ dung dịch ahydride boric ở nhiệt độ 400 ° C và áp suất 500 atm trong buồng nhiệt dịch. Người ta tò mò rằng việc khai thác đá tự nhiên chỉ 500 kg mỗi năm. Ngọc lục bảo tổng hợp cũng được sản xuất trên thế giới với số lượng không lớn như các loại pha lê khác, khoảng một tấn mỗi năm. Thực tế là công nghệ tổng hợp ngọc lục bảo không hiệu quả, nhưng lợi nhuận của việc sản xuất như vậy là tốt nhất. Sản xuất khoảng 5 kg tinh thể mỗi tháng với chi phí 200 đô la một kg, giá bán của ngọc lục bảo tổng hợp gần bằng giá của ngọc tự nhiên. Chi phí lắp đặt để tổng hợp ngọc lục bảo là khoảng 10 nghìn đô la.
Nhưng tinh thể tổng hợp phổ biến nhất là silicon. Có lẽ anh ta sẽ đưa ra tỷ lệ cược cho bất kỳ viên đá quý nào. Hiện tại, silicon chiếm 80% tổng thị trường tinh thể tổng hợp. Thị trường đang thiếu silicon do sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ cao. Hiện tại, lợi nhuận của việc sản xuất silicon vượt quá 100%. Giá của một kg silicon là khoảng 100 đô la một kg, trong khi chi phí tổng hợp lên tới 25 đô la.

Silicon siêu tinh khiết được sử dụng làm chất bán dẫn. Các tinh thể của nó được sử dụng để chế tạo tế bào quang điện mặt trời với hiệu suất cao. Silicon, giống như carbon, có thể tạo ra các chuỗi phân tử dài từ các nguyên tử của nó. Bằng cách này, silan và cao su thu được, có những đặc tính đáng kinh ngạc. Cách đây vài năm, cả thế giới đã phấn khích trước báo cáo về các thí nghiệm của kỹ sư người Mỹ Walter Robbs, người đã chế tạo ra một màng cao su silicone có độ dày 0,0025 cm. Với lớp cao su này, anh ta che cái lồng mà chuột lang sinh sống, và hạ chú chuột hamster xuống bể cá. Trong vài giờ, chú chuột hamster đi tàu ngầm đầu tiên trên thế giới thở oxy hòa tan trong nước, đồng thời tỉnh táo và không có dấu hiệu lo lắng. Hóa ra màng này đóng vai trò là màng, thực hiện các chức năng tương tự như mang ở cá. Bộ phim cho phép các phân tử của khí sự sống đi vào bên trong, trong khi carbon dioxide bị ép ra ngoài qua bộ phim. Khám phá như vậy giúp con người có thể tổ chức cuộc sống dưới nước bằng cách đẩy các xi lanh có hỗn hợp thở và máy tạo oxy sang một bên.

Silicon được sản xuất dưới 3 dạng: silicon luyện kim (MG), silicon dùng cho công nghiệp điện tử (EG) và silicon để sản xuất pin mặt trời (SG). Trong bối cảnh một loạt các cuộc khủng hoảng năng lượng, các công nghệ sản xuất năng lượng thay thế đang được giới thiệu mạnh mẽ. Chúng bao gồm việc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện, tức là việc sử dụng các công trình lắp đặt năng lượng mặt trời được cung cấp bởi các tấm pin mặt trời. Silicon là một thành phần quan trọng của pin mặt trời. Ở Ukraine, silicon cho pin năng lượng mặt trời được sản xuất tại Zaporizhia Titanium và Magnesium Combine. Dưới thời Liên Xô, xí nghiệp này đã sản xuất 200 tấn silicon, với khối lượng sản xuất toàn Liên bang là 300 tấn. Tác giả không biết gì về tình hình sản xuất silicon ở Zaporozhye. Chi phí tổ chức sản xuất silicon đa tinh thể hiện đại phục vụ nhu cầu của ngành năng lượng với công suất 1000 tấn / năm là khoảng 56 triệu đô la. Việc tổng hợp silicon cho các nhu cầu khác nhau trên khắp thế giới chiếm vị trí đầu tiên về nhu cầu và sẽ giữ vị trí này trong một thời gian dài sắp tới.

Trong bài báo, chúng tôi chỉ xem xét một số đại diện của polyme vô cơ. Có lẽ nhiều người trong số những điều được mô tả ở trên đã được một ai đó nhận được với sự ngạc nhiên và quan tâm thực sự. Ai đó đã có một cái nhìn mới mẻ về khái niệm đá của triết gia, nếu không phải là vàng, nhưng vẫn có thể thu được những viên đá quý từ các oxit kim loại không đáng kể và các chất không đáng kể khác. Chúng tôi hy vọng rằng bài báo đã đưa ra lý do để suy ngẫm và ít nhất là giải trí cho người đọc những sự kiện thú vị.

Polyme vô cơ là một thuật ngữ đã trở nên nổi tiếng do được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực đúc đầu tư. Và tất cả là nhờ những đặc tính vốn có của những vật liệu này. Nhưng tầm quan trọng của polyme vô cơ đối với con người rộng lớn hơn nhiều, và phạm vi ứng dụng vượt xa phạm vi của công nghệ này.

Polyme vô cơ là gì

Các polyme vô cơ phổ biến hơn có nguồn gốc tự nhiên, chứa trong vỏ trái đất

Thông thường nó là sản phẩm của quá trình tổng hợp các nguyên tố thuộc nhóm III-VI của hệ thống tuần hoàn Mendeleev. Chúng được gọi là vô cơ vì chúng dựa trên chuỗi chính vô cơ và không có các gốc phụ hữu cơ. Trái phiếu xuất hiện là kết quả của một trong hai quá trình - trùng ngưng hoặc trùng hợp.

Nói chung, polyme vô cơ là các vật liệu tổng hợp nhân tạo thay thế các vật liệu tự nhiên. Đồng thời, những người sáng tạo theo đuổi mục tiêu làm cho chúng rẻ hơn. Các polyme hiện đại vượt trội hơn các chất tương tự tự nhiên có sẵn về các đặc tính của chúng. Vật liệu được tạo ra mà thiên nhiên không sở hữu. Điều này đảm bảo sự phổ biến và đa dạng của chúng.

Phân loại

Một danh sách rõ ràng về các loài vẫn chưa được hình thành, nhưng có một số nhóm polyme vô cơ chính khác nhau về cấu trúc của chúng. Những vật liệu đó là:

• tuyến tính;
• bằng phẳng;
• phân nhánh;
• ba chiều, v.v.

Cũng được phân biệt theo nguồn gốc:

• Thiên nhiên;
• nhân tạo.

Bằng cách hình thành chuỗi:

• chuỗi hạt dị hình;
• đồng tính luyến ái.

Các loại polyme vô cơ

Amiăng là một trong những loại polyme phổ biến nhất. Theo cấu trúc của nó, nó là một vật liệu sợi mịn - silicat. Trong thành phần của nó, nó bao gồm các phân tử sắt, magiê, canxi và natri. Việc sản xuất polyme này được xếp vào loại có hại cho con người, nhưng các sản phẩm làm từ nó tuyệt đối an toàn.

Silicone cũng đã được sử dụng do thực tế là nó vượt trội hơn cao su tự nhiên về nhiều đặc điểm. Sức mạnh và độ đàn hồi cung cấp sự kết hợp của oxy và silicon. Polysiliconsan chịu được các tác động cơ học, nhiệt độ, biến dạng. Đồng thời, hình thức và cấu trúc vẫn không thay đổi.

Carbin đã thay thế kim cương. Nó cũng bền, rất cần thiết trong nhiều ngành công nghiệp. Polyme này được đặc trưng bởi khả năng chịu nhiệt độ lên đến 5.000 ºC. Tính năng - sự gia tăng độ dẫn điện dưới ảnh hưởng của sóng ánh sáng.

Những ai đã từng cầm bút chì đều biết đến than chì. Một đặc điểm của polyme hydrocacbon là cấu trúc phẳng. Chúng phóng điện, tỏa nhiệt, nhưng hấp thụ hoàn toàn sóng ánh sáng.

Polyme cũng được sản xuất dựa trên selen, bo và các nguyên tố khác, cung cấp nhiều đặc tính khác nhau.

Đặc điểm của polyme vô cơ

Khi tạo ra các vật liệu cao phân tử, chất lượng của sản phẩm cuối cùng dựa trên:

• tính linh hoạt và độ đàn hồi;
• cường độ nén, xoắn, đứt;
• trạng thái tập hợp; chịu nhiệt độ;
• tinh dân điện;
• khả năng truyền ánh sáng, v.v.

Trong sản xuất, một chất tinh khiết được lấy, trải qua các quá trình trùng hợp cụ thể, và các polyme tổng hợp (vô cơ) thu được ở đầu ra, mà:

1. Chịu được nhiệt độ khắc nghiệt.
2. Có khả năng về hình dạng ban đầu sau khi biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực.
3. Chúng trở nên thủy tinh khi bị nung nóng đến nhiệt độ tới hạn.
4. Chúng có thể thay đổi cấu trúc trong quá trình chuyển đổi từ dạng khối sang dạng phẳng, đảm bảo độ nhớt.

Khả năng biến hình được sử dụng trong đúc khuôn. Sau khi làm nguội, polyme vô cơ cứng lại, đồng thời có nhiều chất lượng khác nhau từ rắn bền đến dẻo, đàn hồi. Đồng thời, đảm bảo an toàn với môi trường, điều mà các loại nhựa thông thường không thể tự hào. Vật liệu polyme không phản ứng với oxy, và các liên kết mạnh ngăn cản sự giải phóng các phân tử.

Phạm vi áp dụng

Polyme cực kỳ linh hoạt. Hàng năm, các nhà khoa học phát triển các công nghệ mới cho phép sản xuất các vật liệu với các chỉ tiêu chất lượng khác nhau. Và bây giờ polyme được tìm thấy cả trong công nghiệp và cuộc sống hàng ngày. Không có tòa nhà nào hoàn chỉnh nếu không có amiăng. Nó có trong thành phần của đá phiến, ống đặc biệt, v.v. Xi măng được dùng làm chất kết dính.

Silicone là chất trám khe tuyệt vời được các nhà xây dựng sử dụng. Ngành công nghiệp ô tô, sản xuất thiết bị công nghiệp và hàng tiêu dùng dựa trên polyme, có thể đạt được độ bền, độ bền và độ kín cao.

Và quay trở lại với amiăng, không thể không nhắc đến khả năng giữ nhiệt khiến nó có thể tạo ra những bộ quần áo cho lính cứu hỏa.

Nói đến kim cương, theo thông lệ, người ta thường xác định chúng bằng kim cương (kim cương cắt). Một số polyme vô cơ không thua kém tinh thể tự nhiên này, là chất cần thiết trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau, bao gồm cả sản xuất kim cương. Ở dạng vụn, vật liệu này được áp dụng cho các cạnh cắt. Kết quả là máy cắt có thể cắt qua bất cứ thứ gì. Nó là một chất mài mòn tuyệt vời được sử dụng trong mài. Elbor, borazone, cyborit, kingongit, cubonit là những hợp chất siêu bền.

Nếu cần xử lý kim loại hoặc đá, các polyme vô cơ được tạo ra bằng cách tổng hợp boron được sử dụng. Bất kỳ loại đá mài nào được bán trong các siêu thị xây dựng đều có vật liệu này trong thành phần của nó. Ví dụ, để sản xuất các yếu tố trang trí, selen cacbua được sử dụng. Nó tạo ra một chất tương tự của tinh thể đá. Nhưng danh sách các ưu điểm và danh sách các ứng dụng cũng không chỉ giới hạn ở điều này.

Các clorua photphonitrid được tạo thành do sự kết hợp của photpho, nitơ và clo. Thuộc tính có thể thay đổi và phụ thuộc vào khối lượng. Khi nó lớn, một chất tương tự của cao su tự nhiên được hình thành. Chỉ bây giờ nó có thể chịu được nhiệt độ lên đến 350 độ. Không quan sát thấy phản ứng nào dưới tác dụng của các hợp chất hữu cơ. Và trong khoảng nhiệt độ cho phép, tính chất của sản phẩm không thay đổi.

Tài sản đặc biệt được sử dụng bởi con người

Điểm mấu chốt là kết quả của quá trình tổng hợp, các đại phân tử của một loại khối lượng lớn (ba chiều) được hình thành. Sức mạnh đến từ các liên kết và cấu trúc bền chặt. Là một nguyên tố hóa học, các polyme vô cơ hoạt động vô định hình và không phản ứng với các nguyên tố và hợp chất khác. Tính năng này cho phép chúng được sử dụng trong công nghiệp hóa chất, y học và sản xuất thực phẩm.

Khả năng chịu nhiệt vượt quá tất cả các chỉ số được sở hữu bởi vật liệu tự nhiên. Nếu các sợi được sử dụng để tạo thành khung gia cố, thì thiết kế này có thể chịu được nhiệt độ không khí lên đến 220 độ. Và nếu chúng ta đang nói về vật liệu boron, thì giới hạn độ bền nhiệt độ tăng lên 650 độ. Đó là lý do tại sao các chuyến bay vũ trụ sẽ không thể thực hiện được nếu không có polymeun.

Nhưng đây là nếu chúng ta nói về những phẩm chất vượt trội hơn so với những phẩm chất tự nhiên. Các sản phẩm tương tự được tạo ra từ các hợp chất này, có chất lượng tương tự như các hợp chất tự nhiên, có tầm quan trọng đặc biệt đối với con người. Điều này giúp bạn có thể giảm giá thành của quần áo bằng cách thay thế, ví dụ như da. Đồng thời, thực tế không có sự khác biệt bên ngoài.

Trong y học, người ta đặt nhiều hy vọng đặc biệt vào các polyme vô cơ. Người ta có kế hoạch sử dụng những vật liệu này để sản xuất mô và cơ quan nhân tạo, bộ phận giả, v.v. Kháng hóa chất cho phép chế biến các sản phẩm có hoạt chất, đảm bảo vô trùng. Công cụ trở nên bền bỉ, hữu ích và an toàn cho con người.