Фізика і хімія в побуті. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (F70). 10 клас. Тороп

§ 33. Матеріали, отримані хімічним шляхом

Нас оточує безліч предметів, і всі вони відрізняються формою, розміром, кольором, матеріалом з якого вони виготовлені, та призначенням. Усі вироби, що нас оточують виготовляють з різноманітних матеріалів.

Речовина, яка використовується для виготовлення чогось, називається матеріалом. Шкільна парта, наприклад, може бути зроблена з деревини, пластику чи металу або суміші всіх трьох матеріалів.

Коли об’єкт проектується та виготовляється, важливо вибрати найкращий матеріал для роботи. Матеріали мають певні якості або властивості, такі як міцність, колір і твердість, які слід ретельно розглядати. Інші фактори, такі як вартість і доступність, також можуть бути важливими.

Синтетичні матеріали створені людиною, і їх неможливо знайти в природі. Синтетичні матеріали — це такі речі, як пластмаси, гума, клеї, які можна створити шляхом поєднання різних хімікатів або готових сполук і речовин у лабораторії, тобто це матеріали хімічного походження.

Матеріалами хімічного походження називають такі, яких немає в природі. Вони створені людиною. Наприклад, пластик, гума та інші.

Матеріали хімічного походження можуть перебувати у твердому, рідкому й газоподібному станах.

Матеріали хімічного походження порівняно з природними нерідко мають кращі технологічні властивості.

Пластик (пластмаси) — з нього виготовлено так багато речей, що майже неможливо уявити наше життя без нього (мал. 193)! Стільці, на яких ви сидите, джемпер, який ви одягаєте, ваш смартфон, іграшки та ручки — все зроблено з цього матеріалу. Не кажучи вже про автозапчастини, посуд, пральні машини та навіть вікна.

Пластмаси — це синтетичні полімери вуглецю та інших елементів, що зберігають після нагрівання і наступного охолодження надану їм форму.

Пластик міцний, водонепроникний і довговічний. Він може бути прозорим або непрозорим. З нього можна виготовляти багато предметів повсякденного вжитку, включаючи пляшки, сумки, іграшки та комп’ютерне обладнання (мал. 193).

Мал. 193. Приклади виробів з пластику

Мал. 194. Пластикові відходи

Використовується в коробках, упаковках, сумках для транспортування, вимикачах, посуді, електричних проводах, вогнестійкій тканині тощо. Хоча існує багато різних типів полімерів, пластики загалом легкі та міцні. Пластмаси можна формувати, відливати та роздувати, щоб отримувати речі різноманітних форм, плівки та піни, а також витягувати в текстильні волокна. Пластмаси також складають значну частину покриттів, герметиків і клеїв.

Кількість споживаного пластику щороку поступово зростає. Низька щільність, міцність, зручний дизайн, можливості виготовлення, подовжений термін служби, невелика вага та низька вартість — усі ці характеристики сприяли його швидкому поширенню. Пластикові відходи стали серйозною проблемою (мал. 194). Більшість пластику не піддається біологічному розкладанню, і після вивезення на смітник для його розкладання може знадобитися багато часу. Природне розкладання пластику може тривати від 400 до 1000 років, і деякі види пластику взагалі не піддаються розкладанню.

Напевно ви використовували гумку під час малювання або гумку, щоб зав’язати волосся. Ви знаєте, з чого вони зроблені? Звісно, все це зроблено з гуми. Каучук (з якого зроблена гума) є одним із найважливіших продуктів тропічних лісів, який використовується вже понад 1000 років у різних сферах (мал. 195). Спочатку отримували каучук лише з природних джерел, але через його універсальне використання натуральний каучук не міг задовольнити всіх потреб людства, і сьогодні виробляють синтетичний каучук.

Мал. 195. Натуральний каучук міститься в соку деяких рослин

Гума — це полімер, здатний розтягуватися і стискатися. Він зустрічається в природі, а також може бути синтезований. Сьогодні існує понад 20 видів синтетичного каучуку Його можна використовувати як основу для клеїв. Використовується для шумозаглушення, в масках і рукавичках, в будівництві будівель як несуча основа. Найчастіше використовується для виготовлення одягу для водних видів спорту.

Каучук — це полімер рослинного або синтетичного походження, з якого виготовляють гуму. Характерна властивість каучуків — здатність відновлювати свою форму після деформації.

Мал. 196. Вироби з каучуку

Еластичність каучуку робить його корисним для машин у якості амортизатора. Використовується в повітряних кулях, м’ячах і подушках безпеки (мал. 196). Його стійкість до води робить його корисним для виготовлення дощового одягу та спорядження для дайвінгу. Не реагує з більшістю рідких хімікатів, що зумовило його використання в хімічній промисловості, застосовується в залізничних цистернах і обшивці резервуарів.

Клеї використовують для з’єднання багатьох матеріалів, наприклад папір, тканина, гума, шкіра, пластик, порцеляна, метал та інші (мал. 197).

Клей — розчин, суміш органічних або неорганічних речовин природних або штучних, які застосовують для з’єднання (склеювання) матеріалів.

Клеї широко застосовують для просочення подрібнених деревних відходів при виробництві плитних матеріалів і різних виробів, а також для виготовлення клеєних деталей і конструкцій з оброблених кускових відходів (мал. 198).

Мал. 197. Приклади клеїв

Мал. 198. Для виготовлення пресованої дерев’яної плити використовують клей

Клеї добре змінюють свої властивості, враховуючи застосовані до них добавки. З пластичного стану клеї легко переходять в еластичний або склоподібний стан. Існують клеї, що застосовуються для роботи з такими матеріалами, як, наприклад: гума, шкіра, шкірозамінник, дерево, фарфор, кераміка та інші, вони стають пластичними після висихання. Тому такі клеї зручно використовувати для склеювання підошви взуття та інших елементів, які можуть деформуватися.

Із зростанням потреб людства у тканинах та прядильних матеріалах, почався бурхливий розвиток виробництвах хімічних волокон. Нові матеріали дешеві, довговічні, наділені якостями, які відсутні у натуральних волокон.

Штучні волокна в природі не ростуть. Вчені розробляють їх у лабораторіях, а виготовляють із спеціальних хімікатів. Штучні волокна міцні та жорсткі.

Деякі, особливо нейлон і спандекс, можна розтягнути як гумку. Люди використовують їх для виготовлення одягу, килимів, меблів, мотузок та багатьох інших виробів.

Види синтетичних волокон:

Район (штучний шовк) та віскоза за текстурою схожі на шовк і є дешевшими та доступнішими. Віскозу можна легко виткати, як шовкові волокна, її можна фарбувати в різноманітні кольори. Район змішують з бавовною для виготовлення простирадел або з вовною для виготовлення килимів.

Нейлоне першим повністю синтетичним волокном (мал. 199).Виготовляється з вугілля, води та повітря. Нейлонове волокно міцне, еластичне і легке. Нейлон блискучий і легко миється, що робить його дуже популярним для виготовлення одягу. Його зазвичай використовують для виготовлення шкарпеток, штор, спальних мішків, наметів, зубних щіток, автомобільних ременів безпеки. Нейлон легкий, але дуже міцний і довговічний, тому його використовують для виготовлення парашутів і мотузок для скелелазіння. Нейлонова нитка насправді міцніша за сталевий дріт.

Мал. 199. Вироби з нейлону, поліестеру і акрилу

Поліестер — тканина, виготовлена з цього матеріалу, не мнеться, тому її краще використовувати для виготовлення одягу, сорочок та інших предметів одягу (мал. 199).

Акрил — це синтетичне волокно, яке зазвичай використовується для виготовлення штор, светрів, шалей і ковдр (мал. 199).

Будьте обережні в синтетичному одязі!

Основна відмінність між синтетичним і натуральним волокном полягає в тому, як вони горять. Натуральні волокна горять під час підпалу, тоді як синтетичні волокна фактично плавляться під час нагрівання. У результаті синтетичний матеріал розплавиться на вашому тілі та завдасть серйозної шкоди. Ось чому рекомендується ніколи не носити синтетичні тканини під час роботи в лабораторії чи на кухні чи біля будь-якого відкритого вогню.

Переваги синтетичних волокон:

• Синтетичні волокна дешевші;
• Вони довговічні та легкодоступні;
• Більшість тканин із синтетичних волокон не мнуться;
• Синтетичні тканини сохнуть набагато швидше, ніж натуральні.

Матеріали, отримані хімічним шляхом стали невід’ємною частиною сучасного життя. Вони використовуються в одноразових пластмасових контейнерах, кухонному посуді, як покриття, у текстильних і синтетичних тканинах, фарбах, емалях, медичному та хірургічному обладнанні. Широке застосування такі матеріали отримали в автомобільній та аерокосмічній промисловості, хімічній та косметичній промисловості, у важких промислових машинах і як частин пристроїв, таких як комп’ютери, ноутбуки, світлодіодні телевізори, побутова техніка, сонячні батареї та ізолятори. Важливо не накопичувати їх на звалищах, а переробляти для вторинного використання.

Конспект учня (запиши в зошит)

ТЕМА. МАТЕРІАЛИ, ОТРИМАНІ ХІМІЧНИМ ШЛЯХОМ

Усі вироби, що нас оточують, виготовляються з різноманітних матеріалів. Речовина, яка використовується для виготовлення чогось, називається матеріалом.

Матеріалами хімічного походження називають такі, яких немає в природі. Наприклад, пластик, гума, клеї синтетичні волокна та інші.

Подумай та дай відповідь

• 1. Що ми називаємо матеріалами? Наведіть приклади
• 2. Що таке пластмаса? Наведіть приклади її використання
• 3. Що таке каучук, гума?
• 4. Як використовують каучук?
• 5. Для чого використовують клеї? Наведіть приклади речовин, які можна склеювати.
• 6. Які тканини відносяться до синтетичних? Наведіть приклади де їх застосовують.
• 7. Назвіть основні переваги використання синтетичних волокон.