Твердые вещества могут быть кристаллическими и аморфными. В кристаллических веществах имеет место дальний порядок расположения частиц в узлах кристаллической решетки (атомов, молекул или ионов). Пример - известная всем поваренная соль (хлорид натрия). В кристаллах этого вещества каждый ион натрия окружен шестью ионами хлора, а каждый ион хлора - шестью ионами натрия. Ионы натрия и хлора строго чередуются в пространстве, образуя трехмерную решетку хлорида натрия.

Кристаллическая решетка хлорида натрия

Аморфные вещества не имеют дальнего порядка расположения частиц: расположение атомов (групп атомов) может меняться в широких пределах. Пример - силикатное стекло. Силикатных стекол известно множество, возьмем, например, такое - xNa₂O*ySiO₂:

Структура силикатного стекла

Каждый атом кремния находится в центре тетраэдра [SiO₄] с четырьмя атомами кислорода на вершинах, но эти тетраэдры могут соединяться разными способами. А в полостях между ними расположены ионы натрия - тоже без строгого порядка.

Этим аморфные твердые тела отличаются от кристаллов и напоминают жидкости. По-сути стекло - очень вязкая жидкость, ее течения мы не наблюдаем только благодаря очень высокой вязкости стекла.

Что происходит при нагревании? Кристаллическое тело остается твердым до температуры плавления, после чего скачкообразно переходит в жидкое состояние. Это явление называется плавлением, плавление кристаллических тел происходит при строго определенной температуре. Температура плавления - одна из важнейших характеристик кристаллических тел. Например, лед плавится при 0°С.

Аморфные твердые тела при нагревании не имеют четкой точки плавления. Они понемногу размягчаются, переходят в вязко-текучее состояние, т.е. становятся все более похожи на обычные жидкости. Типичный пример - оконное стекло. При нагревании оно постепенно размягчается, приобретает тягучесть, затем становится жидким - это превращение происходит в широком интервале температур. Хрупкое и твердое при комнатной температуре стекло становится вязким и пластичным при нагревании. При охлаждении происходит обратный переход (тоже не резко, а в широком интервале температур). Температура (интервал температур) при которой пластичное аморфное твердое тело становится стеклообразным и хрупким называется температурой стеклования.

Органические полимеры также могут быть аморфными или кристаллическими. Но в случае полимеров эти два состояния не являются строго взаимоисключающими: даже в полимере с кристаллическим строением до половины молекул могут быть в аморфном состоянии.

Как известно, основу пластиков составляют органические полимеры с наполнителями, пластификаторами и разными другими добавками. В зависимости от назначения и условий эксплуатации требования к пластикам могут быть самыми разными. От одних полимеров требуется пластичность, от других - жесткость. Но само название: "пластмасса", "пластическая масса" содержит слово "пластический", т.е. от пластиков часто требуется именно пластичность и упругость. А хрупкость - наоборот часто противопоказана.

Будучи аморфными (или частично аморфными) твердыми телами, органические полимеры также могут находиться в эластичном и в стеклообразном состоянии. Например, резина, упругая при комнатной температуре, на сильном морозе становится хрупкой. Пластмассы, которые при комнатной температуре хорошо переносят удары (остаются только вмятины), от удара на морозе могут растрескаться. Температура перехода из стеклообразного состояния в пластичное может быть значительно выше комнатной, например, равняться 110°С - сути дела это не меняет: если от полимера требуется именно пластичность, он должен работать выше температуры стеклования.

Но не только охлаждение может привести к переходу пластиков из эластичного состояния в стеклообразное. Есть и другие факторы: действие агрессивных веществ (в частности - кислорода воздуха), действие ультрафиолетового излучения, действие растворителей, которые вымывают из пластмассы пластификатор и т.д. Результат потери пластиком эластичности может быть неприятным, иногда - плачевным.

Например, если стенки или пробка бутылки с химическим реактивом станут хрупкими, они легко могут треснуть, а содержимое - вырваться наружу. Результат: пожар, отравление, в лучшем случае - потеря реактива, порча оборудования и окружающих вещей.

Раньше много раз наблюдал, как растрескивались пластмассовые крышки бутылок и банок "Реахим". Но раньше хоть бутылки были стеклянными, теперь все чаще и чаще они из пластика. И не всегда - из стойкого пластика. Вот, например, что произошло с бутылкой, полной пергидроля при хранении:

<Полимеры, Мономеры, Природные полимеры, Пластмассы, Природные вещества / Polymers, Monomers, Natural Polymers, Plastics, Natural products>

<Полимеры (разные вопросы) (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]