Лабораторный опыт 28, страница 415 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 81. Химия в строительстве. Глава 9. Химия на службе обществу - страница 415.

Условие.

Лабораторный опыт 28. Клеи

1. Нанесите на бумагу слой силикатного (канцелярского) клея и дайте ему высохнуть. Как изменились свойства бумаги? Легко ли ее согнуть? Повторите этот опыт с клеем ПВА и крахмальным клейстером. Дайте объяснения.

2. Ознакомьтесь с образцами клеёв, принесенными из дома или находящимися в кабинете химии. Какие из них требуют введения отвердителя? Какие для склеивания необходимо предварительно выдержать на воздухе?

Решение.

Решение 2.

1. При нанесении на бумагу силикатного (канцелярского) клея и его последующем высыхании, свойства бумаги существенно изменяются. Бумага в месте нанесения клея становится очень жесткой, хрупкой и ломкой. Она приобретает глянцевый, стекловидный вид. Согнуть такую бумагу, не повредив её, практически невозможно — она будет трескаться и ломаться по линии сгиба.

Объяснение: Силикатный клей — это водный раствор силикатов натрия ($Na_2SiO_3$) или калия ($K_2SiO_3$). При высыхании (испарении воды) и взаимодействии с углекислым газом ($CO_2$) из воздуха, он превращается в твердый аморфный гидратированный диоксид кремния ($SiO_2 \cdot nH_2O$). Это твердое, стеклоподобное вещество пропитывает волокна целлюлозы, из которых состоит бумага, и, застывая, создает жесткую и хрупкую структуру.

При нанесении на бумагу клея ПВА (поливинилацетатного), после высыхания бумага также становится более жесткой, но в отличие от силикатного клея, она сохраняет эластичность. Слой клея образует прозрачную или белесую пленку. Бумагу можно согнуть, хотя это и потребует несколько больших усилий, чем с чистой бумагой. Пленка клея при этом не трескается.

Объяснение: Клей ПВА — это эмульсия полимера (поливинилацетата) в воде. Когда вода испаряется, частицы полимера сливаются вместе (коалесцируют), образуя сплошную, гибкую и прочную пленку. Эта полимерная пленка скрепляет волокна бумаги, увеличивая ее прочность, но, благодаря своей эластичности, не делает ее хрупкой.

При нанесении крахмального клейстера бумага после высыхания становится жесткой и коробится (деформируется). Она теряет гибкость, но не становится такой хрупкой, как с силикатным клеем, хотя при сильном изгибе высохший клейстер может потрескаться.

Объяснение: Крахмальный клейстер — это коллоидный раствор, полученный при набухании зерен крахмала (природного полисахарида) в горячей воде. При высыхании молекулы крахмала сцепляются друг с другом и с волокнами бумаги. Образующаяся пленка довольно жесткая и менее эластичная по сравнению с ПВА, что и определяет итоговые свойства бумаги.

Ответ: Бумага, обработанная силикатным клеем, становится очень жесткой и хрупкой, ее легко сломать при сгибании. Бумага с клеем ПВА становится прочнее и жестче, но сохраняет эластичность. Бумага с крахмальным клейстером становится жесткой, может коробиться и трескаться при сгибе. Различия объясняются природой вещества, остающегося после испарения воды: хрупкая неорганическая структура у силикатного клея, эластичная полимерная пленка у ПВА и относительно жесткая пленка природного полимера у клейстера.

2. При ознакомлении с различными образцами клеев можно выделить две основные группы по способу их применения и отверждения.

Клеи, требующие введения отвердителя: Это, как правило, двухкомпонентные клеи. Они поставляются в виде двух отдельных составов — основы (смолы) и отвердителя. Перед использованием компоненты смешиваются в определенной пропорции. Отвердитель запускает химическую реакцию (полимеризацию или сшивание молекул), в результате которой клей необратимо застывает, образуя очень прочное соединение.

Примеры: эпоксидный клей (эпоксидная смола + отвердитель, например, полиамин), некоторые полиуретановые и полиэфирные клеи, некоторые виды "холодной сварки".

Клеи, которые необходимо предварительно выдержать на воздухе: Это контактные клеи. Их особенность заключается в том, что клей наносится на обе склеиваемые поверхности. Затем необходимо дать клею подсохнуть в течение некоторого времени (обычно 5-15 минут), пока не испарится большая часть растворителя и клеевая пленка не перестанет быть липкой на ощупь. После этого поверхности с силой прижимают друг к другу. Схватывание происходит практически мгновенно, и корректировка положения деталей после соединения невозможна.

Примеры: клей "Момент" (на основе синтетического каучука), резиновый клей, многие клеи для обуви, клеи для приклеивания шпона или пластика.

Ответ: Введения отвердителя требуют двухкомпонентные клеи, например, эпоксидные. Предварительно выдержать на воздухе для испарения растворителя необходимо контактные клеи, например, клей "Момент" или резиновый клей.