Домашний эксперимент, страница 65, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Если пропитать хлопчатобумажную ткань силикатным клеем, а затем высушить ее, то ткань гореть не будет! Так получают огнеупорную ткань для пожарных.

Описанное явление основано на химических и физических свойствах силикатного клея (известного как «жидкое стекло») и хлопчатобумажной ткани. Чтобы понять, почему пропитанная ткань не горит, необходимо детально рассмотреть свойства компонентов и сам процесс.

Решение

Основой хлопчатобумажной ткани является целлюлоза — органический полимер с химической формулой $(C_6H_{10}O_5)_n$. Как и большинство органических материалов, целлюлоза горюча. При нагревании в присутствии кислорода она легко воспламеняется и сгорает, полностью разрушаясь.

Силикатный клей — это водный раствор силикатов натрия ($Na_2SiO_3$) или калия ($K_2SiO_3$). Данные вещества являются неорганическими и, следовательно, негорючими.

Процесс придания огнеупорности выглядит следующим образом:

1. При пропитке жидкий клей проникает в структуру ткани, обволакивая каждое целлюлозное волокно.

2. Во время сушки вода испаряется, а силикат натрия реагирует с углекислым газом ($CO_2$) из воздуха. Эта реакция приводит к образованию нерастворимой и тугоплавкой кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$), которая при высыхании превращается в аморфный диоксид кремния ($SiO_2$). Упрощенно реакции можно записать так:

$Na_2SiO_3 + CO_2 + H_2o \rightarrow Na_2CO_3 + H_2SiO_3 \downarrow$

$H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

3. В результате на волокнах ткани формируется тонкая, прочная, стекловидная пленка из диоксида кремния.

Именно эта силикатная пленка обеспечивает защиту от огня. Во-первых, она создает физический барьер, который изолирует горючие волокна целлюлозы от доступа кислорода, без которого горение невозможно. Во-вторых, диоксид кремния ($SiO_2$) сам по себе является тугоплавким (температура плавления около 1700 o C) и абсолютно негорючим веществом. При воздействии пламени целлюлоза под защитным слоем может обуглиться (пиролизоваться), но не воспламенится. Дополнительный огнезащитный эффект дает испарение остаточной воды из силикатного слоя при нагреве, что охлаждает ткань.

Таким образом, горючая органическая основа (хлопок) заключается в негорючую неорганическую капсулу (силикаты), что делает весь материал огнестойким.

Ответ: Ткань, пропитанная силикатным клеем, не горит, потому что после высыхания на её волокнах образуется тонкая стекловидная пленка из негорючего диоксида кремния. Эта пленка блокирует доступ кислорода к горючей целлюлозе и обладает высокой термостойкостью, предотвращая воспламенение ткани.