Химический состав и структура материала, их влияние на свойства материалов и изделий.

Показатели химического состава могут выполнить различные функции и служить идентифицирующими признаками ассортиментной принадлежности качества. Например, высокая массовая доля сахарозы характерна для сахара и сахаристых кондитерских изделий, а наличие кофеина - для натурального кофе. Повышенное содержание сивушных масел, метилового спирта является показателем качества (в частности, безопасности), а также критерием отнесения этилового спирта к питьевому или техническому.

Все товары, независимо от их назначения, представляют совокупность определенных веществ. Различия между товарами обусловлены набором веществ и\или их соотношением. Например, все пищевые продукты и большинство непродовольственных товаров содержат воду и сухие вещества, но в разном соотношении. Так называемые сухие продукты и многие непродовольственные товары отличаются повышенным содержанием сухих веществ и очень низким (от 0,1 до 25%) воды. Кроме того, товары имеют разный состав сухих веществ.

Химические свойства товаров обусловлены не только составом веществ, но и их способностью формировать определенные потребительские свойства. Например, сахара, кислоты, соли и другие вкусовые вещества влияют на вкус, красящие вещества - на цвет, ароматические вещества - на запах.

Все многообразие химических веществ товаров можно подразделить в зависимости от их природы на определенные группы, подгруппы и виды.

Приведенная классификация веществ отличается от принятой в химии и товароведении продовольственных товаров тем, что классификационные группировки I и II ступеней обобщены по признаку общности определенных свойств, влияющих на формирование товароведных характеристик.

Все химические вещества делятся на воду и сухие вещества, входящие в состав продовольственных и непродовольственных товаров.

Химические свойства материалов и изделий характеризуются их реакцией на действие различных химических веществ и окружающей среды. От этого зависят режим технологической обработки материалов и готовых изделий и сроки службы (годности, реализации).

Химический состав и внутренняя структура определяют химические свойства вещества. Они формируются, в частности, в процессе технологической обработки. Объективно существует логическая цепь: химический состав - технология - структура - свойства изделия. Эту взаимосвязь химического состава и структуры со свойствами готовых изделий, факторами, оказывающими влияние на эти свойства изделий, изучают материаловедение и технология.

Химический состав обуславливается, прежде всего, конкретными химическими элементами, соединенными в определенных количествах, а также порядком их соединения и распределения в пространстве.

Химический состав важен для всех товаров. Он определяет пищевую ценность продуктов питания. Недостаток некоторых химических элементов в организме человека может вызвать, например, расстройство нервной системы, нарушение обмена веществ, заболевания пищеварительного тракта. Наличие даже незначительного количества токсичных элементов (олова, свинца, ртути, селена, мышьяка и др.) в продуктах питания может привести к отравлению и тяжелым заболеваниям.

Количественное содержание компонентов в жидкой, твердой, и газообразной смесях характеризуется концентрацией. Концентрация может быть выражена в массовых и молярных долях.

Массовая концентрация - это величина, равная отношению массы компонента к объему системы. Она выражается в кг\м3.

 Молярная концентрация равна отношению количества компонентов, выраженного в молях, к объему системы (чаще раствора): единица измерения - моль\м3. Концентрация может выражаться и в безразмерных величинах: массовая, объемная или молярная доля.

Массовая доля - величина, равная отношению массы компонента смеси к массе смеси. Например, при оценке качества текстильных материалов оценивают массовую долю волокон, составляющих текстильный материал. Массовая доля может выражаться в процентах или долях единицы.

Объемная доля характеризует состав смеси и равна отношению объема компонента к объему смеси.

Молярная доля равна отношению количества вещества компонента в молях к общему количеству молей вещества смеси.

Комплекс потребительских свойств изделий предопределяется структурами всех уровней. Уровни структуры располагаются иерархически: Классификация химических веществ товаров

· Макроструктура определяется строением твердых тел, которое видно невооруженным глазом или под лупой.

· Микроструктура видна под микроскопом. Характер микроструктуры (размеры, форма и взаимное расположение кристаллов) оказывает большое влияние на свойства материалов.

· Мезоструктура характеризуется структурой и расположением элементарных частиц. Элементарные частицы - субъядерные частицы, т.е. мельчайшие частицы материи (например, электроны), которые не являются молекулами, атомами, ионами и др.

Отдельные свойства и их показатели обусловлены преимущественно структурой уровня. Это обстоятельство вызывает необходимость оценки количественных зависимостей свойств от показателей соответствующих структур.

Наиболее важными из химических свойств является реакция на действие воды (растворимость, водостойкость), кислот, щелочей, окислителей, восстановителей и растворителей, а также высокой или низкой температуры.

Отношение к действию воды (растворимость в воде, водостойкость) рассматривается при различной температуре в течение определенного времени. Для одних товаров растворимость в воде является положительным свойством (моющие вещества), для других - отрицательным (пленочные покрытия).

Растворимость влияет на прочность, сопротивление истиранию, защитную способность, прочность и способность к окраске и др. Так, прочность вискозных нитей и тканей при увлажнении снижается вдвое.

Металлические изделия под действием влаги подвергаются коррозии, в результате снижается их прочность и ухудшается внешний вид.

Синтетические волокна по сравнению с натуральными поглощают мало воды, что усложняет их крашение и нанесение печатного рисунка.

Не растворимыми в воде (водостойкими) являются, например, силикатные товары (стеклянные, фарфоровые, фаянсовые), большинство пластических масс.

Для повышения водостойкости некоторые изделия покрывают специальными пленками, пастами, красками и другими составами. Реакция товаров на воду имеет значение для определения условий эксплуатации, условий и сроков их хранения, транспортирования, вида и характера упаковки.

Отношение к действию кислот подразумевает изменение свойств материалов и изделий под действием органических и неорганических кислот. Действуя на материал кислотой можно определить его химическую природу. Например, шерстяные волокна не растворяются в слабых растворах серной кислоты, а растительные волокна (хлопок, лен) растворяются, что позволяет определить шерсть в смеси с хлопком, льном и другими растительными волокнами.

Некоторые изделия в процессе эксплуатации соприкасаются с кислыми средами. Это учитывается, когда при их изготовлении выбираются материалы, устойчивые к действию таких сред. Кислоты, особенно щавелевая и винная, растворяют ржавчину и чернила, поэтому они входят в состав средств для выведения ржавых и чернильных пятен.

Высокую устойчивость к действию кислот, за исключением плавиковой кислоты, имеют стекло, керамические изделия. Плавиковая кислота применяется для ремонта стеклянных и керамических изделий.

Металлические изделия (кроме изделий, изготовленных из благородных металлов) под действием кислот постепенно разрушаются. Некоторые материалы и изделия обладают стойкостью к одним кислотам и нестойки к другим. Так, соляная кислота меньше разрушает древесину, чем серная.

Отношение к действию оснований - это способность материалов и изделий сохранять или изменять свои свойства под действием оснований. По отношению к действию оснований также распознают природу материалов. Она имеет значение при оценке качества моющих средств, стирке белья, мойке посуды и т.д. Отношение к действию оснований учитывают и при технологической обработке изделий. Так, концентрированные растворы щелочей гидролетически действуют на полиэфирные волокна, это приводит к их деструкции, что следует учитывать при отделке тканей из полиэфирных волокон.

При изготовлении, эксплуатации, хранении и уходе изделия подвергаются действию веществ, обладающих окислительными и восстановительными свойствами.

Под действием кислорода воздуха (особенно в присутствии влаги), NO₂, SO₂, происходит окисление некоторых изделий. Они стареют, теряют эластичность, гибкость, становятся хрупкими, некоторые из них ржавеют.

При окислении олифы и масляных лаков образуются нерастворимые продукты (пленка). У многих полимеров под действием окислителей ускоряются процессы старения. Для защиты полимеров от старения применяют антиоксиданты, например замещены фенолы, ароматические амины, органические соединения серы и др.

При хранении товаров бытовой химии и ряда материалов на основе высокомолекулярных соединений возможны вредные для товаров последствия, вызванные присутствием восстановителей, например, сероводорода воздуха.

Стойкими ко многим растворителям являются стекло, керамика. Пластмассы, например полистирол, полиметилметакрилат, легко растворяются в ряде растворителей, что учитывается при производстве и ремонте изделий из них.

Температура также существенно влияет на химический состав и структуру материалов и изделий. Материалы могут подвергаться воздействию высоких и низких температур. Так, под действием высоких температур происходит необратимая коагуляция (денатурация) белков в пищевых продуктах. Жиры при нагревании до температуры 250….300 С разрушаются с выделением летучих веществ.

Процесс высокотемпературного превращения (разложения) органических соединений, который сопровождается их деструкцией и вторичными процессами (полимеризации, изомеризации, конденсации), называется пиролизом. Обратный процесс, проходящий при воздействии на материалы пониженных температур ( ниже - 50 С), называется криолизом.

Использованная литература и источники информации

1. Николаева М.А. «Товароведение потребительских товаров, теоретические основы» М: Норма, 2006г.

2. Райкова Е.Ю. Теория товароведения / Е.Ю.Райкова, Ю.В.Додонкин. – М., 2002. – 240 с.

3. Новикова А.М. Товароведение и организация торговли продовольственными товарами / А.М.Новикова, Т.С.Голубкина, Н.С.Никифорова. – М., 2000. – 480 с.                                                  

4.Петрище Ф.А. «Теоретические основы товароведения и экспертизы товаров» М: Издательский дом Дашков и К, 2004г.

 5. www.kycherova.ru/pon/index.html