výpisky ze skript

oda je z odolného materiálu, e/ pokovování , f/ nátěry – vytvářejí po zaschnutí tenkou ochrannou vrstvu, olejové nátěry (měkké, dobře lnou na povrch kovu, málo pevné, vodou bobtnají), asfaltové nátěry – z přírodního asfaltu z odpadu při destilaci ropy, vhodná ochrana před vodou, nitrocelulozové laky – dobré mechanické vlastnosti, ve vodě nerozpustné, na kovové předměty, syntetické pryskyřice – dobře lnoucí, lesklý a pružný film, odolné vůči vodě a chemikáliím, (fenolformaldehydové pryskyřice, polyvinylchlorid, teflonové laky, silikonové laky, kaučukový latex a chlorovaný kaučuk).
Voda
Základní vlastnosti vody
2 atomy H a 1 atom O, v této podobě se vyskytuje jako pára, v kapalném skupenství – vodíkové můstky, tuhé skupenství – pravidelný čtyřstěn kovalentní a vodíkové vazby), 0-4°C zvyšování hustoty, další růst teploty snižování hustoty, skupenské teplo tání 0,33 kJ, skup.teplo vypařování 2,3 kJ,
Voda v přírodním prostředí
1337mil.km3 (97,2% - slaná voda, obsah soli 30g/l), srážky určují charakter krajiny, podzemní voda, prameny, řeky(koloběh vody v přírodě,
srážková voda – v atmosféře se obohacuje o látky: kapalné, tuhé (aerosol) a plynné, oxid uhličitý značně zvyšuje agresivitu této vody, vlivem exhalací(oxid siřičitý, oxidy dusíku(kyselé deště obsahující kys.sírovou a dusičnou
podzemní vody – obohacená o látky, které získala při průchodu horninami, nízké konc.org.látek, vysoké konc.anorg.rozpuštěných látek, minerální vody – obsah minerálních látek překročil 1000mg/l, teplota poměrně stálá (stoupá s hloubkou o 1°C na 33m), nad 25°C(termální, nad 45°C(hypertermální,
povrchové vody – podzemní+srážkové, (konc.minerálních sloučenin – 200-300mg/l), podstatně vyšší konc.org.látek než podzemní, kvalita silně ovlivňována odpadními vodami; z rozpuštěných plynů má největší význam kyslík – podmiňuje život, dostává se do vody stykem hladiny a atmosféry a fotosyntézou rostlin, jeho rozpustnost je vyšší než rozpustnost dusíku, podzemní vody jsou bezkyslíkaté
bakterie – získávají energii přeměnou organických látek, probíhá-li metabolický děj za přítomnosti kyslíku(aerobní, bez přítomnosti(anaerobní
anaerobní procesy – probíhají pomaleji než aerobní, jejich produkty jsou zapáchající, pro vyšší organismy i toxické, probíhají při vyčerpání kyslíku ve vodě zpravidla přítokem odpadních vod, anaerobní prostředí vylučuje život vyšších organismů, hnilobná voda není pro většinu účelů použitelná
aerobní procesy – rychlejší, netoxické, možný život vyšších organismů,
organismy potřebují ke svému životu kromě energie také určité prvky – biogenní (C,O,N,H,P), podle toho zda jsou zdrojem C pro syntézu organické sloučeniny nebo oxid uhličitý, rozlišujeme organismy organotrofní (bakterie, které rozkládají org.látky a vyšší organismy) a lithotrofní (rostliny, spec.druhy bakterií), eutrofizace – rozmnožení řas a sinic ve vodě (v létě), snížení kvality vody, důležitá přítomnost dusíku ((odstraňuje se při čištění)
Úprava vody pro její použití
hlavní oblasti použití: závlahy, průmysl, spotřeba obyvatelstvem = pitná voda - asi 150 l/obyv.den, jen malá část na pitné účely, v pitné vodě je limitována řada chemických, radiologických a biologických ukazatelů, nejkvalitnější jsou podzemní – zpravidla nevyžadují úpravu, ale někdy obsahují železité nebo manganaté soli, které se můžou oxidovat(ucpání potrubí, odkyselení=odstranění oxidu uhličitého(koroze; využívají se i vody povrchové – musí být upraveny čiřením (přídavek železité nebo hlinité soli), použití aktivního uhlí – absorbuje nečistoty na svůj povrch (velmi nákladné), nutná desinfekce – nejčastěji chlorem nebo jeho sloučeninami (dnes nahrazován ozonem); na závlahy – povrchová voda bez úprav; v průmyslu – chlazení, odstraňují (změkčování) se ionty (tvorba kamene)
Odpadní voda
= voda po použití, změněné vlastnosti, z domácností = splašková, +průmyslové a městské odpady - odváděny do vodního recipientu, kde způsobují závady (zanášení nádrží a koryt řek nerozpuštěnými látkami, vyčerpáním kyslíku zamezení života vyšším organismům, obsahem patogenních organismů zhoršení hygienických vlastností, obsahem nutričních látek(eutrofizace, pachové potíže, kontaminace toxickými látkami, okyselení nebo alkalizování vody, extrémní oteplení vody) proto je nutné je čistit, městské čističky, průmyslové čističky,
Voda pro přípravu betonu
voda betonářská – nezbytná součást (hydratace cementu), záměsová – na vytvoření směsi, ošetřovací – na ošetření po zatvrdnutí, spodní hodnota pH 4 horní 6, omezena je koncentrace látek zamezující hydrataci, huminové látky(snižování pevnosti betonu tvorbou humátů, vliv síranu a hořčíku se projevuje až ve vodě ošetřovací, chloridy způsobují korozi výztuže betonu (nepoužitelné vody: z rašelinišť a minerálních)
voda náporová – dostává se do styku se stavebními konstrukcemi, dělíme na slabě středně a silně agresivní :
slaběstředněsilně
pH 5,0-6,54,0-5,0pod 4,0
CO2 mg/l4-1515-30nad 30
SO42- mg/l250-500500-1000nad 1000
Mg2+ mg/l1000-2000nad 2000nad 2000
NH4+ mg/l100-500nad 500nad 500
Účinky této vody jsou ovlivněny její agresivitou, způsobem styku s betonem, odolností betonu, stavem jeho povrchu a teplotou
Vzduch a ovzduší
atmosféra - asi 300 km nad povrch, snižování hustoty, vzduch – směs plynů ( suchý vzduch: 78,09% N; 20,94% O; 0,93% Ar; 0,03% CO2), atmosférický vzduch – obsahuje i proměnlivé množství páry (1-3%), malý zlomek vzácných plynů (jednotky: parts per million), ozon – horní vrstvy atmosféry, absorbuje UV, (ochranný obal kolem Země, poškozování exhalacemi, člověk vdechne 15 kg vzduchu/den,
znečisťující látky – plynné: oxid siřičitý - plošná devastace lesů, spalováním fosilních paliv s obsahem S, největší množství uvolňují tepelné elektrárny spalující uhlí, dále výroba k.sírové, ropné rafinerie, v ovzduší setrvává 2-7 dní; oxid dusnatý – vznik přímým sloučením prvků při teplotách nad 1000°C, v přítomnosti kyslíku oxiduje na oxid dusičitý, který tvoří hnědé dýmy, zdrojem jsou motorová vozidla, tepelné el., spalovny, výrobní procesy kyselin, hnojiv, skla, cementu, el.výboje v atmosféře; oxid uhelnatý – produkt nedokonalého spalování, krevní jed (váže se na hemoglobin), produkce: zážehové motory, dlouhá trvanlivost v ovzduší (měsíce až roky); oxid uhličitý – není považován za znečisťující, vzniká dokonalým spalováním C, mikrobiálním rozkladem a vydechováním, jeho obsah v atmosféře zabraňuje vyzařování tepla do vesmíru(významný regulátor zemské teploty; uhlovodíky – methan (anaerobní rozklad org.hmoty), hexeny a penteny (mnohem závažnější, spalovací motory); kapalné a pevné – přirozený nebo umělý původ, (aerosoly (kapalné jsou mlhy, pevné jsou dýmy nebo prachy), přesycení vodní parou ( kondenzace za vzniku mlhy, aerosol na uhlovodících(smog, závažné tuhé aerosoly – živé organismy (pyl, viry, bakterie); k odstraňování částic dochází vlivem dešťů; katalyzátory, filtry apod.
Vazba a řetězení C
Řetězení až do makromolekulárních rozměrů, v org.sloučeninách jsou atomy vázány kovalentně, zpravidla čtyřvazný, vazby: jednoduché (nasycené), dvojné a trojné (nenasycené), dvojná vazba – dva elektronové páry, trojná vazba – tři elektronové páry,
řetězce – rovně probíhající (nerozvětvené, rozvětvené), uzavřené do cyklů (jednoduchých, složitých),
Hlavní typy org.sloučenin
C-H – uhlovodíky: alifatické - alkany (CnH2n+2, jednoduchá vazba), alkeny (CnH2n, jedna nebo více dvojných vazeb), alkiny (CnH2n-2, jedna nebo více trojných vazeb); cyklické – řetězec spojený do kruhu, cykloparafiny (cyklopropan), cykloolefiny (cyklopropen), aromatické sloučeniny (=areny, benzen)
Deriváty uhlovodíků
substitucí jednoho nebo více atomů vodíku v molekule uhlovodíku jiným prvkem nebo skupinou prvků vzniknají deriváty uhlovodíků; alkoholy – alifatické uhlovodíky, H nahrazen –OH, reakcí s kyselinami (esterifikací) (estery, H nahrazen kovem ( soli org.kyselin, u arenů: H nahrazen –OH (fenoly, dehydratací alkoholů(étery, heterocyklické sloučeniny – včleněn jiný atom do uzavřeného kruhu C atomů
Chemické složení dřeva
Přírodní heterogenní systém, tvořený mnoha látkami: hlavní složky (sacharidická část – 70% /celulóza/, aromatická část – 25% /lignin/) doprovodné složky – 5%(organické /smoly, terpény, mastné kyseliny, alkoholy, bílkoviny/, anorganické
sacharidy – jedna z nejrozšířenějších přírodních látek, dělění: monosacharidy – CnH2nOn (n=2-7), na každém uhlíku je vázaná skupina –OH nebo =O, vyjádření lineárním nebo cyklickým vzorcem, dobře rozpustné ve vodě, glukóza, ribóza, galaktóza, manóza; složené – vznikají řetězením molekul monosacharidů (2 molekuly monosacharidu(disachraidy, více molekul(polysacharidy)
celulóza – podstata podpůrné tkáně rostlin, polysacharid, 1000-3000 molekul glukózy, ve vodě nerozpustná, poměrně odolná vůči chemikáliím, používá se do prefabrikovaných omítkových směsí a do spec.kompozitů,
cukr – značně ovlivňuje tvrdnutí cementu
hemicelulózy – lineární polysacharidy s kratším řetězcem než celulóza, heterogenní stavba
lignin – složitá látka aromatického charakteru, v molekule benzenová jádra, ve dřevě je převážně v mezibuněčné hmotě, lignin sulfonan sodný - odpadá při zpracování dřeva na celulózu, používá se jako plastifikátor do betonu
plastifikační přísady – již v malých dávkách ovlivňují zpracovatelnost betonu, hydrofilní vrstva povrchově aktivní látky snižuje povrchové napětí vody(dokonalejší smáčení vody(zlepšení zpracovatelnosti při stejném w)
Znehodnocující činitelé dřeva a ochrana proti nim
dělení: biotické (bakterie, houby, hmyz) a abiotické (povětrnostní vlivy – teplota, vlhkost, sluneční záření, koroze, oheň, mechanické opotřebení)
bakterie – rozklad dřeva ve vodném nebo vlhkém prostředí, podléhá především celulóza
houby – rozkládají buněčnou hmotu, hmyzí larvy se živí dřevní hmotou(zanechávají chodbičky(snížení pevnosti a celistvosti dřeva
chem.agresivní prostředí – poměrně dobře odolává, dlouhodobým působením se rozkládá,
oheň – dobrá hořlavina, teplota vzplanutí je přes 300°C, dlouhodobým působením nad 50°C(oxidace( znehodnocení
ochrana – odvod srážkové vody, izolace proti zemní vlhkosti, nátěry na bázi vysychavých olejů, napouštění vosky, vodním sklem, boraxem, insekticidní a fungicidní přípravky
Živice
Společný název pro asfalt dehet a smolu, složité směsi přírodních nebo pyrogenetických uhlovodíků, rozpouštějí se v sirouhlíku a org.rozpouštědlech
Asfalty
přírodní (chemicky nejednotné, obsahují minerální příměsi, čistí se přetavováním) nebo destilací ropy; dvě skupiny: malteny (olejovité součásti, nositele plastických a elastických vlastností asfaltů, dělí se na: oleje, olejové a asfaltové pryskyřice), asfalteny (tmavé součásti, nositeli tvrdosti asfaltu)
ropné asfalty – primární destilační asfalty (tuhé až polotuhé), krakované, extrakční asfalty (z olejových ropných zbytků, jako nátěry), foukané neboli oxidační asfalty (foukáním vzduchu do asfaltů(elastičtější), ředěné asfalty (silniční asfalty, viskozita snížena přídavkem rozpouštědla)
jakost asfaltu se posuzuje podle bodi měknutí (proniknutí kuličky do asfaltu v závislosti na teplotě), snadno hoří, špatně se hasí, těžko se hojící popáleniny
asfaltové emulze – jemné částice asfaltu rozptýlené ve vodě za přítomnosti emulgátoru,
izolační asfaltové emulze – foukané asfalty s minerálním plnivem, (mastixy – vyšší podíl anorg.plniva)
izolace - izolační vložky s vrstvou tkaniny, lepenky, plsti, skleněných vláken (izolační a střešní lepenka – impregnováním lepenky asfaltovou hmotou)
Dehty a smola
Dehty – tmavě hnědé až černé kapaliny typického zápachu, získávají se suchou destilací org.látek (uhlí) za nepřístupu vzduchu, zdroj surovin pro těžkou org.chemii
Smola – tuhý zbytek po destilaci dehtům, lesklá hmota, bod měknutí lze zvýšit foukáním, roztavená černouhelná smola se používá jako pojivo pro silniční živičné směsi
Plastické makromolekulární látky
Zkráceně plasty. Látky, jejichž molekuly jsou velké útvary skládající se ze značného počtu atomů vzájemně vázaných chemickými vazbami. Zvláštnost vztahu mezi atomy ( určité specifické chemické a fyzikální vlastnosti,
Příprava plastů
Polymerace – seřetězením výchozích látek – monomerů, vznik polyetylenu.
Polykondenzace – mnohonásobně se opakující kondenzace dvou výchozích nízkomolekulárních sloučenin(makromolekula + zplodina, produkty mají jiné vlastnosti než reaktanty, (dále může probíhat esterifikace, amidace nebo alkylace),
Vlastnosti plastů
jsou závislé na jejich struktuře, délce a vztahu řetězců makromolekul,
Mechanické vlastnosti plastů ( pevnost v tahu, ohybu, rázu, odolnost proti otěru) – jsou dány strukturou řetězce, délkou řetězců, povahou mezimolekulárních sil,
Tepelná odolnost plastů – závisí na struktuře, nejvyšší teploty(roztržení řetězce makromolekuly, na úrovni dřeva, největší tepelná odolnost – silikony, fluorované uhlovodíky (teflon), provozní teploty asi 300°C.
Chemické vlastnosti plastů - záleží na struktuře a charakteru příměsi, organická rozpouštědla(bobtnání, rozpouštění, vniknutím rozpouštědla mezi řetězce, odolnost proti chemikáliím je rozdílná.
Zpracování plastů
Termoplasty – hmoty teplem tvárné, teplem měknou a po ochlazení tuhnou, při opětovném zahřátí opět měknou, zpracovávají se vstřikováním, litím, foukáním, vytlačováním, zpěňování(odlehčené materiály.
Reaktoplasty – teplem tvrditelné, při zahřátí měknou a pak se vytvrdí na žádaný výrobek, po opakovaném zahřátí již neměknou. Zpracovávají se lisováním ve formách,
Spojování výrobků – lepením pomocí rozpouštědel, svařováním (termoplast) pomocí horkého plynu,
Povrchová úprava – barvení (vpravováním barviva během výroby nebo nanášením na povrch potového výrobku), potiskování (hlubotisk, přenášení – podlahy, ubrusy), pokovování
Důležitější plasty připravené polymerací
Polyetylény – polymerací etylénu odolnost 60-100°C, odolává kyselinám a zásadám, naprosto odolný proti vodě, dobré elektroizolační vlastnosti, kabely, trubky, potrubí, ochrana kovů.
Polypropylény – vyšší bod měknutí, výroba trubek, vlákna, jako náhrada azbestu,
PVC – polymerace vinylchloridu, nejpoužívanější plast, zpracovává se na novodur, (tvrdý), novoplast (elastická hmota), neměkčený – desky, tyče, trubky, měkčený – fólie, hadice,
Fluorované polymery – polymerací fluorovaných uhlovodíků, dobré mechanické vlastnosti, dobrá tepelná stálost, netečnost vůči chemikáliím, potrubí, těsnění, ochrany kovů, teflony,
Polystyrén – polymerací styrenu, tvrdá hmota, kovový zvuk při poklepání, odolná vůči vodě, rozpustná v organických rozpouštědlech, pěnový materiál(odlehčená izolace
Syntetický kaučuk – zvyšování odolnosti proti vzdušnému kyslíku, světlu, teplotě, a chemikáliím = vulkanizace: působení síly(příčné sirné můstky mezi řetězci(trojrozměrná zesítěná struktura
Polyakrylové polymery – polymery kyseliny akrylové, technicky významné polyakrylové estery, plexisklo, akrylátové disperze – modifikace betonu pro tenkovrstvé vysprávky
Důležitější plasty připravené polykondenzací
Fenolformaldehydové pryskyřice – kondenzace v kyselém prostředí(lyneární řetězce (netvrditelné pryskyřice – novolaky), kondenzace v alkalickém prostředí ( rozvětvené a zesítěné makromolekuly (resoly+formaldehyd(resity), součástí strojů, ozdobné předměty, výroba lisovacích hmot-bakelitů,
Nenasycené polyestery – viskózní kapaliny, po vytvrzení ohebné až velmi tvrdé, využití ve formě skelních laminátů,
Epoxidové pryskyřice – výborné lepidlo,
Polyamidy – jako laky v kombinaci s fenoplasty, vlákna – velké pevnost a trvanlivost, vysoká odolnost proti otěru(ozubená kola, ložiska
Polyuretany – lineární - horší vlastnosti než polyamidy(omezené použití, zesíťované(nátěry pryže,
Lehčené polyuretany – kypřené oxidem uhličitým, velice lehká hmota, 30kg/m3 , izolace, čalounění sedadel,
Degradace a stabilizace polymerů
Organické polymery – omezeně odolné vůči působení různých vnějších vlivů, působením vysoké teploty dochází k degradačním reakcím(depolymerace(původní monomer.
Fotooxidační degradace – při atmosférickém stárnutí polymerů, štěpení zářením, závisí na absorbaci polymerů a na vlnové délce záření, ochrana: látky odrážející záření (Al prášek), látky pohlcující záření (saze), fotostabilizátory (absorbéry UV ), antioxidanty
Praktické použití vysokomolekulárních látek ve stavebnictví
- konstrukční i pomocný materiál
Plastbetony – pojivo nahrazeno vhodnou plastickou hmotou, z ekonomických důvodů lze používal pouze levných pryskyřic, použití – pod vlivem organických kapalin: odpadní kanály, ropovody, ochranné omítky,
Polymerbetony – zaplnění mikropórů v betonu vhodným plastem(5x větší pevnost, větší korozivzdornost, využití- opravy betonových ploch ( po penetrování použitou makromolekulární látkou - výborná přilnavost ke starému betonu)
Syntetická lepidla – lepení dřeva, odolné vůči vodě, hnilobě a plísním,
Latexové nátěry – ředitelné vodou, nejsou vhodné pro trvale vlhké prostory, podobné vlastnosti – akrylátové barvy, do agresivních prostředí – chlorkaučukové nátěry.