Химический состав и его влияние на физико-химические свойства потребительских товаров

Все товары получают из материалов, которые состоят из простых или сложных веществ, различающихся элементным (элементарным) или сложным химическим составом. Элементный состав может служить характеристикой потребительских свойств товаров, ценности того или иного материала. Известно 107 химических элементов, составляющих простые и сложные вещества.

Влияние элементного состава особенно наглядно проявляется в ювелирных товарах. Известно, что для каждого вида ювелирных изделий, как правило, подбирают определенный цвет золота (желтый, зеленый, красный, белый), который зависит от количественного содержания в сплаве золота, серебра, меди или палладия. Кроме цвета, отдельные химические элементы влияют и на физические свойства изделий, например, платина повышает твердость сплава, серебро понижает температуру плавления. Классическим примером влияния элементного состава на качество материала может служить углеродистая сталь: с повышением содержания углерода твердость стали увеличивается. Эта зависимость положена и в основу деления стали на марки. Например, углеродистая сталь марки У9 (содержит 0,9% углерода) и обладает меньшей твердостью, чем сталь марки У15 (1,5% углерода). Многие свойства товаров из стекла обусловлены их элементным составом. Так, увеличивая содержание оксидов свинца, бария и цинка, получают стекло с высокой прозрачностью, блеском, игрой света в гранях изделия, в то же время термостойкость, прочность и твердость такого стекла снижаются.

Для большинства товаров применяются материалы, имеющие сложный химический состав. Основной компонент многих видов непродовольственных товаров (текстильные, бумажно-беловые и др.) — сложное природное вещество целлюлоза, сообщающая товарам высокие гигроскопичность, влаговпитывающую способность, прочность, щелочеустойчивость и др.

На свойства изделий влияет и соотношение сложных веществ. При этом между количеством сложного вещества и измеряемой физической величиной существует определенная зависимость. С увеличением содержания лигнина в бумаге ухудшается ее качество (снижаются просвечиваемость, белизна), с увеличением содержания целлюлозы в волокнах повышаются прочностные свойства, а также прядильная способность; при увеличении содержания пектиновых веществ повышается гигроскопичность, но снижается щелочеустойчивость.

Многие свойства товаров, состоящих из природных белковых соединений, также зависят от наличия и соотношения химических компонентов. Так, свойства кожи (сложного белкового материала) зависят от содержания жировых веществ. Увеличение содержания жировых веществ приводит к снижению водопроницаемости кожи, увеличению подвижности коллагеновых волокон и, как следствие, — к увеличению эластичности и растяжимости кожи,

В состав разнообразных сложных химических соединений входят функциональные группы молекул. Функциональные группы являются структурным фрагментом молекулы, характерным для данного класса органических соединений, определяющих их свойства. В то же время каждая функциональная группа обусловливает комплекс общих свойств материалов, определяющих свойства изделий. Наибольшее значение для формирования свойств товаров имеют гидроксильная (—ОН), карбоксильная (—СООН), карбонильная (> С = О), амидная (—NH—СО—) и сульфидная (—S—) группы.

Число функциональных групп в молекуле характеризует функциональность химического соединения, а функциональность химических соединений определяет их способность к образованию полимеров линейных, разветвленных или сшитых структур.

Так, гидроксильная группа (оксигруппа) характеризуется большим сродством к молекулам воды благодаря возможности образовывать водородные связи. При увеличении содержания гидроксильных групп повышаются влагоемкость, гигроскопичность, прочность, светостойкость изделий.

Например, целлюлозное льняное волокно содержит большое число групп —ОН, которые определяют линейную структуру макромолекул и влияют на многие, в том числе гигиенические, свойства волокна; льняные изделия обладают высокой гигроскопичностью (11—12%). Содержание групп —ОН в поливинилспиртовом волокне (—СН₂—СНОН) невелико, и его гигроскопичность не превышает 4%. Полипропиленовое волокно (С₃Н₆) не содержит групп —ОН, имеет нулевую гигроскопичность и как следствие — высокую водостойкость, электризуемость, способность к образованию пиллинга.

Сульфидная группа входит в состав кератина шерсти (обусловливает образование его сетчатой структуры) и обеспечивает высокую упругость и несминаемость изделий из шерсти, неустойчивость к действию щелочей.

В состав полифункциональных соединений входят несколько различных функциональных групп. Например, в составе молекул белковых веществ (шерсти, шелка, кожи) имеются гидроксильные, карбоксильные, амино- и амидные группы, сообщающие изделиям гидрофильные свойства.