Квантово механични представи за строежа на електронната обвивка на атома квантови числа

Алуминият се пасивира на въздуха от своя оксид (Al2O3) , но дебелината на този слой не е достатъчна да защити метала при по тежки експлоатационни условия , затова се налага негово пасивиране чрез оксидация.Оксидация – принудително формиране на дебел и плътен оксиден филм.Може да стане по химичен и електрохимичен път.Електрохимично с постоянен или променлив ток. С постоянен ток – анодиране (защото детайлът се свързва с анодна щанга). В началния момент на процеса се формира тънък филм от гама алуминиев оксид –наречен бариерен слой. Той е плътен, върху него се изгражда дебел слой до 500μm кориозен слой от оксид. В порите на филма може да се задържат частици от оцветени пигменти.Следва уплътняване, то представлява кипене на оцветения детайл за 15 мин в дестилирана вода при това порите се затварят от получения Al(OH)3 който е още по-твърд и износоустойчив. Променливотоковата оксидация е по-добрият вариант, тъй като концентрациите на вещества в разтвора са по-ниски, работната температура е по ниска, двойна производителност и по-качествени покрития- разтвори на NaOH с добавка на окислители. NaOH,NaNO3,NaNO 2.Алуминий е сплавите му ,най-често се оксидират в разтвор на H2SO4 или оксалова киселина .Оксидация на мед

Мед е светло червен метал ,който при оксидация се покрива с черен филм от купрооксид.По-популярна е химична оксидация, при която с използване на различни окислители могат да се получат различно оцветени медни филми.При оксидацията с променлив ток най-често се работи с разтвори на NaOH,понякога с добавени йони.

17.Посребряване,позлатяване и родиране Посребряване-Среброто е благороден метал сребристо бял със силен метален блясък на въздуха се пасивира от своя оксид ,но в присъствие на сяроводород. Повърхността се покрива с тъмен сребърен сулфид .Слабата му активност дава възможност за взаимодействие единствено с окислително действащи киселини. Среброто има най-добрата отражателна повърхност и се използва като покритие на фарове,рефлектори и тн. Както в бижутерията и електрониката. За да не стигне до потъмняване на тази повърхност върху среброто се нанася температурно устойчив безцветен лак.Спрямо стоманата сребърното покритие е катодно. Посребряване се прави най-често от цианидни електролити в които металът участва като комплексен дициано аргентитен йон K [Ag[CN]2] ↔K + Ag[CN]2 на катода комплексният йон приема електрон и среброто се редуцира като покритие.Ag(CN)2¯ + e → Ag + 2CN¯ Високата катодна поляриза-ция води до получаване на ситно кристални блестящи и с добро сцепление към основата покритие. Електролитите са отровни и е задължително използването на бордова аспирация.Посребряване се прави и от други електролити – сулфитни или йодидни. – Au Златото е жълт метал със силен блясък .Металът се разтваря единствено в царска вода - HCl:HNO3=3:1.Златното покритие е катодно спрямо стоманата.Позлатяване се прави от алкални и кисели цианидни електролити.В тях металът присъства като калиев дициано аурат K[Au(CN)2]

K[Au(CN)2]↔K + Au(CN)2

K(-) Au(CN)2 + e → Au + 2CN

В киселите цианидни електролити по ниското pH pH(3-6) в тях се постига с използване на кисели фосфати .В тях липсва свободна HCN киселина поради ,което са безвредни и много полярни .

K(-) Rh + 3e →Rh

Високомолекулните съединения са изградени от стотици милиарди атоми свързани с химична връзка, молекулната им маса е от порядъка на 10³.10- 10³.10³ единици. Полимерите са високомолекулни съединения(ВМС) в които се повтарят една или няколко атомни групировки. Атомните групировки се наричат мономерни или елементарни звена. Обикновено названието на полимера се образува чрез представката „поли” преди мономера. Броят мономерни звена се бележи с n и се нарича степен на поляризация. Когато n е малко число говорим за смоли и олигомери, при голяма стойност на n говорим за полимери. Според произхода си полимерите биват:

1.естествени – природни стъкла, каучук, нишесте2.изкуствено получени – чрез преработка на естествените (гуми)

3.синтетични – получени чрез поляризация или поликондензация

Според състава си полимерите биват :

1.Неорганични(несъдържащи въглерод) – стъкла ,слюди и тн.

2.Органични – съдържащи C,O,H,N,Cl

3. Елемент органични – които могат да съдържат Ti,Al,Si

Според основната си верига полимерите се делят на карбоверижни

или хетероверижни

Според естеството на веригата различаваме :

1. 
   линейни
   
2. 
   разклонени
   

В зависимост от полимерите при нагряване различаваме термопластични и термоактивни. Термопластите при нагряване омекват, а след охлаждане се връщат в същия вид. Те се получават чрез полимеризация и притежават линейна или разклонена структура. Те са топими и разтворими в органични разтворители. Термореактивните (реактопласти) полимери при нагряване променят структурата си (преминават в пространственомрежена), а при по-висока температура деструктират (разрушават се). Получават се чрез поликондензация. Те са нетопими и неразтворими в органични разтворители. Нискомолекулните вещества имат точна молекулна маса, точни температури на топене и кипене, кристализират в определена кристалографска система. Полимерите са изградени от макровериги с различна дължина и степен на разклоненост. Молекулната им маса е средно аритметична на отделните видове вериги.Те се стапят в температурен интервал от 20° - 30°С .Могат да съществуват само в две агрегатни състояния – твърдо и течно, тъй като при висока температура деструктират.

Процес за получаване на термопласти със следните особености на процеса.

1. В процеса участват мономери със сложна връзка или лабилен пръстен.

n А → ( -А- )_n -полимер

nCH2=CH2 → ( -CH2 – CH2 - )_n-полиетиелнПи връзката от двойната връзка се разкъсва и се отварят страничните валенции на мономерното звено. При тяхното взаимно насищане се получава макроверигата. 2. Молекулната маса на полимера е кратна на молекулната маса на мономера. Мmпол=nМmмон.3. Не се получават странични продукти. 4. Процесът е непрекъсваем. Веднъж поставен мономерът в реактора поляризацията тече до край.

Полиетилен(ПЕ):Полиетиленът се получава от етилена(газ) при различно налягане –високо, средно и ниско. ПЕ високо налягане притежава най-късата верига с 50% кристалност и устойчивост до 125°. Гъвкав и еластичен, той се използва за направа на фолиа. Полиетилен средно и ниско налягане имат дълга верига около 70% кристална фаза и устойчивост до 170°С. Използват се за изработване на технически детайли за облицовка с антикориозно предназначение. Неполярната молекула на полиетилена придава много добри изолационни свойства. Устойчив на киселини и основи. В органични разтворители само набъбва (не се разтрваря). От слънчевата светлина полиетиленът старее като става твърд и трошлив, Затова към всеки полимер се добавят него антистарители (антиоксиданти)Полипропилен: nCH2=→

Пропиленът е газ. Пропиленът полимеризира по-лесно от етилена. Полимерът е по-твърд и износоустойчив с температурна устойчивост до 175°С и висока химична устойчивост. От него се изработват кутии за акумулатори, технически детайли и други.Той може да се галванизира.Полистирол

СТиролът е безцветна течност с приятна плодова миризма поляризира се много лесно до полиспирол. Добър диелектрик поради неполярната си молекула е добър диелектрик, с не много добра химична устойчивост. Атакуват го много киселини kH2SO4 , kHCl. Разтваря се добре в органични разтворители – получават се лепила, лакове и други. Може да се разпенва при което се получават пенопласти (стиропор). Съполимера на стирола сакрилнитрил и бутадиен се нарича ABS полимер. ABS полимер е създаден от САЩ през 60-те години на 20 век, галванизира великолепно. Галванизираните изделия заместват успешно металните, като по-леки и по-евтини от тях. Поливинилхлорид –един от основните атоми е заместен с хлор:

Не добър изолатор заради полярната си молекула. Използва се в интервал (-60°до +100°). Използва се за тръбопроводи, различни технологични детайли, облицовка на съоръжения пренасящи масла и горива.

Политетрафлуоретилен (тефлон)

Мономерът полимеризира трудно, а полимерът се обработва трудно, което повишава цената му. Идеално устойчив (-50°до +350°). Перфектна химична устойчивост. Използва се за направа на самосмазващи се лагерни втулки.

Пластмаси:Полимер+пълнители+пластификатори+антиоксиданти+оцветители=пластмаса.

21.Поликондензация

Чрез нея се получават термореактивни полимери. Особености на процеса 1.Участват най-малко два мономера с налични функционални групи 2.Молекулната маса на полимера не е кратна на тази на мономера 3 . В процеса се получават и нискомолекулни продукти H2O,HCO и други 4. Процесът може да се прекъсне във всеки момент. Най-популярни са фенолформалдехидните смоли, алкидни смоли, полиамидни смоли и други.

Изключително еластичен по устойчив само до 60°С. Получава се от Бразилската хевеа. Синтетичните каучуци притежават по-добри физико-механични параметри от естествения. Не могат да достигнат еластичността на естествения.

Синтетичен каучук:

Бутадиенов каучук (Буна)

Буна –жълт на цвят недобър изолатор поради задържане на катализатора в него. При нагряване до 200°С се получава твърд продукт наречен ескамон.

Бутадиенстиролов каучук(Буна S):

Има добра износоустойчивост и се използва за автомобилни гуми, транспортни ленти, не е маслоустойчив. Бутадиенакрилнитрилов (Буна N):

Висока маслоустойчивост. Използва се за облицоване на съдове и реактори в химичната промишленост. Изопренов каучук – същия е като естествения .Основа за производството на автомобилни гуми.Хлоропренов каучук.

Недобър диелектрик поради полярната си молекула и не студоустойчивост. За да се ползват в практиката каучуците се вулканизират. При този процес към каучуковата смес се добавят пълнители, пластификатори, оцветители и вулканизиращ агент (сяра и серно съединение). При висока температура и налягане се разкъсват двойните връзки и отделните линейни макромолекули се свързват със серни мостове .Така от линейна структура се преминава към пространствено омрежена. Полученият вулканизат губи еластичността на каучука, но става по-твърд и износоустойчив и с по-добра химична устойчивост.При разкъсване на 10% от връзките се получава мек продукт наречен гума,а при разкъсване на 100% от двойните връзки се получава твърд метал наречен ебонит.

Печатна платка – диелектрична основа с определен брой технологични отвори и най-малко едно печатно изображение.Приложението им е широко разпространено в електрониката,микротехниката,машиностроенето и т н. Диелетричната основа може да бъде твърда или гъвкава .Твърдите платки най-често са на основата на тетинакс,стъкло текстолит,специална керамика и други.Печатните платки могат да бъдат едностранни двустранни или многослойни .При двустранните и многослойните платки се налага метализиране на отворите ,за да се осъществи връзката между отделните съоръжения .Диелекрикът може да бъде полиран с медно,никелово или алуминиево фолио ,но най-често е медно с дебелина от 35 до 50 μm .Гъвкавите платки се изработват от полиамидно ,полиимидно политилиент ерафталатнои други фолиа.

Методи за производство на печатни платки са два – субстрактивен и адитивен.При субстрактивния метод изходна суровина е фолиран диелектрик.След нанасяне на печатното изображение с помощта на ецващи разтвори се отстранява цялата излишна мед.При адитивния метод –изходна суровина е нефолиран диелектрик върху които селективно се нанася медно покритие .Има и вариант на субтрактивния метод с метализиране на отворите и електрохимично удебеляване на медното покритие.

Технология за производството на печатни платки.1.Обезмасляване –цели отстраняване на омасляваши агенти от повърхността на платката.Постига се химично в алкално действащи разтвори съдържащи NaOH,Na2CO3,NaPO4 и повърхностно активни вещества. При високи температури се осапунват осапуняемите мазнини ,а повърхностно активното вещество отстранява неосапуняемите .

2.Байцване – цели почистване на медното фолио от оксидни продукти .Извършва се окислително действащи смеси .Най-често сярна киселина и пероксид-H2O2.3.Химично метализиране на диелектрика – За целта е необходимо диелектрикът да бъде активиран с атоми на благороден метал ,най-често паладий.Паладият под формата на калоид или фионен разтвор се задържа благодарение на сили на адсорбция върху повърхността , след това активиране следва редукция на

Pd²⁺ + 2e→ Pd паладий 2 йона до паладий и тези атоми паладий стават каталитично активни центрове върху които в подходящи разтвори за химично омедяване става редукцията на медни йони до атоми. В разтворите за химично омедяване освен меден сулфат доставящ Cu присъства редуктор при чието окисление се отдават електрони.Те приемат от медните йони и получените медни атоми формират покритие.След химичното помедяване следва електрохимично удебеляване на медта в сулфатни електролити.4.Получаване на печатно изображение – става по фотохимичен път чрез офсетов печат. Върху платката се нанася тънък слой от фотополимерен материал ,който реагира при облъчване със светлина с конкретна дължина на вълната различно .Фотополимерите се наричат фоторезисти биват позитивни и негативни.При облъчване с ултравиолетова светлина позитивните дистроктират и получените нискомо-лекулни продукти на диструкцията се разтварят в подходящи разтворители. Негативните фоторезисти при облъчването полимеризират и стават неразтворими.Фоторезистите биват течни и твърди.Течните не се препоръчват при платки с метализирани отвори,тъй като се разливат в тях.Твърдите представляват трислойна композиция в която вътрешният слой е от фотополимер, а външните са защитни.

5.Ецване на излишната мед – Провежда се в наситени разтвори на ферихлорид FeCl3, може да стане в H2SO4 + H2O2 или CuCl2 и NH4OH медно амунячни разтвори.

FeCl3 + Cu →FeCl2 + CuCl

FeCl3 + CuCl →FeCl2 + CuCl2

Cu + H2O2 → CuO + H2O