Твердое исходное вещество. Реакции между твердыми веществами

2. Исходные вещества и методы экспериментов

2.1. Исходные вещества и их анализ

Фосфор, фтор и литий вводили в виде дигидрофосфата аммония, высушенного при 100 °С, фторида и карбоната лития, высушенных при 200 °С. Реактивный оксид никеля (серый, нестехиометрический) прокаливали при 900 °C для превращения в зеленый стехиометрический NiO. Реактивный оксид кобальта (+2) использовали в непрокаленном виде (рентгенофазовым анализом проверено, что это действительно CoO, а не Co 3 O 4). Для введения переходных металлов испытаны и другие реагенты: карбонаты кобальта и марганца, ацетат никеля, а также оксалаты марганца и железа (+2), осажденные из водных растворов. Для проведения данной части экспериментов брали растворимые соли: сульфат железа (+2) и хлорид марганца (+2), растворяли их в горячей дистиллированной воде и приливали к ним горячий раствор оксалата аммония. После охлаждения осадки отфильтровывали на воронке Бюхнера, промывали дистиллированной водой до удаления сульфат- или хлорид-ионов и высушивали при комнатной температуре несколько дней.

Нет уверенности в том, что эти карбонаты, оксалаты и ацетат точно соответствуют идеальным формулам: при хранении возможны потеря или приобретение воды, гидролиз, окисление. Поэтому потребовалось провести их анализ. Для этого по три параллельных пробы каждого из исходных веществ прокаливали до постоянной массы и взвешивали в виде оксидов. Температуру прокаливания выбирали на основе литературных данных о стабильности весовых форм: для получения Fe 2 O 3 , NiO – 900 °С, для получения Co 3 O 4 и Mn 2 O 3 - 750 °С .

2.2. Проведение синтезов

При нагревании фторида лития с дигидрофосфатом аммония возможно улетучивание фтороводорода. Поэтому проведение синтеза в одну стадию вряд ли возможно. Сначала нужно получить LiMPO 4 , и лишь после полного удаления воды можно добавлять фторид лития.

Таким образом, можно выделить две стадии.

(1) 2NH 4 H 2 PO 4 +Li 2 CO 3 + 2MO ® 2 LiMPO 4 + 2NH 3 + CO 2 + 2H 2 O.

Здесь MO – это либо оксид (NiO, CoO), либо соединение, разлагающееся до оксида.

(2) LiMPO 4 + LiF ® Li 2 MPO 4 F

Навески веществ смешивали и растирали в яшмовой ступке до полной однородной массы, затем прессовали таблетки, выдерживали при температуре 150-170 °C 2 часа для удаления большей части летучих компонентов (если сразу нагреть до более высоких температур, то происходит оплавление и однородность таблетки нарушается). Затем температуру постепенно повышали, периодически перетирая смесь, до получения практически чистых LiMPO 4 . Обжиги проводили либо в муфельной печи, либо в инертной атмосфере в трубчатой печи.

Ввиду отсутствия инертных газов в баллонах, пришлось получать азот нагреванием водного раствора хлорида аммония и нитрита бария. Колба, в которой происходила основная реакция по получению азота (экзотермическая реакция, небольшое нагревание), соединялась с двумя промывалками с сернокислым раствором бихромата калия для улавливания возможных примесей аммиака и оксида азота, далее шла накаливаемая трубка с пористыми медными гранулами для очистки от кислорода и оксидов азота, потом с силикагелем для грубой осушки и две промывалки с концентрированной серной кислотой для более полного улавливания водяных паров. Эти промывалки соединялись с трубкой, в которой находились смеси веществ в спрессованном виде в никелевых лодочках. Вначале через установку пропускали трехкратный объем азота для удаления воздуха и лишь потом начинали нагревание. После завершения обжига образцы охлаждали в токе азота, дабы не допустить окисления воздухом.

Продукты проверяли рентгенофазовым анализом и переходили ко второй стадии экспериментов, для этого полученные таблетки перетирали с рассчитанной навеской фторида лития и, спрессовав, продолжали обжиг либо в муфельной печи, либо в инертной атмосфере в трубчатой печи по уже рассмотренной технологии. Чтобы обеспечить более полное связывание фосфата, фторид лития вводили в пятипроцентном избытке. Этот избыток составляет лишь 0,7 масс. % смеси и менее существенен, чем примесь не прореагировавшего фосфата.

2.3. Рентгенография

Рентгенофазовый анализ производился на дифрактометре ДРОН – 2.0 в медном Кa - излучении. Данное излучение не очень подходит для соединений, в которых присутствуют железо и особенно кобальт, так как оно сильно поглощается атомами этих элементов и возбуждает их собственное рентгеновское излучение. В результате дифракционные максимумы ослабляются, и резко возрастает фон. Поэтому снижается чувствительность фазового анализа, уменьшается число наблюдаемых отражений и ухудшается точность их измерения из-за сильных флуктуаций интенсивности. Чтобы преодолеть эти затруднения, следовало бы использовать рентгеновскую трубку с другим анодом, например, кобальтовым (но тогда бы возникли те же проблемы с соединениями марганца) или установить монохроматор на дифрагированном пучке. Но у нас не было такой возможности, поэтому для уменьшения статистических ошибок съемку кобальтового соединения приходилось повторять по несколько раз.

При фазовом анализе применялась база порошковых дифракционных данных PDF-2.

Твердые исходные вещества могут вступать в реакцию друг с другом и при пространственном их разделении. В связи с этим в отличие от обычных твердофазных реакций не обязательно использовать исходные вещества в стехиометрических количествах. Конечный продукт независимо от соотношения исходных веществ будет обладать стехиометрическим составом.
Твердые исходные вещества и продукты реакции не влияют на смещение гетерогенного химического равновесия.
Твердые исходные вещества могут вступать в реакцию друг с другом и при пространственном их разделении. В связи с этим в отлич. Конечный продукт независимо от соотношения исходных веществ будет обладать стехиометрическим составом.
Реакции между твердыми исходными веществами могут быть ускорены благодаря тому, что твердые вещества связываются друг с другом за счет транспортной реакции. Можно предвидеть, что этот принцип будет перенесен на многочисленные реакции между твердыми веществами. Вместе с тем особенно благоприятно то, что можно подобрать соответствующие транспортные реакции, исходя из простых теоретических представлений.
Гранулометрический состав загружаемых частиц твердого исходного вещества и гидродинамический режим процесса не изменяются.
В химической реакции участвуют только те молекулы твердого исходного вещества AI, которые входят в заполненные веществом AZ адсорбционные центры.
Таким образом, состав расплава при непрерывном поступлении твердых исходных веществ определяется соотношением PiSy / p2sH, и при различных размерах кусков извести и углерода мы получим разный состав расплава.
Для получения водной вытяжки 50 - 80 мг твердого исходного вещества кипятят в течение нескольких минут с 3 мл воды, которая пополняется по каплям по мере упаривания раствора. Водная вытяжка, имеющая нейтральную реакцию (нейтральная водная вытяжка), может содержать мешающие катионы, которые нужно удалить содой так, как это делают в случае, если исследуемый объект - жидкость (см. стр. В результате нейтрализации щелочной (после действия содой) жидкости и отделения осадка получают приготовленный раствор.
Кривые скорости-время для разложения оксалата серебра. Г110 С. точками обозначены результаты опытов без перерывов, кружками - опыт с перерывами в 60 мин. (/ и 30 мин. (/ /. Такие опыты показывают в то же время, что простого смешения твердого исходного вещества с твердым продуктом может быть недостаточно для обнаружения автокаталитического действия последнего.
Химико-технологический процесс, при котором газообразные исходные вещества продувают через отверстия снизу аппарата, а находящиеся в нем твердые исходные вещества при этом как бы кипят, находясь все время во взвешенном состоянии. При этом реакции протекают в самом кипящем слое.
Химика технологический процесс, при котором газообразные исходные вещества продувают через отверстия снизу аппарата, а находящиеся в нем твердые исходные вещества при этом как бы кипят, находясь все время во взвешенном состоянии. При этом реакции протекают в самом кипящем слое.
Типичные кривые а f (т процесса термической диссоциации твердых тел. Объяснения даны в тексте. При описании хода термической диссоциации скорость реакции чаще всего ставится в зависимость от состава твердой фазы, выраженного степенью превращения (распада) а твердого исходного вещества. На рис. VIII-12 представлены наиболее характерные зависимости а от времени реакции.
В табл. 22 сведены данные, которые касаются возможности нахождения анионов в охарактеризованных выше аналитических фракциях, получающихся в результате приготовления раствора из подлежащего анализу твердого исходного вещества.

В исследованной с точки зрения теории Фольмера дегидратации дигидрата окса-лата марганца , для которой рентгенографически было доказано образование аморфного продукта и его последующая кристаллизация, рост ядер твердого, аморфного продукта наблюдался и до образования кристалллического продукта, что доказывает особые каталитические свойства поверхности раздела: твердое исходное вещество / твердый продукт и для рентгенографически аморфного состояния. Кристаллизация аморфного продукта может иметь, однако, значение для объяснения зависимости скорости от упругости пара при разложении кристаллогидратов. В этих случаях образование труднопроницаемого для молекул воды слоя аморфного продукта может вести к снижению скорости реакции.
Фт - поток твердого вещества, поступающего в аппарат, кг / час; Фг (0) - поток газообразного вещества, поступающего в аппарат, кг / час; Фг - поток газообразного вещества, вступающего в химическое взаимодействие, кг / час; Fr - объем, занимаемый газовой фазой в реакционном объеме аппарата, м3; GT - вес твердого исходного вещества в реакционном объеме аппарата, кг; GT - вес газообразного исходного вещества в реакционном объеме аппарата, кг; с кв - эквивалентная концентрация газообразного исходного вещества в реакционном объеме аппарата, кг / м8; а - стехиометрический коэффициент перехода от потока вещества Фт к потоку Фг; & г, / сг - коэффициенты выгрузки твердой и газообразной фазы, l / час; К - константа скорости реакции; F (п) - функция, отражающая порядок реакции; X - выходная координата (температура); Та - постоянная времени тепловой модели реакционного объема аппарата; К7 - коэффициент усиления тепловой модели реакционного объема аппарата.
Смесь 5 1 г циклопентадиенилмарганецтрикарбонила, 13 7 г треххло-ристого фосфора, 4 25 г хлористого алюминия и 15 мл изопентана при интенсивном перемешивании нагрета и выдержана при температуре 45 - 50 С в течение 3 час. До нагревания смесь представляет собой суспензию твердых исходных веществ в растворе желтого цвета.
Важно установить, какие ионы в пробе отсутствуют. Предварительные испытания) в основном проводят с твердыми исходными веществами, растворы выпаривают.
Очень часто скорость растворения исходного материала так незначительна или продукт реакции так мало растворим, что новая фаза плотно осаждается на первоначальной и благодаря этому ее внешняя форма повторяет форму исходного вещества. Такие превращения, которые происходят на поверхности раздела твердого исходного вещества и ведут к получению твердых конечных продуктов, называются топохилшческими реакциями в узком смысле слова. В противоположность реакциям, протекающим в объеме раствора, степень дисперсности продуктов реакции в этом случае подобна дисперсности исходных веществ. Топохимический способ рассмотрения поэтому особен -, но применим при описании катализаторов, электролитическом выделении металлов и в вопросах коррозии.
Если давление пара способствует реакции между твердыми веществами, то надо ожидать подобного и от химических транспортных реакций. Какие же возможности предоставляют транспортные реакции как средство взаимодействия между твердыми исходными веществами.
В твердофазных реакциях превращение может начинаться только в объеме фазы, а затем развиваться на границе раздела между новой и старой фазами. Такие реакции, где зона или фронт превращения проходит по поверхности раздела твердое исходное вещество - твердый продукт, называются топохимическими. Примером таких реакций является выветривание кристаллогидратов. Еще Фа-радей заметил, что хорошо ограненные прозрачные кристаллы Cu2SO4 - 5H2O не теряют воду в сухом воздухе в течение длительного времени. Если же на их поверхность нанести царапину или сделать надлом, то сразу начинается быстрая дегидратация кристалла, которая всегда распространяется от поврежденного места.
То обстоятельство, что многие анионы могут быть обнаружены дробным путем, еще не означает, что обнаружение анионов является более легкой задачей, чем открытие катионов. Даже при том ограниченном числе анионов, которое изучается в данном учебнике, анализ представляет большие трудности, если для исследования дано твердое исходное вещество, нерастворимое в воде. Такое вещество подлежит обработке содой (содовая вытяжка), что связана с рядом осложнений в работе.
При написании реакций между растворами электролитов всякий раз надо представить себе, нет ли какой-нибудь причины, мешающей реальному протеканию той или иной реакции. Например, если раствор электролита взаимодействует с твердым веществам и при этом один из продуктов малорастворим, то реакция может быстро прекратиться за счет того, что на поверхности твердого исходного вещества образуется слой тоже твердого продукта реакции, препятствующего дальнейшему ее протеканию. Именно поэтому для получения углекислого газа действием кислоты на мрамор берут соляную, а не серную кислоту, так как в случае серной кислоты мрамор быстро покрывается слоем гипса (CaSO4 - 2H2O) и реакция практически не идет.
Для взаимодействия висмута с фтором используют реактор с кипящим слоем. Заимствованная из техники методика синтеза в кипящем слое имеет следующие преимущества: быстрое установление теплового равновесия в реакционной смеси, отсутствие спекания твердых продуктов реакции, хороший тепловой обмен со стенками трубки, большая поверхность твердых исходных веществ и поэтому быстрое превращение.
Для системы г - т увеличение поверхности соприкосновения фаз достигается измельчением твердой фазы. Газообразное вещество приводят в соприкосновение с измельченным исходным веществом самыми разнообразными способами, например, твердые частицы вещества располагают на полках реактора, а поток газа движется над полками. В других случаях тонко измельченное твердое исходное вещество распыляют в потоке газообразного исходного вещества в полом объеме; таким образом сжигают пылевидное топливо в топках паровых котлов.
В быстро идущих промышленных процессах реакции в смесях твердых веществ протекают обычно со скоростями в тысячи раз большими, чем это было бы возможно при непосредственном взаимодействии твердых фаз. Толщина слоя образующегося продукта практически одинакова по всей поверхности покрываемого им зерна. Это объясняется тем, что реакции, идущие между твердыми исходными веществами, на самом деле протекают с участием газообразных или жидких фаз.
В развитии химии твердофазных реакций часто поднимались дискуссии по вопросу о том, могут ли реагировать между собой твердые вещества без участия жидкости или газа. Этот вопрос сегодня решен в пользу существования чисто твердофазных реакций. Интересно, однако, что можно показать на целом ряде превращений с твердыми исходными веществами, что все-таки какая-либо жидкая или газообразная фаза участвует в качестве посредника реакции. Однако следует избегать обобщений в этой области - напротив того, необходимо экспериментально исследовать состояние системы в каждом отдельном случае. Будников и Гинстлинг особенно детально занимались подобными исследованиями.
Если проблема исходного вещества для нефтегазообразования в целом может считаться решенной, то проблема механизма нефтегазообразования, являющаяся ключевой, в деталях еще требует своего решения. Общность состава органического вещества, осадочных пород и углеводородов (УВ) является важным аргументом в пользу биосферного источника нефти и газа. Очевидна и роль тепловой энергии (прогрева) для получения жидких и газовых УВ из твердого исходного вещества. Эти обстоятельства позволили создать концепцию об очагах генерации УВ и сформулировать представления о главных фазах газо - и нефтеобразования, получивших распространение во всем мире.

Скорость реакций, протекающих без участия газообразных и жидких фаз, столь мала, что они не могут иметь большого практического значения в быстро идущих промышленных процессах. Но на практике реакции в смесях твердых веществ идут обычно со скоростями в тысячи раз большими, чем это было бы возможно при непосредственном взаимодействии твердых веществ. Толщина слоя образующегося продукта практически одинакова по всей поверхности покрываемого им зерна. Это объясняется тем, что реакции, идущие между твердыми исходными веществами, на самом деле протекают с участием газообразных или жидких фаз.
Скорость таких реакций, протекающих без участия газообразных и жидких фаз, столь мала, что они не могут иметь большого практического значения в быстро идущих промышленных процессах, осуществляемых, в частности, в производстве солей. Реакции в смесях твердых веществ на практике идут обычно со скоростями в тысячи раз большими, чем это было бы возможно при непосредственном взаимодействии твердых веществ. Толщина слоя образующегося продукта практически одинакова по всей поверхности покрываемого им зерна. Это объясняется тем, что реакции, идущие между твердыми исходными веществами, на самом деле протекают с участием газообразных или жидких фаз.
Скорость реакций, протекающих без участия газообразных и жидких фаз, столь мала, что они не могут иметь большого практического значения в быстро идущих промышленных процессах. Но на практике реакции в смесях твердых веществ идут обычно со скоростями в тысячи раз большими, или, чем это было бы возможно при непосредственном взаимодействии твердых веществ. Толщина слоя образующегося продукта практически одинакова по всей поверхности покрываемого им зерна. Это объясняется тем, что реакции, идущие между твердыми исходными веществами, на самом деле протекают с участием газообразных или жидких фаз.
Невероятно, чтобы эти напряжения сжатия, по отношению к которому твердые тела являются более прочными, чем по отношению к растяжению, достигли величины, необходимой для разрушения микроскопических кристаллов. Прямые опыты по исследованию зависимости скорости разложения перманганата калия от величины поверхности, которая обратно пропо. Это показывает, что дробление само по себе не всегда является причиной наблюдаемого ускорения реакции. Объяснение ускорения реакции твердых веществ существованием цепных разветвленных реакций наталкивается также на некоторые трудности. Условия в твердой фазе существенно отличаются от условий в газовой или жидкой фазе своей гетерогенностью. Если цепной механизм и существует, то такая реакция все равно ограничивается поверхностью раздела твердого исходного вещества и продукта реакции. Следовательно, и при наличии цепного механизма возникает вопрос о причинах особых свойств поверхности раздела: исходное твердое вещество / твердый продукт.

Для образования активного комплекса нужно преодолеть некоторый энергетический барьер, затратив энергию Е А. Эта энергия и есть энергия активации – некоторая избыточная энергия, по сравнению со средней при данной температуре энергией, которой должны обладать молекулы для того, чтобы их столкновения были эффективными.

В общем случае для химической реакции А + В = С +Д переход от исходных веществ А и В к продуктам реакции С и Д через состояние активного комплекса А + В = А¼В = С + D схематически можно представить в виде энергетических диаграмм (рис. 6.2).

Низкими значениями Е А и очень большими скоростями характеризуются ионные взаимодействия в растворах электролитов. Например:

Ca +2 + SO = CaSO 4 .

Объясняется это тем, что разноименно заряженные ионы притягиваются друг к другу и не требуется затрат энергии на преодоление сил отталкивания взаимодействующих частиц.

Влияние катализатора

Изменение скорости реакции под воздействием малых добавок особых веществ, количество которых в ходе процесса не меняется, называется катализом.

Вещества, изменяющие скорость химической реакции, называются катализаторами (вещества, изменяющие скорость химических процессов в живых организмах – ферменты). Катализатор в реакциях не расходуется и в состав конечных продуктов не входит.

Химические реакции, протекающие в присутствии катализатора, называются каталитическими. Различают положительный катализ – в присутствии катализатора скорость химической реакции возрастает - и отрицательный катализ (ингибирование) – в присутствии катализатора (ингибитора) скорость химической реакции замедляется.

1. Окисление сернистого ангидрида в присутствии платинового катализатора:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 – положительный катализ.

2. Замедление процесса образования хлороводорода в присутствии кислорода:

H 2 + Cl 2 = 2HCl – отрицательный катализ.

Различают: а) гомогенный катализ – реагирующие вещества и катализатор образуют однофазную систему; б) гетерогенный катализ – реагирующие вещества и катализатор образуют систему из разных фаз.

Механизм действия катализатора. Механизм действия положительных катализаторов сводится к уменьшению энергии активации реакции. При этом образуется активный комплекс с более низким уровнем энергии и скорость химической реакции сильно возрастает. На рис. 6.3 представлена энергетическая диаграмма химической реакции, протекающей в отсутствие (1) и в присутствии (2) катализатора.

Если медленно протекающую реакцию А + В = АВ вести в присутствии катализатора К, то катализатор вступает в химическое взаимодействие с одним из исходных веществ, образуя непрочное промежуточное соединение: А + К = АК.

Энергия активации этого процесса мала. Промежуточное соединение АК – реакционноспособно, оно реагирует с другим исходным веществом, при этом катализатор высвобождается и выходит из зоны реакции:

Суммируя оба процесса, получаем уравнение быстро протекающей реакции: А + В + (К) = АВ + (К).

Пример. Окисление сернистого ангидрида с участием катализатора NO: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3 – медленная реакция;

При введении катализатора – NO – образуется промежуточное соединение: 2NO + O 2 = 2NO 2 .

В гетерогенном катализе ускоряющее действие связано с адсорбцией. Адсорбция – явление поглощения газов, паров, растворенных веществ поверхностью твердого тела. Поверхность катализатора неоднородна. На ней имеются так называемые активные центры, на которых происходит адсорбция реагирующих веществ, что увеличивает их концентрацию.

Некоторые вещества снижают или полностью уничтожают активность твердого катализатора – каталитические яды (к ним относятся соединения свинца, мышьяка, ртути, цианистые соединения). Особенно чувствительны к каталитическим ядам платиновые катализаторы.

Есть и такие вещества, которые усиливают действие катализатора, хотя сами катализаторами не являются. Эти вещества называются промоторами.

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-03-24

Cтраница 1

Исходные вещества: натрий углекислый (натрий карбат) безводный для спектрального анализа, МРТУ 6 - 09 - 6170 - 69, хч и фосфорная ортокислота, ГОСТ 6552 - 58, хч.  

Исходные вещества: барий азотнокислый (барий нитрат), ГОСТ 51468 - 72, техн.  

Исходное вещество было синтезировано карбоксиметилированием М - р-ок-сиэтилэтилендиамина и последующей дегидратацией азеотропной перегонкой с ксилолом или толуолом. Для полимеризации мономер суспендируют в диокса-не с водой, кипятят 5 - 10 час с обратным холодильником, а затем очищают.  

Исходные вещества, применяемые в объемном анализе для определения нормальности растворов и установления их титров, будут указаны при рассмотрении отдельных методов анализа.  

Исходное вещество А способно превращаться двумя или более независимыми путями, которые приводят к образованию одинаковых или различных продуктов.  

Исходные вещества (фосфор и кислород) электронейтральные. Атом фосфора, отдавая пять электронов, становится положительно пятизарядным ионом (Р 5); фосфор окисляется и является восстановителем. Атом кислорода, принимая два электрона, превращается в отрицательно заряженный ион (О-2); кислород восстанавливается и является окислителем.  

Исходные вещества и процессы должны быть приспособлены к самоорганизации, стабильны за счет систем обратных связей, которая, в свою очередь, является динамической структурой.  

Исходные вещества, составляющие основу молекулы конечного продукта, называют основным сырьем. Таким сырьем являются прежде всего ароматические углеводороды: бензол, толуол, нафталин, а также фенол и крезолы. Эти вещества содержатся в продуктах переработки каменного угля - коксовом газе и каменноугольной смоле.  

Исходные вещества, используемые для получения промежуточного продукта или органического красителя, но не составляющие основу его молекулы, называют вспомогательным сырьем.  

Исходное вещество для производства Аш-кислоты - нафталин.  

Исходное вещество взвешивают и, определив по табличным данным растворимость, подсчитывают примерное количество воды, необходимое для его растворения. Вещество помещают в стакан, коническую колбу или в фарфоровую чашку и приливают к нему воду, нагретую до определенной температуры.  

Исходное вещество помещают в фарфоровую или в кварцевую лодочку /, которую вставляют в реактор 2 (фарфоровая или кварцевая трубка) и нагревают в токе водорода до требуемой температуры. Концы трубки закрывают резиновыми или корковыми пробками, в которые вставляют с одного конца трубку, подводящую водород, а с другого - трубку, отводящую пары воды и непрореагировавший водород. Предварительно установку проверяют на герметичность. Для этого конец газоотводной трубки погружают на 4 - 5 см в воду и пропускают водород.  

Исходные вещества (окислы), а также реактор (тигель) необходимо предварительно просушить при 150 - 200 С. После этого окислы растирают в порошок и отделяют на сите от неразмельченных частичек.  

Исходные вещества отвешивают в соответствии с уравнением реакции на аналитических весах и растирают их смесь в течение 15 - 20 мин в фарфоровой или агатовой ступке. Затем смесь пересыпают в фарфоровый тигель или лодочку и прокаливают.  

Из неочищенной нефти, добываемой из недр земли, получают путем перегонки различные нефтяные и воскообразные продукты. В косметике используют, прежде всего, жидкое текучее парафиновое (или белое) масло, вязкий плотный вазелин, твердый, воскообразный горный воск (или озокерит) и более чистый парафин.

Парафиновое масло - прозрачное маслообразное вещество без запаха и вкуса, которое может быть различной плотности.

Вазелин представляет собой белое, вязкое, липкое маслообразное вещество, не имеющее запаха. В таком виде его применяют в качестве мази для массажа, а также в качестве основы для приготовления различных лекарственных мазей.

Озокерит и парафин - твердые переменной плотности белые вещества.

Все эти сырьевые продукты, получаемые из нефти, находят широкое применение в косметической промышленности благодаря их дешевой цене и хорошей устойчивости при хранении. Они не могут с легкостью впитываться в кожу, но являются прекрасным исходным материалом для изготовления, например, геля и косметического молочка, а также и для декоративной косметики.

Природные масла благодаря наличию в них ненасыщенных связей менее вязки и более текучи, чем жиры. И масла, и жиры - это сложные эфиры жирных кислот и глицерина; в природе они всегда встречаются в виде различных смесей. Природные жиры быстро портятся из-за своей химической ненасыщенности. Поэтому их часто гидрируют, присоединяя по ненасыщенным связям атомы водорода. В таком виде жир становится твердым и лучше сохраняется, зато одновременно становится менее пригодным для использования в косметике Вилламо Х. Косметическая химия. - М.: Мир, 1990..

Жиры растительного и животного происхождения еще используются для изготовления косметических веществ, хотя по вышеупомянутым причинам они все более уступают место синтетическим веществам, жирным кислотам, жирным спиртам и др. Важнейшими растительными и животными маслами и жирами являются следующие (табл.1) Химия в быту и в производстве. / Под ред. Селиванова М.И. - М.: Химия, 2000..

Таблица 1 Растительные и животные масла и жиры

Помимо приведенных выше находят применение также и некоторые другие природные масла, поскольку в них содержатся определенные дополнительные вещества. В качестве примера можно привести следующие.

Черепаховое масло в сыром виде желтого цвета и имеет очень неприятный запах (его получают путем экстрагирования из половых органов и мышц одного из видов черепах). В нем содержатся, в частности, витамины А, О, К и Н, а также линолевая и линоленовая кислоты. После очистки оно становится пригодным к употреблению косметическим сырьем.

Норковое масло, подобно предыдущему, является животным маслом, насыщенным витаминами (его получают из мышц норки).

В масле из проросших пшеничных семян помимо масел всегда содержится еще 2-12% жирных кислот. Оно хорошо сохраняется и богато, в частности, витамином Е, каротином, линолевой и линоленовой кислотами, эргостерином, а также содержит в небольшом количестве витамин К.

Важнейшим натуральным воском, применяемым в изготовлении гелей, является пчелиный воск. Это твердое желтое или (будучи отбеленным) белое вязкое вещество. В пчелином воске содержится 72% различных натуральных восков (восковых эфиров), около 14% свободных высокомолекулярных жирных кислот, свободных жирных спиртов и др.

Карнаубский воск получают из листьев карнаубской пальмы. Это самый твердый из натуральных восков. Он хорошо смешивается со многими жирами, маслами, восками и т. п., повышая их температуру плавления и увеличивая твердость композиции.

Шерстяной жир - это жироподобное вещество, получаемое из овечьей шерсти в результате ее мытья. Когда к шерстяному жиру добавляют 25% воды, то получают вещество, называемое ланолином. Сырой ланолин по цвету желто-коричневый, а в очищенном виде почти белый. В нем содержится большое количество холестерина (в значительной мере этерифицированного различными жирными кислотами), различных восков, а также свободных высокомолекулярных жирных кислот и жирных спиртов.

Таким образом, очищенный ланолин вполне пригоден в качестве исходного сырья. Кроме того, из него изготавливают для различных целей всевозможные продукты, как, например, ланолиновое масло, разнообразные фракции ланолина.

Все природные жиры и масла являются триглицеридами, т. е. эфирами трехосновного спирта глицерина. В природе нет жиров и масел, в которых глицерин был бы этерифицирован только одной жирной кислотой; природные жиры всегда являются эфирами двух или нескольких жирных кислот.

Животные жиры (такие, как сало) и растительные жиры можно при высокой температуре и давлении гидролизовать с помощью воды на жирные кислоты и глицерин. В результате этого получают главным образом стеариновую кислоту, пальмитиновую кислоту и миристиновую кислоту. Все три кислоты - твердые воскообразные вещества без цвета и запаха. В таком виде они представляют собой прекрасное сырье для приготовления кремов, гелей и различных эмульсий.

В натуральных маслах, помимо приведенных выше кислот, содержатся также ненасыщенные жирные кислоты, такие, например, как олеиновая кислота с одной двойной связью, линолевая кислота с двумя двойными связями и линоленовая кислота с тремя двойными связями. Ненасыщенные жирные кислоты и их эфиры являются жидкими при комнатной температуре. Благодаря наличию в них двойных связей они весьма чувствительны к реакциям разложения, например, к действию микробов, и легко распадаются на более мелкие молекулы, имеющие зачастую неприятный запах. Таким образом, они быстро портятся. Поэтому их обычно гидрируют по двойным связям, и из всех трех вышеназванных ненасыщенных жирных кислот образуется стеариновая кислота; одновременно все они становятся твердыми, почему этот метод и называется отверждением жиров.

Воск образуется из эфира низкомолекулярной карбоновой кислоты, например уксусной, и макромолекулярного так называемого жирного спирта; жирные спирты получают, в частности, путем разложения натуральных восков. Для приготовления гелей важнейшими сырьевыми веществами являются стеариновый спирт и цетиловый спирт.

Эти сравнительно высокомолекулярные соединения, получаемые в результате переработки натуральных жиров и восков, широко используются в косметике. Они представляют собой воскообразные или жироподобные вещества, хорошо ложащиеся на кожу. Они легко смешиваются с кожным салом и создают прекрасное дополнение к основе кремов, гелей и других средств, улучшая их свойства.

Как было отмечено ранее, натуральные жиры, масла и воски всегда представляют собой смеси, содержащие большое количество различных органических соединений. Поэтому в зависимости от места происхождения и других факторов среды они различаются по своему составу и свойствам. Современная промышленность стремится, однако, производить косметические изделия постоянного качества, поэтому устойчивые синтетические вещества заметно потеснили собственно натуральные продукты.

Путем переработки натуральных жиров и восков получают, как было изложено выше, необходимые для промышленного производства жирные кислоты, жирные спирты и, конечно, глицерин. Соединяя их вновь синтетическим способом, получают чистые и с устойчивыми характеристиками жиры и воски. В соответствии с происхождением и способом изготовления их называют полусинтетическими продуктами.

Из синтетических восков можно назвать эфиры стеариновой, пальмитиновой и миристиновой кислот, получаемые в большом количестве из природных веществ. Вторым компонентом в них является чаще всего изопропиловый спирт.

Силиконы представляют собой весьма важную группу синтетических жировых и воскообразных сырьевых веществ. Эти вещества имеют в своей основе цепь чередующихся атомов кремния и кислорода, к которой присоединены боковые органические группы. В качестве примера силиконов можно привести силиконовое масло, являющееся относительно низкомолекулярным производным метилсилоксана.

Говоря о свойствах силиконов, необходимо отметить, что они устойчивы при хранении и, кроме того, отлично переносятся организмом. Они не размягчаются с ростом температуры (это очень важно для использования их в качестве жидкого компонента плотной косметики), хорошо смешиваются с кожным салом и при обильном употреблении образуют водоотталкивающую пленку.

Полиспирт (полиол) - это органическое соединение, в молекуле которого содержится более одной гидроксильной группы ОН. Этиленгликоль и глицерин, имеющие соответственно две и три группы ОН, являются самыми простыми полиспиртами. К этой группе относятся также и все сахара и различные производные гликоля, такие, как, полиэтиленгликоли, которые уже рассматривались выше. В гелях полиспирты используются в качестве увлажнителей; в этом смысле наиболее важными являются глицерин, пропиленгликоль, сорбит и фруктоза.

К коллоидам можно отнести разнообразные вещества растительного и животного происхождения, которые образуют с водой коллоидные растворы; многие из них являются полисахаридами. Из коллоидов, имеющих полисахаридную основу, можно упомянуть следующие (табл. 2).

Таблица 2 Коллоиды, имеющие полисахаридную основу

Клеи являются обычно продуктами растительного происхождения. Здесь указана лишь незначительная часть растительных клеев. Хорошо известен агар-агар, относящийся к группе альгинатов; его получают из морских водорослей и используют для производства сладостей мармеладного типа.

Декстран изготовляется с помощью некоторых микроорганизмов из тростникового сахара. Это полимер, молекулярная масса которого колеблется между 75 000 и 1 000 000. Помимо того, что он используется в качестве заменителя плазмы крови, его можно применять, например, для регулирования вязкости растворов.

Целлюлозы представляют собой широко употребляемую и довольно разнообразную группу веществ, из которой выше приведены лишь три примера. Из многообразных форм применения для целей косметики важны их функции регулятора вязкости растворов и стабилизатора эмульсий.

Коллоидами, имеющими белковую основу, являются, в частности, желатин, получаемый из костей и кож, соевые и кукурузные белки, казеин - белковое вещество молока, а также альбумин, который получают из яичного белка.

Для коллоидов характерно то, что они пригодны для образования гелей и увеличения вязкости растворов и эмульсий.

В современной эмульсионной технике используют различные типы целлюлозы, главным образом в качестве стабилизаторов. Их применяют также в качестве основного компонента масок для лица, а также в различных препаратах для ухода за волосами.

Помимо того, белковые коллоиды применяются в препаратах для ухода за кожей, поскольку они построены из аминокислотных цепей различной длины и, в зависимости от способа обработки, могут также содержать свободные аминокислоты; таким образом, их вполне можно сравнивать с белковыми гидролизатами Химия для косметической продукции. / Под ред. Ованесяна П.Ю. - Красноярск: Марта, 2001. .