Chemia w pokoju

Środki czystości

Te produkty, inaczej nazywane detergentami czy surfaktantami, mają za zadanie zmniejszyć napięcie powierzchniowe wody. Im większe napięcie, tym gorsze zwilżanie powierzchni, a w skutku również cięższe usuwanie zabrudzeń. Środki czystości wspomagają zatem mieszanie się zanieczyszczeń z rozpuszczalnikiem. Mechanizm ich działania opiera się na kilku właściwościach:

• zmiana odczynu pH zabrudzonej powierzchni, co skutkuje rozrywaniem wiązań wodorowych, odpowiedzialnych za utrzymywanie się cząsteczek brudu na podłożu. Część substancji rozkłada się również pod wpływem zastosowanych zmian środowiskowych.
• obniżanie twardości wody, dzięki czemu zwilżanie powierzchni przebiega szybciej i efektywniej. Wpływa to na zwiększenie rozpuszczalności związków jonowych oraz na rozpad niektórych składników.
• pianotwórczość, która nie tylko zwiększa powierzchnię styku pomiędzy brudem i detergentem, ale również wypycha cząstki uwolnionego brudu, hamując jego ponowne przyczepianie się do czyszczonej powierzchni.

Wyróżniamy trzy najpowszechniej stosowane grupy surfaktantów:

• Anionowe, czyli najsilniejsze surfaktanty używane głównie w przypadku zabrudzeń oleistych i tłuszczowych. Największym problemem w ich zastosowaniu są występujące w twardej wodzie kationy wapnia i magnezu, które powodują dezaktywację cząsteczek surfaktantów.
• Niejonowe, które również mają silne właściwości odtłuszczające. Są jednak używane głównie w produktach piorących oraz płynach do ręcznego zmywania naczyń. Dodatkowo dzięki temu, że nie posiadają ładunku elektrycznego, twardość wody nie wpływa na ich aktywność,
• Kationowe, czyli środki głównie zmiękczające, które często stosuje się w postaci dodatku do płynów zmiękczających tkaniny. Ponadto wykazują one działanie bakteriobójcze, stąd ich zastosowanie w formulacjach przeznaczonych do dezynfekcji.

Nawiązując do chemii dezynfekcji, należy pamiętać, że zarówno grzyby, jak i bakterie nawet w obrębie jednego gatunku potrafią się od siebie mocno różnić, również pod względem odporności. Skuteczność działania środków dezynfekcyjnych zależy od zastosowanych substancji aktywnych, ich stężenia, czasu działania, zastosowanej temperatury oraz obecności dodatkowych zanieczyszczeń. Wykorzystywane substancje aktywne takie jak alkohole czy inne związki utleniające zazwyczaj mają na celu denaturację białek oraz uszkodzenie błony komórkowej bakterii. Inne, w tym aldehydy oraz IV-rzędowe związki amoniowe, na przykład chlorek benzalkoniowy, dodatkowo są w stanie zniszczyć ich materiał genetyczny.

Odświeżacze powietrza

Unoszące się w pokoju zapachy również mogą być oznaką obecnej w nim chemii. Wszelkiego rodzaju odświeżacze powietrza posiadają w swoim składzie szereg związków chemicznych takich jak alkohole, oleje mineralne oraz antybakteryjne związki chemiczne. W roli solubilizatorów substancji zapachowych często odnajduje się niejonowe surfaktanty takie jak etoksylowane alkohole tłuszczowe. W przeciwieństwie do odświeżaczy neutralizatory mają za zadanie usunięcie nieprzyjemnego zapachu. Jest to możliwe ze względu na zastosowanie w nich związków chemicznych, które reagują z substancjami lotnymi ostrych zapachów, przekształcając je w inne.

Meble

Kolejnym nieoczywistym chemicznym aspektem każdego pokoju są meble. Istnieje wiele materiałów wykorzystywanych podczas ich produkcji, na przykład:

• drewno, w którego skład chemiczny wchodzą takie związki jak celuloza, hemiceluloza oraz lignina. Pierwiastkowo, węgiel stanowi około 49,5%, tlen 43,8%, wodór 6,0%, azot 0,2% oraz znikome ilości innych. W zależności od rodzaju drewna znajdziemy w jego składzie różne ilości cukru, białka, skrobi, garbników, olejków eterycznych, gumy oraz substancji mineralnych.
• płyty melaminowe, wykonane są z melaminy, czyli aminowego związku aromatycznego wywodzącego się z triazyny. Takie płyty charakteryzują się wysoką odpornością termiczną i chemiczną oraz wytrzymałością.
• szkło, którego surowcami są piasek kwarcowy, czyli ditlenek krzemu, dodatki takie jak węglan sodu i węglan wapnia, topniki oraz tlenki metali w roli barwników.
• polimery, na przykład poliwęglan, polipropylen oraz ABS, czyli termopolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy. Takie materiały są bardzo odporne na pękanie i zarysowania, a także na czynniki zewnętrzne takie jak wilgoć.

Do tej kategorii możemy dopisać również panele, na przykład winylowe zbudowane ze sproszkowanej skały osadowej, polichlorku winylu oraz stabilizatora.

Przeczytaj więcej o surowcach chemicznych dla branży meblarskiej.

Piankowe materace

Kolejnym produktem przemysłowym, w skład którego wchodzi wiele chemicznych substancji, jest cała gama materacy piankowych. Taka pianka zbudowana jest wyłącznie z syntetycznych materiałów. Składa się z warstw pianki poliuretanowej z dodatkami ognioodpornymi takimi jak żel, wełna, pianka lateksowa, bawełna czy poliester. Składniki pianki poliuretanowej to głównie:

• poliole – stanowiące zbiór wielowartościowych alkoholi o właściwościach wiążących, są one podstawowym surowcem, który reagując z innymi materiałami, wytwarza materiał pianki poliuretanowej;
• diizocyjaniany, które mogą mieć dwojaką formę – organiczną lub nieorganiczną, są one bardziej reaktywnym substratem w reakcji otrzymywania pianek;
• środki porotwórcze, pozwalające na dodanie węgla do mieszanki.

Stosuje się również inne pianki – lateksowe, będące mieszaniną syntetycznie otrzymywanego lateksu oraz naturalnego mleczka z drzewa kauczukowego.

Przeczytaj więcej o poliuretanach.

Kable i przewody

W każdym domu obecne są również kable oraz ich osłony. Rozważając sam przewód elektryczny, jest to nic innego jak łącznik źródła zasilania i odbiornika, który składa się z żył wykonanych z miedzi lub aluminium. Te pierwiastki są doskonałymi przewodnikami, co skutkuje właśnie w takim ich zastosowaniu. Miedziane żyły charakteryzują się łatwym łączeniem oraz większą wytrzymałością mechaniczną. Z tego względu produkuje się również aluminiowe przewody w powłoce wykonanej z miedzi. Na przewodach można zobaczyć specjalne oznaczenia, symbolizujące materiał, z jakiego zostały wykonane – litera „A” oznacza przewód aluminiowy, a „F” – wykonany ze stali. Wszystkie nieposiadające oznaczenia domyślnie są miedziane. Oprócz samego przewodu metalowego stosuje się również materiały izolacyjne. Są to wszelkiego rodzaju tworzywa sztuczne a najczęściej spotykane to polwinit, czyli plastyfikowany i granulowany PCW polichlorek winylu, guma będąca elastomerem zbudowanym z alifatycznych łańcuchów polimerowych na przykład poliolefin usieciowanych w procesie wulkanizacji, oraz polietylen.

Artykuły biurowe

Niezbędne w codziennej pracy są nam wszelkiego rodzaju artykuły biurowe. Ciężko znaleźć dom, w którym nie ma takich przedmiotów jak klej, taśma klejąca, papier, długopis, pióro z atramentem, tonery do drukarek czy kolorowe zakreślacze.  Na pierwszy rzut oka nie nazwalibyśmy ich chemią, jednak warto przyjrzeć im się z bliska:

• Funkcja kleju wynika ze zjawiska adhezji mechanicznej, czyli stanu, w którym dwie powierzchnie przywierają do siebie wskutek sił zakotwiczenia się substancji na ich powierzchniach. Najważniejszym składnikiem w formulacji jest polimer, syntetyczny lub naturalny, w postaci koloidalnej zawiesiny lub taki, który po wymieszaniu z utwardzaczem, plastyfikatorem czy innymi substancjami modyfikującymi charakteryzuje się takim stanem. W skład najpopularniejszych klejów w sztyfcie wchodzą takie substancje jak cyjanoakryl oraz PVP, czyli poliwinylopirolidon. Kleje cyjanoakrylowe wytwarza się z metylu, etylu oraz alkoksy,
• Działanie taśmy klejącej jest zbliżone do klejów i również opiera się na siłach adhezji i kohezji. Sama adhezja powoduje możliwość łączenia się powierzchniowego ciał fizycznych, natomiast kohezja odpowiada za następstwa, czyli trzymanie się połączenia oraz walory estetyczne po odklejeniu taśmy. Każda taśma składa się z nośnika – elastycznego tworzywa sztucznego oraz z warstwy kleju po jednej lub obu jego stronach. Zwykła taśma klejąca najczęściej posiada klej akrylowy. Jego produkcja polega na wytworzeniu emulsji akrylowej, którą następnie miesza się ze środkiem sieciującym. Charakteryzuje się on dużą wytrzymałością, odpornością na wilgoć oraz niskie temperatury, jest jednak jednym z klejów taśmowych uważanych za produkt niższej jakości. Taśma z klejem z naturalnego kauczuku jest bardziej stabilna, również w szerokim zakresie temperatur. Stosuje się ją jednak głównie w celu zaklejenia ciężkich paczek oraz kartonów. Zamiennikiem może być tu klej „hot-melt” zbudowany z kauczuku syntetycznego,
• Papier z chemicznego punktu widzenia jest masą celulozową z dodatkiem wypełnień mających zapewnić odpowiednią gładkość, wytrzymałość czy koloryt. Sama celuloza stanowi związek chemiczny należący do grupy polisacharydów, a jej budowa obejmuje około 3000-14000 cząsteczek glukozy połączonych liniowo wiązaniami α-β-1,4-glikozydowymi. W zależności od przeznaczenia papieru najczęściej stosuje się dodatki w postaci kaolinu, talku, gips kredy oraz barwników – przeczytaj więcej o produkcji papieru,
• Do produkcji długopisów wykorzystuje się wiele substancji chemicznych – od metali po tworzywa sztuczne. Ostrza długopisów mogą być wykonane na przykład ze stopu miedzi i cynku, czyli mosiądzu. Zazwyczaj jednak sam korpus, obudowa tuszu i szkieletu długopisu jest wykonana z plastiku lub aluminium. Sam tusz jest natomiast w głównej mierze roztworem wodnym pigmentu, który posiada nierozpuszczalne drobiny. Podobnie jak atrament, posiada on w swoim składzie również polimery oraz stabilizatory, które odpowiadają za konsystencję oraz przepływ produktu. Polichlorek winylu oraz polioctan winylu często wykorzystuje się w roli stabilizatorów zapobiegających krzepnięciu tuszu/atramentu. Rozpuszczalnik w większości przypadków stanowi woda, czasami petrochemikalia zbudowane głównie z węgla i wodoru. Dodatkowo stosuje się takie substancje jak glicerydy w celu lepszego ślizgania się tuszu po papierze, trietanoloaminę regulującą pH lub zawierającą krzemiany glinę będąca wypełniaczem.