Сайт учителя биологии и географии Лотоцкой Е. Г.

ШПАТЛЁВКИ (шпаклёвки) (от нем. Spatel — лопаточка) лакокрасочные материалы, предназначенные для выравнивания (шпатлевания) шероховатостей, заделки пазов, выбоин и др. дефектов поверхностей перед окрашиванием.
Основа Ш. — синтетич. или прир. пленкообразователи; др. компоненты — наполнители, пигменты и растворители. По природе пленкообразовате-ля различают Ш.: лаковые (основа — термопластичные или термореактивные синтетич. смолы и лаки; табл.), масляные (основа — растит. масла, олифы) и клеевые (прир. клеи); по природе растворителя — водорастворимые (гл. обр. клеевые) и водонерастворимые. В зависимости от вида основы в состав Ш. могут также входить пластификаторы, отвердители, ускорители полимеризации, диспергаторы, стабилизаторы, ПАВ и др. добавки.
Отвердители вводят в Ш. непосредственно перед их нанесением на поверхность. В качестве наполнителей в Ш. используют мел, тальк, каолин, барит, асбест и др., в качестве пигментов — цинковые, титановые и свинцовые белила, литопон, охру, сурик, сажу, оксиды Cr и Fe, орг. пигменты и др. (см. пигменты). От грунтовок и красок Ш. отличаются большим содержанием сухого вещества (до 80% по массе) и высоким соотношением количества наполнителей и пигментов к пленкообразователю (обычно от 5:1 до 12:1).
Получают Ш. диспергированном (перетиром) наполнителей и пигментов в растворе соответствующего пленкообразователя. Наносят Ш. на поверхность обычно по грунтовым слоям (см. грунтовки), т. к. из-за меньшего содержания пленкообразователя они обладают слабыми адгезионными свойствами. Некоторые Ш., напр. на основе эпоксидных и алкидных смол или кремнийорг. лаков, обладают достаточно высокой адгезией к металлу и м. б. нанесены непосредственно на незагрунтованную поверхность; их наз. грунт-шпатлевками. Различают местное и сплошное шпатлевание. Ш. в виде паст наносят на поверхность шпателем (деревянным, металлич., пластмассовым или резиновым). Часто готовую к употреблению Ш. разбавляют растворителем и наносят наливом или распыляют при помощи краскораспылителя. Толщина покрытий, образующихся при нанесении Ш. (ок. 400 мкм), значительно больше, чем при нанесении лаков и красок, поэтому при работе часто применяют спец. трафаретное устройство, обеспечивающее определенную толщину покрытия.
Превышение рекомендуемой толщины приводят к растрескиванию покрытий, что связано с усадкой Ш. при высыхании. Ш. должны образовывать ровный слой, не содержащий посторонних включений, царапин и видимых дефектов, для чего их обычно наносят в неск. приемов с промежут. сушкой. Сушку или отверждение осуществляют при комнатной или повышенной температуре, причем всегда первая стадия сушки — осторожнее испарение растворителя при комнатной температуре. Перед нанесением окрасочных слоев шпатлевочный слой подвергают сухому или мокрому шлифованию.
Применяют Ш. в машиностроении, строительстве и быту.
Лит.: Рейбман А. И., Защитные лакокрасочные покрытия, 5 изд., Л., 1982; Лившиц М. Л., Пшиялковский Б. И., Лакокрасочные материалы, М., 1982; Ермилов П. И., Индейкин Е. А., Толмачев И. А., Пигменты и пигментированные лакокрасочные материалы, Л., 1987.

ШПИНЕЛИ (от нем. Spinell, уменьшит. от лат. spina — шип, терновник: по форме кристаллов) минералы класса сложных оксидов общей формулы АМ₂O₄, где A — Mg²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Ni²⁺, Со²⁺; М^- Аl²⁺, Mn³⁺, Fe³⁺, V³⁺, Cr³⁺, Ti⁴⁺.
Ш. — системы твердых растворов с широким изоморфизмом катионов А и М; в пределах каждого изоморфного ряда смесимость минералов полная, между членами разл. рядов ограниченная. В зависимости от содержания преобладающего катиона М различают группы: алюмошпинели, ферришпинели, хромошпинели, титаношпинели, ванадиошпинели.
Ш. кристаллизуются в кубич. сингонии, образуя гл. обр. октаэдрич. кристаллы. Элементарная ячейка включает 32 аниона О, которые образуют плотнейшую кубич. упаковку с 64 тетраэдрич. (катионы занимают 8) и 32 октаэдрич. (занимают 16) пустотами.
По характеру распределения катионов в тетраэдрич. позициях выделяют Ш.: нормальные (Н; 8 тетраэдров занято катионами А²⁺, 16 октаэдров — катионами М³⁺); обращенные (ОБ; 8 тетраэдров занято М³⁺, 16 октаэдров — 8А²⁺ и 8М³⁺ , причем катионы А²⁺ и М³⁺ в октаэдрич. пустотах могут распределяться как статистически, так и упорядочение); промежуточные.
Цвет Ш. определяется степенью окисления основных катионов и наличием примесей.
По окраске и составу выделяют разновидности: благородная Ш. (балэ-рубин, или рубицелл) — рубиново- и огненно-красная до сиренево-розовой (хромофор Cr³⁺); сапфировая Ш. — голубая до синей (до 3,5% FeO); хлорошпинель- травяно- и оливково-зеленая (Fe³⁺); плеонаст, или цейлонит,- непрозрачная черно-зеленая до черной (до 15% FeO); цинксодержащая ганношпинель — голубовато-зеленая, темно-синяя, фиолетовая; пикотит- высокохромистая Ш., непрозрачная черно-зеленая до черной; примеси хромофоров обусловливают также оранжевую, красновато-бурую и коричневую окраски.
Все минералы отличаются высокой твердостью (5–8 по минералогич. шкале), термич. и хим. стойкостью. Большинство Ш. раств. в конц. кислотах и все раств. в растворах KHSO₄ и Na₂CO₃.
Ш. — гл. носители магн. свойств горных пород; нормальные Ш. имеют низкую электропроводность, обращенные — высокую. Плотн., параметры кристаллич. решетки и др. свойства Ш. зависят от состава и распределения катионов. Для Ш. характерны высокотемпературные условия образования; они устойчивы к выветриванию, образуют россыпи.
В природе Ш. часто встречаются в виде акцессорных минералов (входят в состав горных пород в количествах менее 1% по массе). Крупные пром. скопления образуют только ферришпинели и хромошпинели — важные руды для получения Cr, выплавки Fe и попутного извлечения V; благородная Ш. — драгоценный камень (россыпи в Мьянме и Шри-Ланке). Многие минералы применяют также в качестве катализаторов хим.-технол. процессов (напр., в синтезе этиленоксида), в производствах керамики, огнеупоров, термостойких красок. Известно большое число синтетич. Ш. (получают сплавлением или спеканием соответствующих оксидов при 1400–1920 °C, а также нагреванием Аl- и Mg-содержащих минералов, напр. мусковита), в которых, кроме катионов, характерных для прир. минералов, могут содержаться ионы Ca, Li, Cd, Cu, W, Ga, Ge, Ag, Sb, Nb, In. Как разновидность ферритов эти Ш. лежат в основе разнообразных магн. материалов и диэлектриков, используемых для изготовления элементов запоминающих устройств ЭВМ.
Лит.: Энциклопедия неорганических материалов, т. 2, К., 1977, с. 750–51; Горная энциклопедия, т. 5, М., 1991, с. 435.

ШТАРКА ЭФФЕКТ изменение уровней энергии атомов и молекул во внешнем по отношению к рассматриваемой системе электрич. поле. Проявляется в сдвигах и расщеплении спектральных линий.
Во внешнем однородном электрич. поле напряженности Е к гамильтониану свободного атома или молекулы добавляется поправка -d х E, где d — оператор дипольного момента системы. Если поправки к энергии и волновой функции, обусловленные этим членом, малы, то их можно рассматривать методами возмущений теории.
В таком случае сдвиг и расщепление уровней меняются либо линейно в зависимости от Е, что определяется 1-м порядком теории возмущений, либо, когда поправка первого порядка обращается в нуль,- квадратично (2-й порядок теории возмущений). Для атома водорода Ш. э. линеен, причем каждый уровень с главным квантовым числом n расщепляется на 2п — 1 т. наз. штарковских подуровней.
Для многоэлектронных атомов, где вырождение уровней с одним и тем же п, но разными орбитальными квантовыми числами l снято за счет межэлектронного взаимодействия, Ш. э. пропорционален квадрату напряженности Е. У молекул наиб. изучены проявления Ш. э. во вращательных спектрах. Для молекул типа симметричного волчка, имеющих постоянные дипольные моменты, Ш. э. линеен: изменение энергии пропорционально Е и дипольному моменту молекулы d. Для линейных молекул и молекул типа асимметричного волчка Ш. э. квадратичен по напряженности поля и по дипольному моменту. Линейный Ш. э. при величинах напряженности 1000 В/см и дипольного момента 1Д (3,3∙10−30 Кл∙м) приводит к расщеплениям, обычно не превосходящим 1000/J МГц, где J — вращат. квантовое число. Квадратичный Ш. э. зависит также от частоты перехода: при тех же величинах напряженности и дипольного момента и при частоте перехода 25 000 МГц смещение частот по сравнению с их положением в отсутствие поля составляет величины порядка 100/J2 МГц. Ш. э. в микроволновых спектрах является основой метода определения дипольных моментов молекул, отличающегося высокой точностью, в т. ч. для молекул с малыми дипольными моментами.
Этот метод пригоден для установления не только величин, но и направлений дипольного момента асимметричных волчков, поскольку он позволяет определить составляющие дипольного момента по главным осям инерции молекулы. Кроме расщепления линий в микроволновых спектрах пере-ходы между штарковскими подуровнями можно наблюдать непосредственно в методе электрич. резонанса в мол. пучках. Для неполярных молекул Ш. э. возникает как следствие взаимод. поля с индуцированными им дипольными моментами; он также квадратичен по напряженности поля.
Этот эффект позволяет определять анизотропию поляризуемости молекул. Влияние кристаллич. поля как поля точечных зарядов или диполей, окружающих центр. ион в координац. соед. или кристаллах, есть также проявление Ш. э., обусловленного неоднородным полем, создаваемым этим окружением. Кристаллического поля теория, описывающая эффекты расщепления d- или f-уровней центр. атома или иона, представляет собой теорию Ш. э. в электрич. полях, создаваемых лигандами. Ш.э. проявляется и в переменных электрич. полях, в частности он используется для модуляции частот и усиления интенсивности переходов в микроволновой спектроскопии. Эффект открыт И. Штарком в 1913.
Лит.: Таунс Ч., Шавлов А., Радиоспектроскоппя, пер. с англ., М., 1959; Ельяшевич М. А., Атомная и молекулярная спектроскопия, М., 1962.

ЩАВЕЛЕВАЯ КИСЛОТА — НООССООН; бесцветные кристаллы, t_пл 189,5 °С. Содержится в виде калиевой соли в щавеле, кислице. В промышленности получают синтетически. Щавелевая кислота и ее соли (оксалаты) применяются в текстильной промышленности (протрава) — в аналитической химии, органическом синтезе, для очистки металлов от ржавчины и накипи.

ЩЁЛОЧИ - растворимые в воде сильные основания, создающие в водном растворе большую концентрацию ионов OH⁻.
Обычно к Щ. относят. гидроксиды щелочных и щел.-зем. металлов. Бесцв. кристаллы. Гидроксиды щелочных металлов — едкие щелочи — хорошо раств. в воде (хуже — LiOH), гидроксиды щел.-зем. металлов — плохо. Сила оснований и растворимость в воде в каждой группе периодич. системы возрастают сверху вниз с увеличением радиуса катиона. Едкие Щ. раств. также в этаноле и метаноле. Едкие Щ. (за исключением LiOH) термически устойчивы до температуры выше 1000 °C, гидроксиды щел.-зем. металлов и LiOH разлагаются при более низких температурах. Щ. жадно поглощают из воздуха воду, CO₂, SO₂, H₂S и NO₂.
Если не принимать мер предосторожности, они всегда будут содержать кристаллизационную воду, примесь карбоната, сульфата, сульфида, нитрата и нитрита. Дня обезвоживания Щ. нагревают в атмосфере, свободной от CO₂, едкие Щ. освобождают от примеси карбоната перекристаллизацией из этанола.
Водные растворы едких Щ. разрушают стекло, расплавы — фарфор и платину. Плавят едкие Щ. в сосудах из серебра, никеля или железа, хранят в полиэтиленовых сосудах. Растворы едких Щ. нельзя долго хранить в стеклянных сосудах с пришлифованными стеклянными пробками и кранами, которые прилипают к шлифу вследствие взаимод. Щ. со стеклом.
Получают: едкие Щ. — электролизом хлоридов щелочных металлов, обменными реакциями между солями щелочных металлов и гидроксидами щел.-зем. металлов; действием воды на оксиды щел.-зем. металлов.
Определяют Щ. с помощью кислотно-основных индикаторов. Твердые Щ. и их конц. растворы разрушают живые ткани, особенно опасно попадание частиц твердой Щ. в глаза. К Щ. иногда относят соли сильных оснований и слабых кислот, водные растворы которых имеют щелочную реакцию, напр. гидросульфиды NaSH и KSH, карбонаты Na₂CO₃, а также TlOH, аммиачную воду.

ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ кальций Ca, стронций Sr, барий Ba, радий Ra; металлы. Название сохранилось со времен алхимиков, оксиды Щ. э. по химическим свойствам напоминают оксиды щелочных металлов и "землю" — оксид Al, входящий в состав глин. Щ. э. имеют серебристый металлич. блеск, кристаллизуются в кубич. решетке, для Ca, Sr и Ba характерен полиморфизм.
На воздухе Щ. э. покрываются голубовато-серой пленкой, содержащей МО, МCO₃ и отчасти MO₂ и M₃N₂, где М — Щ. э. Температуры плавления Ca, Sr, Ba и Ra равны соотв. 842±3, 768±3, 727±3 и 969 "С. Окисление Щ. э. на воздухе может сопровождаться воспламенением, Ba загорается уже при резке и раздавливании, поэтому Щ. э. хранят под слоем обезвоженного керосина.
Все они ковки, пластичны и путем давления и резания м. б. превращены в прутки, листы, проволоку. Радий радиоактивен (Т1/2 1600 лет); подвергаясь α-распаду, он превращается в радон. По реакц. способности Щ. э. близки к щелочным, их стандартные электродные потенциалы для полуреакции М²⁺ + 2е− = М равны −2,864 (Са), −2,888 (Sr), −2,905 (Ва) и −2,916 В (Ra). Поэтому все они — сильные восстановители, быстро реагируют с водой, превращаясь в М(OH)₂ с выделением H₂, а с разб. кислотами дают соли и H₂. Медленно реагируют с конц. HNO₃ и H₂SO₄, образуя нитраты с выделением NO₂ и сульфаты с выделением SO₂ и H₂.
Щ. э. раств. в жидком NH₃, образуя растворы, обладающие металлич. проводимостью. При испарении из них NH₃ при низких температурах выделяются кристаллич. комплексы [М(МH₃)₆]₀ с металлич. блеском (похожи на бронзу), обладающие электронной проводимостью. Щ. э. горят в O₂, давая оксиды МО, с H₂O₂ образуют белые твердые пероксиды MO₂, а Ba превращается в пероксид уже на воздухе при нагр. до 400 °C. Получены желтые кристаллич. надпероксиды М(O₂)₂. С галогенами Щ. э. дают бесцв. кристаллич. галогениды, с H₂ при натр. — бесцв., твердые, нелетучие гидриды МH₂. В среде N₂ при 250–450 °C превращаются в бесцв. тугоплавкие нитриды М₃N₂, при нагр. с В, С, Р — соотв. в черные кристаллич. бориды МВ6, бесцв. твердые ацетилениды МC₂, красно-бурые фосфиды М₃P₂.
Стехиометрич. смеси Щ. э. с S при нагр. образуют бесцв. кристаллич. сульфиды MS. С газообразным NH3 при −10 °C или с жидким NH₃ Щ. э. дают аммиакаты [M(NH₃)₆], в среде CO₂, особенно выше 100 °C,- смесь МО и МC₂.
Щ. з. образуют сплавы со мн. металлами (Al, Cu, Cd, Mg, Pb и т. д.), с Hg — амальгамы. Растворимые в воде соли Щ. э. — ацетаты, галогениды (кроме фторидов), нитраты, тетраоксохлораты(VII), сульфиды, тиоцианаты и цианиды; нерастворимые — карбонаты, сульфаты, фосфаты, хроматы. Летучие соли Щ. э. окрашивают пламя газовой горелки в оранжево-красный (Са), карминово-красный (Sr), желтовато-зеленый (Ва) цвета. Щ. э. получают восстановлением оксидов алюминием в вакууме выше 1200 °C, Ca — также электролизом расплава CaCl₂. Иногда к Щ. э. относят также Be и Mg.
Лит.: Степин Б. Д., Цветков А. А., Неорганическая химия, М., 1994.

ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr. Щ. м., кроме Cs, имеют серебристый металлич. блеск, Cs — золотисто-желтую окраску.
Все Щ. м. очень мягки, легко режутся (кроме Li), Rb, Cs и Fr при обычной температуре почти пастообразны.
Наиб. твердый из них Li мягче талька (твердость талька принята за единицу по шкале Мооса). Щ. м. кристаллизуются в кубич. объемноцентрир. решетке с пространств, группой IтЗт, z = 2. Температуры плавления Щ. м. уменьшаются от Li к Cs: 180,54 °C (Li), 97,86 °C (Na), 63,51 °C (К), 39,32 °C (Rb), 28,44 °C (Cs). Щ. м. очень легкие, самый легкий среди всех известных металлов — Li, он плавает в керосине, a Na и К легче воды. Сильно электроположит. характер и высокая хим. активность Щ. м. обусловлены небольшой затратой энергии на отрыв от атомов этих металлов одного s-электрона. Первые потенциалы ионизации (эВ): 5,39178 (Li), 5,13915 (Na), 4,34070 (К), 4,17719 (Rb), 3,89397 (Cs). Щ.м. — сильные восстановители. Значения их стандартных электродных потенциалов (В) для полуреакции М+ + е− = М: −3,045 (Li), −2,711 (Na), −2,924 (К), −2,925 (Rb), −2,923 (Cs). Литий стоит первым в электрохим. ряду напряжений металлов. Характерное свойство атомов Щ. м. — легкость возбуждения у них светового излучения. Оптич. спектры Щ. м. просты и содержат очень яркие линии (нм): 610,36 и 670,78 (Li), 589,59 и 588,99 (Na), 766,49 (К), 794,76 и 780,02 (Rb), 894,5 и 852,11 (Cs). Интенсивность линий 852,11, 780,02, 766,49 и 588,99 в атомных спектрах — наиб. среди всех элементов периодич. системы. Летучие соли Li окрашивают пламя газовой горелки в карминово-красный цвет, К — в розово-фиолетовый, a Na — в желтый, пары Rb окрашены в зеленовато-синий цвет, пары Cs — в сине-зеленый. На воздухе все Щ. м. быстро покрываются темно-серым налетом, состоящим из оксидов, только у Li появляется зеленовато-черная пленка нитрида Li₃N. Склонность к окислению на воздухе возрастает от Li к Fr, причем Rb, Cs и Fr окисляются уже с воспламенением. Поэтому Щ. м. хранят под слоем обезвоженного парафинового или вазелинового масла. С водой Щ. м. реагируют бурно с образованием щелочей (откуда название) и выделением H2, при этом Rb и Cs взаимод. даже со льдом при −100 °C. С метанолом и этанолом Щ. м. дают алкоголяты и H₂. Кислород окисляет все Щ. м., но если Li превращается только в Li₂O, то остальные Щ. м. — в смеси, в основном М₂O₂ и MO₂, при этом Rb и Cs вспыхивают. С N₂ реагирует в обычных условиях только Li, превращающийся в нитрид, для остальных Щ. м. нитриды неизвестны. Щ. м. растворяются в жидком аммиаке, некоторых алкиламинах и полиэфирах с образованием синих растворов, обладающих электронной проводимостью (см. сольватированный электрон). При хранении синие аммиачные растворы обесцвечиваются в результате медленно протекающей реакции: 2M + 2NH₃=2MNH₂ + H2. Растворы Щ. м. в жидком аммиаке взаимодействуют с ацетиленом с образованием ацетиленидов М₂C₂. При нагревании К, Rb и Cs с графитом получают C₈МХ, C₂₄МХ, C₃₆МХ и другие нестехиометрические соединения в виде медно-красных порошков, самовоспламеняющихся на воздухе и разлагающихся водой с выделением H₂.
Щ. м. энергично взаимод. с галогенами с образованием галогенидов. При нагревании с S Щ. м. дают сульфиды, с H₂ — гидриды, с Р — фосфиды. Большинство солей Щ.м. хорошо растворимо в воде, малорастворимы — фторид, фосфат и карбонат лития, а также МClO₄, MMnO₄, MReO₄, где М = Rb и Cs.
Основной метод получения Щ. м. — термическое восстановление хлоридов и бромидов магнием, кальцием, кремнием и другими восстановителями в вакууме при 600–800 °C. Выделенные металлы очищают от примесей ректификацией или вакуумной дистилляцией.
Лит.: Плющев В.Е., Степин Б. Д., Химия и технология лития, рубидия и цезия, М., 1970; Натрий, М., 1986; Степин Б.Д., Цветков А. А., Неорганическая химия, М., 1994.

ЭБОНИТЫ (твердые резины) продукты вулканизации ненасыщенных каучуков большими количествами серы (30–50% от массы каучука).
Получают Э. гл. обр. из изопреновых (натуральных и синтетич.), бутадиеновых, бутадиен-стирольных, бутадиен-нитрильных каучуков, а также регенератов резин и латексов; иногда для улучшения свойств вводят добавки насыщенных каучуков (напр., бутилкаучука) или др. полимеров (полиэтилен, полиизобутилен, феноло-формальдегидные смолы). Смеси для получения Э. содержат наполнители (угольная и эбонитовая пыль, графит, каолин, тальк, мел, кремнезем) в количестве 150 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука, ускорители вулканизации (гуанидины, альдегидамины, тиурамы, сульфенамиды, иногда селен), активаторы вулканизации (ZnO, MgO), пластификаторы (льняное масло, натуральный воск, нефтяной битум), ПАВ.
Эбонитовые смеси получают на обычном оборудовании резинового производства — вальцах или в резиносмесителях. Высоконаполненные смеси приготовляют только в резиносмесителях в 2 стадии: на первой каучук перемешивают со всеми ингредиентами, кроме серы, на второй в охлажденную смесь вводят серу.
В случае вулканизации при низких температурах используют 2 смеси, в одну из которых вводят серу, в другую — ускоритель вулканизации; совмещают смеси непосредственно перед формованием полуфабрикатов (на каландрах или в экструдерах) и вулканизацией изделий. Температуру вулканизации (до 190 С) повышают ступенчато, процесс проводят в течение десятков часов. Э. применяют для изготовления деталей электрич. приборов, аккумуляторных баков и др. емкостей для агрессивных сред (в производстве некоторых изделий заменяются пластмассами, напр. полистиролом), а также для гуммирования хим. аппаратуры.
Лит.: Гофманн В., Вулканизация и вулканизующие агенты, пер. с нем., Л., 1968; Кошелев Ф. Ф., Корнев А. Е., Буканов A.M., Общая технология резины, 4 изд., М., 1978, с. 486–91.

ЭВТЕКТИКА (от греч. eutektos — легко плавящийся) — жидкая фаза (расплав) — находящаяся в равновесии с двумя или более твердыми фазами. Температура кристаллизации эвтектики называется эвтектической точкой. Продукт кристаллизации жидкой эвтектики — твердая эвтектика, высокодисперсная смесь нескольких твердых фаз того же состава, что и у жидкой эвтектики.