Химия в медицине, сельском хозяйстве, энергетике, строительстве
3. Значение химии для строительства
Теория
Химия обеспечивает строительную отрасль стройматериалами, пластмассами, красками.
Стройматериалы
Сырьём для производства строительных материалов служат глина, песок, известняк, гипс.
 
При сооружении зданий используют вяжущие материалы, к которым относятся известь, цемент и бетон, гипс. Их смешивают с водой и получают тестообразную массу, превращающуюся при высыхании в твёрдый материал.
 
Один из таких материалов — гашёная известь Ca(OH)2. Её смешивают с песком SiO2 и водой. Полученный известковый раствор используют при кладке стен из кирпича, а также в качестве штукатурки. Гидроксид кальция реагирует с углекислым газом из воздуха с образованием нерастворимого карбоната:
 
Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O.
  
Сырьём для получения гашёной извести служит известняк. Его обжигают, получают оксид кальция (негашёную известь), а затем добавляют воду (гасят):
 
CaCO3=tCaO+CO2;
 
CaO+H2O=Ca(OH)2.
 
28.png
Рис. \(1\). Известняк
 
Цемент тоже применяется для скрепления кирпичей при кладке стен. Из цемента и воды готовят тестообразную смесь (раствор), которая при высыхании затвердевает и превращается в камень.
 
Цемент производят из известняка и глины. При обжиге измельчённого сырья получается порошкообразный материал, состоящий из силикатов и алюминатов кальция.
 
Для увеличения объёма и прочности в цементный раствор добавляют песок, щебень и другие наполнители. Получается бетон. В бетон часто вводят железную арматуру и получают более прочный железобетон. Бетон и железобетон используют для строительства массивных сооружений.
 
29.png
Рис. \(2\). Приготовление бетона
 
В состав отделочных смесей входит жжёный гипс (алебастр) CaSO4⋅0,5H2O. Его получают обжигом природного гипса (дигидрата сульфата кальция) CaSO4⋅2H2O:
 
CaSO4⋅2H2O=tCaSO4⋅0,5H2O+1,5CaSO4.
 
При смешивании с водой происходит обратный процесс присоединения воды, и гипс твердеет (схватывается).
 
30.png 
Рис. \(3\). Отделочные работы
 
Одним из необходимых материалов для постройки зданий является стекло. Сырьём для производства обычного оконного стекла служат известняк, песок и сода. Эти материалы смешивают и сильно нагревают (варят). Карбонаты разлагаются, выделяется углекислый газ, и получается вязкая масса, которая при застывании образует прозрачное стекло:
 
Na2CO3+CaCO3+6SiO2=tNa2O⋅CaO⋅6SiO2+2CO2↑.
 
31.png
Рис. \(4\). Стекло в современном здании
Полимеры и краски
В современном строительстве широко используются полимерные материалы. Так, снаружи дома утепляют пенопластом (вспененным полистиролом), а двери и окна изготавливают из ПВХ (поливинилхлорида). Полимеры входят в состав плиточных клеев, смесей для затирки швов. Из них изготавливают трубы для водопровода и канализации.
 
Химические вещества входят в состав красок. Краски — это жидкие смеси, содержащие пигменты (красители). В тонком слое краски затвердевают и образуют прочную плёнку, покрывающую поверхность. Чаще всего используют водоэмульсионные, масляные и акриловые краски.
 
32.png 
Рис. \(5\). Акриловая краска
Источники:
Рис. 1. Известняк, https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/limestone-quarry-382154707. Дата обращения: 27.09.2023.
Рис. 2. Приготовление бетона, https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/worker-pours-cement-mortar-concrete-mixer-2199800179. Дата обращения: 27.09.2023.
Рис. 3. Отделочные работы, https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/construction-worker-plastering-gypsum-board-plasterboard-2088142663. Дата обращения: 27.09.2023.
Рис. 4. Стекло в современном здании, https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/empty-ground-front-modern-glass-wall-1559303378. Дата обращения: 27.09.2023.
Рис. 5. Акриловая краска, https://www.shutterstock.com/ru/image-photo/woman-rubber-pink-gloves-mixes-white-1494046337. Дата обращения: 27.09.2023.