Из неорганических веществ для дубления применяются в основном соли хрома (III), алюминия, циркония и титана. Общим для них является то, что при небольшом радиусе атомов с высокой концентрацией положительного заряда они в водных растворах сильно гидролизуются с образованием многоядерных гидроксокомплексов, способных к полифункциональному взаимодействию с активными группами коллагена.
Вследствие склонности к гидролизу неорганические дубящие вещества в растворах можно рассматривать как кислоты, диссоциирующие с образованием гидроксокомплексов металлов и ионов водорода. По силе кислотных свойств их аквокомплексы располагаются в следующий ряд: титан>цирконий>хром>алюминий.
Различия в кислотных свойствах неорганических веществ свидетельствуют о разной степени протекания в растворах процесса гидролиза, изменения структуры и заряда дубящих частиц, что определяет особенности их применения при дублении.
Диффундируя в структуру кожевой ткани, дубящие соединения неорганических веществ вступают в электростатическое или донорно-акцепторное взаимодействие с функциональными группами коллагена, отлагаясь на волокне и образуя поперечные связи, выступая в роли структурирующего агента. В результате происходят упрочнение и наполнение кожевой ткани, повышение ее гидротермической устойчивости, изменение прочностных и других свойств, что обеспечивает высокое качество полуфабриката.
Для характеристики неорганических дубящих веществ вводят ряд понятий, необходимых для правильного построения технологических процессов. К ним относятся прежде всего основность и кислотность растворов дубителей, степень маскирования, ядерность и др.
Различают степень и число основности. Степень основности, выражаемая в процентах, есть отношение общего количества гидроксогрупп, находящихся во внутренней координационной сфере хрома (n ОН-), к произведению степени окисления хрома (С. О.) на ядерность комплекса (m):
Для комплекса [Cr2(OH)2SО4(OH2)8]2+ степень основности будет равна 33,3%.
Для определения степени основности предложено несколько методов, основанных на вытеснении из внутренней координационной сферы хрома координированных гидроксогрупп. Наиболее предпочтительным из них является оксалатный метод, заключающийся во взаимодействии основного сульфата хрома с оксалатом калия в присутствии известного количества серной кислоты:
[Cr2(OH)2SО4(OH2)8]2+ + 6С2О42- + Н+ → 2 [Сr(С2O4)3]3- + 10H2O+SO42-
Определив количество кислоты, пошедшей на взаимодействие с гидроксид-ионами, вытесненными из комплекса хрома оксалат-ионами, и зная концентрацию хрома в растворе, легко рассчитать степень основности дубителя.
При использовании традиционных методов определения основности (по Шорлеммеру) соединений хрома, основанных на титровании растворов соли хрома щелочью, практически определяется кислотность растворов. В этом случае реакцию, протекающую в растворе, можно представить следующим образом:
[Cr2(OH)2SО4(OH2)8]2+ + nН+ + (4 + n)ОН- ↔ 2Сг(ОН)3 + n Н2O + 8Н2O + SO42-
Если определить концентрацию соли хрома в растворе и общее количество кислоты в системе, приходящееся на один моль-ион хрома, то можно рассчитать число основности раствора хрома:
Отсюда следует, чем больше кислоты находится в растворах соли хрома, тем ниже число основности, которое может принимать отрицательные значения, в то время как степень основности не может быть меньше нуля.
Для высокоосновных соединений хрома число основности практически совпадает со значением степени основности (при условии равновесия в системе). Однако при добавлении в дубящие растворы кислоты или щелочи или использовании в процессе дубления низкоосновных соединений хрома различия в значениях числа и степени основности могут быть весьма большими:
Число основности | 0 | 16 | 28,2 | 37,9 |
Степень основности | 22 | 24 | 31,4 | 40,1 |
Приведенные данные свидетельствуют о том, что. значение числа основности практически не указывает, особенно при проведении процессов пикелевания овчин в присутствии соединений хрома, на изменение состава дубящих частиц.