Синтетические высокомолекулярные вещества и полимерные материалы на их основе доклад

Обновлено: 04.07.2024

Высокомолекулярные соединения, полимеры - вещества, обладающие большим молекулярным весом. К природным высокомолекулярным соединениям (биополимерам) относятся белки ,нуклеиновые кислоты ,полисахариды и т. д.

К синтетическим - различные пластмассы, синтетические каучуки и волокна.

Полимеры (от греч. polymeres - состоящий из многих частей, многообразный), химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Атомы, входящие в состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентностей.

Классификация. По происхождению делятся на природные (биополимеры). Например, белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные, и синтетические. Атомы или атомные группы могут располагаться в макромолекуле в виде: открытой цепи или вытянутой в линию последовательности циклов (линейные , например каучук натуральный); цепи с разветвлением (разветвленные П, например амилопектин); трёхмерной сетки, молекулы которых состоят из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами, например поливинилхлорид, поликапроамид, целлюлоза.

Свойства и важнейшие характеристики. Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать высокопрочные анизотропные высокоориентированные волокна и плёнки; способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; способность в высокоэластическом состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость растворов.

Полимеры могут вступать в следующие основные типы реакций: образование химических связей между макромолекулами, например при вулканизации каучуков, дублении кожи; распад макромолекул на отдельные, более короткие фрагменты; реакции боковых функциональных групп полимеров. С низкомолекулярными веществами, не затрагивающие основную цепь; внутримолекулярные реакции, протекающие между функциональными группами одной макромолекулы, например внутримолекулярная циклизация.

Некоторые свойства полимеров, например растворимость, способность к вязкому течению, стабильность, очень чувствительны к действию небольших количество примесей или добавок, реагирующих с макромолекулами.

Важнейшие характеристики полимеров - химический состав, молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение, степень разветвлённости и гибкости макромолекул, стереорегулярность и др. Свойства существенно зависят от этих характеристик.

Получение. Природные полимеры образуются в процессе биосинтеза в клетках живых организмов. С помощью экстракции, фракционного осаждения и др. методов они могут быть выделены из растительного и животного сырья. Синтетические полимеры получают полимеризацией и поликонденсацией. Карбоцепные полимеры обычно синтезируют полимеризацией мономеров с одной или несколькими кратными углерод - углеродными связями или мономеров, содержащих неустойчивые карбоциклические группировки циклопропана. Гетероцепные полимеры получают поликонденсацией, а также полимеризацией мономеров, содержащих кратные связи углерод-элемент или непрочные гетероциклические группировки.

Применение. Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и др. ценным свойствам изделия из полимеров. Применяют в различных отраслях промышленности и в быту. Основные типы полимерных материалов - пластические массы, резины, волокна, лаки, краски, клеи, ионообменные смолы. Значение биополимеров определяется тем, что они составляют основу всех живых организмов и участвуют практически во всех процессах жизнедеятельности.

Историческая справка. Термин "полимерия" был введён в науку И. Берцелиусом в 1833 для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества (полимеры), имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой, например этилен и бутилен, кислород, содержание термина не соответствовало современным представлениям о П. "Истинные" синтетические полимеры к тому времени ещё не были известны.

4. Геометрическая форма полимеров.

Линейная(зигзагообразная) - при которой структурные звенья соединены в длинные цепи последовательно одно за другим (такую структуру имеют полиэтилен и полипропилен)

Разветвленная - структура крахмала, полиэтилена высокого давления.

Пространственная - когда линейные молекулы соединены между собой химическими связями, например, резина, фенолформальдегидная смола.

Геометрическая форма полимеров существенно влияет на их свойства.

5. Физические свойства ВМС.

Полимеры бывают: кристаллические и аморфные.

1. Чем выше кристалличность полимера, тем выше его прочность, однако в одной молекуле встречаются кристаллические и аморфные области. Повышение кристалличности (упорядоченности) достигается специальными мерами, такими, как вытяжка, протягивание сквозь фильеры с получением нитей.

2. Нитевидные молекулы обладают высокой гибкостью. Под воздействием теплового движения они изогнуты и сплетены в клубок. При приложении нагрузки они частично растягиваются, после снятия нагрузки тепловое движение восстанавливает исходное состояние.

3. Применение ВМС.

4. Высокомолекулярные соединения получили свое название вследствие большой величины их молекулярного веса, отличающие их от низкомолекулярных веществ, молекулярный вес которых лишь сравнительно редко достигает нескольких сотен. В настоящее время принято относить к ВМС вещества с молекулярным весом более 5000.

5. Молекулы ВМС называют макромолекулами, а химию ВМС - химией макромолекул и макромолекулярной химией.

Сополимеризация - полимеризация, в которой участвуют два или несколько различных мономеров. В результате сополимеризации образуются сополимеры, макромолекулы которых состоят из двух или более разнородных структурных звеньев. Сополимеризация позволяет получать высокомолекулярные вещества с разнообразными свойствами.

7. Синтез полимеров.

Реакция полимеризации, как мы уже знаем,- это процесс соединения молекул в более крупные молекулы. Этот процесс идет постепенно, часто через образование свободных радикалов, когда макромолекула от начала своего роста и до его окончания представляет собой свободный радикал, т. е. весьма реакционноспособную частицу, которая присоединяет к себе все новые и новые молекулы мономера с разрывом в них двойных связей. Чтобы началось образование свободных радикалов, к мономеру добавляют очень небольшое количество инициатора- неустойчивого соединения, способного распадаться на свободные радикалы. Когда свободный радикал сталкивается с молекулой мономера, его электрон действует на PI-связь и образует пару с одним из ее электронов; так устанавливается ковалентная связь радикала с молекулой мономера. Второй электрон PI - связи остается свободным, в результате чего вся частица становится радикалом. Образовавшийся свободный радикал подобным же способом действует на другую молекулу мономера, присоединяя ее к себе, в результате чего появляется новый радикал. Такое проследование молекул в ходе цепной реакции продолжается до тех пор, пока не произойдет обрыв цепи. В результате реакции получается полимер с молекулярной массой в несколько десятков или сотен тысяч.

Реакция поликонденсации - это процесс образования высокомолекулярных веществ из низкомолекулярных, идущий с отщеплением побочного низкомолекулярного продукта(чаще всего воды). Для этой реакции также необходимо, чтобы молекулы исходного вещества могли реагировать с двумя другими молекулами. В реакцию поликонденсации могут вступать не только вещества с различными функциональными группами в молекуле, как в случае аминокислот, но и вещества с одинаковыми функциональными группами в молекуле. Чтобы при этом осуществился процесс роста цепи, необходимо участие второго вещества, функциональные группы которого могли бы взаимодействовать с первым веществом.

8. Синтетические волокна и их получение

Изготовление волокон и тканей - вторая обширная область народнохозяйственного применения синтетических высокомолекулярных веществ. Мы уже знаем, что, кроме волокон, выпрядаемых непосредственно из природных материалов (льна, хлопка, шерсти), получают искусственные волокна. Примером их является ацетатное волокно. Но его тоже готовят из природного полимера- целлюлозы. Только ее предварительно подвергают химической обработке, чтобы сделать растворимой, а затем из раствора формируют нити.

Производство искусственных волокон, основывающееся на переработке природных полимеров, не может покрыть все возрастающую потребность в волокнистых материалах. Возникла необходимость получать волокна из синтетических высокомолекулярных соединений. В отличие от искусственных, волокна, получаемые из синтетических полимеров, называют синтетическими. Искусственные и синтетические волокна составляют одну группу химических волокон, так как при производстве тех и других используются химические методы.

9. Cинтетические каучуки

Высокомолекулярный углеводород (C5H8)n, цис- полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза (разновидности одуванчика) и других растений. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д. ). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придает каучуку высокую эластичность в широком интервале температур. Натуральный каучук перерабатывают в резину. В сыром виде применяют не более 1 % добываемого натурального каучука (резиновый клей). Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин. В промышленных масштабах натуральный каучук производится в Индонезии, Малайзии, Вьетнаме.

Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый каучук, производившийся синтезом по методу С. В. Лебедева, однако из-за невысоких механических качеств нашёл ограниченное применение.

Изопреновые каучуки - синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов - металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности.

Каучуки с гетероатомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами. Наиболее массовым в производстве и применении каучуками с гетерозаместителями являются хлоропреновые каучуки - полимеры 2-хлорбутадиена

Так же каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло- звуко- воздухо- гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.

Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции.

10. Метод Лебедева

Химик-органик Сергей Васильевич Лебедев, ученик одного из крупнейших русских химиков-органиков А. Е. Фаворского, является основоположником промышленности синтетического каучука - важнейшего раздела современной химической промышленности. Возникнув в СССР, в 1930-1931 гг.

Заслуги С. В. Лебедева, однако, не ограничиваются разработкой метода производства дивинилового синтетического каучука из широко доступного этилового спирта и метода изготовления из синтетического каучука резиновых изделий. Другой цикл его работ - работ в области высоко- и низкотемпературной полимеризации изобутилена лежит в основе методов следующих производств: производства новейшей разновидности синтетического каучука, так называемого "бутилкаучука"; производства 100-октановых компонентов моторных топлив; производства загустителей смазочных масел, позволяющих маловязкие топливные фракции нефти превращать в высоковязкие авиационные смазочные масла.

Окончив в 1900 г. университет с дипломной работой, выполненной в лаборатории А. Е. Фаворского, он временно должен был прекратить исследовательскую работу в области органической химии, так как не был оставлен при университете.

Ещё в 1902 г. С. В. Лебедев поступил лаборантом в лабораторию аналитической и технической химии Петербургского университета, но исследовательская работа у него здесь не развёртывалась до второй половины 1908 г. вследствие двукратной поездки за границу, призыва на военную службу и других причин.

С. В. Лебедев считал, что решать проблему синтетического каучука следует не путём попыток синтезировать продукт, тождественный по структуре природному каучуку, а изготовлением каучука, годного для превращения в хорошую резину, из простейшего углеводорода ряда дивинила - самого дивинила.

Полимеры низкотемпературной полимеризации, по С. В. Лебедеву - изобутилена с молекулярным весом 10 000-20 000, были выпущены на рынок фирмой Standard Oil Company of New-Jersey под наименованием "паратона" - загустителя маловязких смазочных масел. Этот загуститель вскоре приобрёл весьма большое значение, давая возможность получить низкозастывающие авиационные смазочные масла. Наконец, прямым продолжением работы С. В. Лебедева является замечательное исследование Томаса, Шперка, Фролиха по низкотемпературной полимеризации изобутилена над высокоактивными катализаторами до твёрдых каучукоподобных полимеров с молекулярным весом 200 000-400 000. По существу эти полимеры являются парафиновыми углеводородами с трёхвалентными углеродами на концах цепи и, конечно, не способны вулканизоваться.

Однако при полимеризации изобутилена всего с 4-5% дивинила или изопрена получаются сополимеры, уже способные вулканизоваться с образованием, так называемого бутилкаучука. Особенно замечательным свойством этой разновидности синтетического каучука является его стойкость к озону и кислотам.

В 1925 г. , в целях подготовки для нефтеперерабатывающей промышленности квалифицированных химиков-исследователей, С. В. Лебедеву было предложено организовать в Ленинградском университете лабораторию химии нефти. С 1925 по 1928 г. им и его многочисленными учениками был выполнен ряд работ по силикатной очистке нефтепродуктов, а также по пиролизу нефтяных фракций на дивинил. В 1928 г. эта лаборатория химии нефти была преобразована в лабораторию синтетического каучука. Она сыграла важную роль в строительстве промышленности синтетического каучука в СССР.

Необходимость создания своей сырьевой базы резиновой промышленности, независимой от импорта, побудила Высший Совет народного хозяйства ещё в начале 1926 г. объявить всемирный конкурс на лучший способ получения синтетического каучука. Последний срок представления предложений был назначен на 1 января 1928 г. По условиям конкурса, кроме описания способа, требовалось представить 2 килограмма синтетического каучука и разработанную схему его заводского получения. Сырьё для синтетического каучука должно было быть доступным и дешёвым. Каучук из этого сырья обязан быть по качеству не ниже натурального каучука и не выше его по цене. С. В. Лебедев не остался безучастным к призыву правительства. С большим увлечением он с сотрудниками принялся за выполнение поставленной задачи, представлявшей значительные трудности даже и для него, подготовленного к решению этой задачи всей предшествующей своей деятельностью. Решать эту задачу пришлось в мало для этого приспособленной лаборатории Военно-медицинской академии. Сырьём для получения дивинила сначала была нефть, но вскоре перешли на спирт.

Постановлением Правительства СССР от 7 августа 1931 г. С. В. Лебедев был награждён орденом Ленина за "особо выдающиеся заслуги по разрешению проблемы получения синтетического каучука".

Ещё в 1928 г. С. В. Лебедев был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, a в 1928 г. - её действительным членом.

Главнейшие труды С. В. Лебедева: Исследование трихлорметил-о-метоксифенилкарбонила (дипломная работа); Исследования в области полимеризации; Исследования в области изучения каталитического действия силикатов на непредельные соединения; Исследования в области каталитической гидрогенизации непредельных соединений; Исследования в области промышленного синтеза каучука - помещены в книге: Сергей Васильевич Лебедев. Жизнь и труды, Л. , 1938.

Данная презентация может быть использована при объяснении нового материала по теме >. И на уроках по обобщению знаний. В ней рассматривается строение, способы получения полимеров, физические и химические свойства. Так же раскрыты реакции: полимеризации, поликонденсации и сополимеризации, приведены примеры. Описан метод синтеза каучука, основанный химиком - органиком Сергеем Васильевичем Лебедевым. Далее даны определения ВМС, их классификации, на основе происхождения(природных и синтетических), показано применение за счет свойств, понятие мономера, полимера, структурного звена и степени полимеризации. Предложенная презентация позволяет проверить усвоение основных понятий по теме >. Так же презентация содержит гиперссылки и помогает вернутся к нужному вам слайду, для лучшего закрепления материала.

Высокомолекулярные соединения (ВМС) – органические вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся структурных звеньев. Их иначе называют полимерами.

Мономер и структурное звено полимера одинаковы по составу, но различны по строению.

мономер структурное звено

В молекуле этилена имеются двойные связи, в структурном звене этилена она отсутствует.

Степень полимеризации – число n, показывает в формуле полимера, сколько молекул мономера соединяются в макромолекулу (-СН₂-СН₂-)_n

Природного происхождения – каучук, полисахариды (крахмал, целлюлоза), белки, нуклеиновые кислоты.
Синтетические – каучуки (бутадиеновый, бутадиен-стирольный, изопреновый и т.д.), волокна, пластмассы.

Геометрическая форма молекул полимеров:

линейная – структурные звенья соединены в длинные цепи последовательно одно за другим (полиэтилен);

пространственная: линейные молекулы соединены между собой химическими связями (резина).

Полиэтилена (-СН₂-СН₂-)_n: твёрдый, белый, размягчается при нагревании, горит, химически устойчив к действию кислот, окислителей, щелочей (т.к. в его молекуле прочные одинарные сигма-связи); в зависимости от условий получения имеет различную структуру – линейную (полученную при низком давлении) и разветвлённую (полученную при высоком давлении), а следовательно, разные свойства.

Синтетического каучука(СК) зависят от пространственного строения. В настоящее время производят много различных видов СК, каждый из которых имеет свои преимущества в определённой области применения. Например, для изготовления автомобильных шин особенно пригоден бутадиен-стирольный каучук из-за своей износостойкости (прочности при истирании), которая даже выше чем у натурального каучука.

Реакции лежащие в основе получения полиэтилена и бутадиенового каучука

Примеры экзаменационных задач.

Вычисление количества продукта реакции, если известно количество вещества или масса одного из исходных продуктов.

Задача. Какое количество вещества гидроксида натрия образуется при взаимодействии 0,5 моль натрия с водой?

Решение: 0,5 моль Х моль

Х= 0,5моль ·2 моль/2 моль=0,5 моль

Ответ: образуется 0,5 моль гидроксида натрия.

Вычисление массы вступившего в реакцию вещества, если известно количество вещества или масса второго из исходных продуктов.

Задача. Какая масса алюминия потребуется для полного замещения водорода в 25г серной кислоты?

54 г/моль 294 г/моль

M (Al)=2 моль· 27=54 г/моль

Х=(25г·54 г/моль)/294 г/моль= 4,6г

Вычисление массы образующегося вещества по известному количеству вещества одного из исходных продуктов.

Задача. Рассчитайте, какую массу меди можно получить, если 0,4 моль оксида меди(II) нагревали до окончания реакции в избытке водорода.

M(Cu)= 1 моль ·63=63 г/моль

1моль------------1моль Х=0,4 моль ν(Cu)=0,4 моль

m (Cu)= 0,4 моль· 63 г/моль= 25,2г.

Ответ: m (Cu)= 25,2г.

Вычисление массы продукта реакции, если известно количество вещества или масса одного из исходных продуктов.

Задача. Какое количество ацетата натрия образуется при взаимодействии 17г уксусной кислоты с гидроксидом натрия?

СН₃СООН + NaOH= СН₃СООNa + НОН

60 г/моль 82 г\моль

M (СН₃СООН) =1моль ·60=60 г/моль

Mr (СН₃СООNa)= 1моль· 82=82 г/моль

Х= (17г · 82 г/моль) / 60 г/моль= 23,2 г

ν (СН₃СООNa)= 23,2г /82 г/моль=0,3 моль

Ответ: ν (СН₃СООNa)= 0,3 моль.

Вычисление объёма газа, необходимого для реакции с определённым объёмом другого газа.

Задача. Какой объём метана нужно сжечь в воздухе объёмом 40л (н.у.), чтобы получить оксид углерода (IV)?

Ответ: нужно сжечь 4литра метана.

Вычисление массы исходного вещества, если известен практический выход продукта и указана массовая доля его (в процентах) от теоретически возможного выхода.

Задача. При восстановлении нитробензола получено 15 г. анилина. Что составило 90% от теоретически возможного выхода. Определите массу нитробензола вступившего в реакцию.

Величина, равная относительной молекулярной массе элементарного звена, умноженной на степень полимеризации. М_r(полимера) не является постоянной величиной, ее значения для различных полимеров могут существенно отличаться в пределах 14 000-15 000 000

По структуре макромолекул

Полимеры, состоящие из макромолекул, не имеющие разветвлений:

Полимеры отличаются наличием в цепях боковых ответвлений, которые также состоят из элементарных звеньев:

— полиэтилен, который получают при высоком давлении.

3. Сетчатые (пространственные)

Полимеры имеют трехмерное строение. Цепи в них соединены отдельными атомами или группами атомов с помощью ковалентных связей:

Процесс вулканизации. Каучук превращается в резину.

В зависимости от способа упаковки молекул

полимеры, в которых отсутствует

упорядоченность в размещении макромолекул

полимеры с упорядоченным

По размещению элементарных звеньев

Стереорегулярные — полимеры, в цепи которых наблюдается однообразное чередование звеньев

Стереонерегулярные — полимеры, у которых размещение структурных звеньев в макромолекуле имеет хаотичный характер

В зависимости от способа получения ВМС

Белки (натуральный каучук, натуральный шелк и др.)

Ацетатное и вискозное волокно и др.

Полистирен, капрон, полипропилен, лавсан и др.

Способы синтеза ВМС

1. Полимеризация — реакция, в результате которой молекулы мономера последовательно присоединяются друг к другу без изменения своего состава за счет разрыва π-связей или раскрытия циклов.

2. Поликонденсация — реакция образования полимера из одного или нескольких мономеров, при которой выделяются молекулы воды, аммиака, хлороводорода или иного низкомолекулярного соединенияю

а) При участии одного мономера:

б) При участии двух мономеров:

Полимеры по свойствам делятся на:

1) термопластичные — полимеры, которые после нагревания и последующего охлаждения химически не изменяются и сохраняют свои физические свойства (полиэтилен, полипропилен, тефлон, полистирол и др.);

2) термореактивные — полимеры, которые при нагревании теряют пластичность, способность плавиться и растворяться, у них формируется сетчатая структура. К ним относятся фенолоформальдегидные и эпоксидные смолы.

Пластмассы — материалы, созданные на основе полимеров, способные под воздействием температуры и давления приобретать определенную форму и сохранять ее.

Полимеры, входящие в состав важнейших пластмасс

Каучуки — полимеры диеновых углеводородов и их производных (большая часть).

Характерное свойство каучуков — эластичность. При нагревании или охлаждении эластичность утрачивается. Отличаются высокой прочностью, изно- со- и морозостойкостью.

Волокна — длинные гибкие нити, которые производят из природных или синтетических полимеров и используют для изготовления пряжи, текстильных изделий.

капрон, найлон, нитрон, лавсан, энант

Природные волокна. Растительные волокна формируются на поверхности семян (хлопок), в стеблях и листьях (конопля, лен). Их основа — целлюлоза. Животные волокна являются белковыми полимерами. Большинство видов шерсти производят из волосяного покрова овец. Шелк — продукт выделения особых желез тутового шелкопряда. Хлопок отличается термической стойкостью, хорошими механическими свойствами, шерсть — эластичностью, а шелк — высокой прочностью и характерным блеском.

Химические волокна производят из некоторых полимеров линейного строения. Их сначала расплавляют или растворяют в органических растворителях, а затем расплав или раствор пропускают через очень маленькие отверстия. При этом образуются длинные и тонкие нити.

Искусственные волокна получают переработкой природных полимеров, преимущественно целлюлозы.

Синтетические волокна превосходят естественные по прочности, эластичности, долговечности. Они имеют и недостатки: малую гигроскопичность, способность к электризации.

Значение полимеров в общественном хозяйстве и быту

1. Производство резины.

2. Эбонит — термореактивный материал, его используют для изготовления электротехнических деталей, химической аппаратуры.

3. Производство на их основе:

Синтетические волокна используют для изготовления

2) рыболовных сетей;

4) трикотажных изделий;

5) искусственного меха.

1. Напишите уравнение реакции с образованием тефлона. Назовите исходное вещество.

2. Напишите уравнения реакций, в результате которых можно осуществить преобразование метана в полистирол.

3. Напишите уравнения реакций, в результате которых можно осуществить преобразование этана в полипропилен.

4. Напишите уравнение реакции с образованием полиметилметакрилата (органического стекла).

5. Назовите первые синтетические полимеры, которые получили широкое применение в различных сферах. Как их получают?

6. Напишите уравнение полимеризации хлорэтена.

7. Основной компонент клея ПВА — поливинилацетат, который соответствует формуле где X — группа СН₃СOO - . Напишите схему реакции полимеризации с образованием этого полимера.

8. Напишите схему реакции совместной полимеризации бутадиена и стирола.

9. Назовите мономер изопренового каучука.

10. С помощью каких реакций получают синтетические каучуки?

11. Напишите схему термического разложения натурального каучука до мономера. Чем окисляется натуральный каучук?

12. Что является сырьем для производства резины и резиновых изделий?

13. Какова химическая основа природных волокон? Из чего добывают искусственные волокна?

1. Укажите формулу полипропилена.

2. ВМС получают с помощью реакций

Г полимеризации и поликонденсации

3. Низкомолекулярные вещества, из которых синтезируют высокомолекулярные вещества, называют

4. Мономер для проведения реакции поликонденсации должен содержать

А кратную связь

Б цикл из атомов углерода

В не менее трех атомов углерода

Г не менее двух разных функциональных групп

5. Исходным веществом для получения бутадиенового каучука по методу Лебедева является

Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки.

Например , полиэтилен, получаемый при полимеризации этилена CH₂=CH₂:

…-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-… или (-CH₂—CH₂-)_n

Соединения, из которых образуются полимеры, называются мономерами.

Например , пропилен (пропен) СН₂=СH–CH₃ является мономером полипропилена

Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном.

Мономеры – низкомолекулярные вещества, из которых образуются полимеры.

Степень полимеризации – число, показывающее количество элементарных звеньев в молекуле полимера.

Полимеры, макромолекулы которых построены строго определенным способом, называют регулярными.

Полимер называется стереорегулярным, если заместители R в основной цепи макромолекул (–CH₂–CHR–)_n расположены упорядоченно.

Стереорегулярные полимеры обладают гораздо лучшими свойствами – пластичностью, прочностью и теплостойкостью; они способны кристаллизоваться, в отличие от нерегулярных.

Классификация по структуре

По структуре полимеры делятся на: линейные, разветвленные и пространственные.

Химические связи имеются и между цепями, образуя пространственную структуру

Линейные — макромолекулы состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру (целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон).

Разветвленные — макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной (крахмал).

Сетчатые (пространственные) — химические связи имеются и между цепями (резина, фенолформальдегидные смолы).

Классификация по происхождению

По способу получения полимеры делятся на: природные, синтетические и искусственные.

Природные полимеры непосредственно существуют в природе (крахмал, целлюлоза и др.).

Синтетические полимеры получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации (полиэтилен, полихлорвинил, фенол-формальдегидные смолы, метилметакрилат и т.д.). Не имеют аналогов в природе.

Искусственные – получают модификацией натуральных полимеров (вискоза –модифицированная целлюлоза, резина –модификация натурального каучука).

Классификация по химическому характеру

По химическому характеру и составу полимеры и химические волокна бывают: полиэфирные, полиамидные, элементоорганические (например, кремнийорганические полимеры).

Полиэфирные полимеры — содержат группу сложных эфиров -СОО-.

Полиамидные полимеры — содержат пептидную связь -СО-NH₂-.

Элементоорганические полимеры — содержат атомы других химических элементов (помимо С, Н, О, N).

Классификация по способу получения

Полимеры получают либо реакциями полимеризации, либо поликонденсацией.

Полимеризация — процесс образования высокомолекулярного вещества(полимера) путём многократного присоединения молекул мономера к активным центрам в растущей молекуле полимера.

Например , образование полиэтилена происходит по механизму полимеризации:

Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (обычно это вода).

Например , образование капрона протекает по механизму поликонденсации:

Свойства полимеров

По свойствам полимеры можно разделить на: термореактивные, термопластичные и эластомеры.

Термореактивные полимеры — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала.

Например , фенолформальдегидные смолы, полиуретан.

Термопластичные полимеры — меняют форму в нагретом состоянии и сохраняют её после охлаждения.

Например , полиэтилен, полистирол, полихлорвинил и т.д.

Эластомеры – обладают высокоэластичными свойствами в широком интервале температур.

Например , натуральный каучук.

Полимеризация

Степень полимеризации — это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу.

В основе полимеризации лежит реакция присоединения.
Полимеризация – цепная реакция, включает стадии инициирования, роста и обрыва цепи.
Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера одинаков.

Катализаторами полимеризации могут быть: металлический натрий, пероксиды, кислород, металлоорганические соединения, комплексные соединения.

Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией.

Например , схема сополимеризации этилена с пропиленом:

Важнейшие синтетические полимеры

Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и области их применения:

Метиловый эфир метакриловой кислоты

Термопластичный (t = 260-320 0 C)

Мономер: бутадиен-1,3 (дивинил)

Поликонденсация

В основе поликонденсации лежит реакция замещения.
Поликонденсация – процесс ступенчатый, т.к. образование макромолекул происходит в результате последовательного взаимодействия мономеров, димеров или n-меров как между собой, так и друг с другом.
Помимо высокомолекулярного соединения, в реакции поликонденсации образуется второе, низкомолекулярное вещество (обычно это вода).

Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией поликонденсации, и области их применения:

Читайте также: