Хімія підготовка до ЗНО та ДПА
Комплексне видання
ЧАСТИНА І
ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ
ОРГАНІЧНА ХІМІЯ
АЛКЕНИ
Поняття про полімери
Реакція полімеризації
Для етиленових вуглеводнів характерний ще один тип хімічних реакцій: під дією спеціальних каталізаторів молекули етиленових вуглеводнів можуть з’єднуватися один з одним, утворюючи довгий карбоновий ланцюг:
Реакції такого типу називають реакціями полімеризації. Продукти реакції полімеризації називають полімерами (від грецького “полімерес”
При записуванні рівняння реакції полімеризації у формулі полімеру повторюваний фрагмент молекули, беруть у квадратні дужки. Тоді рівняння полімеризації етилену можна записати так:
Зверніть увагу на те, що етилен і поліетилен мають однаковий якісний і кількісний склад: обидва складаються з Карбону і Гідрогену, причому в обох
Основні характеристики полімерів
Полімерами називають речовини, які складаються з великої кількості повторюваних фрагментів. Полімери дуже поширені серед органічних речовин, хоча трапляються і неорганічні полімери. Оскільки полімери складаються з великої кількості фрагментів, вони мають дуже високі молекулярні маси. Тому інша назва полімерів – високомолекулярні сполуки. Полімери бувають природні й синтетичні. До природних полімерів відносять білки, нуклеїнові кислоти і полісахариди. Синтетичні полімери – це продукти хімічної промисловості, багато з яких помітно полегшують наш побут. Пластикові пляшки для води, плівка, у яку загортають продукти, корпуси телефонів і телевізорів, шини автомобілів – усе це зроблено з полімерів.
Вихідну речовину для реакції полімеризації називають мономером, продукт – полімером, фрагмент у молекулі полімеру, що повторюється,- елементарною ланкою, число п – ступенем полімеризації. Ступінь полімеризації показує число молекул мономера, що об’єдналися в молекулу полімеру. Залежно від умов він може змінюватися від тисячі до Сотень тисяч.
У формулах полімерів не зазначено, чим закінчується карбоновий ланцюг. Зазвичай на кінцях молекули полімеру перебувають фрагменти молекул розчинника, наприклад атоми Гідрогену або гідроксогрупи. Ці частинки майже не впливають на властивості полімеру, оскільки карбоновий ланцюг дуже довгий.
Структурна ланка поліетилену – СН2-СН2- складається з двох однакових груп атомів – СН2-. Чому ж формулу поліетилену не записують у спрощеному вигляді? Це робити не прийнято, тому що формула полімеру повинна відображувати його зв’язок з вихідною речовиною – мономером, у цьому випадку – етиленом СН2=СН2.
Більшість. полімерів (крім деяких біополімерів) відрізняються від низькомолекулярних речовин тим, що не мають суворо певної молекулярної маси. Так, у кожному зразку поліетилену всі молекули мають різну довжину і масу, тому коли говорять про полімери, використовують поняття середньої молекулярної маси.
Різновиди і застосування полімерів
У реакцію полімеризації крім етилену вступають і різноманітні похідні етилену із загальною формулою:
Де R – будь-яка група атомів. Рівняння полімеризації має вигляд:
Саме так добувають поліпропілен, полівінілхлорид, полістирол, органічне скло тощо, В сучасній промисловості виготовляється декілька різновидів полімерів. Вони можуть відрізнятися мономером і умовами добування. Найпоширеніші полімери наведено в таблиці.
Найпоширеніші полімери
Мономер | Полімер | ||
Формула | Назва | Формула | Назва |
CH2=CH2 | Етилен |
| Поліетилен |
CH2-CH=CH2 | Пропен (пропілен) |
| Поліпропілен |
СН2=СН-Сl | Хлоретилен (вінілхлорид) |
| Поліхлоретилен (полівінілхлорид-ПВХ) |
| Тетрафторетилен |
| Поліфторетилен (тефлон) |
| Ізопрен |
| Поліізопрен (каучук) |
| Стірен (стірол) |
| Полістірол |
Найпоширеніший з полімерів – поліетилен. Він являє собою прозору речовину, що погано проводить тепло і електричний струм, на дотик нагадує парафін. Він досить пластичний, а при нагріванні вище за 100 °С розм’якшується. Молекулярна маса коливається від 30 тис. до 3 млн., залежно від способу добування. За високого тиску (тисячі атмосфер) утворюється полімер з низькою молекулярною масою і низькою густиною. Його використовують для виробництва пакувальних матеріалів. Якщо процес полімеризації проходить за низького тиску, то утворюється поліетилен з високою молекулярною масою і високою густиною. Він міцніший і має кращі механічні властивості, ніж поліетилен з низькою молекулярною масою. З нього виготовляють труби великого діаметра, пластикові пляшки і каністри.
Чисті полімери на практиці зазвичай не використовують. На їх основі виготовляють різноманітні матеріали, які називають пластмасами. Для їх виготовлення до полімерів додають різні речовини: стабілізатори, пластифікатори, барвники, оцінювачі тощо. З досить невеликого числа полімерів виготовляється величезна кількість різних пластмас.
Протягом останніх 100 років полімери і матеріали на їх основі досить міцно увійшли в наше життя. Ними замінюють коштовніші і менш доступні матеріали: шкіру, деревину, скло, метали тощо. Деякі з пластмас виявляють навіть більш цінні властивості, ніж матеріали, які ними замінюють. По-перше, пластмаси дешевші за природні матеріали, по-друге – вони мають невелику густину, завдяки чому вироби з них легші (порівняйте скляну або залізну пляшку з пластиковою), хімічно інертні, водо – та газонепроникні, не проводять електричний струм та неотруйні. Крім того, іноді трапляється, що деякі пластмаси навіть міцніші за дерево або деякі метали. Завдяки цьому пластмаси мають широке застосування в нашому житті. Практично немає галузі промисловості і техніки, де б не застосовувалися полімери.
У більшості полімерів є істотний недолік – термічна нестійкість, горючість і крихкість, але сучасна наука не стоїть на місці. В останні роки винайшли багато нових матеріалів, і можливо, що в найближчі роки пластмаси стануть єдиним матеріалом, що людство буде використовувати, зберігаючи тим самим природні матеріали.
(2 votes, average: 4,50 out of 5)