Краткое содержание
В этом уроке химии 10 класса рассматриваются синтетические полимеры, их строение и способы получения. Обсуждаются реакции полимеризации и поликонденсации, а также факторы, влияющие на свойства полимеров, такие как молекулярная масса и структура полимерной цепи.
- Полимеры — это высокомолекулярные соединения, состоящие из повторяющихся звеньев (мономеров).
- Синтетические полимеры получают в результате реакций полимеризации и поликонденсации.
- Свойства полимеров зависят от их молекулярной массы, структуры и наличия характеристических групп.
Введение в полимеры
В современном мире полимеры играют важную роль, находя применение в различных областях, от мебели и одежды до строительных материалов и техники. Полимеры — это высокомолекулярные соединения, в которых атомы, связанные химическими связями, образуют цепи различного строения. По происхождению полимеры делятся на натуральные (природные), искусственные и синтетические. Натуральные полимеры, такие как полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты, создаются природой. Искусственные полимеры — это модифицированные природные полимеры, например, искусственный шелк из целлюлозы. Синтетические полимеры — это продукты органического синтеза, такие как полиэтилен.
Реакции полимеризации и поликонденсации
Реакция полимеризации характерна для ненасыщенных соединений, особенно с двойной связью (R–CH=CH2), где R — углеводородный остаток или характеристическая группа. Мономеры — это вещества, из которых образуются полимеры. В процессе полимеризации разрывается π-связь, и остатки молекул объединяются в длинную цепь. Например, из пропена образуется полипропилен. Степень полимеризации (n) указывает на число элементарных звеньев в молекуле полимера. В реакции полимеризации могут участвовать два или более различных мономеров, образуя сополимеры. Реакция поликонденсации отличается тем, что, помимо полимера, образуется низкомолекулярное вещество (вода, аммиак и т. д.). Этот процесс происходит ступенчато, с образованием димеров и выделением низкомолекулярного вещества. Примером является образование полиэтиленгликоля из этиленгликоля и полипептидов из аминокислот.
Характеристики и строение полимеров
Синтетические полимеры, такие как полипропилен и полиэтиленгликоль, содержат макромолекулы разной длины и массы. Для характеристики полимера используют среднюю относительную молекулярную массу (Mr), которая вычисляется как произведение среднеарифметического значения степени полимеризации (n) на относительную молекулярную массу элементарного звена: Mr (полимера) = n · Mr (эл. звена). Средняя относительная молекулярная масса полимеров обычно составляет от нескольких тысяч до десятков миллионов, поэтому их называют «высокомолекулярные соединения». По строению полимерной цепи полимеры бывают линейные, разветвленные и пространственные (сетчатые). Линейные полимеры включают полипропилен и целлюлозу, разветвленную структуру имеет крахмал, а сетчатую — вулканизованный каучук (резина).
Факторы, влияющие на свойства полимеров
Физические свойства полимеров зависят от массы макромолекул, их длины, разветвленности, наличия характеристических групп и упорядоченности или хаотичности размещения в твердом веществе. Различные типы полимеров и их свойства будут рассмотрены подробнее на следующем уроке.
