uabooks.top

Материал параграфа поможет вам:

• характеризовать синтетические высокомолекулярные соединения;
• узнать о классификации этих соединений;
• выяснить свойства синтетических высокомолекулярных соединений.

Синтетические высокомолекулярные соединения являются основой пластмасс, волокон, резины. По некоторым свойствам эти материалы превосходят традиционные — древесину, керамику, стекло, металлические сплавы. Синтетические материалы получили широкое применение в промышленности, строительстве, медицине, средствах связи, на транспорте, а также в нашей повседневной жизни, на работе, отдыхе (схема 6).

Схема 6

Применение материалов на основе синтетических высокомолекулярных соединений

Среди синтетических высокомолекулярных соединений — полиэтилен, полипропилен, полистирол. Общее название этих и других подобных веществ — полимеры. (Часто полимерами называют все высокомолекулярные соединения.)

Состав и строение. Высокомолекулярные соединения состоят из очень длинных молекул, называемых макромолекулами. В этих

частицах многократно повторяется определенная группа атомов — элементарное звено. Количество таких звеньев в макромолекуле называют степенью полимеризации. При написании формулы полимера или его макромолекулы элементарное звено помещают в скобки, за которыми указывают степень полимеризации п:

Соединение, от молекулы которого происходит элементарное звено полимера, называют мономером. Мономер для полиэтилена — этен

В каждом полимере имеются макромолекулы разной длины, а значит, и разной массы. Поэтому для характеристики полимера используют среднюю относительную молекулярную массу¹. Ее обозначают так же, как и относительную молекулярную массу, и вычисляют по формуле

где п — среднеарифметическое значение степени полимеризации для данного полимера. Средняя молекулярная масса для разных полимеров обычно составляет от нескольких тысяч до десятков миллионов.

Вычислите среднюю молекулярную массу полиэтилена, если его степень полимеризации равна 5000.

В зависимости от строения макромолекул (рис. 84) различают линейные, разветвленные и сетчатые (пространственные) полимеры.

Элементарные звенья в макромолекуле линейного полимера соединены в неразветв-

ленную цепь. Такое строение имеют молекулы природного полимера — целлюлозы и синтетических полимеров — полиэтилена, полипропилена. Макромолекулы разветвленных полимеров¹ содержат боковые ответвления, состоящие из многих элементарных звеньев. У сетчатых полимеров — трехмерное строение. Цепи в них сшиты отдельными атомами или группами атомов с помощью ковалентных связей; все вещество является одной гигантской молекулой. К сетчатым полимерам относятся фенолоформальдегидные смолы (с. 199).

Рис. 84.

Строение макромолекул: а — линейное; б — разветвленное; в — сетчатое

Физические свойства полимеров в значительной мере определяются массой макромолекул, их длиной, разветвленностью, упорядоченным или хаотичным расположением в твердом веществе.

Как правило, полимеры нерастворимы в воде, а те, которые имеют сетчатое строение, — еще и в органических растворителях. Полимеры с линейными макромолекулами медленно растворяются в некоторых органических растворителях с образованием вязких растворов.

Полимеры сетчатого строения обладают большей прочностью, чем линейные полимеры.

¹ Пример природного полимера с разветвленными макромолекулами — амилопектин (с. 153).

Для большинства полимеров не существует определенных температур плавления и кипе

ния. Линейные полимеры при нагревании сначала размягчаются, затем плавятся в определенном температурном интервале с образованием вязких жидкостей, а при дальнейшем нагревании разлагаются. Полимеры сетчатого строения начинают разлагаться еще до плавления.

Многие полимеры после нагревания и дальнейшего охлаждения не претерпевают химических превращений и сохраняют свои физические свойства. Эти вещества можно многократно расплавлять и заливать в формы, где они при охлаждении затвердевают. Полимеры с такими свойствами называют термопластичными. Среди них — полиэтилен, полипропилен. Из термопластичных полимеров с помощью прессования, литья производят изделия различного назначения.

Существуют полимеры, которые при нагревании теряют способность плавиться, а также пластичность. Это — результат необратимых химических изменений в веществах, связанных с образованием дополнительных ковалентных связей и формированием сетчатого строения. Такие полимеры называют термореактивными. К ним относятся фенолофор-мальдегидные смолы.

Химические свойства полимеров зависят от наличия в их макромолекулах кратных связей, различных функциональных групп. Многие полимеры реагируют с окислителями, концентрированными растворами кислот и щелочей. Значительную химическую инертность проявляют полиэтилен и полипропилен.

Полимеры — термически неустойчивые соединения. Реакцию разложения полиэтилена

используют в лаборатории для получения этена (рис. 85).

Рис. 85.

Разложение полиэтилена и обесцвечивание этеном бромной воды

ВЫВОДЫ

Вещества, молекулы которых построены из большого количества одинаковых или разных групп атомов, называют высокомолекулярными соединениями, или полимерами.

Макромолекула полимера состоит из элементарных звеньев; их количество называют степенью полимеризации. Мономер — соединение, от которого происходит полимер. Одной из характеристик полимера является его средняя молекулярная масса. В зависимости от строения макромолекул различают линейные, разветвленные и сетчатые полимеры, а по отношению к нагреванию — термопластичные и термореактивные.

Физические свойства полимеров зависят от массы, длины, разветвленности макромолекул, их относительного расположения в пространстве, а химические — от наличия кратных связей и разных характеристических групп в макромолекулах.

223. Какие соединения называют высокомолекулярными?

224. Почему молекулярную массу полимера называют средней?

225. Вычислите степень полимеризации полипропилена, если средняя молекулярная масса образца этого полимера равна 21000.

226. Чем различаются:

а) линейные, разветвленные и сетчатые полимеры;

б) термопластичные и термореактивные полимеры?

227. Чем похожи и чем различаются молекула этена и элементарное звено полиэтилена?

228. Молекула мономера состоит из двух атомов Карбона и атомов двух галогенов. Массовая доля Карбона в веществе равна 20,6 %, а Хлора — 30,5 %. Найдите формулу мономера. Можно ли решить задачу без использования данных о содержании Хлора?

Это материал учебника Химия 10 класс Попель, Крикля