Синтетичні органічні сполуки. Хімія 10 клас. ГДЗ. Габрієлян

Штучні і синтетичні полімери

Ви вже познайомилися з природними і штучними полімерами, але все частіше і частіше в повсякденному житті вам доводиться стикатися з полімерами, які створені не природою і не на основі природного полімерної сировини, а є результатом роботи хіміків. Це так звані синтетичні полімери.

Отже, за походженням всі полімери можна розділити на три групи (схема 2):

• природні;
• штучні;
• синтетичні.

Як і перші два класи полімерів, синтетичні полімери за формою макромолекул бувають лінійними, розгалуженими і просторовими (тривимірними) (рис. 84).

До лінійним синтетичних полімерів може бути віднесений поліетилен, проте слід підкреслити, що мова йде не про поліетилені взагалі, а лише про поліетилені низького тиску.

Поліетилен низького тиску отримують з етилену з використанням особливих каталізаторів, які сприяють збільшенню лінійних макромолекул і не вимагають використання високого тиску в виробничому процесі. Такий поліетилен завдяки більш компактній упаковці полімерних ланцюгів має високу щільність, більшу механічну міцність. Він йде головним чином на виготовлення труб, побутової та хімічного посуду.

Макромолекули поліетилену високого тиску мають розгалужену структуру. Його щільність нижче, а еластичність вище, ніж у поліетилену низького тиску. Це незамінний матеріал для виготовлення упаковки харчових і нехарчових продуктів, пакетів.

Для отримання синтетичного аналога поліетилену використовують ще один алкен - пропілен. Він полимеризуется в з'єднання, яке, як вам неважко здогадатися, називають поліпропіленом:

Поліпропілен має більшу механічну міцність, ніж поліетилен. З нього виготовляють канати, троси, мотузки. Вам знайомі білі поліпропіленові мішки для цукру, круп та інших продуктів - надзвичайно міцні, дуже легкі і абсолютно безпечні для людини. Ви, очевидно, нерідко бачили торговців (|челноков »), які транспортують свій товар у великих сумках з поліпропілену. Однак поліпропілен - це ще й матеріал для виготовлення килимів, дитячих іграшок, хімічних реакторів, посуду, корпусів комп'ютерної техніки і багато чого іншого.

При вивченні властивостей ацетилену ви познайомилися ще з одним синтетичним полімером лінійної будови - полівінілхлоридом (згадайте основні області його застосування).

Лінійну структуру мають також синтетичні волокна, які разом з штучними відносять до хімічних волокон, на відміну від природних (схема 3).

З природними і штучними хімічними волокнами ви вже детально ознайомилися, тому зупинимося на волокнах синтетичних.

Їх, в свою чергу, також можна розділити на окремі групи (схема 4).

Про поліпропіленовому волокні ми вже говорили вище.

Капроновое волокно відрізняється високою міцністю, стійкістю до стирання, не вбирає вологу. Тому його застосовують для отримання капронових тканин, з яких виготовляють килими, штучне хутро, кордну тканину, одяг. З капронової смоли отримують пластмаси для виготовлення деталей машин та інших конструкційних матеріалів.

Чому капрон відносять до поліамідним волокнах? А тому, що в макромолекулі капрону багато разів повторюється знайома вам пептидний зв'язок СО-NH-, яку по-іншому називають амидной:

... NH- (СН2) 5-СО-NН- (СН2) 5-СО-NH- (СН2) 5-СО -...

До амідних волокнам відносять також добре знайоме вам з життєвої практики волокно найлон. Цікава історія відкриття цього матеріалу. Автор цього відкриття, американський хімік У. Карозерс, працював над створенням цього волокна в Нью-Йорку і Лондоні. З назв цих міст склалося назва нового синтетичного полімеру. У тому, що це полиамидное волокно, ви зможете переконатися, якщо подивитеся на формулу фрагмента його макромолекули:

...-NH- (CH2) 6-NH-CO- (CH2) 4-CO -...

Поліестер лавсан використовують для виготовлення в першу чергу костюмних тканин, оскільки він забезпечує їм несминаемость і елегантну фактуру.

Дивно схожі на натуральну шерсть вироби з волокна нітрон. Тканини з нитрона використовують для виготовлення спортивних костюмів, трикотажу, пальто.

Застосування поліамідних і поліефірних волокон представлено на малюнку 85.

Розгалужену структуру мають такі синтетичні полімери, як каучуки. Синтетичні каучуки поділяють на каучуки загального і спеціального призначення (схема 5).

Майбутнім технологам і медикам буде цікаво знати, що багато синтетичні полімери широко використовують як матеріал для виготовлення імплантантів для людського організму (табл. 9).

До полімерів з тривимірною структурою відносять гуму і фенолоформальдегідні смоли, з якими ви знайомилися раніше.

Фенолоформальдегідні смоли, на відміну від багатьох інших полімерних матеріалів, званих термопластичними (поліетилен, полівінілхлорид, капрон), відносяться до термореактивним полімерів.

Зрозуміло, що перетворювати в готові вироби зручніше ті пластмаси, які можна зупинити тверднуть і розм'якшуються. Це так звані термопласти, або термопластичні полімери. Їх можна раціонально обробляти і переробляти методом лиття під тиском, вакуумного формування, профільним пресуванням. Якщо ж в процесі формування виробу відбувається зшивання макромолекул і полімер, твердея, набуває сітчасте будова, то ця речовина вже не можна повернути в в'язкотекучий стан нагріванням або розчиненням. Такі полімери називають термореактивними. Крім фенолоформальдегідних, до них відносять карбамідні та поліефірні смоли.

І на закінчення зупинимося ще на одній класифікації синтетичних полімерів за ознакою «вид протікання хімічного процесу при їх отриманні». Ви, очевидно, самі зможете вказати, що за цією ознакою можна виділити дві групи синтетичних полімерів: полімеризації, т. Е. Отримані в результаті реакції полімеризації, і поліконденсаційні, т. Е. Отримані шляхом поліконденсації.

Нам же залишиться тільки підкреслити, що полімеризації полімери отримують з мономерів з кратними зв'язками, а поліконденсаційні - з мономерів, які містять в молекулах функціональні групи.

Такий докладний нарис про синтетичні полімери ми привели для того, щоб показати, як конструктивно працює людська думка. Сміємо сподіватися, що деякі з вас зможуть внести помітний внесок у вирішення нестандартних ситуацій в сфері майбутньої професійної діяльності, і необов'язково хімічної.

1. Як класифікують полімери за походженням? Наведіть приклади відомих вам представників груп полімерів за цією ознакою. Розкажіть про значення цих полімерів у природі та житті людини.

2. Як класифікують полімери за формою макромолекул? Наведіть приклади відомих вам представників груп полімерів за цією ознакою. Розкажіть про значення цих полімерів у природі та житті людини.

3. Як класифікують полімери по відношенню до нагрівання? Наведіть приклади відомих вам представників груп полімерів за цією ознакою. Розкажіть про значення цих полімерів у природі та житті людини.

4. Як класифікують полімери за способом отримання? Наведіть приклади відомих вам представників груп полімерів за цією ознакою. Розкажіть про значення цих полімерів у природі та житті людини.

5. Приготуйте повідомлення на тему «Роль полімерів в моєї майбутньої професії».

6. Приготуйте повідомлення про історію відкриття якогось синтетичного полімеру, використовуючи додаткову літературу.

7. Приготуйте повідомлення на тему «Пластмас - сучасні конструкційні матеріали».

8. Приготуйте повідомлення на тему «Роль полімерів в сучасному літакобудуванні (автомобілебудуванні, будівельної індустрії, медицині, нафто- і газовидобутку і т. Д.)».