Классы
Предметы
Мой профиль

Полимеры. Каучук

На этом уроке вы получите представление о теме «Полимеры. Каучук». Используя этот материал, вы сможете получить представление о новом классе соединений – полимерах. Вы узнаете о том, насколько важны полимеры для промышленности и как их особенности связаны со способами получения полимеров. Затем речь пойдет о каучуках.

Способы получения полимеров

Полимеры – это вещества, состоящие из множества повторяющихся звеньев. В результате чего их молекулярная масса может достигать много сотен и даже миллионов единиц. Это чрезвычайно важные для человека и промышленности соединения. Из полимеров изготавливаются многие синтетические ткани, каучуки и пластики. Полимеры всегда образуются из множества одинаковых молекул, называемых мономерами.

Способы получения полимеров.

 

Схема 1.

Реакция поликонденсации

Реакция поликонденсации – это процесс образования высокомолекулярных веществ из низкомолекулярных, идущий с выделением побочных продуктов. В отличие от реакции полимеризации, этот процесс не может быть отнесен к типу реакций соединения.

Для реакции поликонденсации также необходимо, чтобы молекулы исходного вещества могли реагировать не менее чем с двумя другими молекулами. Но это достигается в данном случае не за счет двойных связей, а благодаря наличию в молекулах не менее двух функциональных групп атомов.

Примером такой реакции может служить уже известный процесс образования полипептидов из аминокислот. Аминокислоты – соединения, имеющие две функциональные группы:

 

За счет этих групп молекулы одной и той же аминокислоты могут многократно реагировать друг с другом, образуя более крупные молекулы; при этом выделяется побочный продукт реакции – вода:

Элементарным, многократно повторяющимся звеном такой макромолекулы будет:

Когда в подобное взаимодействие вступают две молекулы, процесс называется конденсацией. Поскольку при образовании макромолекулы процесс происходит междумногими молекулами, реакция называется поликонденсацией.

Реакция полимеризации

Полимеризация непредельных соединений схематически может быть представлена простым уравнением

в действительности представляет собой сложный процесс, состоящий из большого числа последовательных реакций.

В зависимости от типа катализатора, существуют разновидности полимеризации: радикальная, ионная, координационная. См. схему 1.

Разновидности реакции полимеризации

Радикальная полимеризация

Катализаторами являются свободные радикалы: как радикалы галогенов, так и молекулы кислорода, и даже радиоактивное излучение. При реакции радикальной полимеризации получается одно из самых важных промышленно важных веществ – полиэтилен.

n СН2=СН2(-CH2-CH2-)n

Из полиэтилена изготавливают различные пластиковые бутылки, покрытия, пленки, изоляцию для проводов и др.

Ионная полимеризация

Ионная полимеризация делится накатионнуюи анионную. В качестве катализаторов используются щелочные металлы для анионной полимеризации, и кислоты – для катионной.Ионная полимеризация  сейчас редко применяется в промышленности, так как требует тщательной очистки исходных веществ. Но этот вид полимеризации имеет историческое значение.         С начала XX века человечеству стало не хватать природного каучука, поскольку уже тогда он использовался для получения автомобильных шин, а автомобилей становилось все больше. Основателем первого в мире крупномасштабного производства синтетического каучука считается русский ученый С.В. Лебедев. Он впервые получил синтетический бутадиеновый каучук в 1910 г., промышленное производство началось в 1932 г.

n СН2=СН-СН=СН2 (-CH2-CH=CH-CH2-)n

При двойной связи атомы могут находиться как в цис-, так и в транс- положении. В натуральном каучуке содержится углеводород цис-полиизопрен (C5H8)n. Он является стереорегулярным полимером. Молекула может содержать 20–40 тыс. элементарных звеньев. Поэтому каучук, полученный С. В. Лебедевым, уступает природным аналогам.

Координационная полимеризация

Координационная полимеризация была открыта в середине ХХ века. В ней в качестве катализаторов используются ионы переходных металлов. В реакции образуются неустойчивые комплексы этих металлов с органическими соединениями. В 1963 году за открытие данного метода полимеризации итальянец Джулио Натта и немец Карл Циглер получили нобелевскую премию. В координационной полимеризации  чаще всего используются смешанные катализаторы, состоящие из тетрахлорида титана и триэтилалюминия. Он также называется катализатором Циглера-Натта.

Преимущество данного метода заключается в том, что каучук получается только с цис-расположением двойной связи. Он не только не уступает природному аналогу, но даже и превосходит его. Поэтому большинство современных каучуков получаются именно с использованием такого катализатора.

В настоящее время выпускаются сотни сортов различных синтетических каучуков.

Подведение итога урока

На этом уроке вы получили представление о теме «Полимеры. Каучук». Используя этот материал, вы смогли узнать о новом классе соединений – полимерах. Вы задумались о том, насколько важны полимеры для промышленности и как их особенности связаны со способами получения полимеров. Немного узнали о каучукахи различных способах полимеризации.

 

Список литературы

1. Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.

3. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.

4. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Interneturok.ru (Источник).

2. Органическая химия (Источник).

3. Химик (Источник).

4. Библиотека по химии (Источник).

 

Домашнее задание

1. №№ 5, 6 (с. 44) Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. В чем различие между реакциями полимеризации и поликонденсации? Покажите это на примерах?

3. В производстве некоторых синтетических материалов используется поликонденсация дикарбоновых кислот с этиленгликолем НО-СН2-СН2-ОН. Составьте уравнение такой реакции, выразив формулу дикарбоновой кислоты в общем виде

.