Содержание

Главная >> Химия 10 класс. ГДЗ. Габриелян

Искусственные и синтетические полимеры

§ 22. Синтетические органические соединения

• Синтетические органические соединения. Ответы

Вы уже познакомились с природными и искусственными полимерами, но все чаще и чаще в повседневной жизни вам приходится сталкиваться с полимерами, которые созданы не природой и не на основе природного полимерного сырья, а являются результатом работы химиков. Это так называемые синтетические полимеры.

Следовательно, по происхождению все полимеры можно разделить на три группы (схема 2):

• природные;
• искусственные;
• синтетические.

Как и первые два класса полимеров, синтетические полимеры по форме макромолекул бывают линейными, разветвленными и пространственными (трехмерными) (рис. 84).

К линейным синтетическим полимерам может быть отнесен полиэтилен, однако следует подчеркнуть, что речь идет не о полиэтилене вообще, а лишь о полиэтилене низкого давления.

Полиэтилен низкого давления получают из этилена с использованием особых катализаторов, которые способствуют увеличению линейных макромолекул и не требуют использования высокого давления в производственном процессе. Такой полиэтилен благодаря более компактной упаковке полимерных цепей имеет высокую плотность, большую механическую прочность. Он идет главным образом на изготовление труб, бытовой и химической посуды.

Макромолекулы полиэтилена высокого давления имеют разветвленную структуру. Его плотность ниже, а эластичность выше, чем у полиэтилена низкого давления. Это незаменимый материал для изготовления упаковки пищевых и непищевых продуктов, пакетов.

Для получения синтетического аналога полиэтилена используют еще один алкен — пропилен. Он полимеризуется в соединение, которое, как вам нетрудно догадаться, называют полипропиленом:

Полипропилен обладает большей механической прочностью, чем полиэтилен. Из него изготовляют канаты, тросы, веревки. Вам знакомы белые полипропиленовые мешки для сахара, круп и других продуктов — чрезвычайно прочные, очень легкие и абсолютно безопасные для человека. Вы, очевидно, нередко видели торговцев (¦челноков»), которые транспортируют свой товар в больших сумках из полипропилена. Однако полипропилен — это еще и материал для изготовления ковров, детских игрушек, химических реакторов, посуды, корпусов компьютерной техники и многого другого.

При изучении свойств ацетилена вы познакомились еще с одним синтетическим полимером линейного строения — поливинилхлоридом (вспомните основные области его применения).

Линейную структуру имеют также синтетические волокна, которые вместе с искусственными относят к химическим волокнам, в отличие от природных (схема 3).

С природными и искусственными химическими волокнами вы уже подробно ознакомились, поэтому остановимся на волокнах синтетических.

Их, в свою очередь, также можно разделить на отдельные группы (схема 4).

О полипропиленовом волокне мы уже говорили выше.

Капроновое волокно отличается высокой прочностью, устойчивостью к истиранию, не впитывает влагу. Поэтому его применяют для получения капроновых тканей, из которых изготавливают ковры, искусственный мех, кордную ткань, одежду. Из капроновой смолы получают пластмассы для изготовления деталей машин и других конструкционных материалов.

Почему капрон относят к полиамидным волокнам? А потому, что в макромолекуле капрона много раз повторяется знакомая вам пептидная связь —СО—NH—, которую по-другому называют амидной:

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

К амидным волокнам относят также хорошо знакомое вам из жизненной практики волокно найлон. Интересна история открытия этого материала. Автор этого открытия, американский химик У. Карозерс, работал над созданием этого волокна в Нью-Йорке и Лондоне. Из названий этих городов сложилось название нового синтетического полимера. В том, что это полиамидное волокно, вы сможете убедиться, если посмотрите на формулу фрагмента его макромолекулы:

.. .-NH-(CH₂)₆-NH-CO-(CH₂)₄-CO-...

Полиэфирное волокно лавсан используют для изготовления в первую очередь костюмных тканей, поскольку он обеспечивает им несминаемость и элегантную фактуру.

Удивительно похожи на натуральную шерсть изделия из волокна нитрон. Ткани из нитрона используют для изготовления спортивных костюмов, трикотажа, пальто.

Применение полиамидных и полиэфирных волокон представлено на рисунке 85.

Разветвленную структуру имеют такие синтетические полимеры, как каучуки. Синтетические каучуки делят на каучуки общего и специального назначения (схема 5).

Будущим технологам и медикам будет интересно знать, что многие синтетические полимеры широко используют как материал для изготовления имплантантов для человеческого организма (табл. 9).

К полимерам с трехмерной структурой относят резину и фенолоформальдегидные смолы, с которыми вы знакомились ранее.

Фенолоформальдегидные смолы, в отличие от многих других полимерных материалов, называемых термопластичными (полиэтилен, поливинилхлорид, капрон), относятся к термореактивным полимерам.

Понятно, что превращать в готовые изделия удобнее те пластмассы, которые обратимо твердеют и размягчаются. Это так называемые термопласты, или термопластичные полимеры. Их можно рационально обрабатывать и перерабатывать методом литья под давлением, вакуумной формовки, профильным прессованием. Если же в процессе формования изделия происходит сшивка макромолекул и полимер, твердея, приобретает сетчатое строение, то это вещество уже нельзя возвратить в вязкотекучее состояние нагреванием или растворением. Такие полимеры называют термореактивными. Кроме фенолоформальдегидных, к ним относят карбамидные и полиэфирные смолы.

И в заключение остановимся еще на одной классификации синтетических полимеров по признаку «вид протекания химического процесса при их получении». Вы, очевидно, сами сможете указать, что по этому признаку можно выделить две группы синтетических полимеров: полимеризационные, т. е. полученные в результате реакции полимеризации, и поликонденсационные, т. е. полученные путем поликонденсации.

Нам же останется только подчеркнуть, что полимеризационные полимеры получают из мономеров с кратными связями, а поликонденсационные — из мономеров, которые содержат в молекулах функциональные группы.

Такой подробный очерк о синтетических полимерах мы привели для того, чтобы показать, как конструктивно работает человеческая мысль. Смеем надеяться, что некоторые из вас смогут внести заметный вклад в решение нестандартных ситуаций в сфере будущей профессиональной деятельности, и необязательно химической.

1. Как классифицируют полимеры по происхождению? Приведите примеры известных вам представителей групп полимеров по этому признаку. Расскажите о значении этих полимеров в природе и жизни человека.

2. Как классифицируют полимеры по форме макромолекул? Приведите примеры известных вам представителей групп полимеров по этому признаку. Расскажите о значении этих полимеров в природе и жизни человека.

3. Как классифицируют полимеры по отношению к нагреванию? Приведите примеры известных вам представителей групп полимеров по этому признаку. Расскажите о значении этих полимеров в природе и жизни человека.

4. Как классифицируют полимеры по способу получения? Приведите примеры известных вам представителей групп полимеров по этому признаку. Расскажите о значении этих полимеров в природе и жизни человека.

5. Приготовьте сообщение на тему «Роль полимеров в моей будущей профессии».

6. Приготовьте сообщение об истории открытия какого-нибудь синтетического полимера, используя дополнительную литературу.

7. Приготовьте сообщение на тему «Пластмассы — современные конструкционные материалы».

8. Приготовьте сообщение на тему «Роль полимеров в современном самолетостроении (автомобилестроении, строительной индустрии, медицине, нефте- и газодобыче и т. д.)».

• Синтетические органические соединения. Ответы