- Способы получения полимеров кратко 10 класс
- Полимеризация
- Сополимеризация
- Поликонденсация
- Способы получения полимеров кратко 10 класс
- Полимеры
- Классификация полимеров
- Классификация по структуре
- Классификация по происхождению
- Классификация по химическому характеру
- Классификация по способу получения
- Свойства полимеров
- Полимеризация и поликонденсация
- Полимеризация
- Поликонденсация
Способы получения полимеров кратко 10 класс
Синтез полимеров из мономеров основан на реакциях двух типов: полимеризации и поликонденсации. 
Полимеризация
Пoлимеризация — реакция образования высокомолекулярных соединений путем последовательного присоединения молекул мономера к растущей цепи.
Полимеризация (полиприсоединение) протекает по общему уравнению:
Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера одинаков.
Реакции полимеризации идут в результате присоединения:
— по кратным связям (непредельные соединения, содержащие двойные или тройные связи):
Пример 1:
— за счет раскрытия циклов:
В данном случае реакция идет за счет раскрытия цикла по связи C–O.
В зависимости от заряда частицы, которая инициирует процесс присоединения, различают катионную, анионную и радикальную полимеризации.
Сополимеризация
Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией.
Сополимеризация этилена с пропиленом:
Этилен-пропиленовые сополимеры применяются в производстве ударопрочных резино-технических изделий, для изоляции электропроводов и кабелей, в качестве гидроизоляционного и кровельного материала в строительстве, для гидроизоляции искусственных водоемов, как покрытие детских и спортивных площадок.
Сополимеризация бутадиена и стирола:
Бутадиен-стирольный каучук отличается повышенной износостойкостью и применяется в шинной, резинотехнической, кабельной, обувной промышленности.
В сополимерах сочетаются свойства полимеров, полученных из каждого в отдельности взятого мономера.
Поэтому сополимеризация — эффективный способ синтеза полимеров с заданными свойствами.
Поликонденсация
Пoликонденсация — процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов.
Получение капрона из e-аминокапроновой кислоты:
Получение лавсана из терефталевой кислоты и этиленгликоля:
Поликонденсация является основным способом образования природных полимеров в естественных условиях.
Видеоопыт «Получение пластмасс на примере резорцинформальдегидной смолы»
Источник
Способы получения полимеров кратко 10 класс
Ключевые слова конспекта: Полимеры, их получение: реакции полимеризации и поликонденсации. Пластмассы. Волокна. Неорганические полимеры.
Вначале вспомните, что такое полимеры (от греч. polimeres — состоящий из множества частей, многообразный).
| Высокомолекулярные соединения, состоящие из множества повторяющихся структурных звеньев, соединённых между собой химическими связями, называются полимерами . |
В предыдущем конспекте говорилось о важнейших представителях биополимеров — белках и нуклеиновых кислотах.
Структурными звеньями белков являются остатки аминокислот. У каждого организма на Земле свой индивидуальный набор белков (единственное исключение, вероятно, — однояйцевые близнецы). Тем не менее всё огромное многообразие белков построено всего из 20 α-аминокислот. Последовательность аминокислотных остатков в белковой молекуле называется первичной структурой белка. Бесконечное множество вариантов сочетаний аминокислот, соединённых между собой пептидными связями, обеспечивает белковую индивидуальность живых организмов. За счёт внутримолекулярных водородных связей формируется вторичная структура белка, т. е. происходит скручивание линейной полипептидной цепи в спираль. Расположение вторичной спирали в пространстве в виде клубочка (так называемые глобулярные белки) или волокон (так называемые фибриллярные белки) обусловливает третичную структуру белка.
Двойная спираль ДНК несёт информацию о первичной структуре белка. Участок ДНК с зашифрованной информацией о последовательности аминокислот в молекуле какого-либо белка называется геном. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) обеспечивают связь ген — белок — признак.
Вам известны и другие биополимеры, например полисахариды (крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин).
Огромную роль в жизни человека играют синтетические полимеры, т. е. созданные в результате деятельности человека и отсутствующие в природе: пластмассы, синтетические волокна, синтетические каучуки.
| Пластмассы — это материалы на основе полимеров; при нагревании становятся пластичными, приобретают заданную форму и сохраняют её после охлаждения. |
На примере получения из этилена наиболее известной в повседневной жизни пластмассы — полиэтилена — вспомним основные понятия химии полимеров.
В реакции полимеризации, т. е. в процессе соединения множества одинаковых молекул исходного вещества (мономера) в большую молекулу полимера, получают полипропилен, поливинилхлорид и другие пластмассы.
Вторым способом получения полимеров является реакция поликонденсации, которая сопровождается образованием побочного низкомолекулярного продукта (чаще всего воды). Так получают, например, фенолформальдегидные смолы.
Пластмассы не уступают по прочности металлам и сплавам, а иногда даже превосходят их, при этом характеризуются низкой стоимостью, лёгкостью переработки.
Электротехнику, транспорт, строительную индустрию, машиностроение, производство упаковочных материалов и товаров народного потребления невозможно представить без полимерных материалов, к которым, кроме пластмасс, относятся и волокна.
| Полимеры линейного строения, которые пригодны для изготовления текстильных материалов (нитей, жгутов, тканей), называются волокнами . |
Различают химические и природные волокна.
С химическими волокнами вы знакомились в 10 классе на уроках органической химии. Поэтому вкратце напомним основные группы таких волокон и их представителей:
- искусственные, которые получают из природных полимеров или продуктов их переработки. Например, волокна из целлюлозы и её эфиров — вискозное, ацетатное и др.;
- синтетические, которые получают из синтетических полимеров (капрон, лавсан, энант, нейлон).
Несмотря на всё многообразие химических волокон большинство людей предпочитают изделия из натуральных волокон.
Природные волокна по происхождению делят на растительные и животные.
Волокна растительного происхождения состоят в основном из целлюлозы. Это вещество труднорастворимо в воде и состоит из звеньев С6Н10О5.
Наиболее важное растительное волокно — это хлопковое, которое получают из волокон, формирующихся на поверхности семян хлопчатника, в особых плодовых коробочках. Это волокно обладает хорошими гигиеническими (умеренная гигроскопичность и газообмен) и механическими свойствами (износоустойчивость, термостабильность). Оно применяется в производстве различных тканей и трикотажа, швейных ниток, ваты и др.
Другое растительное волокно, издавна известное на Руси, — это лён. Он применяется для изготовления постельного белья, полотенец и декоративных тканей.
К волокнам животного происхождения относят шерсть и шёлк.
Шерстяное волокно обладает большой эластичностью, хорошо сохраняет тепло, впитывает влагу, не препятствует газообмену. Его используют для производства текстильных тканей, трикотажа, валенок.
Натуральный шёлк вырабатывает тутовый шелкопряд. Наиболее известен шёлк, который выделяют шелковичные черви Воmbyх mori.
Основные понятия химии полимеров являются универсальными и применимы также для неорганических соединений .
К неорганическим природным полимерам относят минеральное волокно асбест, издавна известное на Руси под названием «горный лён». Асбест используется для производства тепло- и огнезащитных химически стойких и других технических тканей.
Познакомимся с неорганическим полимером, который является одной из аллотропных модификаций серы, — серой пластической. Её легко получить из кристаллической (ромбической) серы, выливая расплав в холодную воду. Пластическая сера представляет собой резиноподобное вещество.
В качестве структурного звена в этом полимере выступают атомы серы: 
С другими неорганическими полимерами атомной структуры вы уже хорошо знакомы. Напомним, что к ним относятся все аллотропные видоизменения углерода (алмаз, графит, графен, фуллерены, нанотрубки, карбин), кристаллический кремний. Кремний обладает хорошими полупроводниковыми свойствами, а поэтому применяется для производства солнечных батарей.
Напомним, что наличие атомных кристаллических решёток у сложных веществ также позволяет отнести их к полимерам. Это, например, оксид кремния(IV), который образует многочисленное семейство замечательных минералов: кварц, кремнезём, агат, горный хрусталь.
Самый распространённый в литосфере металл алюминий образует огромное количество минералов и горных пород (например, алюмосиликаты, содержащие также атомы кремния, кислорода и других элементов). К семейству алюмосиликатов относятся белая глина (каолин) и полевые шпаты.
Минералы на основе оксида алюминия вам также хорошо знакомы: ярко-красные рубины, синие сапфиры, благородная шпинель, украшающая корону российской империи.
Таким образом, химия полимеров — это универсальное направление, изучающее как органические, так и неорганические вещества.
Конспект урока по химии «Полимеры». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 11 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:
Источник
Полимеры
Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки.
| Высокомолекулярные вещества, состоящие из больших молекул цепного строения, называются полимерами (от греч. «поли» — много, «мерос» — часть). |
Например , полиэтилен, получаемый при полимеризации этилена CH2=CH2:
…-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-… или (-CH2—CH2-)n
Молекула полимера называется макромолекулой (от греч. «макрос» — большой, длинный). Молекулярная масса макромолекул достигает десятков — сотен тысяч (и даже миллионов) атомных единиц.
Соединения, из которых образуются полимеры, называются мономерами.
Например , пропилен (пропен) СН2=СH–CH3 является мономером полипропилена
Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном.
| Мономеры – низкомолекулярные вещества, из которых образуются полимеры. |
Степень полимеризации – число, показывающее количество элементарных звеньев в молекуле полимера.
Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено: (–CH2–CH2–)n.
Классификация полимеров
Полимеры, макромолекулы которых построены строго определенным способом, называют регулярными.
Полимер называется стереорегулярным, если заместители R в основной цепи макромолекул (–CH2–CHR–)n расположены упорядоченно.
Стереорегулярные полимеры обладают гораздо лучшими свойствами – пластичностью, прочностью и теплостойкостью; они способны кристаллизоваться, в отличие от нерегулярных.
Классификация по структуре
По структуре полимеры делятся на: линейные, разветвленные и пространственные.
| Линейные | Разветвленные | Пространственные |
| Состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру. Целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон | Макромолекулы разветвленных имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной Химические связи имеются и между цепями, образуя пространственную структуру Резина, фенолформальдегидные смолы |
Линейные — макромолекулы состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру (целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон).
Разветвленные — макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной (крахмал).
Сетчатые (пространственные) — химические связи имеются и между цепями (резина, фенолформальдегидные смолы).
Классификация по происхождению
По способу получения полимеры делятся на: природные, синтетические и искусственные.
| Природные волокна | Синтетические волокна | Искусственные |
Непосредственно существуют в природе
| Получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации
| Получают модификацией натуральных полимеров
|
Природные полимеры непосредственно существуют в природе (крахмал, целлюлоза и др.).
Синтетические полимеры получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации (полиэтилен, полихлорвинил, фенол-формальдегидные смолы, метилметакрилат и т.д.). Не имеют аналогов в природе.
Искусственные – получают модификацией натуральных полимеров (вискоза –модифицированная целлюлоза, резина –модификация натурального каучука).
Классификация по химическому характеру
По химическому характеру и составу полимеры и химические волокна бывают: полиэфирные, полиамидные, элементоорганические (например, кремнийорганические полимеры).
| Полиэфирные полимеры | Полиамидные полимеры | Элементоорганические |
| Содержат группу -СОО- Лавсан (полиэтилентерефталат) | Содержат группу -СО-NH2— Найлон, капрон | Содержат атомы других хим. элементов (кремний и др.). Кремнийорганические полимеры |
Полиэфирные полимеры — содержат группу сложных эфиров -СОО-.
Полиамидные полимеры — содержат пептидную связь -СО-NH2-.
Элементоорганические полимеры — содержат атомы других химических элементов (помимо С, Н, О, N).
Классификация по способу получения
Полимеры получают либо реакциями полимеризации, либо поликонденсацией.
| Полимеризация | Поликонденсация |
| Это присоединение одних молекул к другим за счет разрыва кратных связей. Побочные продукты, как правило, не образуются. Полиэтилен, полипропилен и др. | Образование полимера происходит за счет реакции замещения. При этом образуется низкомолекулярный побочный продукт. Фенолформальдегидная смола, капрон |
| Полимеризация — процесс образования высокомолекулярного вещества(полимера) путём многократного присоединения молекул мономера к активным центрам в растущей молекуле полимера. |
Например , образование полиэтилена происходит по механизму полимеризации:
| Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (обычно это вода). |
Например , образование капрона протекает по механизму поликонденсации:
Свойства полимеров
По свойствам полимеры можно разделить на: термореактивные, термопластичные и эластомеры.
| Термореактивные | Термопластичные | Эластомеры |
| Неплавкие и неэластичные материалы. Фенолформальдегидные смолы, полиуретан | Меняют форму при нагревании и сохраняют её. Полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид | Эластичные вещества при разных температурах. Натуральный каучук, полихлоропрен |
Термореактивные полимеры — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала.
Например , фенолформальдегидные смолы, полиуретан.
Термопластичные полимеры — меняют форму в нагретом состоянии и сохраняют её после охлаждения.
Например , полиэтилен, полистирол, полихлорвинил и т.д.
Эластомеры – обладают высокоэластичными свойствами в широком интервале температур.
Например , натуральный каучук.
Полимеризация и поликонденсация
Полимеризация
Степень полимеризации — это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу.
Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено: (–CH2–CH2–)n
Характерные признаки полимеризации.
|
Катализаторами полимеризации могут быть: металлический натрий, пероксиды, кислород, металлоорганические соединения, комплексные соединения.
Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией.
Например , схема сополимеризации этилена с пропиленом:
Важнейшие синтетические полимеры
Изображение с портала orgchem.ru
Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и области их применения:
| Полимер | Мономер | Характеристики полимера | Применение полимера |
| Полиэтилен (–СН2–СН2–)n | Этилен СН2=СН2 | Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкий | Упаковка, тара |
| Полипропилен | Пропилен СН2=СН–СН3 | Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкий | Трубы, упаковка, ткань (нетканый материал) |
| Поливинилхлорид | Винилхлорид СН2=СН–Сl | Синтетический линейный полимер, т ермопластичный | Натяжные потолки, окна, пленка, трубы, полы, изолента и т.д |
| Полистирол | Стирол | Синтетический линейный полимер, термопластичный | Упаковка, посуда, потолочные панели |
| Полиметилметакрилат Метиловый эфир метакриловой кислоты
| Синтетический линейный полимер, т ермопластичный | Очки, корпуса фар и светильников, душевые кабины, мебель и т.д | |
| Тефлон (политетрафторэтилен) | Тетрафторэтилен | Синтетический линейный полимер. Термопластичный (t = 260-320 0 C) Обладает очень высокой химической стойкостью | Посуда, пластины утюгов, ленты и скотч, упаковка, изоляция |
| Искусственный каучук Мономер: бутадиен-1,3 (дивинил) | Синтетический, линейный, эластомер, содержит двойные связи | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Натуральный каучук | Природный, линейный, эластомер, содержит двойные связи | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Хлоропреновый каучук | Синтетический, линейный, эластомер, содержит двойные связи | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Бутадиен-стирольный каучук Мономеры: бутадиен-1,3 и стирол | Синтетический, эластомер | Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо | |
| Полиакрилонитрил | Акрилонитрил | Синтетический, линейный | Волокна, пластмассы |
Поликонденсация
| Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов, обычно это вода. |
Характерные признаки поликонденсации.
|
Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией поликонденсации, и области их применения:
| Полимер и м ономер | Характеристики полимера | Применение полимера | |
| Капрон
Мономер: 6-аминокапроновая кислота (лактам) | Синтетический, линейный, термопластичный, очень эластичный | Полиамидные волокна (нитки, ткани, парашюты, втулки и т.д.) | |
| Найлон
Мономер: 1,6-диаминогексан и адипиновая кислота (1,6-гександиовая) | Синтетический, полиамидный, линейный, термопластичный | Изготовление втулок, вкладышей, ниток, одежды, гитарных струн (полиамидное волокно) | |
| Лавсан (полиэтилентерефталат)
Мономер: Этиленгликоль, терефталевая кислота | Синтетический линейный полимер, т ермопластичный, полиэфирный | Натяжные потолки, окна, пленка, трубы, полы, изолента и т.д | |
| Фенолформальдегидная смола
Мономеры: фенол и формальдегид | Синтетический, пространственный (сетчатый) полимер | Производство ДСП, лаков, клея (БФ-6 применяется в медицине), часто используется с наполнителями | |
| Крахмал
Мономер: α-глюкоза | Природный, полиэфирный, разветвленный | Пищевая, текстильная, бумажная промышленность, фармацевтика и др. | |
| Целлюлоза
Мономер: β-глюкоза | Природный, полиэфирный, линейный | Производство бумаги, искусственных волокон, пленок, пластмасс, лакокрасочных материалов, бездымного пороха, взрывчатки, твердого ракетного топлива, получение гидролизного спирта и др. | |
| ДНК
Мономер: Дезоксирибоза, ортофосфорная кислота, азотистые основания | Природный, полиэфирный, линейный | Функционирование живых организмов | |
| РНК
Мономер: Рибоза, ортофосфорная кислота, азотистые основания Источник | |||
