- Способы получения ВМС
- ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (ПОЛИМЕРЫ). СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
- Способы получения ВМС
- 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 ВМС
Высокомолекулярные соединения
ВМС (полимеры) – это вещества с большой молекулярной массой (десятки, сотни тыс.), молекулы которых содержат повторяющиеся группы атомов, называемых мономерами.
1. По способам получения:
2. По свойствам и применению:
Способы получения ВМС
Реакция полимеризации – процесс соединения мономеров в молекулы полимеров, протекающих за счет разрыва кратных связей.
Где n- степень полимеризации, показывает число мономеров.
Реакции полимеризации делятся на
Цепную полимеризацию – реакции ненасыщенных соединений с двойными или двумя сопряженными связями. Протекает с образованием нестойких промежуточных частиц. При ионной полимеризации такими частицами являются ионы, возникающие при действии катализатора. При радикальной полимеризации эти частицы представляют собой радикалы, для образования которых применяются инициаторы.
Разновидностью полимеризации является сополимеризация — совместная полимеризация двух или более мономеров с образованием их сополимера, например, бутадиенстирольный каучук.
— блочный –реакция протекает в среде жидкого или газообразного мономера и мономер, полимеризуясь, образует сплошную массу (блок) полимера;
— эмульсионный – мономер полимеризуется в виде водной эмульсии и образуется суспензия полимера;
— лаковый –мономер растворяют в низкокипящем органическом растворителе, после окончания полимеризации растворитель отгоняют.
Реакция поликонденсации – процесс образования полимера за счет взаимодействия между функциональными группами одинаковых или различных мономеров, в результате которого отщепляется низкомолекулярное вещество (Н2О, NH3, HCl).
Реакция теломеризации – это цепная радикальная реакция, характерным признаком которой является образование веществ в результате присоединения одной молекулы предельного соединения к нескольким молекулам непредельного соединения.
Например, реакция теломеризации четыреххлористого углерода с этиленом: ССl + n CH2 = CH2 → Cl (CH2-CH2)n CCl3
Название теломеризации происходит от греческих слов «телос» — конец и «мер» — часть, что значит размещение частей молекулы предельного соединения по концам молекулы полимера.
Источник
ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (ПОЛИМЕРЫ). СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
Высокомолекулярные соединения (ВМС) –это химические вещества с большой молекулярной массой, обладающие особыми физико-химическим свойствами, зависящими как от молекулярной массы так и строения полимерных цепей.
Высокомолекулярные соединения можно разделить на три группы: природные (белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, натуральный каучук); синтетические(полиэтилен, поливинилхлорид, капрон, эпоксидные полимеры); искусственные, которые получаются путем химической модификации исходных природных полимеров (эфиры целлюлозы).
Существуют 4 способа получения синтетических полимеров: полимеризация, поликонденсация, полиприсоединение и химическая модификация.
Полимеризация – процесс получения высоко-
молекулярных соединений, при котором макромолекула образуется путем последовательного присоединения молекул одного или нескольких низкомолекулярных веществ (мономеров) к активному растущему центру:
Общая схема полимеризации:
R R
n CH2 = C ─ CH2 ─ C ─
R ное звено R n
где R – атомы водорода или другие заместители,
n – степень полимеризации.
Поликонденсация – процесс получения высоко-
молекулярных соединений за счет взаимодействия функциональных групп мономеров с выделением низкомолекулярных побочных веществ.
В гомополиконденсации участвуют однородные молекулы мономеров, содержащие две различные по характеру функциональные группы (синтез полиамида–6). В гетерополиконденсации участвуют разнородные мономеры с двумя одинаковыми функциональными группами (синтез найлона – 6, 6).
nH – HN – (CH2)5 – СООH 
(-HN – (CH2)5 – CO – )n
ε – аминокапроновая кислота полиамид – 6 (капрон)
nH – HN – (CH2)х – NH-H + nHOOC – (CH2)y – COOH 
диамины дикарбоновые кислоты
(-HN – (CH2)х – NH – OC – (CH2)y – CO -)n
где х и y – число групп (CH2), например (найлон – 6, 6)
При реакции полиприсоединения получение высокомолекулярных соединений происходит за счет перемещения подвижного атома (чаще атома водорода) из молекулы одного мономера в другую и соединения образовавшихся остатков (эпоксидные смолы, полиуретаны). Методом химической модификации получают полимеры за счет взаимодействия функциональных групп исходных полимеров (производные целлюлозы).
Источник
Способы получения ВМС
Высокомолекулярные соединения
ВМС (полимеры) – это вещества с большой молекулярной массой (десятки, сотни тыс.), молекулы которых содержат повторяющиеся группы атомов, называемых мономерами.
1. По способам получения:
2. По свойствам и применению:
Способы получения ВМС
Реакция полимеризации – процесс соединения мономеров в молекулы полимеров, протекающих за счет разрыва кратных связей.
Где n- степень полимеризации, показывает число мономеров.
Реакции полимеризации делятся на
Цепную полимеризацию – реакции ненасыщенных соединений с двойными или двумя сопряженными связями. Протекает с образованием нестойких промежуточных частиц. При ионной полимеризации такими частицами являются ионы, возникающие при действии катализатора. При радикальной полимеризации эти частицы представляют собой радикалы, для образования которых применяются инициаторы.
Разновидностью полимеризации является сополимеризация — совместная полимеризация двух или более мономеров с образованием их сополимера, например, бутадиенстирольный каучук.
— блочный –реакция протекает в среде жидкого или газообразного мономера и мономер, полимеризуясь, образует сплошную массу (блок) полимера;
— эмульсионный – мономер полимеризуется в виде водной эмульсии и образуется суспензия полимера;
— лаковый –мономер растворяют в низкокипящем органическом растворителе, после окончания полимеризации растворитель отгоняют.
Реакция поликонденсации – процесс образования полимера за счет взаимодействия между функциональными группами одинаковых или различных мономеров, в результате которого отщепляется низкомолекулярное вещество (Н2О, NH3, HCl).
Реакция теломеризации – это цепная радикальная реакция, характерным признаком которой является образование веществ в результате присоединения одной молекулы предельного соединения к нескольким молекулам непредельного соединения.
Например, реакция теломеризации четыреххлористого углерода с этиленом: ССl + n CH2 = CH2 → Cl (CH2-CH2)n CCl3
Название теломеризации происходит от греческих слов «телос» — конец и «мер» — часть, что значит размещение частей молекулы предельного соединения по концам молекулы полимера.
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 | |||
