Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации

Высокомолекулярные соединения – это полимеры, у которых молекулярная масса больше 10000. Полимер – это соединение, состоящее из большого числа звеньев – мономеров (низкомолекулярных веществ), которые повторяются в полимерной цепи большое количество раз

Число n показывает, из скольких мономеров состоит полимер, и называется степенью полимеризации. Молекулярная масса иногда достигает нескольких миллионов. 

Высокомолекулярные соединения классифицируются по характеру мономеров:

  • гомополимеры – вещества, состоящие из одинаковых мономеров. Например, пропилен CH2=CH-CH3 – это мономер полипропилена (-CH(CH3)-CH2-)n
  • гетерополимеры – вещества, состоящие из двух разных мономеров. Например, при взаимодействии 1,3-дивинила и стирола получается стирольный каучук.

n CH2=CH-CH=CH2 + n C6H5-CH=CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-CH(C6H5)-CH2-)n

Полимеры получают с помощью:

  • реакции полимеризации;
  • реакции поликонденсации. 

Реакции полимеризации

Реакции полимеризации заключаются в объединении большого количества низкомолекулярных соединений, количество которых определяется степенью полимеризации. Общее уравнение реакции:

n X → (-X-)n

Самой распространенной реакций полимеризации является реакция получения полиэтилена:

nC2H4 = (CH2 – CH2)n

реакции полимеризации вступают непредельные соединения. Это могут быть молекулы одного мономера, либо разных. В первой ситуации реакцию называют гомополимеризацией, во второй – сополимеризацией. 

I. Гомополимеризация

К этим реакциям относят получение полиэтилена, полипропилена поливинилхлорида и т.д. Например, получение полипропилена из пропена под действием ультрафиолетовых лучей:

n CH2=CH-CH3 → (CH2-CH(CH3)-)n

II. Сополимеризация

К этим реакциям относят получение сополимера этилена и пропилена:

n CH2=CH2 + n CH2=CH-CH3 → [(-CH2-CH2-)x – (-CH2-CH(CH3)-)y]n , где 1

Полимеры, которые получают в результате реакций полимеризации

Формула

Название

Мономеры

CH2CH-Cl

Винилхлорид

CF2=CF2

Тетрафторэтилен

CH2=C(CH3)-CH=CH2

Изопрен

CH2=CH-CH=CH2 и 

CH2=CH-C6H5

Дивинил и стирол

Полимеры
(-CH2-CH(Cl)-)n Поливинилхлорид (ПВХ)
(-CF2-CF2-)n Тефлон
(-CH2-C(CH3)=CH-CH2-)n Изопреновый каучук
(-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH(C6H5)-)n Бутадиенстирольный каучук

 

Важнейшие синтетические полимеры

Реакции поликонденсации

Реакции поликонденсации заключаются в образовании полимера из мономеров, а также выделении побочного низкомолекулярного вещества. В этих уравнениях исходные реактивы - молекулы мономера с функциональными группами.

I. Гомополиконденсация

К данным реакциям относят получение полимера из одного мономера с выделением конденсата. Например, получение полисахарида из глюкозы – этот процесс происходит в природе.

n C6H12O6 → (-C6H10O5-)n + n H2O

 Синтетическое волокно получают в промышленности из аминоэнантовой кислоты под воздействием температуры, давления и катализатора в виде молекулярного азота.

n NH2-(CH2)6-COOH → (-NH-(CH2)6-CO)n + n H2O

II. Сополиконденсация

К данным реакциям относят получение полимера из нескольких мономеров с выделением конденсата. Например, получение фенолформальдегидной смолы из фенола и формальдегида в щелочной или подкисленной среде.

n C6H5-OH + n H-CHO → (-C6H4(OH)-CH2-)n + n H2

С помощью реакций сополиконденсации в промышленности получают полиэфиры, полиамины, полиакрил и т.д. 

Характеристика полимеров

Полимеры – это соединения, которые имеют особые свойства и множество классификаций. 

Классификация полимеров

Полимеры

По способу получения высокомолекулярные вещества делятся на:

  1. природные (целлюлоза, крахмал, белки);
  2. искусственные (эфиры целлюлозы);
  3. синтетические (капрон, полиэтилен, тефлон).

Также по форме макромолекул:

  1. линейные (волокна, полиэтилен низкого давления);
  2. разветвленные (крахмал, полиэтилен высокого давления);
  3. пространственные (резина, кварц).

А еще по свойствам и применению:

  1. пластмассы;
  2. каучуки;
  3. волокна.

Все полимеры активно используются в отраслях жизнедеятельности человека.

Пластмассы

Пластик (пластические массы) – полезные материалы, которые способны под воздействием температур или давления плавиться и при застывании оставлять заданную форму. Этот процесс сопровождается переходом из вязкотекучего в стеклообразное состояние. Главный компонент пластмассы – полимер, а остальные части – это наполнители, пластификаторы, красители и т.д. 

Каучуки

Эластомеры – это высокомолекулярные соединения, которые обладают высокоэластичными свойствами. Каучуки используют для изготовления автомобильных шин, промышленных товаров и медицинских препаратов. Натуральный каучук получают из латекса (млечный сок каучуконосных растений). Получают по методу С.В. Лебедева с помощью полимеризации дивинила при действии металлического натрия.

n CH2=CH-CH=CH2 → (-CH2-CH(CH=CH2)-…-CH2-CH=CH-CH2-)n

Волокна

Волокна – это высокомолекулярные соединения, для которых характерна строгая упорядоченность молекул и используется в изготовлении нитей. Существует три типа волокон, которые разделяются еще на несколько подтипов.

Волокна

  1. Натуральные.
    • Искусственного происхождения.
    • Животного происхождения.
    • Минерального происхождения.

  2. Искусственные.
    • Ацетатное волокно.
    • Вискозное волокно.

  3. Синтетические.
    • Полиамидное волокно.
    • Полиэфирное волокно.

Полимеры – это соединения, с помощью которых человечество способно изготавливать высокопрочные материалы и довольствоваться благами технологий. 


 

Смотри также:

7 октября 2020, 18:30

Комментарии

Для добавления комментариев необходимо авторизоваться.