Урок 28. Понятие о полимерах
Полимеры (высокомолекулярные соединения, или ВМС) — это вещества, длинные молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев:
где Х — элементарное звено полимера, а n — степень полимеризации.
Вопрос. О каких полимерах уже шла речь в данном пособии?
Некоторые полимеры синтезировала сама природа. Они составляют основу окружающего нас мира живых существ. Клетчатка (целлюлоза) составляет основу клеток всех растений, крахмал запасают те же растения в качестве источника энергии. Без белковых молекул вообще невозможна сама жизнь. Кроме этих важнейших полимеров в природе встречаются и другие «длинные» молекулы: каучук, пектин, гликоген и др. Всё это — природные (натуральные) полимеры.
Вопрос. Что вы знаете о составе, строении, свойствах некоторых природных полимеров?
Если природный полимер подвергнуть химической обработке, то можно получить искусственный полимер. Чаще всего исходным природным полимером служит целлюлоза. Смысл химической обработки заключается в том, чтобы очистить целлюлозу от примесей и перевести её в растворимое состояние. Однако целлюлоза не растворяется ни в воде, ни в ацетоне. Но диацетат целлюлозы хорошо растворим в ацетоне. Если полученный раствор пропустить через тончайшие отверстия (фильеры) в шахту с горячим воздухом, то ацетон испаряется и получаются нити — ацетатный шёлк. Если тот же раствор пропускать через щель, получается плёнка (например, киноплёнка). В этом случае составы исходного и конечного полимеров отличаются друг от друга:
Вопрос. Как называются эти полимеры? Где они применяются?
Если целлюлозу растворять при помощи сероуглерода, то из полученного раствора вискозы выделится полимер того же состава, что и исходный, только полимерные цепи будут у него короче. Так получают нити — вискозный шёлк — и прозрачную, хрустящую, блестящую плёнку целлофан.
Вопрос. Как при помощи ацетона различить ацетатный и вискозный шёлк?
В настоящее время наибольшее распространение получили синтетические полимеры, которые синтезируются из алкенов, спиртов, кислот и других веществ. В этом случае исходные вещества не являются полимерами! Основными способами получения синтетических полимеров являются реакции полимеризации:
В таких реакциях НЕТ побочных продуктов!
Задание 28.1. Составьте уравнения реакций полимеризации этилена, хлорвинила (при затруднении см. уроки 19.3.2 и 20.3.2). Назовите полученные полимеры.
Вторым способом получения синтетических полимеров является реакция поликонденсации. В таких реакциях выделяются побочные продукты: NH3, H2O и др.
При помощи реакций полимеризации и поликонденсации можно получить самые разнообразные по внешнему виду и свойствам полимеры. Изменяя состав и строение исходных мономеров, можно получать полимеры с заранее заданными свойствами.
Задание 28.2. Найдите образцы ваты, крахмала, целлофана, полиэтилена. Сравните их внешний вид, попробуйте ответить на вопрос: почему так различаются свойства этих веществ? К какому типу полимеров — природный, искусственный, синтетический — относится каждый из этих полимеров?