Реферат: Полимеры
Оглавление
Гиганты органического мира Ч полимеры..........................................2
Что такое полимеризация и как она происходит...................................4
Полиэтилен и его семейство.....................................................5
Самый стойкий, самый прочный. Тефлон...........................................8
Каучук, резина и другие........................................................9
Что такое поликонденсация....................................................12
лВолшебная резинка...........................................................12
лДурацкая замазка............................................................16
Фенолформальдегидные смолы....................................................19
Может ли стекло быть органическим.............................................20
Список литературы............................................................233
Гиганты органического мира Ч полимеры
Среди изобилия самых разнообразнных по строению и свойствам органнических
соединений есть особый класс Ч полимеры (от греч. лполи Ч лмного и лмерос
Ч лчасть). Для этих веществ прежде всего характерна огнромная молекулярная
масса Ч от денсятков тысяч до миллионов атомных единиц массы, поэтому часто
их ещё называют высокомолекулярными сонединениями (сокращённо ВМС).
К молекулярным гигантам относятнся, например, важнейшие природные полимеры
(белки, нуклеиновые киснлоты, полисахариды), синтетические материалы
(полиэтилен, поливинил-хлорид, каучук и т. д.). Поэтому ВМС играют важную
роль и в биологиченских процессах, и в практической деятельности человека.
Органические полимеры постронены из элементарных звеньев Ч мнонгократно
повторяющихся и связаннных между собой остатков молекул низкомолекулярных
веществ (моно-меров). Длину макромолекул выранжают средним числом звеньев
мононмера, которое называют степенью полимеризации.
Полимеры могут иметь линейное, разветвлённое и сетчатое строение. Если каждое
звено мономера условно обозначить буквой М, то макромоленкула линейного
строения будет вынглядеть так:
... ЧМЧМЧМЧМЧМЧМЧ...
В этом случае каждое из элементарнных звеньев связано только с двумя
соседними и образует неразветвлённную цепь. Основная цепь макромонлекулы
может иметь короткие отнветвления, и тогда построенные по такому типу
полимеры будут разнветвлёнными: R
... ЧМЧМЧМЧМЧМЧМЧ...
R
В сетчатых (сшитых) полимерах длинные линейные цепи связаны друг с другом в
единую сетку более короткими поперечными цепями.
Если молекула мономера несимнметрична (СН
2=СНЧХ, где Х Ч
занместитель), могут образовываться н регулярные, и нерегулярные полименры. В
регулярном полимере происхондит присоединение либо лголова к хвосту:
ЧСН
2ЧСНХЧСН
2ЧСНХЧ,
либо лголова к голове:
ЧСН
2ЧСНХЧСНХЧСН
2Ч.
Макромолекулы полимеров монгут быть построены из остатков разнных мономеров; ВМС
такого типа нанзываются
сополимерами. При этом в зависимости от способа
чередования различных звеньев они также бывают регулярного и нерегулярного
строения:
... ЧМЧ
МЧМЧ
МЧМЧ
МЧ...
регулярный сополимер
... Ч
МЧ
МЧМЧМЧМЧ
МЧ...
нерегулярный сополимер
По своему происхождению все МС делятся на природные Ч биопо-полимеры
(например, крахмал и целлюлоза) и синтетические (полиэтилен, полистирол и
др.).
Природные полимеры синтезируются клетками растительных и животных организмов,
а синтетические человек научился получать из пронектов переработки природного
газа, ^фти, каменного угля.
Полимеры могут быть кристаллическими или аморфными. Для кристаллизации
высокомолекулярных веществ необходимо упорядоченное строение достаточно
длинных участнков молекулярной цепи.
Высокомолекулярные соединения не имеют четкой температуры плавленния. При
нагревании многие полименры не плавятся, а лишь размягчаются, что позволяет
формовать из них изденлия методами пластической деформанции Ч прессованием,
выдавливанием, литьём. Такие полимеры называют пластическими массами
(пластмассанми, пластиками). У пластмасс низкая плотность, они легче самых
лёгких менталлов (магния, алюминия) и потому считаются ценными
конструкционнными материалами. По прочности некоторые пластики превосходят
чунгун и алюминий, а по химической стойкости Ч почти все металлы. Они могут
быть устойчивы к действию вонды и кислорода, кислот и щелочей.
Обычно пластмассы Ч диэлектрики (не проводят электрический ток), и отндельные
их сорта известны как лучшие изоляционные материалы из всех иснпользуемых в
современной технике.
Что такое полимеризация и как она происходит
Одним из важных химических свойств непредельных углеводородов Ч алкенов и диенов
Ч является способнность их молекул соединяться друг с другом в длинные цепи.
Этот пронцесс происходит за счёт раскрытия двойных связей и называется
полименризацией:
nRЧСН=СН
2 -> Ч (СНКЧСН
2)
n.
Полимеризация непредельных сонединений в зависимости от механнизма может быть
радикальной или ионной. Радикальную полимеризанцию вызывают вещества (они
называнются инициаторами), которые при нагревании распадаются на свободнные
радикалы. Присоединяясь к монлекуле мономера, они порождают новый радикал Ч
прообраз будущей макромолекулы полимера. Эта частинца способна захватывать
всё новые и новые молекулы, постепенно пренвращаясь в гигантский радикал.
Радикальными инициаторами могут служить органические пероксиды RЧОЧОЧR',
азосоединения
RЧN=NЧR
/, кислород. Радикальную полимеризацию вызывают
ультрафионлетовое и y-излучение.
Обрыв быстро растущей цепи происходит при взаимодействии макрорадикала с
молекулой, способнной превратиться в неактивный или малоактивный радикал. Это
позволянет при проведении полимеризации использовать вещества, регулируюнщие
рост цепи.
Ионная полимеризация начинаетнся с образования из молекул мономенра
реакционноспособных ионов; сонответственно такой процесс может быть катионным
или анионным. Катионную полимеризацию проводят при очень низких температурах
в присутствии неорганической кислонты, хлорида алюминия или бора. При этом
промежуточной частицей будет макрокатион.
Если происходит захват растущим катионом аниона или образуется концевая
двойная связь, то цепь обнрывается.
Катализаторы анионной полименризации Ч щелочные металлы, их амиды,
металлоорганические соединнения; они превращают мономеры в анионы, из которых
получаются макромолекулы полимера.
Мономеры сильно отличаются по своей способности к полимеризанции. Одни
полимеризуются сами данже при хранении на воздухе (напринмер, стирол); для
других требуются радикальные инициаторы, для третьних Ч дорогие экзотические
катализанторы или очень жёсткие условия (вынсокие температура и давление).
Полиэтилен и его семейство
Родоначальник ряда алкенов Ч этинлен оказался для химиков лкрепким орешком Ч
вплоть до 1933 г. учёным не удавалось его полимеризовать.
Первой была открыта радикальная полимеризация этилена и, как это часто
бывает, обнаружили её случайнно. В 1933 г., проводя эксперименты по получению
стирола из смеси беннзола с этиленом при высоком давленнии, исследователи
выделили из прондуктов реакции вязкую прозрачную массу Ч первый образец
полиэтиленна. Через четыре года, в 1937 г., ангнлийские химики разработали
первый промышленный способ производстнва полиэтилена, а в 1946 г. начался
выпуск полиэтиленовых бутылок.
Для осуществления радикальной полимеризации этилена в качестве инициатора
используется кислород. Смесь этилена с кислородом, в котонрой содержание
кислорода составлянет 0,01 %, нагревают до 200
