Презентация - Полимеры (21,10)

Полимеры

Высокомолекулярные вещества, состоящие из больших молекул цепного строения, называются полимерами (от греч. " поли " - много, " мерос " - часть). Например, широко известный полимер полиэтилен, получаемый при полимеризации этилена CH 2 CH 2 ...-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -... или (-CH 2 -CH 2 -)n Молекула полимера называется макромолекулой (от греч. " макрос " - большой, длинный). Молекулярная масса макромолекул достигает десятков - сотен тысяч (и даже миллионов) атомных единиц.

- полимер - макромолекула - мономер - структурное звено макромолекулы - степень полимеризации макромолекулы - молекулярная масса макромолекулы - геометрические формы макромолекул

Низкомолекулярные соединения, из которых образуются полимеры, называют мономерами . Например, пропилен СН 2 СH–CH 3 является мономером полипропилена: n СН 2 СH (СН 2 СH) n CH 3 CH 3 пропилен полипропилен (пропен) Или другой пример: -аминокислоты служат мономерами при синтезе природных полимеров – белков (полипептидов): n H 2 N -СН-С OO H H -(- NH - C Н С O -) n - OH ( n -1) H 2 O R R - аминокислота полипептид

Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном . ...-CH 2 -CHCl-CH 2 -CHCl-CH 2 -CHCl-CH 2 -CHCl-CH 2 -CHCl-... поливинилхлорид В формуле макромолекулы это звено обычно выделяют скобками: (-CH 2 -CHCl-)n По строению структурного звена макромолекулы можно сказать о том, какой мономер использован в синтезе данного полимера и, наоборот, зная формулу мономера, нетрудно представить строение структурного звена. Строение структурного звена соответствует строению исходного мономера, поэтому его называют также мономерным звеном.

Степень полимеризации - число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу, т.е. это число структурных звеньев в полимерной цепи. В формуле макромолекулы степень полимеризации обычно обозначается индексом " n " за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено: (-CH 2 -CH 2 -)n (-CH 2 -CH-)n (-CH 2 -C CH-CH 2 -)n C 6 H 5 CH 3 полиэтилен полистирол полиизопрен Величина n для разных полимеров лежит в пределах от нескольких сотен единиц до сотен тысяч, т.е. n 1 .

Если заместители в полимерной цепи расположены упорядоченно, то полимер имеет стереорегулярное строение (рис. А), если расположение заместителей хаотичное – нестереорегулярное строение (рис. Б) А Б

Полимеры получают из мономеров реакцией полимеризации или поликонденсации.

Полимеры получают из мономеров реакцией полимеризации или поликонденсации

Пoликонденсация - процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов. Например, получение капрона из -аминокапроновой кислоты: n H 2 N (CH 2 ) 5 COOH H NH (CH 2 ) 5 CO n OH (n 1) H 2 O ; или лавсана из терефталевой кислоты и этиленгликоля: n HOOC C 6 H 4 COOH n HO CH 2 CH 2 OH HO ( CO C 6 H 4 CO O CH 2 CH 2 O )n H (n 1) H 2 O Пoлимеризация - реакция образования высокомолекулярных соединений путем последовательного присоединения молекул мономера к растущей цепи. n CH 2 CH 2 (–CH 2 –CH 2 –)n, или СH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 ... – CH 2 –CH 2 – –CH 2 –CH 2 – –CH 2 –CH 2 – ... (–СН 2 –СH 2 –)n

Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией . Пример. Схема сополимеризации этилена с пропиленом: n CH 2 CH 2 n CH 2 CH ( CH 2 CH 2 )x (CH 2 CH) y n CH 3 CH 3 этилен пропилен сополимер этилена и пропилена

Примеры полимеров

Природные органические полимеры – биополимеры – составляют основу всех животных и растительных организмов. В растительном мире широко распространены полисахариды (целлюлоза, крахмал и т.п.) и полиизопрены (натуральный каучук, гуттаперча, фрагменты липидов и т.п.). Белки являются основным органическим веществом, из которого построены клетки животного организма. Функции белков в организме универсальны: ферментативная, структурная, рецепторная, сократительная, защитная, транспортная, регуляторная. Нуклеиновые кислоты осуществляют хранение, воспроизводство и реализацию генетической информации, управляют точным ходом биосинтеза белков в клетках.

Благодаря различным наполнителям из полимеров можно получить большое разнообразие пластмасс. Вот некоторые примеры наполнителей: сажа в резине, ткань в текстолите, бумага в гетинаксе, стеклоткань и стекловолокно в стеклопластиках, металлы (порошок или нити) в металлополимерах, взрывчатые вещества (порох) в твердом ракетном топливе, нитевидные монокристаллы Al 2 O 3 , карбидов кремния и бора, графита и т.д. в особо прочных материалах для космической техники

Резину получают при взаимодействии полимерных макромолекул каучука с серой.

Полимеры по-разному относятся к нагреванию. Полимеры, котрые находясь в фазе горячего изделия, при его остывании не отверждаются, а сохраняют способность переходить вновь в вязкотекучее состояние при повторном нагреве, называются термопластичные (полиэтилен, полипропилен, полистирол). Полимеры, которые при повышенной температуре приобретают пространственную (сетчатую) структуру и становятся неплавкими и нерастворимыми, называются термореактивными ( например-фенолформальдегидные смолы). Подробнее

Вопросы для контроля знаний Чем полимерные молекулы отличаются от обычных? Чем сходны и чем отличаются мономер и структурное звено? В чем отличие и сходства реакций полимеризации и поликонденсации? Чем термопластичные полимеры отличаются от термореактивных? Приведите примеры различного использования полимеров ТЕСТ

Ответы к тесту: 1- 6 2- 4 3- 1 4- 2 5- 1 6- 1 7- 5 8- 4 9- 3 10- 2