Полимеры. Пластмассы. Волокна

Высокомолекулярные соединения, состоящие из множества одинаковых структурных звеньев, называются полимерами.

По происхождению полимеры делятся на природные, или биополимеры, и синтетические, получаемые с помощью реакций полимеризации или поликонденсации.

Природные полимеры — это натуральный каучук, крахмал, целлюлоза, белки, нуклеиновые кислоты. Как видно, это те вещества, из которых построены клетки и ткани живых организмов. Это органические полимеры, без них невозможна жизнь на нашей планете.

Среди природных полимеров есть и неорганические полимеры. К ним относятся различные силикаты (полевые шпаты, глинистые минералы, слюды, асбест и др.), сера пластическая, селен и теллур цепочного строения.

Синтетические полимеры — это многочисленные пластмассы, волокна, каучуки. Они играют большую роль в развитии всех отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта, связи. Как без природных полимеров невозможна сама жизнь, так без синтетических полимеров немыслима современная цивилизация. Наш век можно назвать веком полимеров — так велико их значение в существовании современного общества.

Вспомним реакции, с помощью которых получают полимеры, — реакции полимеризации и реакции поликонденсации.

С реакцией полимеризации вы знакомились на примере получения полиэтилена:

nСН2=СН2 —> (—СН2—СН2—)n

А реакцию поликонденсации мы рассматривали на примере соединения молекул аминокислот в биополимер — белок, в результате чего образуется еще и побочное низкомолекулярное вещество — вода:

Теперь, кроме понятий «реакция полимеризации», «реакция поликонденсации», «полимер», постарайтесь запомнить еще несколько других понятий, которые характеризуют химию полимеров:

макромолекулы — молекулы полимеров (греч. макрос — большой, длинный);

мономер — исходное вещество для получения полимеров; структурное звено — многократно повторяющиеся в макромолекуле группы атомов (в записанной выше формуле полиэтилена это выражение в скобках);

степень полимеризации n — число структурных звеньев в макромолекуле.

В зависимости от строения основной цепи полимеры имеют разные структуры: линейную, например полиэтилен, разветвленную, например крахмал, и пространственную, например вторичная и третичная структуры белков.

Из полимерных материалов рассмотрим две важнейшие группы: пластмассы и волокна.

Рис. 52. Структура полимеров:

а — линейная; б — разветвленная; в — пространственная

Пластмассы — это материалы, изготавливаемые на основе полимеров, способные приобретать при нагревании заданную форму и сохранять ее после охлаждения.

Полимеры легкие, обладают большой механической прочностью, высокой химической стойкостью, имеют хорошие теплоизоляционные и электроизоляционные свойства. Они производятся из доступного сырья (продуктов газо- и нефтехимического, угле- и лесохимического производств) и легко перерабатываются в разнообразные изделия. Поэтому такие пластмассы, как, например, полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, фенолформальдегидные, широко применяются в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, в медицине, культуре, быту.

Поливинилхлорид имеет структурное звено, состав которого можно отразить с помощью следующей формулы:

(-СН2-СН-)n

|

Сl

1.Напишите формулу винилхлорида и уравнение реакции его полимеризации.

2 Напишите уравнение реакции полимеризации пропилена

СН2=СН—СН3

Как называется продукт этой реакции?

Волокна — это вырабатываемые из природных или синтетических полимеров длинные гибкие нити, из которых изготавливается пряжа и другие текстильные изделия. Волокна подразделяются на природные и химические.

Природные, или натуральные, волокна — это материалы растительного или животного происхождения. К ним относятся хорошо известные вам хлопок, лен, шерсть, шелк.

Химические волокна получают путем химической переработки природных или синтетических полимеров. Из природных полимеров, прежде всего целлюлозы, изготавливают искусственные волокна, например вискозное, ацетатное. Другая широко распространенная группа химических волокон — синтетические волокна, которые вырабатывают из синтетических полимеров. Из синтетических волокон вам, конечно, известны капрон, нейлон, лавсан.

Чем отличаются искусственные волокна от синтетических?

Приготовьте сообщения:

1. Полимеры природные (органические и неорганические) и синтетические.

2. Реакции полимеризации и поликонденсации.

3. Мономер, макромолекула, структурное звено, степень полимеризации.

4. Структуры полимеров: линейная, разветвленная, пространственная.

5. Пластмассы.

6. Волокна природные и химические, искусственные и синтетические.