Презентація з Хімії - Полімери
Полімери. Каучук. Гума Матеріал до уроку підготовлений Кім Н.В.
Стереорегулярність Склад основного ланцюга Ставлення до нагрівання Полімери Походження Способотримання Формамакромолекул
Полімери - високомолекулярні сполуки, молекули яких складаються з безлічі структурних ланок, що повторюються (білки, нуклеїнові кислоти, целюлоза, крохмаль, каучук та інші органічні речовини).
Основні поняття Низькомолекулярні сполуки, з яких утворюються полімери, називаються мономерами. Наприклад, пропілен СН2=СH–CH3 є мономером поліпропілену: Група атомів, що багаторазово повторюється в ланцюговій макромолекулі, називається її структурною ланкою. -CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-. У формулі макромолекули цю ланку зазвичай виділяють дужками: (-CH2-CHCl-)n
Основні поняття Ступінь полімеризації — це число, що показує скільки молекул мономеру з'єдналося в макромолекулу. 1 Молекулярна маса макромолекули пов'язана зі ступенем полімеризації співвідношенням: М(макромолекули) = M(ланка) • n, де n – ступінь полімеризації, M – відносна молекулярна маса
Стереорегулярність Еластичність Цис-форма Транс-форма Нестереорегулярні Стереорегулярні Полімери з чергуванням ланок у визначеному порядку Полімери з довільним чергуванням ланок
1. Заступники R розташовані по одну сторону від площини головного ланцюга: Приклад відрізка ланцюга, що включає 4 ланки, з'єднаних за типом "голова-хвіст". 2. Заступники R знаходяться по різні боки від головного кола:
Склад основного ланцюга Елементо-Органічні(силікон)Органічні(білок) Неорганічні(селен, телур) Це такі полімери, які в основному ланцюгу містять атоми не вуглецю, а інших хімічних елементів
Ставлення до нагрівання Термопластичні (оборотно тверднуть і розм'якшуються) Термореактивні (Речовину не можна повернути у в'язко-плинний стан нагріванням або розчиненням)
Походження Природне Синтетичне Штучне
Високомолекулярні сполуки Особливу, дуже важливу групу органічних речовин складають високомолекулярні сполуки (полімери). Маса їх молекул досягає кількох десятків тисяч і навіть мільйонів. Яка роль цих сполук? По-перше, полімерні речовини є основою Життя на Землі. Органічні природні полімери – біополімери – забезпечують процеси життєдіяльності всіх тварин та рослинних організмів.
Біополімери основні типи біополімерів нуклеїнові кислоти(ДНК, РНК) білкиполіпептиди полісахариди( целюлоза,крохмаль,глікоген) поліізопрени(натур.каучук,гуттаперчаї тощо)
Структурна організація білків. Первинна структура - певна послідовність α-амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі. Вторинна структура - конформація поліпептидного ланцюга, закріплена безліччю водневих зв'язків між групами N-H та С=О. Одна з моделей вторинної структури – α-спіраль. Інша модель - β-форма ("складчастий лист"), в якій переважають міжланцюгові (міжмолекулярні) Н-зв'язки.
Структурна організація білків. Третинна структура - форма закрученої спіралі в просторі, утворена головним чином за рахунок дисульфідних містків -S-S-, водневих зв'язків, гідрофобних та іонних взаємодій. Четвертична структура – агрегати кількох білкових макромолекул (білкові комплекси), утворені за рахунок взаємодії різних поліпептидних ланцюгів
Високомолекулярні сполуки Цікаво, що з безлічі можливих варіантів Природа "обрала" всього 4 типи полімерів: По-друге, завдяки особливим, тільки для них характерним властивостям, полімери (синтетичні, штучні та деякі природні) широко використовуються при виготовленні найрізноманітніших матеріалів:
Композиційні матеріали Полімери застосовуються для отримання композиційних матеріалів, іонообмінних смол (поліелектролітів). пластифікатори, світло- та термостабілізатори, барвники і т.п. Міцність полімерних композицій, що містять наповнювач, обумовлена додатковими силами, що зв'язують наповнювач з полімером за рахунок адгезії (прилипання).
Композиційні матеріали Ось деякі приклади наповнювачів в композитах: сажа в гумі, тканина в текстоліті, папір в гетинаксі, склотканина і скловолокно в склопластиках, метали (порошок або нитки) в металополімерах, вибухові речовини (порох) у твердому ракетному паливі, монокристали Al2O карбідів кремнію та бору, графіту і т.д. в особливо міцних матеріалах для космічної техніки.
Це хімічний процес з'єднання вихідних молекул мономеру в макромолекули полімеру, що йде з утворенням побічного низькомолекулярного продукту (найчастіше води) Це хімічний процес з'єднання безлічі вихідних молекул низькомолекулярної речовини (мономіра) у великі молекули (макромолекули) полімеру. Полімеризація
Гомополімеризація – з'єднання молекул одного мономеру Сополіконденсація – з'єднаннямолекул двох і більше вихідних речовин Гомополіконденсація – поєднання молекул одного мономеру
Форма макромолекул Вигнута (волокна, сірка пластична) (крохмаль, поліетилен УР) (гума, кварц) Просторова Розгалужена Лінійна Скручена (каучуки)
Каучуки Каучуки - натуральні або синтетичні матеріали, що характеризуються еластичність, водонепроникністю та електроізоляційними властивостями, з яких шляхом спеціальної обробки отримують гуму. Природний каучук одержують із рідини молочно-білого кольору, що називається латексом, — чумацького соку каучуконосних рослин. У техніці з каучуків виготовляють шини для автотранспорту, літаків, велосипедів; каучуки застосовують для електроізоляції, а також виробництва промислових товарів та медичних приладів.
У 1770 році британський хімік Джозеф Прістлі (Joseph Priestley) вперше знайшов йому застосування: він виявив, що каучук може прати те, що написано графітовим олівцем. Тоді такі шматки каучуку називали гумміеластиком («смолою еластичною»). У 1791 році англійський фабрикант Самуель Піл (Samuel Peal) запатентував спосіб зробити одяг водонепроникним за допомогою обробки її розчином каучуку в скипидарі. каучукових ниток, пов'язаних з тканиною.
Перша гума У 1834 році німецький хімік Фрідріх Людерсдорф (Friedrich Ludersdorf) та американський хімік Натаніель Хейвард (Nathaniel Hayward) виявили, що додавання сірки до каучуку зменшує або навіть зовсім усуває липкість виробів із каучуку. Через деякий час він виявив шкіроподібний матеріал – гуму. Цей процес було названо вулканізацією. Відкриття гуми призвело до широкого застосування: до 1919 року було запропоновано вже понад 40 000 різних виробів з гуми.
Склад та будова натурального каучуку Натуральний (природний) каучук (НК) є високомолекулярним ненасиченим вуглеводнем, молекули якого містять велику кількість подвійних зв'язків; склад його може бути виражений формулою (C5H8)n (де величина n становить від 1000 до 3000); він є полімером ізопрену:
Отримання синтетичного каучуку У розробці синтезу каучуку Лебедєв пішов шляхом наслідування природи. Оскільки натуральний каучук - полімер дієнового вуглеводню, то Лебедєв скористався також дієновим вуглеводнем, тільки більш простим і доступним - бутадієном Сировиною для отримання бутадієну служить етиловий спирт. Одержання бутадієну засноване на реакціях дегідрування та дегідратації спирту.
Отримання синтетичного каучуку Ці реакції йдуть одночасно при пропусканні парів спирту над сумішшю відповідних каталізаторів: Як каталізатор полімеризації 1,3-бутадієну С. В. Лебедєв вибрав металевий натрій, вперше застосований для полімеризації ненасичених вуглеводнів Українським хіміком А.
Пластмаси та волокна Зазвичай полімери рідко використовують у чистому вигляді. Як правило, з них отримують полімерні матеріали. До останніх ставляться пластмаси і волокна. Пластмаса – це матеріал, у якому сполучною компонентом служить полімер, інші складові – наповнювачі, пластифікатори, барвники, протиокислювачі та інших. речовини.
Пластмаси Особлива роль приділяється наповнювачам, які додають до полімерів. Вони підвищують міцність та жорсткість полімеру, знижують його собівартість. Як наповнювачі можуть бути скляні волокна, тирса, цементний пил, папір, азбест та ін. Тому такі пластмаси, як, наприклад, поліетилен, полівінілхлорид, полістирол, фенолформальдегідні, широко застосовуються.у різних галузях промисловості, сільського господарства, у медицині, культурі, у побуті.
Волокна Волокна – це довгі гнучкі нитки, що виробляються з природних або синтетичних полімерів, з яких виготовляється пряжа та інші текстильні вироби. Волокна поділяються на природні та хімічні. Природні, або натуральні, волокна – це матеріали тваринного чи рослинного походження: шовк, шерсть, бавовна, льон.
Хімічні волокна отримують шляхом хімічної переробки природних (насамперед целюлози) або синтетичних полімерів. До хімічних волокон відносяться віскозні, ацетатні волокна, а також капрон, нейлон, лавсан та багато інших.