Номер 3, страница 159 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

3. Сравните по свойствам полиэтилен и полистирол.

Полиэтилен и полистирол — это два широко используемых термопластичных полимера, которые, несмотря на принадлежность к одному классу, обладают существенно различными свойствами, обусловленными их химическим строением. Сравнение их свойств можно провести по нескольким ключевым параметрам.

1. Химическое строение и получение

Полиэтилен (ПЭ) — продукт полимеризации этилена. Его мономерное звено — это этилен $CH_2=CH_2$. Формула полимера, показывающая элементарное звено: $(-CH_2-CH_2-)_n$. Макромолекулы состоят из длинных цепей атомов углерода, к которым присоединены атомы водорода. Отсутствие объемных боковых групп позволяет цепям плотно упаковываться (особенно в ПЭНД), что обуславливает его кристалличность и свойства.

Полистирол (ПС) — продукт полимеризации стирола (винилбензола). Его мономерное звено — стирол $C_6H_5-CH=CH_2$. Формула полимера: $[-CH(C_6H_5)-CH_2-]_n$. Его макромолекулы отличаются от полиэтилена наличием объемных фенильных (бензольных) колец, присоединенных к каждому второму атому углерода в основной цепи. Эти группы мешают плотной упаковке цепей, делая полимер аморфным, жестким и хрупким.

2. Физические и механические свойства

Внешний вид и плотность:
- Полиэтилен: Воскообразный на ощупь, эластичный, полупрозрачный или непрозрачный материал белого цвета. Плотность ($0,91-0,97 \text{ г/см}^3$) меньше плотности воды, поэтому он плавает.
- Полистирол: Твердый, жесткий, стеклоподобный и обычно прозрачный материал. Плотность (около $1,05 \text{ г/см}^3$) больше плотности воды, поэтому он тонет.

Механические свойства:
- Полиэтилен: Гибкий, пластичный и вязкий материал с высокой ударопрочностью и стойкостью к разрыву. Не ломается при изгибе.
- Полистирол: Жесткий, но очень хрупкий материал. Легко ломается при изгибе, имеет низкую ударную вязкость (кроме модифицированных марок).

Термические свойства:
- Полиэтилен: Обладает низкой теплостойкостью (температура размягчения $80-130^\circ C$), но высокой морозостойкостью (сохраняет гибкость до $-70^\circ C$).
- Полистирол: Имеет более высокую теплостойкость (размягчается при $90-100^\circ C$), но не является морозостойким и на холоде становится еще более хрупким.

3. Химические свойства

Отношение к реагентам:
- Полиэтилен: Обладает очень высокой химической стойкостью. Устойчив к действию воды, кислот, щелочей, солей и большинства полярных органических растворителей.
- Полистирол: Также устойчив к воде, разбавленным кислотам и щелочам. Однако он легко растворяется во многих неполярных и слабополярных органических растворителях (ацетон, бензол, толуол, сложные эфиры).

Горение:
- Полиэтилен: Горит синеватым пламенем без копоти, плавится и образует капли. После удаления из огня продолжает гореть. Имеет запах горящего парафина.
- Полистирол: Горит ярким, сильно коптящим желтым пламенем (из-за высокого содержания углерода в бензольных кольцах). При горении размягчается. Имеет характерный сладковатый цветочный запах стирола.

4. Области применения

Различия в свойствах определяют разные сферы применения этих полимеров:
- Полиэтилен: Благодаря гибкости, прочности и химической стойкости используется для производства упаковочных пленок, пакетов, бутылок, канистр, труб, изоляции кабелей, игрушек.
- Полистирол: Благодаря жесткости, прозрачности и низкой стоимости используется для производства одноразовой посуды, корпусов CD-дисков, упаковки, а в виде пенопласта (вспененный полистирол) — как тепло- и звукоизоляционный материал.

Ответ:
Полиэтилен и полистирол — термопластичные полимеры с принципиально различными свойствами. Полиэтилен $(-CH_2-CH_2-)_n$ — гибкий, эластичный, химически стойкий и морозостойкий материал, легче воды, горит без копоти. Полистирол $[-CH(C_6H_5)-CH_2-]_n$ — жесткий, хрупкий, прозрачный материал, растворимый в органических растворителях, тяжелее воды, горит сильно коптящим пламенем. Ключевое различие в их строении — наличие объемных бензольных колец в макромолекуле полистирола, которые и определяют его жесткость, хрупкость и химические свойства. В зависимости от свойств полиэтилен применяют для гибких и прочных изделий (пленки, трубы), а полистирол — для жестких, часто одноразовых изделий (посуда, упаковка) и в качестве теплоизоляции.