Номер 7, страница 159 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

7. Объясните, почему изделия из лавсана разрушаются при обработке кислотами или щелочами, а изделия из полиэтилена — нет.

Решение

Различие в поведении изделий из лавсана и полиэтилена при контакте с кислотами или щелочами обусловлено фундаментальными различиями в их химическом строении.

1. Лавсан (Полиэтилентерефталат, ПЭТФ)

Лавсан относится к классу сложных полиэфиров. Его макромолекулы получают в результате реакции поликонденсации, и они содержат повторяющиеся сложноэфирные группы $(–COO–)$. Эти группы соединяют остатки терефталевой кислоты и этиленгликоля.

Схематично фрагмент цепи лавсана можно представить так: $...-C_6H_4-C(=O)-O-CH_2-CH_2-O-C(=O)-...$

Ключевой особенностью сложноэфирных связей является их способность к гидролизу — реакции с водой, которая приводит к их разрыву. Этот процесс значительно ускоряется в присутствии катализаторов — кислот или щелочей.

• В кислой среде происходит обратимый кислотный гидролиз, в результате которого полимерная цепь распадается на исходные мономеры — терефталевую кислоту и этиленгликоль.
• В щелочной среде происходит необратимый щелочной гидролиз (омыление), приводящий к образованию соли терефталевой кислоты и этиленгликоля.

В обоих случаях происходит разрыв макромолекул, то есть химическое разрушение (деструкция) полимера, из-за чего изделия из лавсана теряют прочность и разрушаются.

2. Полиэтилен

Полиэтилен является полимером олефинового ряда (полиолефином). Его получают реакцией полимеризации мономера этилена $(CH_2=CH_2)$. Макромолекула полиэтилена представляет собой очень длинную цепь, состоящую исключительно из атомов углерода и водорода, соединенных прочными ковалентными связями $C–C$ и $C–H$.

Структурное звено полиэтилена: $[-CH_2-CH_2-]_n$.

По своей химической природе полиэтилен является предельным углеводородом (алканом) с очень высокой молекулярной массой. Алканы известны своей химической инертностью. Связи $C–C$ и $C–H$ очень прочны и не являются полярными, поэтому они не реагируют с водными растворами кислот и щелочей при нормальных условиях. В структуре полиэтилена отсутствуют функциональные группы, которые могли бы быть атакованы кислотами или щелочами.

Ответ: Изделия из лавсана разрушаются под действием кислот и щелочей, так как лавсан является сложным полиэфиром и его макромолекулы содержат сложноэфирные группы $(–COO–)$, которые подвергаются каталитическому гидролизу (разрушению), что приводит к разрыву полимерных цепей. Изделия из полиэтилена не разрушаются, поскольку полиэтилен состоит из длинных углеводородных цепей с прочными и химически инертными связями $C–C$ и $C–H$, которые не вступают в реакцию с кислотами и щелочами.