Номер 5, страница 408 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 70. Полимерные материалы. Глава 7. Синтетические высокомолекулярные соединения - номер 5, страница 408.

Условие.

5. Почему пламя горящего полиэтилена имеет едва заметную окраску, а пламя горящего полистирола сильно коптит?

Решение.

Решение 2.

Различие в характере горения полиэтилена и полистирола объясняется их химическим строением и, как следствие, разным массовым содержанием углерода в молекулах.

Горение полиэтилена

Полиэтилен — это полимер с общей формулой $(-CH_2-CH_2-)_n$. В его молекуле на два атома углерода приходится четыре атома водорода. Массовая доля углерода в полиэтилене относительно невелика (около 85,7%). При горении в условиях достаточного количества кислорода происходит реакция полного сгорания:

$(-CH_2-CH_2-)_n + 3n O_2 \rightarrow 2n CO_2 \uparrow + 2n H_2O$

Продукты этой реакции — углекислый газ ($CO_2$) и водяной пар ($H_2O$) — являются бесцветными газами. Поэтому пламя горящего полиэтилена светлое, почти бесцветное (часто с голубым основанием) и практически не образует копоти.

Горение полистирола

Полистирол имеет более сложную структуру, его формула — $(-CH(C_6H_5)-CH_2-)_n$. В состав его мономерного звена входит бензольное кольцо ($C_6H_5$), что значительно увеличивает массовую долю углерода в полимере (до 92,3%). Для полного сгорания такого вещества требуется значительно больше кислорода. При горении на открытом воздухе кислорода, как правило, не хватает для полного окисления всего углерода. В результате происходит неполное сгорание. Часть углерода не окисляется до $CO_2$ и выделяется в виде мелких твёрдых частиц сажи (копоти). Эти раскалённые в пламени частицы сажи и создают яркое, светящееся и сильно коптящее пламя.

Ответ: Разница в горении обусловлена различным содержанием углерода. В полистироле массовая доля углерода значительно выше (92,3%), чем в полиэтилене (85,7%), из-за наличия бензольных колец. Высокое содержание углерода в полистироле приводит к его неполному сгоранию в обычных условиях, что сопровождается выделением большого количества сажи (копоти). Полиэтилен сгорает более полно, образуя в основном бесцветные газообразные продукты.