Номер 7, страница 408 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

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

Условие.

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

Решение.

Решение 2.

Решение

Различие в поведении изделий из лавсана и полиэтилена при обработке кислотами и щелочами объясняется их фундаментальными различиями в химическом строении и, как следствие, в химической стойкости.

Лавсан (химическое название — полиэтилентерефталат) является сложным полиэфиром. Его макромолекулы состоят из мономерных звеньев, соединенных сложноэфирными группами $(-COO-)$, которые являются функциональными группами. Структурное звено лавсана можно представить так:

$[-O-CH_2-CH_2-O-CO-C_6H_4-CO-]_n$

Сложноэфирные связи химически неустойчивы и способны к гидролизу — реакции расщепления под действием воды. Этот процесс значительно ускоряется (катализируется) как кислотами (кислотный гидролиз), так и щелочами (щелочной гидролиз, или омыление). В ходе гидролиза полимерная цепь распадается на исходные мономеры — терефталевую кислоту (или её соль) и этиленгликоль. Это приводит к деструкции (разрушению) полимерного материала.

Уравнение гидролиза лавсана в щелочной среде (омыление) выглядит следующим образом:

$[-O-CH_2-CH_2-O-CO-C_6H_4-CO-]_n + 2nNaOH \rightarrow n(HO-CH_2-CH_2-OH) + n(NaOOC-C_6H_4-COONa)$

Таким образом, наличие реакционноспособных сложноэфирных групп в структуре лавсана обуславливает его разрушение при контакте с кислотами и щелочами.

Полиэтилен, в свою очередь, является полимером, полученным в результате полимеризации этилена. Его макромолекулы представляют собой длинные цепи, состоящие только из атомов углерода и водорода. Полиэтилен относится к классу полиолефинов (насыщенных углеводородов). Его структурное звено:

$[-CH_2-CH_2-]_n$

В его молекулах присутствуют только очень прочные и химически малоактивные (инертные) ковалентные связи C-C (углерод-углерод) и C-H (углерод-водород). В структуре полиэтилена отсутствуют функциональные группы, которые могли бы вступать в реакцию с кислотами или щелочами в обычных условиях. Поэтому полиэтилен проявляет высокую химическую стойкость и не разрушается под их воздействием.

Ответ: Изделия из лавсана разрушаются под действием кислот и щелочей, так как лавсан является сложным полиэфиром, содержащим в своей структуре химически активные сложноэфирные группы $(-COO-)$. Эти группы подвержены гидролизу, который катализируется кислотами и щелочами, что приводит к распаду полимерных цепей и разрушению материала. Полиэтилен же состоит из химически инертных углеводородных цепей со связями C-C и C-H, которые не реагируют с кислотами и щелочами, поэтому изделия из него устойчивы к их воздействию.