Номер 245, страница 129 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

3.245. Почему полиамидные волокна являются более прочными, чем полиэфирные?

Прочность полимерных волокон в значительной степени определяется силой межмолекулярного взаимодействия — сил, которые связывают отдельные макромолекулы друг с другом. Ключевое различие между полиамидами и полиэфирами заключается в типе этих взаимодействий.

В макромолекулах полиамидов (например, нейлона или капрона) содержатся амидные группы $(-\text{CO}-\text{NH}-)$. Атом водорода в аминогруппе $(\text{N}-\text{H})$ связан с электроотрицательным атомом азота и имеет частичный положительный заряд. Атом кислорода в карбонильной группе $(\text{C}=\text{O})$ имеет частичный отрицательный заряд. Это позволяет образовывать между соседними полимерными цепями многочисленные и относительно прочные водородные связи по схеме $-\text{N}-\text{H}\cdots\text{O}=\text{C}-$. Эти связи создают плотную и упорядоченную сетку, которая сильно скрепляет макромолекулы.

В макромолекулах полиэфиров (например, лавсана или дакрона) содержатся сложноэфирные группы $(-\text{CO}-\text{O}-)$. В этих группах отсутствуют атомы водорода, непосредственно связанные с атомами кислорода или азота, которые могли бы выступать донорами для образования водородных связей. Поэтому межмолекулярное взаимодействие в полиэфирах осуществляется в основном за счет более слабых диполь-дипольных взаимодействий между полярными сложноэфирными группами.

Таким образом, для того чтобы деформировать или разорвать полиамидное волокно, необходимо затратить энергию не только на изменение конформации цепей, но и на разрыв большого числа прочных водородных связей. В полиэфирах же межмолекулярные силы слабее, что и обуславливает их меньшую механическую прочность по сравнению с полиамидами.

Ответ: Полиамидные волокна являются более прочными, чем полиэфирные, потому что наличие амидных групп $(-\text{CO}-\text{NH}-)$ в их макромолекулах позволяет образовывать между цепями многочисленные и прочные межмолекулярные водородные связи. В полиэфирах, содержащих сложноэфирные группы $(-\text{CO}-\text{O}-)$, такие связи не образуются, а межмолекулярные взаимодействия (диполь-дипольные) значительно слабее.