Номер 1, страница 187 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

6.1. Почему полимеры называют высокомолекулярными соединениями? Какие типы полимеров можно выделить?

Почему полимеры называют высокомолекулярными соединениями?

Полимеры называют высокомолекулярными соединениями (ВМС) из-за их чрезвычайно большой молекулярной массы. Молекулы полимеров, называемые макромолекулами, состоят из огромного числа многократно повторяющихся структурных звеньев – мономеров, соединенных между собой химическими связями в длинные цепи.

Слово "полимер" происходит от греческих слов "поли" (πολύς), что означает "много", и "мерос" (μέρος) – "часть" или "звено". Количество мономерных звеньев в макромолекуле, называемое степенью полимеризации ($n$), может достигать от нескольких сотен до сотен тысяч и даже миллионов. Вследствие этого молекулярная масса полимеров варьируется в широком диапазоне – от нескольких тысяч до нескольких миллионов атомных единиц массы (дальтон).

Например, мономер этилен ($CH_2=CH_2$) имеет молекулярную массу 28 а.е.м. Полиэтилен, состоящий из $n$ звеньев этилена, будет иметь молекулярную массу $28 \times n$. При $n = 10000$ масса макромолекулы составит уже 280 000 а.е.м.

Именно эта гигантская молекулярная масса определяет уникальные физико-химические и механические свойства полимеров, такие как прочность, эластичность, вязкость расплавов, способность к образованию волокон и пленок, которые кардинально отличают их от низкомолекулярных веществ.

Ответ: Полимеры называют высокомолекулярными соединениями, потому что их молекулы (макромолекулы) состоят из очень большого числа повторяющихся структурных единиц (мономеров) и, как следствие, обладают очень высокой молекулярной массой, достигающей от тысяч до миллионов атомных единиц.

Какие типы полимеров можно выделить?

Полимеры можно классифицировать по разным признакам. Основные классификации следующие:

1. По происхождению:
   • Природные (биополимеры) – образуются в живых организмах. Примеры: белки, нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), полисахариды (крахмал, целлюлоза), натуральный каучук.
   • Искусственные – получают путем химической модификации природных полимеров. Примеры: нитроцеллюлоза, ацетатное волокно (получают из целлюлозы).
   • Синтетические – производят путем синтеза из низкомолекулярных веществ (мономеров). Это самая многочисленная группа. Примеры: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид (ПВХ), капрон, лавсан.
2. По строению макромолекул:
   • Линейные – макромолекулы представляют собой длинные неразветвленные цепи. Пример: полиэтилен низкого давления (ПЭНД).
   • Разветвленные – макромолекулы имеют боковые ответвления от основной цепи. Пример: полиэтилен высокого давления (ПЭВД).
   • Сетчатые (пространственные) – линейные цепи соединены между собой поперечными химическими связями ("мостиками"), образуя трехмерную сетку. Примеры: вулканизированный каучук (резина), эпоксидные смолы.
3. По отношению к нагреванию:
   • Термопласты (термопластичные полимеры) – при нагревании размягчаются или плавятся, а при охлаждении затвердевают. Этот процесс обратим. Примеры: полиэтилен, полистирол, ПВХ.
   • Реактопласты (термореактивные полимеры) – при нагревании подвергаются необратимым химическим превращениям с образованием жесткой сетчатой структуры. При повторном нагревании они не плавятся, а разрушаются. Примеры: фенолформальдегидные и эпоксидные смолы.
4. По химическому составу основной цепи:
   • Карбоцепные – главная цепь макромолекулы состоит только из атомов углерода. Примеры: полиэтилен, полипропилен.
   • Гетероцепные – главная цепь, кроме атомов углерода, содержит атомы других элементов (гетероатомы), например, кислорода, азота, серы. Примеры: полиэфиры (лавсан), полиамиды (капрон, нейлон), полиуретаны.

Ответ: Полимеры можно классифицировать по происхождению (природные, искусственные, синтетические), по строению макромолекул (линейные, разветвленные, сетчатые), по отношению к нагреванию (термопласты, реактопласты) и по химическому составу основной цепи (карбоцепные, гетероцепные).