Номер 20, страница 189 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

6.20. В чём заключаются особенности физических свойств полимеров? Чем полимеры отличаются от олигомеров и мономеров?

В чём заключаются особенности физических свойств полимеров?

Особенности физических свойств полимеров обусловлены их уникальным строением — они состоят из очень длинных цепных молекул (макромолекул), в которых атомы соединены прочными ковалентными связями, а сами макромолекулы связаны между собой более слабыми межмолекулярными силами. Это приводит к комплексу свойств, кардинально отличающих их от низкомолекулярных веществ:

• Особые механические свойства: Полимеры способны проявлять высокую эластичность — способность к огромным (сотни процентов) обратимым деформациям (например, каучуки). Они также могут сочетать в себе высокую прочность (особенно в ориентированном состоянии, как в волокнах) и гибкость. Для полимеров характерно вязкоупругое поведение, то есть они одновременно проявляют свойства и упругого твердого тела, и вязкой жидкости, и их реакция на нагрузку зависит от времени и температуры.
• Агрегатные состояния: Полимеры могут быть в твёрдом (кристаллическом, аморфном) или вязкотекучем (жидком) состоянии, но они не существуют в газообразном состоянии. При нагревании они не кипят, а разлагаются (подвергаются термической деструкции), так как энергия, необходимая для их испарения, оказывается достаточной для разрыва прочных ковалентных связей в самой цепи.
• Специфические термические свойства: Аморфные полимеры не имеют чёткой температуры плавления. Вместо этого они характеризуются температурой стеклования ($T_\text{г}$), при переходе через которую полимер из твёрдого, хрупкого (стеклообразного) состояния переходит в высокоэластическое или вязкотекучее. Кристаллические полимеры имеют температуру плавления ($T_\text{пл}$), но она обычно размыта в некотором интервале температур, и для них также характерна температура стеклования аморфных областей.
• Специфика растворения: Процесс растворения полимеров, в отличие от низкомолекулярных веществ, протекает очень медленно и обычно в две стадии: сначала полимер набухает, поглощая растворитель, а затем постепенно переходит в раствор. Даже при малых концентрациях растворы полимеров обладают очень высокой вязкостью из-за гигантских размеров и сильного взаимного переплетения макромолекул.

Ответ: Особенности физических свойств полимеров заключаются в их неспособности существовать в газообразном состоянии (они разлагаются при нагревании), наличии особых физических состояний (высокоэластического), отсутствии чёткой температуры плавления у аморфных полимеров (вместо неё есть температура стеклования), способности к медленному двухстадийному растворению с образованием очень вязких растворов, а также в уникальном комплексе механических свойств (сочетание прочности, гибкости и высокой эластичности).

Чем полимеры отличаются от олигомеров и мономеров?

Полимеры, олигомеры и мономеры — это вещества, различающиеся прежде всего размером составляющих их молекул (степенью полимеризации) и, как следствие, физическими и химическими свойствами.

• Мономеры — это низкомолекулярные вещества, способные вступать в реакцию полимеризации, образуя цепи. Это "строительные блоки" для полимеров. Они имеют строго определённую химическую формулу и молекулярную массу, обладают типичными свойствами низкомолекулярных соединений: чёткие температуры плавления и кипения, способность существовать в трёх агрегатных состояниях, хорошая растворимость с образованием невязких растворов. Пример: мономер винилхлорид $CH_2=CHCl$.
• Олигомеры (от греч. олигос — немногий) занимают промежуточное положение. Это молекулы, состоящие из небольшого, но конечного числа мономерных звеньев (обычно от 2 до нескольких десятков или сотен). В отличие от полимеров, их физические свойства (например, температура кипения, вязкость) всё ещё заметно зависят от точного числа звеньев в цепи. Они часто представляют собой вязкие жидкости или воскоподобные твёрдые вещества.
• Полимеры (от греч. поли — много) — это высокомолекулярные соединения (макромолекулы), состоящие из очень большого числа повторяющихся мономерных звеньев. Их молекулярная масса настолько велика, что присоединение или отщепление нескольких звеньев практически не сказывается на макроскопических физических свойствах. Поэтому для них используют понятие средней молекулярной массы. Именно большая длина цепи обуславливает появление нового качества — комплекса специфических "полимерных" свойств (высокая эластичность, прочность, способность к волокнообразованию и т.д.), которые отсутствуют у мономеров и олигомеров.

Таким образом, основное различие носит не только количественный (длина цепи), но и качественный характер: при переходе от олигомеров к полимерам происходит скачок свойств и появляется новый комплекс физико-механических характеристик.

Ответ: Полимеры отличаются от мономеров и олигомеров степенью полимеризации (количеством мономерных звеньев) и молекулярной массой. Мономеры — индивидуальные низкомолекулярные "строительные блоки". Олигомеры — короткие цепи, чьи свойства ещё зависят от длины. Полимеры — очень длинные цепи (макромолекулы) с настолько большой молекулярной массой, что их свойства уже не зависят от добавления нескольких звеньев и приобретают качественно новый характер (эластичность, прочность и т.д.), не свойственный низкомолекулярным аналогам.