Номер 31, страница 190 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

6.31. Почему реакции поликонденсации обычно проводят в глубоком вакууме?

Реакции поликонденсации обычно проводят в глубоком вакууме по нескольким взаимосвязанным причинам, которые направлены на получение высокомолекулярного полимера с требуемыми свойствами.

Ключевой особенностью поликонденсации является то, что это, как правило, равновесная обратимая реакция. В ходе этого процесса из мономеров образуется полимер и одновременно выделяется низкомолекулярный побочный продукт, чаще всего вода, аммиак или спирт. Схематически это можно представить так: $n(\text{мономер 1}) + n(\text{мономер 2}) \rightleftharpoons \text{полимер} + n(\text{побочный продукт})$.

Согласно принципу Ле Шателье, для смещения химического равновесия в сторону образования продуктов (в данном случае – полимера) необходимо постоянно удалять из реакционной системы один из продуктов. Наиболее простым и эффективным способом является удаление летучего побочного продукта.

Использование глубокого вакуума создает для этого идеальные условия. Во-первых, вакуум значительно снижает давление в реакторе, что облегчает испарение низкомолекулярного вещества даже из очень вязкой полимерной массы. Постоянное удаление побочного продукта заставляет равновесие смещаться вправо, что позволяет достичь высокой степени превращения мономеров и получить полимер с высокой молекулярной массой, которая определяет его ценные физико-механические свойства.

Во-вторых, пониженное давление позволяет проводить процесс при более низких температурах. Это связано с тем, что температура кипения жидкостей (в том числе побочных продуктов) в вакууме значительно ниже, чем при атмосферном давлении. Снижение температуры реакции критически важно для предотвращения нежелательных побочных процессов, таких как термическая деструкция (разложение) и сшивание полимерных цепей, которые могут необратимо ухудшить качество конечного продукта.

В-третьих, глубокий вакуум обеспечивает инертную среду за счет удаления из реактора воздуха и, в частности, кислорода. При высоких температурах, характерных для поликонденсации, кислород может вызывать окислительную деструкцию полимера, что приводит к его потемнению (пожелтению), снижению молекулярной массы и потере прочности. Проведение синтеза в вакууме предотвращает эти нежелательные окислительные процессы.

Ответ: Реакции поликонденсации проводят в глубоком вакууме для смещения химического равновесия в сторону образования полимера путем непрерывного удаления летучих низкомолекулярных побочных продуктов (например, воды). Это позволяет достичь высокой молекулярной массы полимера. Кроме того, вакуум предотвращает нежелательные побочные реакции, такие как термическая и окислительная деструкция, так как позволяет снизить температуру процесса и исключает контакт с кислородом воздуха.