Номер 34, страница 190 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

6.34. Силикон (полидиметилсилоксан) является очень распространённым кремнийорганическим полимером. Изобразите его строение и приведите схему его синтеза. Какими полезными свойствами обладает силикон?

Строение полидиметилсилоксана

Решение

Полидиметилсилоксан (ПДМС), широко известный как силикон, является кремнийорганическим полимером. Его макромолекула состоит из основной неорганической цепи, построенной из чередующихся атомов кремния и кислорода (...-Si-O-Si-O-...), и органических боковых групп, присоединенных к атомам кремния. В случае полидиметилсилоксана такими группами являются метильные группы ($-CH_3$). Каждый атом кремния в цепи связан с двумя метильными группами.

Общая формула полидиметилсилоксана отражает строение его мономерного звена:

$$ [-Si(CH_3)_2-O-]_n $$

где $n$ – степень полимеризации. Фрагмент цепи полимера выглядит следующим образом:

Ответ:

Структурная формула мономерного звена полидиметилсилоксана: $ [-Si(CH_3)_2-O-]_n $.

Схема синтеза полидиметилсилоксана

Решение

Основным промышленным методом получения полидиметилсилоксана является гидролитическая поликонденсация диметилдихлорсилана ($ (CH_3)_2SiCl_2 $). Процесс протекает в две стадии:

1. Гидролиз. Диметилдихлорсилан вступает в реакцию с водой, в результате чего атомы хлора замещаются на гидроксильные группы ($-OH$). Промежуточным продуктом является диметилсиландиол ($ (CH_3)_2Si(OH)_2 $), который нестабилен.

$$ (CH_3)_2SiCl_2 + 2H_2O \rightarrow (CH_3)_2Si(OH)_2 + 2HCl $$

2. Поликонденсация. Образовавшийся диметилсиландиол самопроизвольно вступает в реакцию поликонденсации. Молекулы соединяются друг с другом с отщеплением молекул воды, образуя длинную полимерную цепь с силоксановыми связями ($-Si-O-$).

$$ n(CH_3)_2Si(OH)_2 \rightarrow [-Si(CH_3)_2-O-]_n + nH_2O $$

Длину цепи и, следовательно, вязкость конечного продукта, можно контролировать, добавляя в реакционную смесь небольшое количество триметилхлорсилана ($ (CH_3)_3SiCl $), который выступает в роли агента, обрывающего цепь.

Ответ:

Схема синтеза включает две основные реакции:

1. Гидролиз: $ (CH_3)_2SiCl_2 + 2H_2O \rightarrow (CH_3)_2Si(OH)_2 + 2HCl $

2. Поликонденсация: $ n(CH_3)_2Si(OH)_2 \rightarrow [-Si(CH_3)_2-O-]_n + nH_2O $

Полезные свойства силикона

Решение

Уникальное сочетание неорганической силоксановой основы и органических боковых групп придает силиконам ряд ценных эксплуатационных свойств, благодаря которым они находят широкое применение в различных областях — от медицины и косметики до строительства и электроники.

Ответ:

Силикон обладает следующими полезными свойствами:

• Термическая стабильность: способность сохранять свои свойства в широком диапазоне температур (от -50 до +250 °C и выше).
• Химическая инертность: устойчивость к воздействию многих химических реагентов, озона, кислорода и ультрафиолетового излучения.
• Гидрофобность: силиконы отталкивают воду, что делает их отличными герметиками и гидроизоляционными материалами.
• Эластичность: сохранение гибкости и упругости даже при низких температурах.
• Биосовместимость и низкая токсичность: материалы на основе силикона не вызывают отторжения живыми тканями и безопасны для человека, что позволяет использовать их в медицине (импланты, катетеры) и пищевой промышленности.
• Диэлектрические свойства: силиконы являются хорошими электрическими изоляторами.
• Низкое поверхностное натяжение: это свойство используется в смазках, пеногасителях и разделительных составах.