Номер 36, страница 190 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

6.36. Почему хлоропреновый каучук является более химически стойким, чем изопреновый?

Решение

Химическая стойкость хлоропренового каучука выше, чем у изопренового, из-за различий в строении их мономерных звеньев. Конкретно, разница заключается во влиянии заместителя у двойной связи в полимерной цепи на ее реакционную способность.

Структурное звено изопренового каучука, получаемого из изопрена (2-метил-1,3-бутадиена), выглядит так:
$ ...-[\text{CH}_2-\text{C}(\text{CH}_3)=\text{CH}-\text{CH}_2]-_n ... $

Структурное звено хлоропренового каучука, получаемого из хлоропрена (2-хлор-1,3-бутадиена), имеет следующий вид:
$ ...-[\text{CH}_2-\text{C}(\text{Cl})=\text{CH}-\text{CH}_2]-_n ... $

Ключевое отличие между этими полимерами — это заместитель у второго атома углерода в основной цепи: метильная группа ($-\text{CH}_3$) в изопреновом каучуке и атом хлора ($-\text{Cl}$) в хлоропреновом.

Химическая активность каучуков, в частности их склонность к окислению (кислородом, озоном) и взаимодействию с агрессивными средами, определяется активностью двойных связей $\text{C}=\text{C}$ в полимерной цепи.

1. В изопреновом каучуке метильная группа ($-\text{CH}_3$) является электронодонорным заместителем. Она проявляет положительный индуктивный эффект (+I), то есть смещает электронную плотность к двойной связи. Это обогащает двойную связь электронами, делая ее более активной и уязвимой для атаки электрофильными реагентами, такими как кислород.

2. В хлоропреновом каучуке атом хлора ($-\text{Cl}$), наоборот, является сильным электроноакцепторным заместителем из-за своей высокой электроотрицательности. Он проявляет отрицательный индуктивный эффект (-I), оттягивая электронную плотность от двойной связи на себя. Это приводит к "обеднению" двойной связи электронами, то есть к ее дезактивации.

В результате дезактивации двойных связей макромолекулы хлоропренового каучука становятся значительно менее реакционноспособными. Это и объясняет его повышенную устойчивость к действию окислителей (кислорода, озона), тепла, света, а также к маслам, бензину и многим другим химическим веществам по сравнению с изопреновым каучуком.

Ответ: Хлоропреновый каучук более химически стоек, чем изопреновый, потому что атом хлора в его молекуле является электроноакцепторным заместителем. Он оттягивает электронную плотность от двойной связи, делая ее менее реакционноспособной к окислителям (кислороду, озону) и другим химическим агентам. В изопреновом каучуке метильная группа, наоборот, является электронодонором и активирует двойную связь, повышая ее реакционную способность.