Номер 37, страница 190 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

6.37. Целлюлоза не является сшитым полимером, но тем не менее термопластом не является. Почему?

Целлюлоза является линейным полимером, состоящим из повторяющихся звеньев β-глюкозы, формула которого $(C_6H_{10}O_5)_n$. В отличие от сшитых полимеров (реактопластов), ее макромолекулы не соединены между собой поперечными ковалентными связями. Однако, несмотря на линейное строение, целлюлоза не проявляет свойств термопласта.

Термопластичность — это способность полимера обратимо размягчаться и плавиться при нагревании. Это свойство характерно для полимеров, макромолекулы которых удерживаются вместе относительно слабыми межмолекулярными силами (например, силами Ван-дер-Ваальса). При нагревании эти связи легко рвутся, позволяя цепям скользить друг относительно друга.

Причина, по которой целлюлоза не является термопластом, заключается в чрезвычайно сильном межмолекулярном взаимодействии. В каждом мономерном звене целлюлозы есть три гидроксильные группы (-OH). Эти группы образуют очень плотную и прочную трехмерную сетку водородных связей между соседними полимерными цепями.

Эта мощная система водородных связей приводит к формированию высокоупорядоченных кристаллических областей, что обуславливает высокую механическую прочность и жесткость целлюлозы. Чтобы расплавить целлюлозу, необходимо затратить энергию, достаточную для разрыва этой обширной сети водородных связей. Однако еще до достижения такой температуры (примерно при $250^\circ C$) подводимая тепловая энергия становится достаточной для разрыва ковалентных связей внутри самих макромолекул. В результате происходит не плавление, а необратимое термическое разложение (пиролиз) полимера.

Таким образом, температура термического разложения целлюлозы оказывается ниже ее гипотетической температуры плавления.

Ответ: Целлюлоза не является термопластом, потому что ее линейные макромолекулы связаны друг с другом чрезвычайно прочной и разветвленной сеткой водородных связей. Энергия, необходимая для разрушения этой сетки и плавления полимера, превышает энергию, которая приводит к разрыву ковалентных связей внутри цепей и термическому разложению вещества. Поэтому при нагревании целлюлоза разлагается, не плавясь.