Номер 40, страница 190 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

6.40. Для повышения химической стойкости полимерных шлангов их непродолжительное время выдерживают под жёстким ионизирующим излучением. Какие изменения в структуре полимера вызывают повышение химической стойкости? Почему при длительном облучении прочность полимера начинает уменьшаться?

Какие изменения в структуре полимера вызывают повышение химической стойкости?

Непродолжительное облучение полимера жёстким ионизирующим излучением вызывает процесс, называемый радиационной сшивкой. Энергия излучения приводит к разрыву некоторых химических связей (в основном C-H) в макромолекулах полимера, в результате чего образуются высокоактивные свободные радикалы. Эти радикалы на соседних полимерных цепях рекомбинируют, образуя поперечные ковалентные связи между цепями.

В результате этого процесса из исходных линейных или разветвленных макромолекул формируется единая трёхмерная пространственная сетка. Такая сетчатая структура обладает значительно более высокой химической стойкостью по нескольким причинам:

• Затруднение диффузии: Плотная трёхмерная сетка мешает проникновению молекул растворителей и агрессивных химических реагентов внутрь материала.
• Снижение растворимости: Сшитый полимер не может раствориться, так как его макромолекулы связаны в единый каркас. Он может лишь ограниченно набухать в растворителях.
• Повышение стабильности: Общая стабильность структуры увеличивается, что делает её менее восприимчивой к химическому разрушению.

Таким образом, ключевое изменение — это образование поперечных связей (сшивок) между макромолекулами и формирование пространственной сетчатой структуры.

Ответ: Повышение химической стойкости вызвано образованием поперечных химических связей между полимерными цепями (сшивкой), что приводит к формированию трёхмерной сетчатой структуры. Эта структура препятствует проникновению химических реагентов вглубь материала и делает полимер нерастворимым.

Почему при длительном облучении прочность полимера начинает уменьшаться?

При воздействии ионизирующего излучения в полимере одновременно протекают два конкурирующих процесса: сшивание (образование поперечных связей) и деструкция (разрыв основных цепей макромолекул). При непродолжительном облучении преобладает процесс сшивания, что ведёт к улучшению механических свойств, включая прочность.

Однако при длительном облучении или при очень высоких дозах радиации начинает доминировать процесс деструкции. Энергия излучения продолжает разрывать не только боковые, но и основные связи (C-C) в полимерном каркасе. Это приводит к:

• Снижению молекулярной массы: Полимерные цепи распадаются на более короткие фрагменты.
• Разрушению сетчатой структуры: Ранее образованная трёхмерная сетка начинает разрушаться.

В результате этих процессов полимер теряет свою структурную целостность. Уменьшение длины цепей и разрушение связей между ними приводит к резкому падению механической прочности, материал становится хрупким и слабым. Таким образом, существует оптимальная доза облучения, при превышении которой деградационные процессы начинают преобладать над процессами структурирования (сшивки).

Ответ: При длительном облучении начинает преобладать процесс деструкции — разрыва основных цепей макромолекул. Это приводит к снижению средней молекулярной массы полимера и разрушению ранее созданной сшитой структуры, что вызывает значительное уменьшение прочности и хрупкость материала.