Номер 6, страница 187 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

6.6. Чем каучук отличается от резины? В чём заключается процедура вулканизации?

Решение

Чем каучук отличается от резины?

Каучук и резина — это полимерные материалы, которые кардинально различаются по своим свойствам из-за разницы в молекулярной структуре.

Каучук (натуральный или синтетический) — это полимер, состоящий из длинных, гибких, но не связанных друг с другом макромолекул (в случае натурального каучука — полиизопрена). Такая структура обуславливает его основные недостатки: он имеет низкую прочность, липкость (особенно при нагреве), высокую пластичность (то есть после снятия нагрузки не полностью восстанавливает форму), а также чувствителен к перепадам температур — становится хрупким на холоде и чрезмерно мягким, липким при нагревании. Кроме того, каучук растворяется в некоторых органических растворителях, например, в бензине.

Резина — это продукт, получаемый из каучука в результате процесса вулканизации. Главное отличие резины заключается в том, что её линейные макромолекулы "сшиты" между собой прочными поперечными химическими связями (чаще всего это дисульфидные мостики $—S—S—$) в единую трёхмерную пространственную сетку. Эта сетчатая структура придаёт резине совершенно новые, ценные свойства: высокую эластичность (способность к большим обратимым деформациям), значительно большую прочность и износостойкость, широкий температурный диапазон эксплуатации и химическую стойкость (резина не растворяется, а лишь набухает в растворителях).

Ответ: Каучук состоит из отдельных длинных и гибких макромолекул, что делает его непрочным, липким и чувствительным к температуре. Резина — это вулканизированный каучук, в котором эти макромолекулы сшиты в единую пространственную сетку, благодаря чему резина становится прочной, эластичной и термостойкой.

В чём заключается процедура вулканизации?

Вулканизация — это технологический процесс превращения сырого каучука в резину. Суть процесса заключается в создании поперечных химических связей между макромолекулами каучука с помощью вулканизующего агента.

Процедура вулканизации состоит из нескольких этапов. Вначале готовят резиновую смесь: к сырому каучуку добавляют вулканизующий агент (чаще всего это сера $S$), а также ряд других компонентов. Среди них ускорители и активаторы (например, оксид цинка $ZnO$) для ускорения реакции, наполнители (например, сажа или диоксид кремния $SiO_2$) для улучшения прочности и снижения стоимости, пластификаторы для придания мягкости и облегчения переработки, а также противостарители для защиты от разрушающего действия кислорода и тепла.

Затем из полученной резиновой смеси формуют изделие нужной конфигурации. Финальный и ключевой этап — это собственно вулканизация. Сформованное изделие помещают в специальные прессы или автоклавы и нагревают под давлением до температуры порядка 130–200°C. При этой температуре атомы серы реагируют с двойными связями в молекулах каучука, образуя прочные "мостики" между полимерными цепями. В результате этого сшивания и формируется трёхмерная сетчатая структура, характерная для резины.

Ответ: Процедура вулканизации заключается в нагревании смеси каучука с серой (и другими добавками), в результате чего между длинными молекулами каучука образуются поперечные химические (сульфидные) мостики. Этот процесс превращает пластичный каучук в прочную и эластичную резину.