Номер 3, страница 122 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

3. Решение:

Реакции полимеризации и поликонденсации являются двумя основными способами получения высокомолекулярных соединений (полимеров) из низкомолекулярных веществ (мономеров). Несмотря на общую цель, эти процессы имеют фундаментальные различия.

Сравнение реакций полимеризации и поликонденсации

Ключевые отличия можно свести к трем основным пунктам:

1. Образование побочных продуктов. Это главное различие.
   Полимеризация — это процесс соединения молекул мономера в макромолекулы, который протекает без выделения побочных низкомолекулярных продуктов. Реакция представляет собой простое присоединение молекул мономера друг к другу за счет разрыва кратных связей или раскрытия циклов.
   Поликонденсация — это процесс образования макромолекул, который всегда сопровождается выделением побочных низкомолекулярных продуктов, таких как вода ($H_2O$), аммиак ($NH_3$), хлороводород ($HCl$) и т.д.

2. Состав полимера и мономера.
   При полимеризации элементный состав макромолекулы (точнее, ее мономерного звена) идентичен элементному составу исходного мономера.
   При поликонденсации элементный состав мономерного звена полимера отличается от состава исходных мономеров на состав отщепившейся молекулы побочного продукта.

3. Тип мономеров и механизм реакции.
   В полимеризацию, как правило, вступают мономеры, содержащие кратные (двойные или тройные) связи (например, алкены) или способные к раскрытию цикла. Реакция идет по цепному механизму: быстрый рост отдельных макромолекул.
   В поликонденсацию вступают мономеры, содержащие не менее двух функциональных групп (например, $-OH$, $-COOH$, $-NH_2$), способных реагировать друг с другом. Реакция идет по ступенчатому механизму: сначала образуются димеры, тримеры, олигомеры, и молекулярная масса полимера растет постепенно во всем объеме.

Примеры реакций

Пример реакции полимеризации: получение полиэтилена из этилена.

Молекулы этилена ($CH_2=CH_2$) присоединяются друг к другу за счет разрыва двойной связи. Побочных продуктов нет. Состав мономерного звена ($-CH_2-CH_2-$) идентичен составу мономера.

$n(\text{CH}_2=\text{CH}_2) \xrightarrow{t, p, kat.} (-\text{CH}_2-\text{CH}_2-)_n$

Пример реакции поликонденсации: получение полиэфирного волокна лавсан (полиэтилентерефталат) из терефталевой кислоты и этиленгликоля.

В этой реакции карбоксильные группы ($-COOH$) терефталевой кислоты реагируют с гидроксильными группами ($-OH$) этиленгликоля. При образовании каждой сложноэфирной связи выделяется молекула воды.

$n \cdot \text{HOOC}-\text{C}_6\text{H}_4-\text{COOH} + n \cdot \text{HO}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{OH} \rightarrow [-\text{OC}-\text{C}_6\text{H}_4-\text{CO}-\text{O}-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{O}-]_n + 2n \cdot \text{H}_2\text{O}$

Ответ:

Полимеризация и поликонденсация — это процессы синтеза полимеров. Основное отличие полимеризации от поликонденсации заключается в том, что полимеризация происходит без выделения побочных продуктов, а поликонденсация всегда сопровождается их образованием (например, воды). Вследствие этого при полимеризации состав мономерного звена полимера идентичен составу мономера, а при поликонденсации — отличается. Реакции также различаются по типу мономеров и механизму: полимеризация — это обычно цепной процесс для мономеров с кратными связями, а поликонденсация — ступенчатый процесс для мономеров с функциональными группами. Пример полимеризации: синтез полиэтилена из этилена $n\text{CH}_2=\text{CH}_2 \rightarrow (-\text{CH}_2-\text{CH}_2-)_n$. Пример поликонденсации: синтез капрона из ε-аминокапроновой кислоты $n \cdot \text{H}_2\text{N}-(\text{CH}_2)_5-\text{COOH} \rightarrow [-\text{HN}-(\text{CH}_2)_5-\text{CO}-]_n + n \cdot \text{H}_2\text{O}$.