Вопрос ✔, страница 118 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

Что представляют собой синтетические полимеры?

Синтетические полимеры — это класс высокомолекулярных соединений, которые не встречаются в природе, а получаются путем химического синтеза из низкомолекулярных веществ (мономеров). Мономеры, как правило, являются продуктами переработки нефти, природного газа или угля.

Основная характеристика любого полимера — это его макромолекула, представляющая собой длинную цепь, состоящую из большого числа многократно повторяющихся структурных звеньев. Количество таких звеньев в цепи называется степенью полимеризации ($n$). Именно большая молекулярная масса и цепное строение молекул определяют уникальные физико-механические свойства полимеров: прочность, эластичность, легкость, способность образовывать волокна и пленки, диэлектрические свойства.

Синтетические полимеры следует отличать от:

• Природных полимеров, которые существуют в природе (например, целлюлоза, крахмал, натуральный каучук, белки, нуклеиновые кислоты).
• Искусственных полимеров, которые получают путем химической модификации природных полимеров (например, ацетатное волокно или вискозу получают из целлюлозы).

Примерами широко используемых синтетических полимеров являются полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид (ПВХ), полистирол, капрон (нейлон), лавсан (полиэтилентерефталат), тефлон (политетрафторэтилен) и фенолформальдегидные смолы.

Ответ: Синтетические полимеры — это созданные человеком высокомолекулярные вещества, состоящие из длинных цепей повторяющихся мономерных звеньев. Их получают путем химического синтеза из низкомолекулярных органических соединений.

Какие основные способы их получения на производстве вы можете предложить?

В промышленном масштабе для получения синтетических полимеров применяют два основных метода: реакцию полимеризации и реакцию поликонденсации.

1. Полимеризация

Это процесс образования полимера путем последовательного присоединения молекул мономера к растущей цепи. Ключевая особенность этого метода в том, что в реакцию вступают мономеры, содержащие кратные (двойные или тройные) связи или способные к раскрытию цикла. Реакция протекает без выделения побочных продуктов, поэтому элементарный состав полимера идентичен составу мономера. Общая схема реакции:

$n \cdot M \rightarrow (-M-)_n$

где $M$ — молекула мономера, а $(-M-)$ — мономерное звено в полимере.

Пример: получение полиэтилена из этилена. Молекулы этилена, содержащие двойную связь, разрывают ее и соединяются друг с другом в длинную цепь под действием температуры, давления и катализатора.

$n \cdot CH_2=CH_2 \xrightarrow{t, p, kat} (-CH_2-CH_2-)_n$

Таким способом получают полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, тефлон.

2. Поликонденсация

Это процесс образования полимера из мономеров, содержащих две или более функциональные группы (например, гидроксильную $-OH$, карбоксильную $-COOH$, аминогруппу $-NH_2$). В отличие от полимеризации, эта реакция всегда сопровождается выделением низкомолекулярного побочного продукта (чаще всего воды, а также аммиака, спирта, хлороводорода). В результате элементарный состав полимерного звена отличается от состава исходных мономеров.

Пример: получение полиамида (нейлона) из двух мономеров — гексаметилендиамина (содержит две аминогруппы) и адипиновой кислоты (содержит две карбоксильные группы).

$n \cdot HOOC-(CH_2)_4-COOH + n \cdot H_2N-(CH_2)_6-NH_2 \rightarrow H-[-CO-(CH_2)_4-CO-NH-(CH_2)_6-NH-]_n-OH + (2n-1)H_2O$

В ходе реакции отщепляется молекула воды, и мономеры соединяются амидной связью. Таким методом получают полиэфиры (например, лавсан), полиамиды (капрон, нейлон), фенолформальдегидные и другие термореактивные смолы.

Ответ: Основными промышленными способами получения синтетических полимеров являются полимеризация (соединение мономеров с кратными связями без побочных продуктов) и поликонденсация (соединение мономеров с функциональными группами с выделением побочных низкомолекулярных продуктов, например, воды).