Номер 1, страница 198 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Какие вещества относят к высокомолекулярным соединениям? Что называют полимером? На конкретных примерах поясните, чем различаются мономер и структурное звено полимера.

Какие вещества относят к высокомолекулярным соединениям?

Высокомолекулярные соединения (ВМС), или полимеры, — это вещества, характеризующиеся очень большой молекулярной массой, которая может варьироваться от нескольких тысяч до многих миллионов атомных единиц массы. Молекулы таких веществ, называемые макромолекулами, состоят из большого числа повторяющихся структурных звеньев, соединенных между собой химическими связями. ВМС могут быть природного происхождения, например, белки, нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), полисахариды (крахмал, целлюлоза), натуральный каучук, или синтетическими, созданными человеком, такими как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, капрон и другие пластмассы, волокна и эластомеры.

Ответ: К высокомолекулярным соединениям относят вещества с очень большой молекулярной массой (от нескольких тысяч до миллионов а.е.м.), молекулы которых (макромолекулы) состоят из множества повторяющихся структурных звеньев.

Что называют полимером?

Полимер (от греческих слов «поли» — много и «мерос» — часть) — это высокомолекулярное соединение, макромолекулы которого состоят из большого числа повторяющихся атомных группировок, называемых мономерными или структурными звеньями. Эти звенья соединены в длинные цепи (линейные или разветвленные) прочными ковалентными связями. Процесс образования полимера из низкомолекулярных веществ (мономеров) называется полимеризацией или поликонденсацией. Степень полимеризации ($n$) — число структурных звеньев в макромолекуле — является важнейшей характеристикой полимера, определяющей его свойства.

Ответ: Полимером называют высокомолекулярное вещество, макромолекулы которого построены из большого числа повторяющихся группировок атомов (структурных звеньев), соединенных в длинные цепи.

На конкретных примерах поясните, чем различаются мономер и структурное звено полимера.

Мономер и структурное звено — это связанные, но не идентичные понятия.

Мономер — это исходное низкомолекулярное вещество, представляющее собой самостоятельную молекулу, из которой в результате химической реакции (полимеризации или поликонденсации) образуется полимер.

Структурное (или мономерное) звено — это повторяющаяся группа атомов, которая является составной частью макромолекулы полимера. Это то, во что превращается мономер, встраиваясь в полимерную цепь.

Различие между ними хорошо видно на следующих примерах:

Пример 1. Полимеризация этилена с образованием полиэтилена.

В этом случае мономером является молекула этилена $CH_2=CH_2$. Это газ, устойчивое химическое соединение с двойной связью между атомами углерода. В ходе реакции полимеризации двойная связь разрывается, и молекулы этилена соединяются друг с другом, образуя длинную цепь:

$n(CH_2=CH_2) \rightarrow (-CH_2-CH_2-)_n$

Здесь структурным звеном является двухатомная группа $-CH_2-CH_2-$. Она имеет тот же атомный состав, что и мономер этилен ($C_2H_4$), но отличается по строению: в ней нет двойной связи, а есть две свободные валентности по краям, за счет которых она соединяется с соседними звеньями. Таким образом, мономер — это отдельная молекула, а структурное звено — это часть макромолекулы.

Пример 2. Поликонденсация аминоуксусной кислоты (глицина) с образованием полипептида.

Мономером здесь выступает аминокислота глицин, имеющая формулу $H_2N-CH_2-COOH$. При поликонденсации карбоксильная группа ($-COOH$) одной молекулы реагирует с аминогруппой ($-NH_2$) другой молекулы. При этом отщепляется молекула воды ($H_2O$) и образуется пептидная связь ($-CO-NH-$):

$n(H_2N-CH_2-COOH) \rightarrow (-NH-CH_2-CO-)_n + (n-1)H_2O$

В этом случае структурное звено — это группа $-NH-CH_2-CO-$. В отличие от первого примера, здесь атомный состав структурного звена ($C_2H_3NO$) отличается от состава мономера ($C_2H_5NO_2$). Структурное звено "потеряло" атомы, которые ушли на образование побочного продукта — воды.

Ответ: Мономер — это исходная самостоятельная низкомолекулярная молекула, из которой синтезируется полимер. Структурное звено — это повторяющаяся группа атомов, являющаяся частью макромолекулы полимера. Их состав может быть одинаковым (при полимеризации) или разным (при поликонденсации, когда выделяется побочный продукт).