Номер 2, страница 205 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

2. В чём сущность процесса вулканизации каучука?

Вулканизация — это физико-химический процесс взаимодействия каучука с вулканизирующим агентом (например, серой), при котором происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку. Этот процесс превращает пластичный и липкий каучук в эластичную и прочную резину.

Рассмотрим сущность процесса подробнее:

1. Исходное состояние (сырой каучук). Натуральный или синтетический каучук состоит из очень длинных, гибких, линейных макромолекул (например, полиизопрена). Эти молекулярные цепи не связаны между собой прочными химическими связями, а удерживаются лишь слабыми межмолекулярными силами. Из-за этого сырой каучук имеет низкую прочность, при растяжении необратимо деформируется (течёт), сильно зависит от температуры (становится хрупким на холоде и липким в тепле) и растворяется во многих органических растворителях.

2. Процесс вулканизации. Каучук смешивают с вулканизирующим агентом, чаще всего с серой ($S$), а также со специальными добавками — ускорителями и активаторами вулканизации (для повышения скорости реакции и снижения температуры процесса), наполнителями (сажа, мел для улучшения свойств) и другими компонентами. Полученную смесь нагревают до определённой температуры (обычно $130-160$ °C) под давлением.

3. Химическая суть. При нагревании атомы серы реагируют с макромолекулами каучука, разрывая двойные связи в их цепях. В результате образуются прочные химические связи — так называемые «сульфидные мостики» (типа $-\text{S}-$ или $-\text{S}_x-$) — которые «сшивают» отдельные линейные макромолекулы между собой. В итоге образуется единая трёхмерная (пространственная) полимерная сетка.

4. Результат (резина). Образовавшаяся пространственная сетка кардинально меняет свойства материала. Молекулы теперь не могут свободно скользить друг относительно друга, что предотвращает остаточную деформацию. Однако гибкие участки цепей между узлами сшивки могут растягиваться, что обеспечивает высокую эластичность. В результате резина, в отличие от каучука, обладает высокой прочностью, эластичностью (способностью возвращаться в исходную форму после снятия нагрузки), износостойкостью, а также сохраняет свои свойства в гораздо более широком диапазоне температур и становится стойкой к действию растворителей.

Ответ: Сущность процесса вулканизации заключается в химическом «сшивании» длинных линейных макромолекул каучука в единую трёхмерную пространственную сетку с помощью вулканизирующего агента (чаще всего серы) при нагревании. Это преобразование молекулярной структуры приводит к кардинальному улучшению физико-механических свойств материала: он перестаёт быть пластичным и липким, приобретая прочность, эластичность и долговечность, характерные для резины.