Номер 2, страница 207 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

2. Для получения бутадиенового и дивинилового каучуков используют один и тот же мономер (см. табл. 16). Поясните, почему эти каучуки различаются по своим свойствам.

Решение

Несмотря на то, что для получения бутадиенового и дивинилового каучуков используется один и тот же мономер — бутадиен-1,3 (его тривиальное название — дивинил, химическая формула $CH_2=CH-CH-CH_2$), их свойства различаются из-за разного пространственного строения (микроструктуры) макромолекул полимера. Свойства полимера определяются не только тем, из каких мономеров он состоит, но и тем, как эти мономерные звенья соединены друг с другом в цепи.

Полимеризация бутадиена-1,3 может протекать по-разному, что приводит к образованию звеньев с различной структурой:

1. Присоединение в положениях 1,4. В этом случае в основной цепи полимера образуется двойная связь. Структура звена: $-[CH_2-CH=CH-CH_2]-$. Относительно этой двойной связи возможна цис- и транс-изомерия.
   • Цис-1,4-полибутадиен имеет изогнутую, упорядоченную структуру цепи, что обеспечивает высокую эластичность. Это основной компонент современных высококачественных бутадиеновых каучуков.
   • Транс-1,4-полибутадиен имеет более выпрямленную, кристаллическую структуру и по свойствам ближе к пластикам, чем к эластомерам.
2. Присоединение в положениях 1,2. В этом случае образуется боковая винильная группа ($-CH=CH_2$), а структура звена выглядит так: $-[CH_2-CH(CH=CH_2)]-$.

Тип образующейся структуры зависит от условий полимеризации, в первую очередь от используемого катализатора.

• Дивиниловый каучук (историческое название — СКБ, синтетический каучук бутадиеновый) получали по методу С. В. Лебедева, используя в качестве катализатора металлический натрий. Этот процесс не является стереоспецифичным и приводит к образованию нестереорегулярного полимера, в котором мономерные звенья соединены хаотично: примерно 60% звеньев имеют 1,2-структуру, а остальные являются смесью цис- и транс-1,4-звеньев. Такая неупорядоченная структура является причиной более низких физико-механических свойств (прочности, эластичности) по сравнению с натуральным каучуком.
• Современные бутадиеновые каучуки производят с использованием стереоспецифических катализаторов (например, Циглера-Натты). Эти катализаторы позволяют получать стереорегулярные полимеры с преобладающим содержанием одного типа звеньев, чаще всего цис-1,4-звеньев (более 95%). Такая упорядоченная структура макромолекул обеспечивает каучуку высокие эксплуатационные свойства: отличную эластичность, износостойкость и морозостойкость.

Таким образом, различие в свойствах каучуков, полученных из одного и того же мономера, обусловлено различием в их микроструктуре (стереорегулярности), которая, в свою очередь, определяется методом синтеза.

Ответ: Бутадиеновый и дивиниловый каучуки, получаемые из одного мономера (бутадиена-1,3), различаются по своим свойствам из-за разного пространственного строения (микроструктуры) их полимерных цепей. Дивиниловый каучук (исторический СКБ) имеет нестереорегулярное строение со смешанным типом присоединения звеньев, что ухудшает его свойства. Современные бутадиеновые каучуки являются стереорегулярными (чаще всего цис-1,4-полибутадиен), что обеспечивает им высокую эластичность и прочность. Разное строение полимеров является следствием использования различных катализаторов и условий полимеризации.