Номер 1, страница 199 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

В чём отличия реакции поликонденсации от реакции полимеризации?

Реакции полимеризации и поликонденсации являются двумя основными способами получения высокомолекулярных соединений (полимеров), однако они имеют ряд фундаментальных отличий.

1. Механизм реакции и тип мономеров

В реакцию полимеризации вступают мономеры, содержащие кратные (двойные или тройные) связи или способные раскрывать цикл. Реакция протекает по цепному механизму, который включает стадии инициирования, роста цепи и обрыва цепи. Рост макромолекулы происходит очень быстро путем последовательного присоединения молекул мономера к активному центру на конце растущей цепи. Примером является полимеризация этилена:
$n(CH_2=CH_2) \rightarrow -[-CH_2-CH_2-]-_n$
В реакцию поликонденсации вступают мономеры, содержащие не менее двух функциональных групп (например, $-COOH$, $-OH$, $-NH_2$), способных реагировать друг с другом. Реакция протекает по ступенчатому механизму. Рост цепи происходит постепенно: сначала мономеры реагируют друг с другом, образуя димеры, затем димеры с мономерами или другими димерами, образуя тримеры и тетрамеры, и так далее. То есть в реакции участвуют молекулы любой длины. Примером служит получение полиэтилентерефталата (лавсана) из терефталевой кислоты и этиленгликоля:
$n(HOOC-C_6H_4-COOH) + n(HO-CH_2-CH_2-OH) \rightarrow -[-CO-C_6H_4-CO-O-CH_2-CH_2-O-]-_n + 2n H_2O$
Ответ: Полимеризация — это цепной процесс присоединения мономеров по кратным связям, а поликонденсация — ступенчатый процесс, в котором участвуют мономеры с функциональными группами.

2. Образование побочных продуктов

Ключевое различие, отраженное в названии «конденсация», — это выделение низкомолекулярных побочных продуктов. В ходе реакции поликонденсации при образовании связи между мономерными звеньями отщепляется простая молекула, чаще всего вода ($H_2O$), но также могут выделяться аммиак ($NH_3$), хлороводород ($HCl$), спирты и другие вещества. В реакции полимеризации такого не происходит. Реакция идет путем простого присоединения, без выделения каких-либо побочных продуктов.
Ответ: Реакция поликонденсации сопровождается выделением низкомолекулярных побочных продуктов, в то время как полимеризация протекает без их образования.

3. Состав мономерного звена полимера

Это различие является прямым следствием предыдущего. В полимеризации, так как нет побочных продуктов, элементный состав мономерного звена в полимере полностью идентичен элементному составу исходного мономера. Например, у этилена ($C_2H_4$) и мономерного звена полиэтилена ($-C_2H_4-$) состав одинаков. В поликонденсации элементный состав мономерного звена отличается от суммы составов исходных мономеров на состав отщепившейся молекулы побочного продукта. Например, при синтезе капрона из аминокапроновой кислоты ($NH_2-(CH_2)_5-COOH$) отщепляется молекула воды, и состав звена ($-NH-(CH_2)_5-CO-$) отличается от состава мономера.
Ответ: При полимеризации состав мономерного звена совпадает с составом мономера, а при поликонденсации — отличается из-за отщепления побочного продукта.

4. Изменение молекулярной массы в ходе процесса

В полимеризации (цепной рост) высокая молекулярная масса достигается практически сразу после начала реакции. На любой стадии процесса реакционная смесь состоит в основном из непрореагировавшего мономера и уже образовавшихся высокомолекулярных полимерных цепей. Средняя молекулярная масса полимера почти не меняется со временем, увеличивается лишь его выход. В поликонденсации (ступенчатый рост) молекулярная масса полимера нарастает медленно и постепенно на протяжении всего процесса. Для достижения высокой молекулярной массы требуется очень высокая степень завершенности реакции (обычно более 99%). На промежуточных стадиях реакционная смесь содержит олигомеры разной длины.
Ответ: При полимеризации полимер с высокой молекулярной массой образуется на ранних стадиях, а при поликонденсации молекулярная масса нарастает медленно и достигает высоких значений только при почти полном завершении реакции.