Страница 197 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Лабораторный опыт. Свойства полиэтилена

1) Поместите кусочек полиэтилена в стакан и налейте туда немного воды.

2) Кусочек полиэтиленовой трубки или другого изделия (но не плёнки) положите на проволочную сетку и осторожно нагрейте. При помощи стеклянной палочки измените форму изделия.

3) Дайте кусочку полиэтилена остыть и ещё раз попытайтесь изменить его форму.

4) Кусочек полиэтилена при помощи тигельных щипцов внесите в пламя и подожгите его.

5) Несколько мелких кусочков полиэтилена поместите в пробирку: а) с бромной водой; б) с раствором перманганата калия. Содержимое обеих пробирок подогрейте.

6) Несколько кусочков полиэтилена поместите в пробирку: а) с концентрированной серной кислотой; б) с концентрированной азотной кислотой; в) с разбавленным раствором гидроксида натрия. Все пробирки осторожно нагрейте.

• Почему полиэтилен не действует на бромную воду и не обесцвечивает раствор перманганата калия?

• Каково отношение полиэтилена к действию кислот и щелочей?

Почему полиэтилен не действует на бромную воду и не обесцвечивает раствор перманганата калия?

Решение:

Полиэтилен является продуктом полимеризации этилена (этена). Его формула может быть представлена как $(-CH_2-CH_2-)_n$. Это означает, что молекула полиэтилена представляет собой длинную цепь, состоящую из атомов углерода, соединенных между собой только одинарными (сигма-) связями. Таким образом, полиэтилен относится к классу предельных (насыщенных) углеводородов, так же как алканы.

Реакции с бромной водой и раствором перманганата калия являются качественными реакциями на непредельные углеводороды, то есть на соединения, содержащие двойные ($C=C$) или тройные ($C \equiv C$) связи. Обесцвечивание бромной воды происходит за счет реакции присоединения брома по месту разрыва кратной связи, а обесцвечивание раствора перманганата калия (реакция Вагнера) — за счет окисления углеводорода по месту кратной связи.

Поскольку в молекуле полиэтилена отсутствуют кратные связи, он не может вступать в реакции присоединения и окисления, характерные для непредельных соединений. Этим и объясняется его инертность по отношению к бромной воде и раствору перманганата калия.

Ответ: Полиэтилен является предельным (насыщенным) полимером, в его макромолекулах все атомы углерода соединены прочными одинарными связями. Реакции с бромной водой и перманганатом калия являются качественными на наличие кратных (двойных, тройных) связей, которых в полиэтилене нет. Поэтому полиэтилен не вступает в эти реакции и не обесцвечивает реагенты.

Каково отношение полиэтилена к действию кислот и щелочей?

Решение:

Как уже было сказано, полиэтилен — это высокомолекулярный алкан. Алканы характеризуются низкой химической активностью из-за прочности и малой полярности связей $C-C$ и $C-H$. Поэтому полиэтилен проявляет высокую химическую стойкость к действию многих агрессивных сред.

В частности, полиэтилен устойчив к действию разбавленных и концентрированных кислот (например, серной $H_2SO_4$, соляной $HCl$) при комнатной температуре. Сильные кислоты-окислители, такие как концентрированная азотная кислота ($HNO_3$), могут медленно разрушать его только при жестких условиях (например, при сильном нагревании).

К действию растворов щелочей любой концентрации (например, $NaOH$, $KOH$) полиэтилен полностью устойчив, так как в его структуре нет функциональных групп, способных реагировать с основаниями.

Эта химическая инертность является одним из важнейших свойств полиэтилена, определяющих его широкое применение для изготовления труб, емкостей для хранения химических веществ и упаковочных материалов.

Ответ: Полиэтилен химически инертен и проявляет высокую стойкость к действию большинства кислот и щелочей. Это обусловлено его природой насыщенного углеводорода с прочными и неполярными химическими связями.