Номер 7, страница 114, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

7. На какие типы делятся полимеры? Почему?

Полимеры — это высокомолекулярные соединения, состоящие из множества повторяющихся структурных единиц (мономерных звеньев), соединенных в длинные цепи. Из-за их разнообразия и сложности, существует несколько систем классификации, основанных на разных признаках. Основной причиной такого деления является необходимость систематизировать огромное количество полимеров по их свойствам, происхождению, структуре и способам получения, что облегчает их изучение и практическое применение.

Рассмотрим основные типы классификаций.

1. По происхождению

Эта классификация основана на источнике получения полимера.

• Природные (или биополимеры): Это полимеры, которые образуются в живых организмах. Они являются основой жизни. Примеры: белки (полиамиды, состоящие из аминокислот), нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), полисахариды (крахмал, целлюлоза, хитин), натуральный каучук.
• Искусственные: Эти полимеры получают путем химической модификации природных полимеров. Исходный полимерный каркас сохраняется, но его свойства изменяются. Примеры: нитроцеллюлоза (продукт обработки целлюлозы азотной кислотой), ацетатное волокно (получают из целлюлозы).
• Синтетические: Эти полимеры создаются человеком в лабораториях и на производствах из низкомолекулярных веществ (мономеров) с помощью химических реакций (полимеризации или поликонденсации). Они составляют подавляющее большинство используемых сегодня пластмасс, волокон и эластомеров. Примеры: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид (ПВХ), капрон, лавсан, фенолформальдегидные смолы.

Ответ: По происхождению полимеры делятся на природные, искусственные и синтетические. Такое деление основано на том, были ли они созданы природой, получены модификацией природного полимера или синтезированы человеком "с нуля".

2. По структуре макромолекул

Эта классификация основана на геометрии и расположении полимерных цепей.

• Линейные: Макромолекулы представляют собой длинные цепи без ответвлений. Такие полимеры обычно обладают высокой плотностью и прочностью. Пример: полиэтилен высокой плотности (HDPE).
• Разветвленные: Основная полимерная цепь имеет боковые ответвления. Наличие ветвей мешает цепям плотно упаковываться, что приводит к снижению плотности и прочности по сравнению с линейными аналогами. Пример: полиэтилен низкой плотности (LDPE).
• Сетчатые (или пространственные, сшитые): Полимерные цепи соединены между собой прочными химическими (ковалентными) связями, образуя трехмерную сетку. Такие полимеры нерастворимы, неплавки и обладают высокой твердостью и термостойкостью. Примеры: вулканизированный каучук (резина), эпоксидные смолы, бакелит.

Ответ: По структуре макромолекул полимеры делятся на линейные, разветвленные и сетчатые. Это деление основано на пространственной архитектуре полимерных цепей (одна длинная цепь, цепь с ответвлениями или цепи, сшитые в трехмерную структуру).

3. По отношению к нагреванию

Эта классификация отражает поведение полимера при изменении температуры и является одной из самых важных с практической точки зрения.

• Термопласты (термопластичные полимеры): При нагревании размягчаются и становятся текучими, а при охлаждении застывают, сохраняя форму. Этот процесс обратим, то есть их можно многократно перерабатывать. Между их макромолекулами действуют только слабые межмолекулярные силы. Примеры: полиэтилен, полистирол, ПВХ, полипропилен.
• Реактопласты (термореактивные полимеры): При первом нагревании они необратимо отвердевают, образуя жесткую сетчатую структуру за счет химических реакций "сшивки" цепей. При повторном нагревании они не размягчаются, а при очень высоких температурах разлагаются (горят). Их нельзя переработать повторно. Примеры: фенолформальдегидные смолы, эпоксидные смолы, полиуретаны.

Ответ: По отношению к нагреванию полимеры делятся на термопласты и реактопласты. В основе этого деления лежит их способность (или неспособность) к обратимому размягчению при нагревании, что определяется типом связей между макромолекулами (физические для термопластов и химические для реактопластов).

4. По составу основной цепи

Эта классификация основана на химическом составе атомов, образующих основную цепь макромолекулы.

• Карбоцепные: Основная цепь состоит только из атомов углерода. Это самый обширный класс синтетических полимеров. Примеры: полиэтилен $ (-CH_2-CH_2-)_n $, полипропилен $ (-CH_2-CH(CH_3)-)_n $, полистирол.
• Гетероцепные: Основная цепь, помимо атомов углерода, содержит и другие атомы (гетероатомы), чаще всего кислород, азот, серу. Примеры: полиэфиры (лавсан), полиамиды (капрон, нейлон), полиуретаны, силиконы (кремнийорганические полимеры, где в цепи чередуются атомы кремния и кислорода $ (-Si-O-)_n $).

Ответ: По составу основной цепи полимеры делятся на карбоцепные и гетероцепные. Деление основано на том, состоит ли "скелет" макромолекулы только из атомов углерода или включает в себя и другие элементы.

5. По типу мономерных звеньев в цепи

Эта классификация применима к полимерам, полученным из одного или нескольких типов мономеров.

• Гомополимеры: Состоят из одинаковых мономерных звеньев. Например, полиэтилен состоит только из звеньев этилена.
• Сополимеры: Состоят из двух или более различных типов мономерных звеньев. Их свойства зависят не только от природы мономеров, но и от их расположения в цепи (статистическое, чередующееся, блочное, привитое). Пример: бутадиен-стирольный каучук, используемый в производстве шин.

Ответ: По типу мономерных звеньев полимеры делятся на гомополимеры (один тип мономеров) и сополимеры (два и более типов мономеров). Это деление основано на однородности или неоднородности химического состава повторяющихся звеньев в цепи.