Номер 4, страница 118, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Для получения бутадиенового и дивинилового каучуков используют один и тот же мономер. Поясните, почему эти каучуки отличаются по своим свойствам. Напишите уравнение реакции получения дивинилового каучука.

Поясните, почему эти каучуки отличаются по своим свойствам.

Хотя для получения бутадиенового и дивинилового каучуков используется один и тот же мономер — бутадиен-1,3 (второе название — дивинил), их свойства различаются из-за разного пространственного строения (микроструктуры) полимерных цепей. Свойства полимера определяются не только химическим составом, но и тем, как мономерные звенья соединены и расположены в пространстве.

Полимеризация бутадиена-1,3 может протекать по нескольким направлениям, в основном это 1,4-присоединение и 1,2-присоединение. При 1,4-присоединении образуются цис-1,4- и транс-1,4- изомеры.

1. Исторически первый синтетический «дивиниловый каучук» (по методу С.В. Лебедева) получали с использованием металлического натрия в качестве катализатора. Такой процесс не позволял контролировать пространственную структуру, и в результате получался полимер с нерегулярным строением, где хаотично чередовались звенья цис-1,4-, транс-1,4- и 1,2-присоединения. Нерегулярность структуры приводила к более низким показателям эластичности и прочности.

2. Современные бутадиеновые каучуки получают с использованием специальных катализаторов (например, Циглера-Натта), которые позволяют проводить стереорегулярную полимеризацию. Это дает возможность целенаправленно синтезировать полимер с преобладанием одного типа звеньев, например, цис-1,4-полибутадиен. Такой каучук имеет упорядоченное строение макромолекул, что обеспечивает ему высокие физико-механические свойства, в частности, высокую эластичность и износостойкость.

Таким образом, ключевое различие заключается в степени упорядоченности (стереорегулярности) полимерной цепи, которая зависит от метода и катализатора полимеризации.

Ответ: Каучуки отличаются по своим свойствам из-за различной пространственной структуры (микроструктуры) полимерных цепей. Свойства зависят от того, как соединены мономерные звенья (тип присоединения) и как они ориентированы в пространстве (цис- или транс-конфигурация). Разные методы синтеза (используемые катализаторы) приводят к получению каучуков с разной степенью регулярности строения, что и определяет различие в их физических свойствах, таких как эластичность и прочность.

Напишите уравнение реакции получения дивинилового каучука.

Реакция получения дивинилового каучука — это процесс полимеризации мономера бутадиена-1,3 (дивинила). В ходе реакции множество молекул мономера соединяются друг с другом, образуя длинную макромолекулу. Ниже приведено уравнение реакции, отражающее основной путь полимеризации — 1,4-присоединение.

$n \text{ CH}_2\text{=CH-CH=CH}_2 \xrightarrow{\text{катализатор, t}} (\text{-CH}_2\text{-CH=CH-CH}_2\text{-})_n$

Здесь n — степень полимеризации, показывающая количество мономерных звеньев в цепи полимера.

Ответ: $n \text{ CH}_2\text{=CH-CH=CH}_2 \xrightarrow{\text{кат., t}} (\text{-CH}_2\text{-CH=CH-CH}_2\text{-})_n$