Номер 6, страница 157, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Объясните, почему кевлар обладаетвысокой прочностью.

6. Решение

Высокая прочность кевлара обусловлена его уникальной молекулярной и надмолекулярной структурой. Кевлар — это синтетический полимер, относящийся к классу ароматических полиамидов (арамидов). Его исключительные свойства можно объяснить несколькими ключевыми факторами:

1. Жесткость полимерных цепей. Молекулы кевлара представляют собой длинные, прямые и очень жесткие цепи. Эта жесткость обеспечивается наличием в основной цепи полимера плоских фениленовых (бензольных) колец, соединенных амидными группами (-CO-NH-). Ароматические кольца препятствуют свободному вращению и изгибу цепи, придавая ей стержнеобразную форму.

2. Сильные межмолекулярные взаимодействия. Между соседними, параллельно расположенными полимерными цепями, образуется большое количество прочных водородных связей. Атом водорода амидной группы (-NH) одной цепи сильно притягивается к атому кислорода карбонильной группы (-C=O) соседней цепи. Эти связи действуют как поперечные "сшивки", которые прочно удерживают цепи вместе и не дают им проскальзывать друг относительно друга под нагрузкой.

3. Высокая степень ориентации и кристалличности. В процессе производства кевларового волокна стержнеобразные макромолекулы вытягиваются и укладываются почти идеально параллельно друг другу вдоль оси волокна. Это приводит к формированию высокоупорядоченной (кристаллической) структуры. Благодаря такой плотной и ориентированной упаковке при приложении растягивающей силы нагрузка эффективно распределяется вдоль множества прочных ковалентных связей внутри цепей и одновременно по огромному числу водородных связей между цепями.

В результате, чтобы разорвать кевларовое волокно, необходимо приложить огромное усилие, способное разорвать одновременно и прочные химические связи в самих молекулах, и бесчисленные водородные связи между ними.

Ответ: Высокая прочность кевлара обусловлена сочетанием жесткой стержнеобразной структуры его полимерных цепей, наличием сильных межмолекулярных водородных связей, которые скрепляют цепи между собой, и высокой степенью упорядоченности и параллельной ориентации молекул в волокне, что обеспечивает эффективное распределение нагрузки.