Номер 7, страница 192 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

7. На какие типы делятся полимеры? Почему?

Полимеры, или высокомолекулярные соединения (ВМС), — это вещества, чьи молекулы (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся структурных звеньев (мономеров). Из-за огромного разнообразия полимеров их принято классифицировать по нескольким признакам. Такое деление на типы необходимо, поскольку оно позволяет систематизировать полимеры и предсказывать их свойства, способ получения и области применения, исходя из их происхождения, химического состава и структуры.

Классификация по происхождению

В основе этой классификации лежит источник получения полимера. По этому признаку выделяют три типа:

1. Природные (натуральные): это полимеры, которые образуются в живых организмах (растительных и животных). Они являются основой жизни. Примеры: белки, нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), полисахариды (крахмал, целлюлоза), натуральный каучук.

2. Искусственные: их получают путем химической модификации природных полимеров. Исходное сырье — природное, но его свойства целенаправленно изменяют, сохраняя основной скелет макромолекулы. Примеры: ацетатное волокно и вискоза (получают из целлюлозы), нитроцеллюлоза.

3. Синтетические: эти полимеры получают в промышленности путем синтеза из низкомолекулярных веществ (мономеров) с помощью реакций полимеризации или поликонденсации. Большинство используемых сегодня пластмасс, волокон и каучуков являются синтетическими. Примеры: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид (ПВХ), капрон.

Классификация по химическому составу основной цепи

Данная классификация основана на атомарном составе скелета макромолекулы.

1. Карбоцепные: главная цепь макромолекулы построена исключительно из атомов углерода. Примеры: полиэтилен $ (-CH_2-CH_2-)_n $, полистирол $ (-CH_2-CH(C_6H_5)-)_n $.

2. Гетероцепные: в состав основной цепи, помимо атомов углерода, входят и другие атомы (гетероатомы), такие как кислород, азот, сера, фосфор. Примеры: полиэфиры (лавсан), полиамиды (капрон, нейлон).

3. Элементоорганические: главная цепь не содержит атомов углерода (например, состоит из атомов кремния и кислорода), но обрамлена органическими радикалами. Пример: силиконы (кремнийорганические полимеры).

Классификация по строению (топологии) макромолекулы

Эта классификация описывает пространственную архитектуру полимерных цепей, которая напрямую определяет их физические свойства.

1. Линейные: макромолекулы представляют собой длинные неразветвленные цепи. Такие полимеры обычно гибки, способны плавиться и растворяться. Пример: полиэтилен высокой плотности.

2. Разветвленные: у макромолекул имеются боковые ответвления от основной цепи. Наличие ответвлений мешает плотной упаковке цепей и влияет на свойства полимера (например, снижает плотность и прочность). Пример: полиэтилен низкой плотности.

3. Пространственные (сетчатые, сшитые): отдельные цепи соединены друг с другом поперечными химическими связями в единую трехмерную сетку. Такие полимеры нерастворимы, неплавки, обладают высокой прочностью и твердостью. Примеры: вулканизированный каучук (резина), отвержденные эпоксидные смолы.

Классификация по отношению к нагреванию

В основе этой классификации лежит поведение полимера при изменении температуры, что критически важно для технологии его переработки.

1. Термопласты (термопластичные): при нагревании они размягчаются или плавятся, а при охлаждении снова затвердевают. Этот процесс обратим, что позволяет многократно перерабатывать материал. Макромолекулы таких полимеров имеют линейное или разветвленное строение. Примеры: полиэтилен, полистирол, ПВХ.

2. Реактопласты (термореактивные): при первом нагревании они размягчаются, но при этом в них протекают необратимые химические реакции с образованием пространственной сетчатой структуры. После отверждения полимер становится неплавким и нерастворимым, и его повторная переработка невозможна. Примеры: фенолформальдегидные смолы, эпоксидные смолы.

Классификация по типу мономерных звеньев

Эта классификация основана на составе мономерных звеньев, образующих полимерную цепь.

1. Гомополимеры: состоят из одинаковых мономерных звеньев. Структуру можно представить как $ (-A-A-A-A-)_n $. Пример: полиэтилен, полученный из мономера этилена.

2. 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. Структуру можно представить, например, как $ (-A-B-A-B-)_n $. Пример: бутадиен-стирольный каучук.

Ответ:

Полимеры делят на типы по разным признакам, потому что их свойства, способы получения и применения зависят от разных фундаментальных характеристик. Основные классификации:

• По происхождению — на природные (созданы природой, например, белок), искусственные (химически обработанные природные, например, ацетатный шелк) и синтетические (созданы человеком из мономеров, например, полиэтилен).

• По составу основной цепи — на карбоцепные (цепь только из атомов углерода) и гетероцепные (в цепи есть и другие атомы, например, кислород), что определяет химические свойства.

• По строению макромолекулы — на линейные, разветвленные и пространственные (сетчатые), что определяет их физические свойства (гибкость, прочность, плавкость).

• По отношению к нагреванию — на термопласты (обратимо плавятся) и реактопласты (необратимо затвердевают), что критично для технологии переработки.

• По типу мономеров — на гомополимеры (из одного вида мономеров) и сополимеры (из нескольких видов мономеров).