Номер 2, страница 200 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. На конкретных примерах поясните, чем отличаются реакции поликонденсации от реакций полимеризации?

Реакции полимеризации и поликонденсации являются двумя основными способами получения полимеров, но они принципиально различаются по механизму протекания и составу продуктов. Рассмотрим их отличия на конкретных примерах.

Реакция полимеризации

Это процесс образования высокомолекулярного вещества (полимера) путем последовательного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера) к активному центру в растущей цепи. Ключевая особенность полимеризации — это реакция присоединения, протекающая без выделения побочных низкомолекулярных продуктов. Элементный состав мономера и структурного звена полимера одинаков.

В реакцию вступают мономеры, содержащие кратные (двойные или тройные) связи или способные раскрывать цикл.

Пример: Получение полиэтилена из этилена.

Мономером является этилен ($CH_2=CH_2$). В ходе реакции разрывается двойная связь, и молекулы этилена соединяются друг с другом, образуя длинную полимерную цепь.

Схема реакции:

$n(CH_2=CH_2) \xrightarrow{t, p, kat} (-CH_2-CH_2-)_n$

Здесь $\text{n}$ — степень полимеризации. Как видно из уравнения, кроме полимера (полиэтилена), никаких других веществ не образуется. Формула элементарного звена полимера ($-CH_2-CH_2-$) соответствует по составу формуле мономера ($C_2H_4$).

Реакция поликонденсации

Это процесс образования полимера из би- или полифункциональных мономеров, сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (например, воды, аммиака, хлороводорода).

В реакцию вступают мономеры, содержащие не менее двух функциональных групп (например, $-OH$, $-COOH$, $-NH_2$), которые способны взаимодействовать друг с другом. В результате этого взаимодействия образуется новая связь между мономерами и отщепляется простая молекула. Элементный состав структурного звена полимера отличается от состава исходных мономеров.

Пример: Получение полиамидного волокна капрон (нейлон-6) из ε-аминокапроновой кислоты.

Мономер, ε-аминокапроновая кислота ($H_2N-(CH_2)_5-COOH$), содержит две функциональные группы: аминогруппу ($-NH_2$) и карбоксильную группу ($-COOH$). При нагревании аминогруппа одной молекулы реагирует с карбоксильной группой другой, образуя амидную связь ($-CO-NH-$) и выделяя молекулу воды.

Схема реакции:

$n H_2N-(CH_2)_5-COOH \xrightarrow{t} (-NH-(CH_2)_5-CO-)_n + n H_2O$

В данном случае, помимо полимера (капрона), образуется побочный продукт — вода. Элементарное звено полимера ($-NH-(CH_2)_5-CO-$) имеет состав $C_6H_{11}NO$, в то время как мономер ($H_2N-(CH_2)_5-COOH$) имеет состав $C_6H_{13}NO_2$. Состав звена отличается от состава мономера на одну молекулу воды ($H_2O$).

Ответ:

Основными отличиями реакции поликонденсации от реакции полимеризации являются:

1. Продукты реакции: Полимеризация протекает без образования побочных продуктов, в то время как поликонденсация всегда сопровождается выделением низкомолекулярных веществ (например, $H_2O, NH_3, HCl$).

2. Элементный состав: При полимеризации элементный состав мономерного звена в полимере идентичен составу исходного мономера. При поликонденсации состав мономерного звена отличается от состава исходных мономеров на состав отщепляемой молекулы.

3. Строение мономеров: В полимеризацию вступают мономеры с кратными связями или циклами. В поликонденсацию вступают мономеры, содержащие не менее двух функциональных групп.

4. Механизм роста цепи: Полимеризация, как правило, идет по цепному механизму (быстрый рост небольшого числа цепей), а поликонденсация — по ступенчатому (постепенное образование все более крупных молекул из исходных мономеров и олигомеров).