Метод синтеза ВМС

ТИПОВЫЕ ЗАЧЕТНЫЕ ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современного человека окружает огромное количество разнообразных товаров, изделий и материалов, полученных с использованием высокомолекулярных соединений (полимеров) – веществ с высокой молекулярной массой (от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов), обладающих уникальным комплексом свойств.

Материалы, которые использовал человек в своей деятельности, всегда играли важную, а часто и определяющую роль в прогрессе цивилизации. Они даже дали названия целым этапам развития человечества: каменный век, бронзовый век, железный век… Конечно, сейчас круг материалов, созданных и используемых в быту и технике, особенно военной, чрезвычайно широк. Однако с небольшой долей пристрастности современную эпоху можно назвать веком полимеров. Прогресс человечества, сопровождаемый не только возрастанием потребностей каждого человека, но и возникновением сложных экологических проблем, неизбежно привел к нехватке природного сырья. Ответом цивилизованного человека стала разработка и организация промышленного производства искусственных материалов. И для создания таких материалов опять-таки выбраны высокомолекулярные соединения.

ВМС – это природные и синтетические вещества с большой молекулярной массой, от нескольких тысяч до нескольких миллионов. К этим соединениям относятся все полимеры. Но понятие «высокомолекулярные соединения» шире, чем понятие «полимеры». Молекулы полимеров построены из множества звеньев – повторяющихся элементов, образующихся в результате взаимодействия и соединения друг с другом одинаковых или разных сравнительно простых молекул – мономеров. ВМС не обязательно имеют такую структуру макромолекул, но подавляющему большинству их свойственно полимерное строение.

Синтетических полимеров известно намного больше, чем природных. Однако самым массовым полимером, используемым в производстве и быту, остается природный полимер целлюлоза. Ее свойствами и особенностями строения макромолекул в значительной степени объясняются свойства бумаги и хлопчатобумажных тканей. Целлюлоза под действием различных химических реагентов может превращаться в бездымный порох и искусственные волокна.

Наиболее важными видами сырья для производства мономеров являются нефть, попутный и природный газы, дающие наиболее чистые соединения.

Из синтетических полимеров наибольшее значение в наши дни приобрели полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, синтетические каучуки стереорегулярного строения.

Полимерные материалы делят на три основные группы: пластические массы, каучуки, химические волокна. Важное значение приобрели также полимерные пленки. По физическим свойствам многие из полимеров подобны переохлажденным жидкостям или стеклу. Поэтому у полимеров нет четкой температуры плавления, а есть температурная область размягчения. Многим полимерам в большей или меньшей степени свойственна способность находиться в высокоэластичном состоянии.

Полимеры, у которых температура перехода из стеклообразного состояния в высокоэластичное ниже комнатной, называют эластомерами, а те, у которых эта температура выше, – пластиками. Свойства полимеров зависят от строения макромолекулярных цепей, вида химической связи между цепями и элементарными звеньями, молекулярной массы, состава.

Получают полимеры двумя способами.

1. Полимеризация – химический процесс, при котором молекулы мономера присоединяются друг к другу без выделения каких-либо химических продуктов. Различают радикальную, ионную, ионно-координационную, ступенчатую полимеризацию и сополимеризацию.

Сейчас синтетические полимеры, выпускаемые в мире, примерно на 80 % состоят из продуктов полимеризации.

2. Поликонденсация – химический процесс, при котором происходит побочное выделение молекул небольшого размера. Молекулярная масса нарастает медленно. Процесс можно приостановить на промежуточной стадии, что дает преимущество над реакцией полимеризации.

Значительные достижения различных областей полимерной химии, столь бурно развивающейся в последнее время, повысили интерес работников науки и промышленности к этой отрасли знаний.

До последнего времени объектами производства и исследований являлись исключительно цепные полимеры, длина цепи которых существенно превосходит диаметр. В последнее десятилетие были синтезированы дендримеры – полимеры принципиально иного строения. Дендримеры называют полимерами нового поколения, и им предсказывают большое будущее. Их сейчас уже применяют в биологии, медицине, фармакологии, косметике.

Сегодня область полимерной науки и технологии продолжает активно развиваться. Все это ведет к решению насущной экологической задачи – сохранению живой природы.

Но, несмотря на то что создание искусственных материалов в какой-то мере обеспечивает природное ресурсосбережение, производство полимеров, а также увеличение отходов полимерной химии вместе с прогрессом человечества убивает и отравляет не только живую природу, но и самого человека, который непосредственно с ней связан.

19. контрольные вопросЫ и задания
для самостоятельной работы

1. Какие соединения называются высокомолекулярными? В чем их отличие от низкомолекулярных соединений?

2. Какими физико-механическими свойствами обладают каучуки, пластмассы и волокна? В чем их сходства и различия?

3. Дайте определения: полимер, олигомер, макромолекула, мономер, составное повторяющееся звено, молекулярная масса ВМС, полимеризация, степень (коэффициент) полимеризации, период идентичности, гомополимер, сополимер, блоксополимер, привитые и разветвленные полимеры.

4. Напишите участки макроцепей, отражающие строение натурального каучука и гуттаперчи. Укажите период идентичности для этих форм полимеров.

5. Какие полимеры называются стереорегулярными? Напишите формулы полихлоропрена изотактического, синдиотактического и атактического строения.

6. Опишите свойства линейных, разветвленных и сетчатых полимеров. В чем их отличие?

7. Приведите формулы поливинилхлорида, поливинилиденхлорида, поливинилфторида и политетрафторэтилена.

8. Напишите формулы полибутадиена, цис- и транс -полиизопрена и полихлоропрена.

9. Какие требования предъявляются к мономерам, используемым в синтезе полимеризационных и поликонденсационных ВМС?

10. Приведите механизм цепной полимеризации. Укажите элементарные акты процесса.

11. Какие методы инициирования применяются при свободно-радикальной полимеризации?

12. Напишите формулы соединений, которые являются регуляторами, замедлителями и ингибиторами при радикальной полимеризации алкенов. Дайте объяснения действию этих веществ.

13. Что такое теломеризация? Приведите механизм процесса.

14. Как влияет концентрация инициатора и мономера, температура и давление на скорость радикальной полимеризации и молекулярную массу образующегося полимера?

15. Напишите формулы катализаторов, которые используются при катионной и анионной полимеризации. В чем их различие?

16. Приведите механизм катионной полимеризации. Какие соединения используются при катионной полимеризации в качестве ингибиторов?

17. Опишите особенности обрыва цепи при анионной полимеризации. Что такое «живые» полимеры?

18. Приведите механизм стереоспецифической полимеризации с использованием катализатора Циглера – Натта.

19. Напишите схему гидролитической полимеризации капролактама.

20. Напишите схему полимеризации циклосилоксанов и циклофосфозенов.

21. Напишите уравнение поликонденсационного равновесия. Как зависит средняя ступень полимеризации от содержания простейшего вещества, выделяющегося при реакции?

22. Напишите схему реакции полирекомбинации на примере диизопропилбензола.

23. Приведите примеры получения блоксополимеров, относящихся к карбоцепному-карбоцепному, гетероцепному-карбоцепному и гетероцепному-гетероцепному типам.

24. Приведите схемы получения привитых сополимеров. Какие методы осуществления привитой сополимеризации без образования гомополимеров используются?

25. Напишите примеры полимераналогичных превращений. Что такое степень превращения, неоднородность по химическому составу?

26. Приведите примеры макромолекулярных реакций. Напишите схему вулканизации природного каучука.

27. Что такое старение полимеров? Приведите формулы стабилизаторов и антиоксидантов. Напишите схемы реакций, в которых они участвуют.

28. Какие полимерные катиониты и аниониты вы знаете? Как осуществляется регенерация ионообменных смол?

29. Приведите формулы сложных эфиров целлюлозы с азотной и уксусной кислотами. Какие тривиальные названия используются для этих производных целлюлозы?

30. Напишите схемы получения полиамидов, полиуретанов и полимочевин.

31. Напишите формулу фрагмента макромолекулы полиметиленоксифенилена (фенолформальдегидной смолы). Какие соединения называются новолаком, резолом и резитом?

32. Найлон-68 может быть получен при взаимодействии диамина с дихлорангидридом. Напишите схему реакции получения этого полимера.

33. Изобразите схематично участки макроцепей транс- и цис- полихло­ропрена.

34. Напишите формулы фрагментов макромолекулы меламино-формаль­дегидного полимера линейного и сетчатого строения.

35. Напишите формулы фрагментов макромолекулы мочевино-формаль­дегидного полимера линейного и сетчатого строения.

36. Изобразите участок макромолекулы полимера, полученного поликонденсацией глицерина и фталевой кислоты.

37. Предложите пути получения из бензола:

– реакцией поликонденсации бифункционального сильнокислотного катионита;

– реакцией сополимеризации монофункционального слабокислотного катионита;

– реакцией сополимеризации монофункционального сильноосновного анионита.

38. Приведите два примера амфолита, один из которых – природного характера.

39. Напишите механизм процесса устранения постоянной жесткости воды с использованием соответствующего ионита.

40. Напишите механизм процесса полимеризации пропилена (катализатор бутилнатрий).

41. Изобразите участок макроцепи сополимера изобутилена и изопрена, имеющего стереорегулярное строение.

42. Изобразите участок макроцепи сополимера винилацетата и стирола.

43. Перечислите основные признаки строения и условия синтеза высокомолекулярных соединений, полученных ионно-координационной полимеризацией.

Из многочисленных известных форм тестовых заданий здесь используются две: «выбрать правильный ответ» (как правило, из набора не менее 4–8 ответов, из которых правильными могут быть один или несколько) и «установить соответствие». Последняя форма является преобладающей, поскольку дает возможность проверить ассоциативные знания элементов сразу нескольких множеств, т. е. знания не одного, а ряда основных разделов курса «Высокомолекулярные соединения».

А. Установите соответствие

Дата добавления: 2014-12-08