Роль и место физических методов исследования при изучении некоторых разделов химии высокомолекулярных соединений в школе и в вузе (стр. 10 из 12)
Условность этого деления состоит в том, что в реальных случаях каждый из указанных трех типов реакции в чистом виде встречается сравнительно редко. Чаще полимераналогичные превращения сопровождаются частичной деструкцией макромолекул и сшиванием макроцепей.
Сегодня нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы ни использовались пластмассы. Они настолько вошли в нашу жизнь, что мы не можем без них обойтись пластмассы с успехом заменяют многие материалы, в том числе и металлы. Однако производство пластмасс в ряде случаев вызывает экологические проблемы. Они не подвергаются распаду в природе и поэтому загрязняют почву, водоемы. В настоящее время стоит острый вопрос о переработке отходов из полимерных материалов – полиэтилена, пропилена, полихлорвинила.
В реакцию полимеризации могут вступать не только одинаковые мономеры, но и разные. Такая реакция называется сополимеризацией (совместная полимеризация), а образующийся продукт – сополимер. Эти реакции позволяют получить высокомолекулярные соединения с улучшенными физико-химическими свойствами. [34, 37, 40].
3.2.2 Закрепление знаний материалам лекции
1.Мономер – это:
а) участок цепи макромолекулы;
б) низкомолекулярное вещество, из которого синтезируют полимер; b
в) многократно повторяющаяся в макромолекуле группа атомов.
2.Молекулярная масса полимера – это:
а) средняя величина, поскольку массы отдельных молекул различны; b
б) приближенная величина; в) постоянная величина.
3.Полимеризация – это:
а) процесс соединения крупных молекул;
б) процесс образования высокомолекулярных соединений из низкомолекулярных без выделения побочных продуктов; b
в) процесс образования высокомолекулярных соединений из углекислого газа и воды.
4.Наиболее прочны полимеры:
а) разветвленные; б) линейные; в) пространственные; b
5.На первой стадии реакции полимеризации происходит:
а) зарождение цепи; b б) образование макромолекулы;
в) образование димера.
3.2.3 Завершающий контроль знаний по теме
В качестве завершающего контроля знаний был проведен контрольный срез.
1. Какими общими физическими свойствами обладают полимеры? Почему полимеры не имеют постоянной температуры кипения?
2. Какие вам известны способы получения полимеров? Чем они отличаются между собой?
3. Приведите примеры термопластичных и термореактивных полимеров. В чем их основное отличие?
4. Чем отличается реакция сополимеризации от реакций: а) полимеризации, б) поликонденсации?
РЕЗУЛЬТАТЫ: школе было уделено меньше времени, но эффект был более заметным: улучшилось отношение к предмету, степень его усвояемости (качество знаний и успеваемость), дети перестали бояться приступать к улучшению объективно-сложного материала.
3.3 Семинарское занятие
Решение задач
1. Углеводород А, который легче воздуха, присоединяет в присутствии хлорида ртути (II) хлороводород и превращается при этом в вещество В, которое при определенных условиях образует вещество С, имеющее тот же качественный и количественный состав, но гораздо большую относительную молекулярную массу. Приведите формулы веществ А, В, С. Напишите уравнение реакций.
Ответ:A - C2H2,, B - CH2=CHCl, C - (-CH2-CHCl-)n.
2. Составьте уравнение реакции полимеризации углеводорода C4H8 с разветвленным углеродным скелетом.
Ответ:n(CH3)2C=CH2→(-CH2-C(CH3)2-)n.
3. Напишите уравнение между бутадиеном и стиролом, приводящее к образованию полимера регулярного строения.
Ответ:nC6H5CH=CH2+nH2C=CH-CH=CH2→(-CH2-CH(C6H5)-CH2-CH=
=CH-CH2-)n.
4. Исходя из неорганических веществ, получите полимер с четырьмя атомами углерода в элементарном звене.
Ответ:CaO→CaC2→C2H2→HC º C-CH=CH2→H2C=CH-CH=
=CH2→(-CH2CH=CHCH2-)n.
5.Предложите способы получения из этанола двух полимеров с разным числом атомов углерода в элементарном звене.
Ответ: 1) C2H5OH→C2H4→(-CH2-CH2-)n;
2) C2H5OH→H2C=CH-CH=CH2→(-CH2-CH=CH-CH2-)n.
6. Органическое стекло представляет собой полимер метилового спирта метакриловой кислоты – простейшей непредельной карбоновой кислоты с разветвленным скелетом. Напишите уравнение реакции образования оргстекла.
Ответ:nCH2= 
-COOCH3→ 
7. Какую массу каучука можно получить из 100 кг. 96%-ного этанола, если выход реакции Лебедева составляет 60%, а реакции полимеризации – 80%?
Ответ: 27 кг. каучука.
8. Определите среднюю степень полимеризации в образце бутадиенового каучука, средняя молярная масса которого равна 100000 г/моль. Изобразите структуру мономерного звена.
Ответ: 1850.
9. Сравните массовые доли углерода в полимере и мономере, если полимер получен в результате реакции: а) полимеризации;
б) поликонденсации с выделением воды. Ответ мотивируйте.
Ответ: а) массовые доли одинаковы;
б) в полимере массовая доля углерода больше.
10. Определите строение непредельного углеводорода с открытой цепью углеродных атомов, на полное каталитическое гидрирование 1,62 г. которого потребовалось 1,34 л. водорода (н.у.). Исходный углеводород широко используется в промышленности для производства каучука.
Ответ: бутадиен-1,3.
11. К 1,12 л. бесцветного газа (н.у.), полученного из карбида кальция, присоединили хлороводород, образовавшийся при действии концентрированной серной кислоты на 2,93 г. поваренной соли. Продукт присоединения хлороводорода полимеризовался с образованием 2,2 г. полимера. Какой полимер был получен? Каков выход превращения мономера в полимер (в % от теоретического)?
Ответ: 70,4% поливинилхлорида.
12. Определите среднюю степень полимеризации в образце природного каучука, средняя молярная масса которого равна 200 000 г/моль. Изобразите структуру мономерного звена.
Решение:
Природный каучук представляет собой полиизопрен, в котором большинство звеньев находится в цис-конфигурации. Получение каучука из изопрена можно представить как 1,4-присоединение:
.Каждое мономерное звено имеет молекулярную формулу С5Н8 и молярную массу 68 г/моль. В одной молекуле полимера в среднем содержится 200 000 /68=2940 мономерных звеньев.
Ответ: Степень полимеризации – 2940.
13.28,2 г. фенола нагрели с избытком формальдегида в присутствии кислоты. При этом образовалось 5,116 г воды. Определите среднюю молярную массу полученного высокомолекулярного продукта реакции, считая, что поликонденсация протекает только линейно и фенол полностью вступает в реакцию.
Решение:
Уравнение линейной поликонденсации фенола и формальдегида можно записать следующим образом:
OH 
n +(n+1)CH2O 
OH OH OH 
CH2 CH2