Реакции полимеризации и пластмассы
🧪 Химия · 10 класс
Что такое полимеризация
Полимеризация — это реакция последовательного соединения множества молекул-мономеров в одну большую молекулу-полимер без выделения побочных продуктов. Молекула, из которой строится полимер, называется мономером, а повторяющийся фрагмент в цепи — структурным звеном. Число повторений звена обозначают буквой n и называют степенью полимеризации.
Условие полимеризации
В реакцию полимеризации вступают вещества с кратными связями. При нагревании, давлении или в присутствии катализатора двойная связь раскрывается, и молекулы соединяются друг с другом. Общая схема образования полиэтилена:
n CH_2=CH_2 → (-CH_2-CH_2-)_n
Важнейшие полимеры
| Полимер | Мономер | Применение |
|---|---|---|
| Полиэтилен | этилен CH_2=CH_2 | плёнка, пакеты, трубы |
| Полипропилен | пропилен CH_2=CH-CH_3 | посуда, волокна |
| Поливинилхлорид | винилхлорид CH_2=CHCl | линолеум, изоляция |
| Полистирол | стирол | пенопласт, упаковка |
Полимеризация и поликонденсация
Полимеризацию следует отличать от поликонденсации. При полимеризации состав звена совпадает с составом мономера, побочных веществ нет. При поликонденсации (например, при образовании белков или фенолформальдегидных смол) выделяются низкомолекулярные продукты — чаще всего вода.
Свойства пластмасс
Пластмассы — материалы на основе полимеров, способные при нагревании принимать заданную форму. Они лёгкие, прочные, химически стойкие и не проводят электрический ток. Главный недостаток — медленное разложение в природе, что создаёт экологические проблемы.
Правило: в полимеризацию вступают только вещества с кратными связями, и побочные продукты при этом не образуются. Если в ходе реакции выделяется вода, это уже поликонденсация, а не полимеризация.
Натуральный и синтетический каучук
Полимеризацией получают и каучуки. Натуральный каучук — это природный полимер изопрена. Синтетический каучук впервые в промышленном масштабе получил Сергей Лебедев полимеризацией бутадиена. Каучуки эластичны, то есть способны растягиваться и возвращать форму. После обработки серой (вулканизации) каучук превращается в резину — прочный материал для шин и уплотнителей.
Термопласты и реактопласты
Пластмассы делят на две группы по поведению при нагревании. Термопласты (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид) при нагревании размягчаются и снова твердеют при охлаждении, поэтому их можно переплавлять многократно. Реактопласты (фенолформальдегидные смолы) при нагревании затвердевают необратимо и повторной переработке не подлежат.
| Группа | Поведение при нагреве | Пример |
|---|---|---|
| Термопласты | размягчаются обратимо | полиэтилен |
| Реактопласты | твердеют необратимо | фенолформальдегидная смола |
Экологическая проблема
Полимеры почти не разлагаются в природе и накапливаются в виде отходов. Решение проблемы — раздельный сбор и переработка термопластов, а также создание биоразлагаемых полимеров. Это делает грамотную утилизацию пластика важной задачей современности.
Кратко о главном
- Полимеризация — соединение мономеров в полимер без побочных продуктов.
- Мономер должен содержать кратную связь.
- Звено и число
nописывают строение полимера. - Полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид — массовые пластмассы.
- При поликонденсации, в отличие от полимеризации, выделяется вода.