mozok.click » Хімія » Поняття про полімери на прикладі поліетилену
Інформація про новину
  • Переглядів: 600
  • Автор: admin
  • Дата: 1-02-2018, 18:06
1-02-2018, 18:06

Поняття про полімери на прикладі поліетилену

Категорія: Хімія

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• знати склад і будову поліетилену; загальну формулу поліетилену; поняття «мономер», «полімер», «структурна ланка»;

• розуміти суть і значення реакції полімеризації;

• характеризувати фізичні та хімічні властивості поліетилену;

• установлювати причинно-наслідкові зв’язки між складом, будовою та властивостями полімеру;

• висловлювати судження про значення поліетилену та його правильне використання.

Полімери. Склад і будова поліетилену (поліетену). На основі ненасичених вуглеводнів синтезують високомолекулярні сполуки — полімери. Вони утворюються внаслідок сполучення великої кількості молекул речовин, які мають у своєму складі кратні зв’язки. Назва «полімер» походить від грецького poly — «багато, великий» і meros — «частина, частинка». Отже, у складі полімеру міститься багато частинок.

Розглянемо утворення полімерів на прикладі реакції полімеризації етилену. Запишемо реакцію сполучення між молекулами етилену:

Як показано на рисунку 80 (с. 152), молекули етилену є вихідною речовиною для синтезу поліетилену. Низькомолекулярні речовини, що вступають у реакцію полімеризації, називають мономерами. Отже, полімер складається зі структурних ланок, які багато разів повторюються. У структурі поліетилену такою ланкою є група атомів —СН2—СН2—. Це залишки молекул мономерів, тому їх ще називають мономерними ланками. Власне процес утворення полімеру називають полімеризацією, а число, яке вказує на кількість мономерних ланок, — ступенем полімеризації. У схемі реакції (див. рис. 80) на ступінь полімеризації вказує число n.



Мономерні ланки в полімерах можуть бути різні за розміром, тобто з вищим чи нижчим ступенем полімеризації. Через це точно визначити відносну молекулярну масу полімеру неможливо. У такому випадку йдеться про середнє значення відносної молекулярної маси. У полімерів вона сягає від десятків до сотень тисяч.

Фізичні та хімічні властивості поліетилену. Поліетилен за своєю будовою дуже подібний до насичених вуглеводнів з великою відносною молекулярною масою. За зовнішнім виглядом нагадує парафін. Це тверда, безбарвна, прозора або білого кольору речовина, дещо жирна на дотик. Поліетилен легший за воду, тому не тоне в ній і не розчиняється. За невисоких температур (діапазон плавлення — 102-137 °С), залежно від будови полімеру, який може мати короткі, довгі та сплутані в клубки ланцюги, він розм’якшується й

плавиться. У розм’якшеному стані поліетилену можна надати будь-якої форми, яку він зберігає й після охолодження (рис. 81). Для підтвердження цього проведемо демонстраційний дослід.


Дослід 1. Унесемо в полум’я спиртівки корок від поліетиленової пляшки, умонтований у тримач, і потримаємо кілька секунд.

Корок розм’якшується. Скляною паличкою змінимо його форму й залишимо для охолодження. Після охолодження форма корка не змінилася.

Отже, поліетилен — термопластичний.

Дослід 2. Візьмемо смужку поліетилену та випробуємо на міцність. Спробуємо її розірвати, потягнувши врізнобіч. Переконуємося, що розірвати смужку важко. Отже, поліетилен є міцним.

Крім того, зазначимо, що поліетилен еластичний, нетоксичний, не має запаху, не проводить електричний струм.

Проведемо ще один дослід.

Дослід 3. Покладемо в три пробірки по кілька шматочків чи гранул поліетилену. Доллємо в кожну з них по черзі розчини кислоти, лугу та калій перманганату. У пробірках не відбулося жодних змін. Отже, можна зробити висновок, що поліетилен є стійким до дії цих речовин.

Дослід 4. Покладемо в три пробірки по кілька шматочків чи гранул поліетилену. Доллємо в кожну з них по черзі органічні розчинники: ацетон, дихлороетан, етанол (етиловий спирт). Залишимо пробірки на кілька годин у витяжній шафі. Як з’ясується, поліетилен не розчиняється в органічних розчинниках.

Застосування поліетилену. Застосування поліетилену зумовлено його властивостями. Залежно від умов реакції полімеризації отримують полімери різної молекулярної маси та густини. Поліетилен з короткими ланцюгами має властивості мастила. Відрізняється за властивостями поліетилен з нерозгалуженими та розгалуженими ланцюгами. Що меншу кількість розгалужень має поліетилен, то він твердіший, міцніший, з більшою щільністю.

Поліетилен з довжиною карбонового ланцюга до шести тисяч ланок є досить твердим, міцним, зносостійким і хімічно стійким матеріалом. Його використовують для виробництва водопровідних і каналізаційних труб, шлангів, ізоляційних і пакувальних матеріалів, зокрема для пакування харчових продуктів, плівок клейких для теплиць, обгорток для книжок і зошитів, пляшок, флаконів для косметичних виробів, медичного устаткування, посуду. Оскільки поліетилен стійкий до дії низьких температур, з нього виготовляють ємності для заморожування продуктів у холодильних камерах. Крім того, з поліетилену роблять диски, секційні полиці, столи та крісла. Також ним покривають поверхні для захисту від корозії.

У будівництві використовують пінополіетилен — матеріал, який має вигляд поліетилену з пухирцями, заповненими повітрям. Цей

матеріал застосовують як підкладку під паркет з метою вирівнювання поверхні та як теплоізоляцію. Пінополіетиленом огортають водопровідні труби та вироби, що можуть розбитися під час транспортування, тощо.

Поліетилен та екологія. Незважаючи на широке застосування поліетилену, він становить велику загрозу для довкілля. Під час його горіння виділяються шкідливі речовини. Так, разом з іншими полімерами як побічний продукт виділяється сильнодіюча отрута — ціанідна кислота. Особливо екологічно небезпечним є накопичення пакувальних пакетів на сміттєзвалищах. Там часто трапляється самозагоряння сміття, а під час горіння виділяються діоксини та фурани. Вони здатні впливати на генетичні зміни, що спричиняють мутації в рослинному та тваринному світі. Крім того, потрапляючи у Світовий океан, пакувальні пакети призводять до загибелі багатьох морських тварин.

Поліетилен нестійкий до сонячної радіації. Розкладаючись, він виділяє токсичні гази, які потрапляють в атмосферу. Дослідники встановили, що поліетилен становить приблизно 40 % побутового сміття. Він не розкладається впродовж ста й більше років, створюючи загрозу родючості ґрунтів, чистоті природних водойм. Вияви негативного впливу поліетилену зображено на рисунку 82.

Чи можна вирішити цю проблему? У багатьох країнах світу поліетиленові пакувальні пакети замінено на паперові. Рекомендовано використовувати багаторазові сумки з тканини або в’язані сітки для продуктів.

Збереження довкілля — справа кожного землянина. Усі люди мають усвідомлювати важливість збереження повітря, вод, ґрунтів від забруднення речовинами, які не розкладаються впродовж сотень років. Чисте довкілля — запорука нашого здоров’я та добробуту.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

Поліетилен — високомолекулярна сполука, що утворюється внаслідок реакції полімеризації етилену.

Вихідною речовиною для синтезу поліетилену є етилен, який слугує мономером у реакції, а продуктом — поліетилен (синтетичний полімер).

Поліетилен — тверда, безбарвна, прозора або білого кольору речовина, дещо жирна на дотик, легша за воду, нерозчинна у воді й органічних розчинниках, термопластична, газонепроникна, не проводить електричний струм, не має сталих відносної молекулярної маси та температури плавлення.

Поліетилен — хімічно стійка речовина, що не вступає в хімічну взаємодію з кислотами,лугами,сильними окисниками.

Відходи поліетилену, що потрапляють у сміття, — екологічно небезпечні.


ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Укажіть мономерну ланку поліетилену.

2. Укажіть назву мономеру поліетилену.

А пропан Б етан В етин Г етен

3. Позначте властивість поліетилену, на якій ґрунтується виробництво водопровідних і каналізаційних труб, а також пакувальних матеріалів. А добрий ізолятор Б водо- й газонепроникний

В термопластичний Г крихкий

4. Позначте кількість мономерних ланок у поліетилені, відносна молекулярна маса якого становить 56 000.

А 1000 Б 2000 В 2500 Г 1500

5. Етин об’ємом 288 л згорів повністю в атмосфері кисню. Обчисліть об’єм кисню (н. у.), використаного в реакції.

6. Пропан об’ємом 112 л повністю згорів у кисні. Обчисліть об’єм витраченого кисню та вуглекислого газу (н. у.), що утворився.

7. Суміш етану й етену об’ємом 179,2 л, у якій об’ємна частка насиченого вуглеводню становить 60 %, повністю спалили. Обчисліть об’єм (н. у.) витраченого кисню та утвореного карбон(^) оксиду.

ЦІКАВО ЗНАТИ

На початку 60-х років ХХ ст. у Тихому океані утворився «айсберг» із сміття. За площею поверхні він більший від штату Техас. На думку вчених, маса «айсберга» перевищує 3,5 т. До того ж він щорічно збільшується через сміття, яке приносять течії океану (рис. 83, с. 156). Нині немає жодних пропозицій щодо очищення океану від цього забруднення.

Рис. 83. Картосхема розташування «айсберга» зі сміття в Тихому океані

Альтернативою використання поліетиленових пакетів є синтез біо-розкладного пластику. Це один з полімерів, які виробляють з рослинної сировини. Вони розкладаються до неагресивних для довкілля речовин — карбон(^) оксиду та води. Однак виробництво їх є затратним і процес розкладу до кінцевих продуктів не в усіх з них вивчено.

 

Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Савчин

 






^