Лабораторна робота № 2 полімерні матеріали

Мета роботи – ознайомитися з будовою та властивостями високомолекулярних речовин.

Вимоги до знань і умінь

Студент повинен знати: способи отримання, будову та властивості високомолекулярних речовин.

Студент повинен вміти: проводити якісну реакцію на крохмаль, отримати з клітковини віскозу, розв’язувати задачі технологічного характеру, яі пов’язані із отриманням, будовою та властивостями високомолекулярних сполук.

Теоретична частина

Високомолекулярні сполуки ще називаються органічними полімерами.

Полімери можна отримати двома способами:

1. Спосіб полімеризації.

2. Спосіб поліконденсації.

Спосіб полімеризації заключається у тому, що розриваються подвійні або потрійні зв’язки у органічних сполуках.

Н₂С = СН₂ → - Н₂С – СН₂ -

етилен поліетилен

Схематично: А = А → - А – А -

Тут ми маємо однаковий склад полімерних ланцюгів.

Спосіб поліконденсації заключається у тому, що при утворенні полімеру йде звільнення низькомолекулярного продукту (Н₂О, СО, H₂S).

(Н - А) + (Б - ОН) → [- А – Б -] + Н₂О

При поліконденсації структурні ланцюги можуть бути різні.

Кількість ланцюгів (n) залежить від різних факторів: тиску, температури, каталізатора. Від величини ланцюгів або від їх кількості залежить властивості полімерів.

Для поліетилену: при n = 20 одержуємо в’язку рідину, при n = 100 одержуємо воскову речовину, а при n = 1000 отримаємо твердий продукт.

По хімічній природі, складу ланцюгів та їх конфігурації бувають такі полімери:

1. Гомополімери – це такі, які мають одну і ту саму хімічну природу.

При цьому вони можуть бути розгалужені (лінійні) і привиті (прищеплені), але бокові ланцюги менш ніж головні.

2. Сополімери – це продукти спільної полімеризації або поліконденсації мономерів різної природи.

Вони можуть бути лінійні, привиті і блок – сополімери, коли об’єднуються в ланцюги десятки тисяч блоків. При цьому можуть бути органічні і неорганічні кільця.

Велике значення мають сітчасті сополімери, вони ніби то сточуються (зшиваються) між собою поперечним зв’язком.

Природні високомолекулярні сполуки

До них відносяться білки, крохмаль, клітковина та каучук.

Білки – складаються із багатьох кілець зв’язаних між собою пептидним зв’язком.

- С – N - або - СО – NH –

|| |

О Н

Це залишки різних амінокислот зв’язаних між собою. Молекулярна вага від десятків тисяч до кілька мільйонів в.о. Білки мають спіральну конфігурацію.

Крохмаль і клітковина - це вуглеводи природного походження. Формула (С₆Н₁₀О₅)_n. Відрізняються вони характером будови ланцюгів.

У крохмалю ланцюг сильно зігнутий, зв’язок – містковий.

У клітковині розташування атомів – лінійне. Крохмаль гідролізується кислотами і ферментами. Клітчатка – ні.

Молекулярна вага у крохмалю менша ніж у клітковини.

Каучук – (C₅H₈)n. М. В. 170 –200 тис. в.о. Макромолекули каучуку побудовані ланцюгоподібно. При вулканізації відбувається зшиття молекул каучуку з сіркою і утворюється резина (гумка). Коли сірки буде більше 25–30%, каучук перетворюється в тверду речовину чорного кольору – ебоніт. Із ебоніту роблять радіоприлади, медичний інструмент і другі прилади.

Штучні високомолекулярні речовини. Їх одержують шляхом хімічної переробки природних високомолекулярних речовин.

Наприклад, ацетилцелюлоза – складний ефір целюлози і оцтової кислоти [C₆H₇O₂(–O–CH₃CO)₃]n. Це негорючий матеріал, який широко використовується для виготовлення кіноплівки, ацетатного шовку і пластмас.

Нітроклітчатка, тринітроклітчатка [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]n – піроксилін. Це – ефір целюлози і азотної кислоти. Застосовується як вибухова речовина. Одержують бездимний порох.

(С₆Н₁₀О₅)_n + 3nНNО₃→ 3nН₂О + [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]n

Нітроклітчатка разом з камфорою утворюють целулоїд, з якого одержують кіноплівки, іграшки, скло “триплекс”.