Laboratorny_praktikum_po_khimii-2010

n НООС - R - СООН + n НО – R' – OH

НО [ - ОС - R - СО - OR' - О - ]n Н + (n-1) Н20

полиэфир

Полимеры с макромолекулами линейного или разветвленного строения, способные многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении, называются термопластичными. Они растворяются в органических растворителях. Полимеры, необратимо меняющие свойства при нагревании, на-

зывается термореактивными.

В табл. 13.2 сведены наиболее распространенные полимеры.

Таблица 13.2

Схемы реакций получения некоторых полимеров

101

Изучите следующие теоретические вопросы:

·электронное строение углерода, его валентные состояния и характеристика связей;

·строение органических соединений, классификация, сущность понятий: изомеры, гомологи, радикалы, функциональные группы;

·основные источники органических соединений и роль органических соединений в жизни и практической деятельности человека;

·высокомолекулярные органические соединения и их принципиальные отличия от низкомолекулярных органических соединений;

·основные методы получения полимеров, сущность понятий: мономер, олигомер, полимер, степень полимеризации.

102

· свойства полимеров и основные направления их практического использования.

Рабочее задание

Задание 1. Получение углеводородов простой перегонкой нефти

(демонстрационно)

Углеводороды – самые распространённые в природе органические соединения, они же являются основой и источником получения других классов соединений.

Сырьём для получения углеводородов является природное ископаемое топливо - газ, нефть, уголь.

В перегонную колбу дистилляционной установки (рис. 13.2.) налейте до половины её объёма нефти, бросьте несколько керамических кусочков (для равномерного кипения), плотно закройте колбу пробкой с термометром (шкала до 350 ° С), проверьте плотность соединения частей установки. Затем пустите воду в рубашку охлаждения холодильника и включите колбонагреватель.

По мере нагревания нефти начнётся постепенное испарение углеводородов

иих конденсация в холодильнике (перегонка).

Входе перегонки следите за равномерностью кипения смеси, за показаниями термометра и за поступлением отгона в приёмник.

Рис. 13.2. Установка для простой перегонки

Отберите следующие фракции дистиллята:

IV – t = (200-250) ° С (газойль)

Укажите состав нефти (объёмные проценты фракций) и назначение полученных при перегонке продуктов.

103

Задание 2. Окисление органических соединений

Практически все органические соединения горят, образуя углекислый газ, воду и выделяя при этом большое количество тепла. С помощью этой реакции можно отличить органическое вещество от неорганического. На практике это свойство органических соединений используется для получения энергии, углеводороды – прекрасное моторное топливо.

Горение – это жёсткое окисление. Но если реакцию проводить в мягких условиях, используя различные окислители, давление, катализаторы, то можно получить промежуточные продукты окисления, которые нашли широкое применение в практической деятельности человека.

Общую схему окисления углеводородов можно представить в следующем виде (где [O] – окислитель):

пятую – формальдегида, в шестую – уксусной кислоты. Добавьте к октану, стиролу, толуолу и уксусной кислоте раствор КМnO4, к изоамиловому спирту раствора К2Сг2O7, к формальдегиду раствор Ag2O в NH4OH. В пробирки с толуолом и спиртом прибавьте по несколько капель концентрированной серной кислоты для усиления окислительных свойств КМnO4 и К2Сг2O7.

Отметьте наблюдаемые явления в каждой пробирке и запишите уравнения реакций

Сделайте выводы об отношении различных соединений к окислителям, их устойчивости и распространении в природе.

Задание 3. Получение высокомолекулярных соединений (полимеров)

Феноло-формальдегидный полимер получают реакцией поликонденсации фенола с формальдегидом.

104

В круглодонную колбу поместите 4 г кристаллического фенола и 10 мл концентрированного раствора аммиака, а затем прилейте 3 мл 40-процентного раствора формальдегида. К колбе присоедините обратный холодильник и нагревайте смесь на плитке с закрытым обогревом в течение 20 мин. По мере нагревания жидкость в становится мутной и из нее выделяется светло-желтая смола.

Отсоедините остывшую колбу от холодильника. Мутную воду слейте. Смолу с помощью палочки перенесите в фарфоровую чашку, промойте водой и нагрейте на плитке. При этом получится нерастворимый неплавкий полимер – резит.

Задание 4. Химические свойства полимеров

Химические реакции полимеров, в основном, мало отличаются от реакций низкомолекулярных органических веществ и обусловливаются присутствием в них определенных функциональных групп. Однако на характер этих реакций оказывают влияние величина и строение полимерных молекул.

Химические превращения могут быть двух видов: полимераналогичные (реакции звеньев цепи) - без изменения формы и длины макромолекулы

[ R-X ]л → [R-Y]n,

макромолекулярные – изменяется степень полимеризации, а иногда и структура основной цепи полимера. Типичным примером таких реакций являются реакции отверждения термопластичных полимеров за счет взаимодействия функциональных групп их молекул, например превращение резола в резит при получении фенол-формальдегидной смолы. «Сшивание» макромолекул может быть достигнуто с помощью отвердителей – веществ, вступающих в реакцию с функциональными группами макромолекул. Например, макромолекулы полиизопрена объединяются с помощью серы в новые макромолекулы сетчатой структуры за счет разрыва π-связей (вулканизация)

105

6.Какие реакции полимеров называются макрореакциями? К какому типу реакций относятся вулканизация каучука и каково ее назначение? Иллюстрируйте ответ соответствующими реакциями.

7.Напишите уравнение реакций образования бутадиенового каучука, сульфирования полистирола и гидролиза полиметилметакрилата. Укажите тип реакций.

Типовые задания для тестирования

1. Молекулярная масса полимера имеет ____ значение

3.Разветвленные и сетчатые полимеры образуются при полимеризации или поликонденсации низкомолекулярных веществ, имеющих _____

1)о две функциональные группы 2) о три и более функциональных групп

3)о одну функциональную группу 4) о различное число функциональных групп

4.Ионная полимеризация происходит через стадию образования активных центров, в качестве которых выступают _____

5.Полимер, являющийся основной ацетатного щелка, получают _____

1)о взаимодействием целлюлозы с уксусным ангидридом

2)о взаимодействием крахмала с уксусной кислотой

3)о полимеризацией винилацетата

4)о поликонденсацией глюкозы в растворе уксусной кислоты

6.При нагревании белков в водных растворах кислот и щелочей происхо-

дит их ______

1) о денатурация 2) о конденсация 3) о гидролиз 4) о коагуляция

Литература: [1: §§13.1-13.3; 14.1- 14.4]; [2- гл. 22, §§ 152-156; ].

108

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Практическое значение учебного пособия «Лабораторный практикум по химии» – в возможности использования его материалов в процессе накопления познавательных и прикладных знаний, которые в дальнейшем применяются при выполнении лабораторных работ и в будущей профессиональной деятельности студентов.

Выполнение лабораторных работ позволяет ответить на вопросы о возможности использования изученных ими веществ в будущей профессии.

Данное учебное пособие развивает у студентов навыки самостоятельного, логического мышления и способность интегрировать полученные знания применительно к решению конкретных задач профессиональной деятельности.

Библиографический список

1. Коровин, Н. В. Общая химия [Текст] / Н.В. Коровин. – М.: Высш. шк.,

2000. – 558 с.

2. Глинка, Н.Л. Общая химия: учебник [Текст] / под ред. В.А. Попкова, А.В. Бабкова. – 16- е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство Юрайт ; Высшее образование, 2010. – 886 с. – ( Основы наук).

3. Растворы. Дисперсные системы [Текст]: метод. указан. к внеаудиторн. самост. работе для студ. 1-го курса всех специальностей / Воронеж. гос. арх.- строит. ун-т; сост.: О.Р. Сергуткина, Л.Г. Барсукова, О.Б. Кукина. – Воронеж,

2008. – 32 с.

4.Энергетика химических процессов. Электрохимические процессы [Текст]: метод. указан. к внеаудиторн. самост. работе для студ. 1-го курса всех специальностей / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.: Г.Г. Кривнева, Л.Г. Барсукова, Г.Ю. Вострикова. – Воронеж, 2008. – 39 с.

5.Основные понятия и законы химии. Классы неорганических соединений [Текст]: метод. указан. к внеаудиторн. самост. работе для студ. 1-го курса всех специальностей / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.: О.В. Артамонова, Л.Г. Барсукова. – Воронеж, 2008. – 31 с.

109