Домашній експеримент Вилучення каучуку із молочного соку рослин
Каучук міститься в багатьох рослинах і легко може бути вилучений із них. Однією з таких рослин є кімнатний фікус.
Для вилучення каучуку із фікуса необхідно зрізати листок і зібрати в пробірку молочний сік, який буде виділятися з черешка. До зібраного соку додати 5–10 мл води та кальцій хлориду або амоній сульфату (не більше 1 г). Суміш розмішати і по краплинам добавляти в неї спирт до появи каучуку на поверхні розчину. Каучук перенести скляною паличкою в пробірку, в якій міститься декілька мілілітрів розчинника (бензин, бензен, хлороформ). Вміст пробірки розділити на 2 частини. До першої частини додати розчин калій перманганату (марганцівки). На що вказує зникнення забарвлення розчину?
Другу частину розчину обережно випарюють на склі. Після видалення розчинника на склі утворюється еластична плівка каучуку.
За допомогою пінцета каучук, який дістали із розчину, можна витягти в тонкі, довгі нитки.
Творці хімії
Сергій Васильович Лебедєв (1874–1934), російський радянський хімік, академік (мал. 29).
Досліджував процеси полімеризації ненасичених вуглеводнів. У 1910 р. вперше одержав зразок синтетичного бутадієнового каучуку. Керував розробкою першого в світі промислового способу добування синтетичного каучуку, здійсненого в 1927-1932 рр.
Перевір себе
1. Із якої сировини одержують природний каучук?
2. Розкрий «хімізм» добування синтетичного каучуку.
3. Які види синтетичного каучуку ти знаєш?
4. Як одержують гуму? В чому полягає процес вулканізації?
5. Назви основні галузі застосування каучуку та продуктів його переробки?
Поміркуй.
Чому каучук еластичний? Яких властивостей набуває каучук, перетворений у гуму?
Гума, як відомо, має властивість розтягуватись. Чим, на твою думку, це можна пояснити?
Гумові вироби не можна зберігати при високій і дуже низькій температурі. Чому? Спрогнозуй, що може відбуватись з гумою за цих умов?
4.* Розрахуй об’єм 1,3-бутадієну, який можна добути з 500 л розчину, масова частка етилового спирту в якому 96 %, а густина ρ=0,8 кг/л.
Природні та хімічні волокна. Люди здавна використовують волоконні матеріали для виготовлення одягу та виробів домашнього вжитку. Одні з цих природних, або натуральних, волокон мають рослинне походження (бавовняні, лляні) і складаються з целюлози, а інші – тваринне походження (вовняні, шовкові) і складаються з білків (мал. 30). Усі волокна – це сукупність величезних макромолекул, що мають лінійну будову та розміщені впорядковано, орієнтуючись вздовж осі волокна.
З розвитком техніки і текстильної промисловості, попит на волокна помітно зріс. Виникла потреба їх одержання хімічними методами. Одну групу хімічних волокон (їх називають штучними) отримують шляхом переробки природних полімерних матеріалів (віскозні, ацетатні волокна), а волокна іншої групи (їх називають синтетичними), одержують із полімерів, синтезованих хімічно (лавсан, капрон, найлон) (мал. 31).
Штучні волокна. Вихідним природним полімером для одержання штучних волокон є целюлоза, виділена із деревини або бавовни. Щоб відділити полімерні макроланцюги целюлози один від одного, її хімічно обробляють, переводять в розчинний стан. Досить поширеною є обробка целюлози оцтовою або нітратною кислотами. Ці речовини вступають у реакцію естерифікації, внаслідок чого утворюються естери-полімери (ацеталцелюлоза або нітроцелюлоза).
У розчині, що утворився, макромолекули розміщені досить хаотично. Для одержання волокон розчин полімеру пропускають крізь фільєри, що містять багато дрібних отворів. Проходячи крізь отвори фільєри, макромолекули, як стовбури дерев при їх сплавленні вузькою річкою, починають орієнтуватися вздовж осі струменя розчину (мал. 32). При подальшій обробці розміщення макромолекул стає ще впорядкованішим.)
Часто штучні волокна використовують не у вигляді довгих ниток (шовк), а у вигляді різаних волокон довжиною в кілька сантиметрів (штапель). Штапель нерідко застосовують для спільного прядіння з іншими волокнами, наприклад, із вовною.
Синтетичні волокна. Основу синтетичних волокон, як ви вже знаєте, складають не природні високомолекулярні речовини, а синтетичні полімери. Речовини, що утворюють синтетичні волокна, певним чином схожі з білковими речовинами. Молекули всіх волокон мають лінійну будову і складаються із ланок, що повторюються. Такими ланками у молекулі целюлози є залишки глюкози, а в молекулах білків, наприклад, натурального шовку та вовни, – залишки амінокислот. Останні з’єднуються в макромолекулу білка вже відомими вам пептидними зв’язками.
У молекулах, що утворюють поширені синтетичні волокна (капрон, найлон), також існують пептидні зв’язки між групами атомів, що повторюються. Але за хімічною природою ці групи атомів відрізняються від тих, що утворюють молекули природних білків. Наприклад, полімерна молекула капрону має такий вигляд:
При нагріванні вихідні речовини взаємодіють між собою, утворюючи полімерні молекули. У результаті цього утворюється в’язка смола, яку продавлюють крізь тонкі отвори фільєри. Охолоджений струмінь смоли твердне, утворюючи волокна. Далі волокна розтягують на барабанах; при цьому вони значно подовжуються, бо макромолекули, що утворюють їх, випрямляються і розміщуються вздовж осі волокна. Від цього міцність волокон зростає.
Синтетичні волокна за міцністю значно перевершують природні та штучні волокна. Із капрону, наприклад, можна одержати настільки тонкі волокна, що нитка довжиною майже 10 км матиме масу лише 1 г. Вироби із капрону та найлону не піддаються гниттю, не поїдаються міллю, вони не гігроскопічні, після прання швидко сохнуть і приймають початкову форму. Із цих волокон виробляють панчохи і шкарпетки, шарфи, канати, щітки, тканину для парашутів, волокна спеціального призначення тощо. До їх недоліків можна віднести порівняно низьку термостійкість. Так, капрон плавиться уже за температури близько 200 ºС.
Широкого розповсюдження набули й інші синтетичні волокна – лавсан, хлоран, нітрон, енант тощо. Останнім часом розроблюються і виробляються волокна спеціального призначення.
Розпізнавання типу волокон. Зручним способом визначення типу волокна є спостереження за його поведінкою при нагріванні та горінні.
Бавовняні тканини горять швидко, розповсюджуючи запах паленого паперу, після згорання залишається попіл. Вовна та натуральний шовк горять повільно, із запахом паленого пір'я; після згорання утворюється темна кулька, яка при розтиранні перетворюється в порошок. Штучне ацетатне волокно горить швидко, утворюючи некрихку кульку темно-бурого кольору.
Синтетичні волокна капрон і лавсан при нагріванні розм'якшуються і плавляться, із розплаву можна витягти нитки. При згоранні утворюють темні кульки, що не розтираються. Лавсан горить кіптявим полум'ям, горіння капрону супроводжується неприємним запахом.
Висновки
Волокна широко використовують у народному господарстві та побуті. Хімічні волокна одержують шляхом переробки природних та синтетичних матеріалів. Різні типи волокон можна розпізнати за характером їх горіння.
Для допитливих
Перше хімічне волокно. Промислове виробництво хімічних волокон розпочалося після створення в 1930-ті роки американським хіміком У. Карозерсом найлону (інші назви – нейлон, анід). Волокна найлону міцніші за волокна вовни і бавовни, і цей матеріал став дешевою альтернативою натуральному шовку.
Змінюючи склад сировини, одержують різні типи найлону. Деякі з них завдяки міцності використовують при виготовленні частин машин і механізмів. Вони не піддаються впливу високих температур і різних хімічних реагентів.
Для допитливих. Довідник .