38. Основные понятия химической кинетики.

Химическая кинетика изучает закономерности протекания реак­ций во времени. Это наука о скоростях и механизмах химических превращений. Основная задача химической кинетики заключает­ся в установлении связи между скоростью химической реакции и условиями ее проведения.

Элементарный акт (элементарная стадия) химической реак­ции — превращение одной или нескольких находящихся в кон­такте частиц (молекул, радикалов, ионов) в другие частицы за время порядка 10~¹³ с.

Механизм химической реакции — совокупность элементарных стадий, из которых складывается процесс превращения исходных веществ (реагентов) в конечные вещества (продукты).

Кинетическая схема химической реакции — совокупность пред­полагаемых элементарных стадий, из которых складывается сум­марный химический процесс.

Простая реакция — одностадийный, односторонний химиче­ский процесс; в простой реакции осуществляется элементарный акт взаимодействия между молекулами с преодолением одного энергетического барьера. Простая реакция состоит из одних и тех же элементарных актов.

Промежуточные частицы — частицы, образующиеся в одних стадиях химического процесса и расходующиеся в других. Проме­жуточными частицами могут быть устойчивые молекулы и ионы, неустойчивые свободные радикалы и ион-радикалы.

В зависимости от фазового состояния исходных веществ и про­дуктов реакции различают гомогенные и гетерогенные реакции.

Гомогенная химическая реакция протекает в одной фазе: в сме­си газов, в жидком растворе или в твердой фазе. Гетерогенная хи­мическая реакция протекает на границе раздела фаз: двух твер­дых, твердой и жидкой, твердой и газообразной, двух жидких, жидкой и газообразной. Гомогенно-гетерогенная химическая реак­ция — сложная химическая реакция, в которой одни стадии явля­ются гомогенными, а другие — гетерогенными.

Кроме того, в химической кинетике реакции классифицируют по такому кинетическому параметру, как молекулярность.

Молекулярность реакции — число частиц, принимающих учас­тие в элементарном акте химической реакции. Мономолекулярная реакция — простая реакция, в элементарном акте которой уча­ствует только одна частица. Например, это реакция разложения ацетона С₃Н₆0 -» С₂Н₄ + Н₂ + СО. Бимолекулярная реакция — про­стая реакция, в элементарном акте которой принимают участие две частицы, например 2HI -» Н₂ + 1₂. Тримолекулярная реакция — про­стая реакция, в элементарном акте которой принимают участие три частицы, например 2NO + 0₂ —> 2N0₂. Участие большего чис­ла частиц в одном элементарном акте маловероятно.

Скорость химической реакции — изменение количества веще­ства, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени в единице объема.

56. Состав, получение, классификация полимеров. Механические свойства полимеров. Взаимодействие полимеров с растворителями.

Полимеры — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимер — это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико. Во многих случаях количество звеньев может считаться достаточным, чтобы отнести молекулу к полимерам, если при добавлении очередного мономерного звена молекулярные свойства не изменяются. Как правило, полимеры — вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

В строении полимера можно выделить мономерное звено — повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов. Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, например поливинилхлорид (—СН₂—CHCl—)_n, каучук натуральный и др.

Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений.

По химическому составу полимеры подразделяются: органические, элементоорганические, неорганические.

По форме макромолекул полимеры делят: линейные, разветвленные, ленточные, плоские, гребнеобразные, полимерные сетки.

По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен) при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают. Этот процесс обратим. Термореактивные полимеры при нагреве подвергаются необратимому химическому разрушению без плавления. Молекулы термореактивных полимеров имеют нелинейную структуру, полученную путём сшивки (например, вулканизация) цепных полимерных молекул. Упругие свойства термореактивных полимеров выше, чем у термопластов, однако, термореактивные полимеры практически не обладают текучестью, вследствие чего имеют более низкое напряжение разрушения.

Одна из основных особенностей полимеров состоит в том, что отдельные отрезки цепей (сегменты) могут перемещаться путем поворота вокруг связи и изменения угла. Такое смещение, в отличие от растяжения связей при упругой деформации истинно твердых тел, не требует большой энергии и происходит при невысокой температуре. Эти виды внутреннего движения смена конформаций, несвойственные другим твердым телам, придают полимерам сходство с жидкостями. В то же время большая длина искривленных и спиралеобразных молекул, их ветвление и взаимная сшивка затрудняют смещение, вследствие чего полимер приобретает свойства твердого тела.

Процессы взаимодействия полимеров с низкомолекулярными жидкостями, приводящие к набуханию и растворению полимеров, имеют большое практическое значение как при переработке полимеров, гак и при эксплуатации полимерных изделий. Например, многие синтетические волокна и пленки получают из растворов. Процесс пластификации, применяемый в производстве изделий из полимерных материалов, основан на набухании полимеров в пластификаторах. Лаки и клеи — это растворы полимеров. Во всех перечисленных случаях очень важно, чтобы полимеры хорошо набухали и растворялись в низкомолекулярных жидкостях.