Поняття про полімери

Єрьомкіна Світлана2023 Поняття про полімери. Поліетилен.

. План заняття. Повторення про етен. Реакція полімеризаціїФізичні властивості поліетилену. Застосування поліетилену

Етен - це ненасичений вуглеводень. Завдяки цьому атоми Карбону в його молекулах можуть приєднувати інші атоми. Однією з хімічних реакцій, у яких реалізується така властивість етену, є реакція полімеризації (від грец. polymeres - той, що складається з багатьох частин). Під дією певних речовин (ініціаторів) подвійний зв’язок у молекулі етену може розриватися й атоми Карбону можуть приєднувати інші атоми, зокрема атоми Карбону іншої молекули етену:

Умовно рівняння реакції полімеризації записують так: Полімеризація - процес сполучення багатьох молекул низькомолекулярної речовини (мономеру) у молекулу полімеру.

Класифікуйте речовину (- CH2 - CH2 - )n Зміст реакції полімеризації полягає в об’єднанні великої кількості молекул ненасичених вуглеводнів - мономерів - один з одним. Продукти реакції полімеризації називають полімерами, у їхніх молекулах багато разів повторюється фрагмент молекули мономеру.

Фрагмент у молекулі полімеру, що повторюється, називають елементарною ланкою, число n — ступенем полімеризації: Ступінь полімеризації показує число молекул мономеру, що об’єдналися в одну молекулу полімеру. Він може бути від тисячі до сотень тисяч. Оскільки молекули полімерів складаються з великої кількості фрагментів, вони мають дуже великі молекулярні маси. Саме тому інша назва полімерів - високомолекулярні сполуки. У формулах полімерів не зазначено, чим закінчується карбоновий ланцюг.

Назви полімерів походять від назви мономерів. В реакцію полімеризації вступив етилен (етен), тому продукт реакції називають поліетиленом: Елементарна ланка поліетилену -CH2-CH2- складається з двох однакових груп атомів -CH2-. Але формулу поліетилену не записують у спрощеному вигляді [-CH2-]. Це робити не прийнято, тому що формула полімеру має відображати його зв'язок з початковою речовиною - мономером, у цьому випадку - етиленом CH2=CH2.

Етилен і поліетилен мають однаковий якісний і кількісний склад: обидва складаються з атомів Карбону й Гідрогену, причому в обох речовинах на один атом Карбону припадає два атоми Гідрогену. Важливою відмінністю між ними є те, що в молекулі етену існує подвійний зв’язок - це ненасичений вуглеводень, а в поліетилені всі зв’язки одинарні. Фактично поліетилен - це алкан з високою молекулярною масою, тому хімічно він досить інертний. Поліетилен не взаємодіє ані з кислотами, ані з лугами, стійкий до дії окисників, не діє вода, але поліетилен - легкоплавка й горюча речовина. Саме хімічною стійкістю поліетилену пояснюється його широке застосування.

Застосування поліетилену

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

Поліетилен із довжиною карбонового ланцюга до 6 000 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, клейких плівок для ремонту 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. Окрім того, з поліетилену роблять диски, секційні полиці, столи та крісла. Також ним покривають поверхні для захисту від корозії. Поліетилен може поглинати жири, мастильні матеріали, різні забруднення, через це із часом втрачає свої властивості.

Поліетилен та екологія Незважаючи на широке застосування поліетилену, поліетилен становить велику загрозу для довкілля. Під час його горіння виділяються шкідливі речовини. Особливо екологічно небезпечним є накопичення поліетиленових пакетів на сміттєзвалищах. Там часто трапляється самозагоряння сміття, а під час горіння виділяються діоксини й фурани. Вони здатні впливати на генетичні зміни, що спричиняють мутації в рослинному та тваринному світі. Крім того, потрапляючи у Світовий океан, поліетиленові пакети призводять до загибелі багатьох морських тварин. Основна небезпека поліетиленових пакетів полягає у складності їх утилізації, оскільки поліетилен отримують із нафти — непоновлювального природного джерела. У ґрунті він розкладається не менше 200 років.

Поліетилен нестійкий до сонячної радіації. Використання поліетилену, наприклад, обмежується його низькою температурою плавлення. Під час його розкладання утворюються токсичні гази, які потрапляють в атмосферу. Доведено, що поліетилен становить приблизно 40 % від побутового сміття. Він не розкладається впродовж 100 й більше років, створюючи загрозу родючості ґрунтів, чистоті природних водойм. У багатьох країнах світу поліетиленові пакувальні пакети замінено на паперові, рекомендовано використовувати багаторазові сумки з тканини або в’язані сітки для продуктів. Відходи поліетилену, що потрапляють у сміття, - екологічно небезпечні.

Молекули етену (етилену) за певних умов можуть сполучатися одна з одною. Продуктом такої взаємодії є поліетилен. Перетворення етену на поліетилен - приклад реакції полімеризації. Ця реакція відбувається внаслідок руйнування подвійних зв’язків між атомами Карбону в молекулах етену й утворення простих зв’язків. У схемі полімеризації етену зазначають: мономер, ступінь полімеризації, полімер. ВИСНОВКИ

Відносна молекулярна маса полімеру - число приблизне, оскільки в одну макромолекулу можуть сполучатися від кількох десятків до кількох сотень тисяч молекул мономера. Поліетилен - один із найважливіших полімерів. Завдяки фізичним і хімічним властивостям поліетилен став широковживаним матеріалом. Він не розчиняється у воді, є хімічно інертним. Із поліетилену виготовляють плівку, тару, різноманітні вироби. ВИСНОВКИ