Презентація "Високомолекулярні сполуки"

Високомолекулярні сполуки10 клас

План заняття: Поняття про високомолекулярні сполуки та полімери, класифікація. Властивості полімерів. Будова макромолекул. Реакції полімеризації та поліконденсаціїВикористання

Поняття про високомолекулярні сполуки та полімери. Полімери — це речовини, що складаються з великого числа структурних ланок, сполучених у довгі молекули хімічними зв’язками.

Класифікація полімерів

ПРИРОДНІ ПОЛІМЕРИ

Особливості будови. Число структурних ланок у складі молекул полімерів може сягати декількох мільйонів, тому ці молекули дуже великі, їх іще називають макромолекулами. Відносна молекулярна маса полімерів також дуже велика і може сягати десятків мільйонів, тому полімери також називають високомолекулярними сполуками.

Будова полімерів. Структурні ланки, з яких складаються молекули полімерів,— це групи атомів, що є характерними для кожного полімеру, їх називають елементарними ланками . Елементарна ланка — це група атомів, що багаторазово повторюється в макромолекулі полімеру.

Формула полімерів Хімічні формули полімерів записують, зазначаючи у квадратних дужках формулу елементарної ланки. За дужками символом n позначають середнє число елементарних ланок у макромолекулах, яке називають ступенем полімеризації. Ступінь полімеризації — середнє число елементарних ланок у макромолекулі полімеру:

Властивості полімерів. Механічні властивості. Для полімерів характерні: • еластичність або гнучкість; • незначна крихкість склоподібних полімерів (наприклад, оргскло); • здатність молекул орієнтуватися вздовж напрямку механічного навантаження, що використовують для виготовлення волокон та плівок.

Властивості полімерів2. Здатність розчинятися. Полімери розчиняються набагато гірше за їх низькомолекулярні аналоги. Розчинність полімерів залежить насамперед від полярності їхніх молекул: полярні (гідрофільні) полімери краще розчиняються у воді чи полярних органічних розчинниках, а неполярні (гідрофобні) — у неполярних органічних розчинниках. Також на розчинність впливає розмір та будова молекул полімерів.

Властивості полімерів3. Термопластичність. Властивість тіла змінювати свою форму за нагрівання і зберігати її після охолодження називають термопластичністю. За цим параметром полімери поділяють на термопластичні та термореактивні.

Будова макромолекул. Особливі властивості полімерів зумовлені не тільки великими розмірами, а й особливостями будови макромолекул. Розрізняють три основні різновиди будови макромолекул: лінійна, розгалужена та сітчаста. Будова макромолекул зумовлює фізичні та експлуатаційні властивості полімерів

Лінійна будова У таких макромолекулах елементарні ланки сполучені послідовно, без розгалужень. Такі макромолекули можуть набувати різної форми: витягуватися в довгі молекули, скручуватися у спіраль або клубок. Вони можуть оборотно (без розривання хімічних зв’язків) змінювати свою форму, тобто виявляти гнучкість.

Розгалужена будова. У макромолекулах розгалуженої форми у деяких місцях трапляються розгалуження ланцюгів за рахунок сполучення однієї ланки з кількома іншимикрохмаль

Сітчаста будова полімерів Сітчаста (просторова, або тривимірна) будова. Усі структурні ланки об’єднуються у велику просторову міцну . Будова таких полімерів певною мірою нагадує будову речовин з атомними кристалічними ґратками.

Характеристика полімерів різної будови

Реакції полімеризації та поліконденсаціїПолімери утворюються в реакціях полімеризації або поліконденсації. Полімеризація — процес синтезу високомолекулярної сполуки шляхом багаторазового приєднання молекул низькомолекулярної речовини до активного центру. Реакція полімеризації більш характерна для ненасичених сполук переважно з подвійним зв’язком.

Назву лінійного полімеру утворюють додаванням префікса «полі»: а) до назви складової повторюваної ланки, яку пишуть у дужках (систематичні назви); б) до назви мономера, з якого одержали полімер (напівсистематичні назви, які IUPAC рекомендує використовувати для найпоширеніших полімерів). Назву складової повторюваної ланки утворюють за правилами хімічної номенклатури. [–CH2–CH2–]n Полі (етилен), поліетилен Назви полімерів

Реакція полімеризаціїГрупою R у цих молекулах можуть бути будь-які вуглеводневі залишки, атоми чи групи атомів, зокрема характеристичні групи – називають її мономером Мономер — низькомолекулярна речовина, з якої шляхом полімеризації або поліконденсації утворюється полімер

Революція в синтезі полімерів відбулася після відкриття К. Циглером та Дж. Наттою каталізаторів для реакції полімеризації на основі сполук Титану та Алюмінію, за що 1963 року вони були нагороджені Нобелівською премією.

Реакція поліконденсаціїПоліконденсація — процес синтезу полімерів із поліфункціональних сполук, що супроводжується утворенням побічних низькомолекулярних речовин. Але є одна відмінність: під час поліконденсації окрім полімеру утворюється ще певна низькомолекулярна речовина (вода, амоніак, спирт тощо):поліамід

Реакція утворення фенолформальдегідних смол (новолак, резол): Процес поліконденсації є ступінчастим. Спочатку взаємодіють дві молекули мономера з утворенням молекули димера, потім реагують димерні молекули. Реакція поліконденсації двоатомного спирту етиленгліколю:

Особливості реакції поліконденсації Але є одна відмінність: під час поліконденсації окрім полімеру утворюється ще певна низькомолекулярна речовина (вода, амоніак, спирт тощо). Зокрема, саме за цією схемою із 6-амі-ногексанової кислоти синтезують капрон, а з протеїногенних амінокислот у рибосомах відбувається синтез білків. У реакції поліконденсації можуть брати участь також дві речовини, кожна з яких містить характеристичні групи, що взаємодіють одна з одною. Наприклад, з двохатомних спиртів та двохосновних карбонових кислот синтезують поліестери:

 реакція утворення поліетилену і гліцилгліцину: Mr(полімеру) = n ∙ Mr(ел.ланки),

Використання полімерів

М. Калуш,Івано-Франківська обл., власник – компанія з Нідерландів. Синтезують:поліетилен, полівінілхлорид.

Завдання1. Формулу поліпропілену можна записати так: H-[CH2-CH(CH3)]n-H. Визначте молярну масу поліпропілену, якщо кожна молекула містить по 150 структурних ланок.2. Формулу полістиролу можна записати так: H-[CH2-CH(C6 H5)]n-H. Визначте число структурних ланок у його молекулах п, якщо його молярна маса дорівнює 12 482 г/моль.

Розв’язання. Дано: H-[CH2-CH(CH3)]n-Hn=150 M(H-[CH2-CH(CH3)]n-H) - ?M(полімеру) = n ∙ Mr(ел.ланки),М(H-[CH2-CH(CH3)]n-H) = 150х (12х3 + 1х6) + 1х2= 6302 г/моль. Відповідь: 6302 г/моль. Задача №1

Розв’язання. Дано: M(H-[CH2-CH(C6 H5)]n-H)=12 482 г/моль.n - ?M(полімеру) = n ∙ Mr(ел.ланки),Відповідь: 120 М (H-[CH2-CH(C6 H5)]n-H) =124821х2 + n(12х8+1х8)=12482n(12х8+1х8)=12482 - 2104 хn= 12480n= 120 Задача №2

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ: Опрацювати параграф 32 Виконати впр.510 ст. 199 Формулу капрону, що є продуктом поліконденсації певної амінокислоти, можна записати так: H-[NH-(CH2)x-CO]n-OH. Визначте число атомів Карбону в одній молекулі цієї амінокислоти, якщо молярна маса капрону дорівнює 6368 г/моль, а кожна його молекула містить по 50 структурних ланок.