Урок Урок хіміїхімії

ПолімериПолімери10 клас10 клас

Учитель хіміїУчитель хіміїГранітненської ЗОШ І-ІІІ ст.Гранітненської ЗОШ І-ІІІ ст.

Демешко І.І.Демешко І.І.

ПоліетиленПоліетилен «Полі»«Полі» - від грецького - від грецького polyspolys – –

«численний»,«численний», «багато»«багато» і грецького і грецького merosmeros – – «частина»«частина» ПолімериПолімери – речовини, макромолекули – речовини, макромолекули

яких складаються з великої кількості яких складаються з великої кількості ланок, що повторюються, сполучені одна ланок, що повторюються, сполучені одна з одною хімічними зв’язками. з одною хімічними зв’язками.

Молекулярна масаМолекулярна маса полімеру полімеру змінюється від декількох тисяч до змінюється від декількох тисяч до декількох мільйонівдекількох мільйонів

Історія виникнення терміна Історія виникнення терміна “полімер”“полімер”

Термін Термін «полімери»«полімери» було введено в науку Йонесом Якобом було введено в науку Йонесом Якобом Берцеліусом у 1833 році (Й.Я.Берцеліус (1779— 1848), Берцеліусом у 1833 році (Й.Я.Берцеліус (1779— 1848), шведський вчений і мінеролог, іноземний почесний член шведський вчений і мінеролог, іноземний почесний член Петербургзської АН (1820)), для позначення особливого виду Петербургзської АН (1820)), для позначення особливого виду ізомерії, за якої речовини, що мають однаковий склад, мають ізомерії, за якої речовини, що мають однаковий склад, мають різну молекулярну масу, наприклад, етилен і бутилен, кисень і різну молекулярну масу, наприклад, етилен і бутилен, кисень і озон. Таке визначення терміна не відповідає сучасним озон. Таке визначення терміна не відповідає сучасним уявленням про полімери. «Істинні синтетичні полімери» на той уявленням про полімери. «Істинні синтетичні полімери» на той час ще не були відомі. Ряд полімерів було отримано ще в час ще не були відомі. Ряд полімерів було отримано ще в першій половині першій половині XIX XIX ст. Проте хіміки тоді, звісно, намагалися ст. Проте хіміки тоді, звісно, намагалися пригнітити полімеризацію і поліконденсацію, які призводили до пригнітити полімеризацію і поліконденсацію, які призводили до «осмолення» продуктів основної хімічної реакції, тобто до «осмолення» продуктів основної хімічної реакції, тобто до утворення полімерів (і дотепер полімери часто називають утворення полімерів (і дотепер полімери часто називають «смолами»).«смолами»).

Історічні відомостіІсторічні відомості Перші згадки про синтетичні полімери відносяться у часі до 1838 р. Перші згадки про синтетичні полімери відносяться у часі до 1838 р.

(полівінілхло­рид) і 1839 р. (полістирол). Хімія полімерів виникла (полівінілхло­рид) і 1839 р. (полістирол). Хімія полімерів виникла тільки зі створенням О.М. Бутлеровим теорії хімічної будови. Він тільки зі створенням О.М. Бутлеровим теорії хімічної будови. Він вивчав зв'язок між будовою і відносною стійкістю молекул, що має вивчав зв'язок між будовою і відносною стійкістю молекул, що має місце у реакціях полімеризації.місце у реакціях полімеризації.

Поштовх до подальшого свого розвитку наука про полімери дістала Поштовх до подальшого свого розвитку наука про полімери дістала головним чином завдяки інтенсивним пошукам способів син­тезу головним чином завдяки інтенсивним пошукам способів син­тезу каучуку, які здійснювали найвидатніші вчені багатьох країн каучуку, які здійснювали найвидатніші вчені багатьох країн (Г.Бушарда, У.Тілден До Гаррієс, І.Л.Кондаков, С.В.Лебедєв тощо). В (Г.Бушарда, У.Тілден До Гаррієс, І.Л.Кондаков, С.В.Лебедєв тощо). В 30­х роках було доведено існування вільного радикального й іонного 30­х роках було доведено існування вільного радикального й іонного механізму полімеризації. Велика роль у формуванні уявлень про механізму полімеризації. Велика роль у формуванні уявлень про реакції поліконденсації відво­диться роботам І.Корозерса.реакції поліконденсації відво­диться роботам І.Корозерса.

З початку 20­х років З початку 20­х років XX XX століття розви­ваються також теоретичні століття розви­ваються також теоретичні уявлення про бу­дову полімерів. Автором принципово нового уявлення про бу­дову полімерів. Автором принципово нового уявлення про полімери як про речовини, що складаються з уявлення про полімери як про речовини, що складаються з макромолекул, часточок над­звичайно великої молекулярної маси, був макромолекул, часточок над­звичайно великої молекулярної маси, був Г.Штаудінгер. Перемога ідей цього вченого примусила науковий світ Г.Штаудінгер. Перемога ідей цього вченого примусила науковий світ розглядати поліме­ри як якісно новий об'єкт дослідження хімії і розглядати поліме­ри як якісно новий об'єкт дослідження хімії і фізики.фізики.

КласКласифікація полімерівифікація полімерівЗа За походженнямпоходженням полімери полімери

поділяють на:поділяють на: — — природні (біополімери): природні (біополімери):

білки, НК, каучук;білки, НК, каучук; — — синтетичні:синтетичні: поліетилен, поліпропілен, поліетилен, поліпропілен,

фенолформальдегідні смоли.фенолформальдегідні смоли.

За За формою формою молекули полімерів молекули полімерів бувають: )бувають: )

— — лінійні: поліетилен, каучук лінійні: поліетилен, каучук натуральний;натуральний;

— — розгалужені: амілопектин, розгалужені: амілопектин, крохмаль;крохмаль;

— — сітчасті: епоксидні смоли.сітчасті: епоксидні смоли.

За За своєю природоюсвоєю природою полімери полімери бувають:бувають:

— — органічні;органічні; — — елементорганічні;елементорганічні; — — неорганічні.неорганічні.

ОдержуютьОдержують полімери методом: полімери методом:— — полімеризації;полімеризації;— — поліконденсації.поліконденсації.

Синтез полімерівСинтез полімерів

СНСН 22 = СН = СН 22 + + СНСН 22 = СН = СН 22 + + СНСН 22 = СН = СН 22+ …+ … етилен етилен етиленетилен етилен етилен

--СНСН 22 - СН - СН 22 -- + + -СН-СН 22 - СН - СН 22 - - + + -СН-СН 22 - СН - СН 22 -- + +……

(-СН(-СН 22 - СН - СН 22 - )- ) nn поліетиленполіетилен

nn СНСН 22 = СН = СН 22 (-СН(-СН 22 - СН - СН 22 - )- ) nn етилен поліетиленетилен поліетилен

Реакція полімеризації (спрощений вигляд )

Мономер (НМР)

Мономерна ланка

nСН2 = СН2 ( – СН2 – СН2 – )n етилен

поліетилен

полімер (ВМР)

ступінь полімеризації

Полімеризація Полімеризація

Процес послідовного сполучення молекул Процес послідовного сполучення молекул низькомолекулярної речовини (НМР) з низькомолекулярної речовини (НМР) з утворенням високомолекулярної (ВМР) утворенням високомолекулярної (ВМР) називається називається полімеризацією.полімеризацією.

nM nM Mn Mn ,, де М – молекула мономеру (НМР),де М – молекула мономеру (НМР), Mn Mn – молекула полімеру,– молекула полімеру, nn – число молекул мономеру, яке взяло – число молекул мономеру, яке взяло

участь у реакції.участь у реакції.

СТРУКТУРА ПОЛІМЕРІВСТРУКТУРА ПОЛІМЕРІВ

— —А—А—А—А—А— А—А—А—А—А— — — лінійналінійна структура структура полімера полімера

А—А—АА—А—А

——А—А—А—А—А—А—А— А—А—А—А—А—А—А—

А—А—А—АА—А

— — розгалуженарозгалужена структура полімеруструктура полімеру

БУДОВА ПОЛІМЕРІВ

Кристалічна будова

Кристалічні полімери мають упорядковане

(паралельне) розташування

макромолекул

Аморфна будова

Аморфна будова характеризується

відсутністю упорядкованості

Рівняння полімеризації бутену-1

СН2=СН + СН2=СН + СН2=СН + СН2=СН +…

С2 Н5 С2 Н5 С2 Н5 С2 Н5

БУТЕН-1 БУТЕН-1 БУТЕН-1 БУТЕН-1

-СН2- СН- + -СН2-СН- + -СН2-СН- + -СН2-СН- +…

С2 Н5 С2 Н5 С2 Н5 С2 Н5

(-CН2-СН-) n С2 Н5

ПОЛІБУТЕН-1

n СН2=СН ( -СН2- СН-)n С2 Н5 С2 Н5

БУТЕН-1 ПОЛІБУТЕН-1

Полімеризація бутену-2

СН = СН + СН = СН + СН = СН + СН = СН +…СН3 СН3 СН3 СН3 СН3 СН3 СН3 СН3

БУТЕН-2 БУТЕН-2 БУТЕН-2 БУТЕН-2

-СН – СН- + -СН – СН- + -СН – СН- + -СН – СН- +… СН3 СН3 СН3 СН3 СН3 СН3 СН3 СН3

(-СН – СН-) n СН3 СН3

ПОЛІБУТЕН-2

n СН = СН (-СН – СН-) n СН3 СН3 СН3 СН3

БУТЕН-2 ПОЛІБУТЕН-2

Полімеризація трифторхлоретилену

CF2=CFCl + CF2=CFCl + CF2=CFCl + CF2=CFCl +Трифторхлоретилен трифторхлоретилен трифторхлоретилен трифторхлоретилен

-CF2-CFCl- + -CF2-CFCl- + -CF2-CFCl- + -CF2-CFCl- +

(-CF2-CFCl-)n політрифторхлоретилен

n CF2=CFCl (-CF2-CFCl-) n трифторхлоретилен політрифторхлоретилен

(тефлон)