ТЕМА УРОКУ:Полімери. Каучуки.

Гума

Підготувала:Беденок Ніна Трохимівна

Походження

СтереорегулярністьВідношення

донагрівання

Форма макромолекул

Склад основного

ланцюга

Спосіботримання

Полімери - високомолекулярні сполуки, молекули яких складаються з безлічі повторюваних структурних ланок

(білки, нуклеїнові кислоти, целюлоза, крохмаль, каучук та інші органічні речовини).

Основні поняття• Низькомолекулярні сполуки, з яких утворюються

полімери, називаються мономерами.• Наприклад, пропілен СН2=СH–CH3 є мономером

поліпропілена:

• Група атомів, багаторазово повторювана в ланцюговій макромолекулі, називається її структурною ланкою.

• ...-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-...У формулі макромолекули цю ланку зазвичай виділяють дужками:(-CH2-CHCl-)n

Основні поняття• Ступінь полімеризації - це число, що показує скільки

молекул мономера поєдналося в макромолекулу. • У формулі макромолекули ступінь полімеризації зазвичай

позначається індексом "n" за дужками, що включають в себе структурну (мономерну) ланку:

• n >> 1       • Молекулярна маса макромолекули пов'язана зі ступенем

полімеризації співвідношенням: М (макромолекули) = M (ланки) • n, де n - ступінь полімеризації, M - відносна молекулярна маса

Стереорегулярні

Нестереорегулярні

Полімери з довільним

чергуванням ланок

Полімери з чергуванням

ланок у певному порядку

Еластичність

Цис-форма

Транс-форма

Стереорегулярність

1. Замісники R розташовані по одну сторону від площини головного ланцюга:

Приклад відрізка ланцюга, що включає 4 ланки, з'єднаних по типу "голова-хвіст".

2. Замісники R розташовані по різні сторони від площини головного ланцюга:

Органічні(білок)

Неорганічні(селен, телур)

Елементо-органічні (силікон)

Це такі полімери, які в основному ланцюзі містять

атоми НЕ вуглецю, а інших

хімічних елементів

Склад основного ланцюга

Термопластичні (твердіють   і розм'якшуються)

Термореактивні (речовину не можна

повернути в в'язкотекучий стан

нагріванням або розчиненням)

Відношення до нагрівання

Природне

Штучне

Синтетичне

Високомолекулярні сполукиОсобливу, дуже важливу, групу органічних речовин складають високомолекулярні сполуки (полімери).Маса їх молекул досягає декількох десятків тисяч і навіть мільйонів.Яка роль цих сполук? По-перше, полімерні речовини є основою життя на Землі.Органічні природні полімери - біополімери - забезпечують процеси життєдіяльності всіх тварин і рослинних організмів.

Біополімери

01.05.2023

Основні типи біополімерів

нуклеїнові кислоти

(ДНК, РНК)

білкиполіпептиди

полісахариди(целлюлоза,крохмаль,глікоген)

поліізопрени(натур. каучук,

гуттаперчаі т.д.)

Структурна організація білків.

• Первинна структура - певна послідовність α-амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі.

Вторинна структура - конформація поліпептидного ланцюга, закріплена безліччю водневих зв'язків між групами NH і С = О. Одна з моделей вторинної структури - α-спіраль. Інша модель - β-форма ("складчастий лист"), в якій переважають межцепних (міжмолекулярні) Н-зв'язку.

• Третинна структура - форма закрученої спіралі в просторі, утворена головним чином за рахунок дисульфідних містків-SS-, водневих зв'язків, гідрофобних та іонних взаємодій.

01.05.2023

Четвертинна структура - агрегати кількох білкових

макромолекул (білкові комплекси), утворені за

рахунок взаємодії різних поліпептидних ланцюгів

Структурна організація білків.

Високомолекулярні сполуки• Цікаво, що з безлічі можливих варіантів природа

"вибрала" всього 4 типи полімерів: По-друге, завдяки особливим, тільки для них характерним властивостям, полімери (синтетичні, штучні і деякі природні) широко використовуються при виготовленні найрізноманітніших матеріалів:

01.05.2023

П о л і м е р н і м а т е р і а л и

пластмаси каучуки плівкиволокна лаки клеї

Композиційні матеріали

• Полімери застосовуються для одержання композиційних матеріалів, іонообмінних смол (поліелектролітів).

• ...Композиційний матеріал (композит) - це матеріал, в якому поряд з основною речовиною містяться зміцнюючі або модифікуючі компоненти.

• До складу композиту входять: сполучна речовина (зазвичай полімер), наповнювач, пластифікатори, світло-і термостабілізатори, барвники тощо.

• Міцність полімерних композицій, що містять наповнювач, обумовлена додатковими силами, що зв'язують наповнювач з полімером за рахунок адгезії (прилипання).

• Ось деякі приклади наповнювачів у композитах: сажа в гумі, тканина в текстоліті, папір в гетинаксі, склотканина і скловолокно в стеклопластиках, метали (порошок або нитки) в металополімерів, вибухові речовини (порох) в твердому ракетному паливі, ниткоподібні монокристали Al2O3, карбідів кремнію і бору, графіту і т.д. в особливо міцних матеріалах для космічної техніки.

Композиційні матеріали

01.05.2023

Способи отримання

Поліконденсація

Це хімічний процес з'єднання вихідних молекул мономера в

макромолекули полімеру, що йде з утворенням побічного

низькомолекулярного продукту (найчастіше води)

Полімеризація

Це хімічний процес з'єднання безлічі вихідних молекул низькомолекулярної

речовини (мономеру) у великі молекули (макромолекули) полімеру.

Гомополімеризація – з'єднання молекул одного мономера

Сополіконденсація– з'єднання молекул двох і більше вихідних речовин

Гомополіконденсація –з'єднання молекул одного мономера

Способи отримання

Лінійна

Розгалужена

Просторова

вигнута (волокна,

сірка пластична)

Скручена(каучуки)

(крохмаль, поліетилен УР)

(гума, кварц)

Каучуки• Каучуки - натуральні або синтетичні матеріали, що

характеризуються еластичністю, водонепроникністю і електроізоляційними властивостями, з яких шляхом спеціальної обробки отримують гуму.

• Природний каучук отримують з рідини молочно-білого кольору, званої латексом, - молочного соку каучуконосних рослин.

• У техніці з каучуків виготовляють шини для автотранспорту, літаків, велосипедів; каучуки застосовують для електроізоляції, а також виробництва промислових товарів і медичних приладів.

01.05.2023

Відкриття натурального каучука

• Каучук існує стільки років, скільки і сама природа. Скам'янілі залишки каучуконосних дерев, які були знайдені, мають вік близько трьох мільйонів років. Каучук мовою індіанців тупі-гуарані означає «сльози дерева».

• Каучукові кулі із сирої гуми знайдені серед руїн цивілізацій інків і майя в Центральній і Південній Америці, вік цих куль не менше 900 років.

• Перше знайомство європейців з натуральним каучуком сталося п'ять століть тому.

• Власне, історія каучуку почалася, як не дивно, з дитячого м'ячика і шкільної гумки.

01.05.2023

• У 1770 році британський хімік Джозеф Прістлі (Joseph Priestley) вперше знайшов йому застосування: він виявив, що каучук може стирати те, що написано графітовим олівцем.

• Тоді такі шматки каучуку називали гумміеластіком («смолою еластичної»).

• У 1791 році англійський фабрикант Самуель Пив (Samuel Peal) запатентував спосіб зробити одяг водонепроникної за допомогою обробки її розчином каучуку в скипидарі.

• У Франції до 1820 навчилися виготовляти підтяжки і підв'язки з каучукових ниток, сплетених з тканиною.

01.05.2023

Перша гума• У 1834 році німецький хімік Фрідріх

Людерсдорф (Friedrich Ludersdorf) і американський хімік Натаніель Хейвард (Nathaniel Hayward) виявили, що додавання сірки до каучуку зменшує або навіть зовсім усуває липкість виробів з каучуку. Через деякий час він виявив шкіроподібний матеріал - гуму. Цей процес був названий вулканізацією. Відкриття гуми призвело до широкого її застосування: у 1919 році було запропоновано вже більше 40 000 різних виробів з гуми.

Склад і будова натурального каучука

• Натуральний (природний) каучук (НК) являє собою високомолекулярний неграничний вуглеводень, молекули якого містять велику кількість подвійних зв'язків; склад його може бути виражений формулою (C5H8) n (де величина n становить від 1000 до 3000); він є полімером ізопрену:

01.05.2023

Отримання синтетичного каучука

• У розробці синтезу каучуку Лебедєв пішов шляхом наслідування природи.

• Оскільки натуральний каучук - полімер дієнового вуглеводню, то Лебедєв скористався також дієновим вуглеводнем, тільки більш простим і доступним - бутадієном Сировиною для отримання бутадієну служить етиловий спирт.

• Отримання бутадієну засноване на реакціях дегідрування і дегідратації спирту.

Отримання синтетичного каучука

Ці реакції йдуть одночасно при пропущенні парів спирту над сумішшю відповідних каталізаторів:

В якості каталізатора полімеризації 1,3-бутадієну С. В.Лебедєв вибрав металевий натрій, вперше застосованийдля полімеризації ненасичених вуглеводнів російськимхіміком А. А. Кракау.

Застосування гуми в промислових товарах

• Каучук має величезне народно-господарське значення. Найчастіше його використовують не в чистому вигляді, а у вигляді гуми. Гумові вироби застосовують у техніці для ізоляції проводів, виготовлення різних шин, у військовійпромисловості, у виробництві промислових товарів: взуття, штучної шкіри, медичних виробів...

• Найбільшими споживачами гумових технічних виробів є автомобільна промисловість і сільськогосподарське машинобудування.

Особлива роль відводиться наповнювачам, які додають до полімерів. Вони підвищують міцність і жорсткість полімеру, знижують його собівартість. Наповнювачами можуть бути скляні волокна, цементний пил, папір, азбест та інші. Тому такі пластмаси, як, наприклад, поліетилен,

полівінілхлорид, полістирол, фенолформальдегідні, широко застосовуються в різних галузях промисловості, сільського господарства, медицини,культури, побуту.

Пластмаси

Дякую за увагу!