Хімія. Поглиблений рівень. 9 клас. Бутенко

§ 54. Поняття про полімери. Поліетилен

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

• чим мономер відрізняється від полімера;
• що таке реакція полімеризації;
• як властивості полімера залежать від кількості елементарних ланок, з яких він складається.

Молекули ненасичених вуглеводнів, наприклад етену, під дією каталізаторів здатні сполучатися одна з одною з утворенням довгого ланцюга з атомів Карбону:

Коротше рівняння цієї реакції можна подати в такому вигляді:

Продукт цієї реакції називають полімером (від грец. polys — «численний»). Саму ж реакцію послідовного сполучення молекул мономерів — вихідних речовин у більші за розміром молекули полімерів (рис. 47) називають реакцією полімеризації.

Рис. 47. Кулестрижнева модель молекули поліетилену

Групу атомів, яка багато разів повторюється, називають структурною (елементарною) ланкою. У поліетилені такою ланкою є група атомів (—CH₂—CH₂—). Із рівняння реакції видно, що мономер відрізняється від структурної ланки кількістю хімічних зв'язків між атомами Карбону.

У цьому рівнянні n — ступінь полімеризації, змінна величина. Якщо n = 20, то в результаті реакції полімеризації утворюється рідкий полімер, його використовують як змащувальну рідину. Якщо ж n = 1500-2000, то утворюється твердий пластичний матеріал, який використовують для виготовлення плівки, посуду, еластичних труб. При значенні n = 5000-6000 отримують твердий жорсткий матеріал для виготовлення литих виробів, жорстких труб, міцних ниток.

Більшість полімерів відрізняються від низькомолекулярних речовин тим, що вони не мають строго визначеної молекулярної маси. Тому для них використовують поняття середньої молекулярної маси.

Демонстраційний дослід

Виявлення властивостей поліетилену

• Відношення поліетилену до кислот, лугів, окисників

У три пробірки наливають розчини сульфатної кислоти, натрій гідроксиду, калій перманганату об'ємом по 1-2 мл. У кожну із цих пробірок поміщають по 1-2 гранули або кілька шматочків плівки поліетилену. Уміст пробірок перемішують.

Що спостерігаєте? Змін з поліетиленом не відбувається. Отже, поліетилен стійкий проти дії розчинів кислот і лугів та окисників (калій перманганату).

• Відношення до нагрівання

За допомогою щипців шматочок поліетиленової пластинки злегка нагрівають у полум'ї спиртівки. Поліетилен розм'якшується, а потім плавиться. На дерев'яній дощечці щипцями змінюють форму поліетиленової пластинки та охолоджують її. Поліетилен після охолодження не змінює наданої йому форми. Таку властивість полімерів називають термопластичністю.

Лабораторний дослід 15

Ознайомлення зі зразками виробів із поліетилену

Перш за все ознайомтесь із зовнішнім виглядом зразків поліетилену, виданих учителем. Це можуть бути білі зразки з перламутровим відтінком, жовтуваті або світлокольорові.

Потім зверніть увагу, у якому стані знаходяться ці зразки. У твердому, у вигляді тонких еластичних листів? Чи жирні вони на дотик та прозорі в тонких плівках?

Далі визначте здатність зразка горіти на повітрі. Яким полум'ям супроводжується горіння: слабким синюватим чи яскравим безбарвним? Чи відбувається при цьому водночас плавлення зразка? Чи є запах, що нагадує запах розплавленого парафіну, тобто такий, що виникає під час горіння свічки? Важливо також виявити, чи швидко розм'якшується та плавиться зразок поліетилену в нагрітому стані перед загоранням, а також чи розкладається, утворюючи запах розплавленого парафіну. Усі спостереження запишіть у зошит.

Основні поняття. Реакція полімеризації. Мономер. Полімер. Структурна ланка. Ступінь полімеризації.

Запитання та завдання

• 1. Які речовини називають полімерами? Які їхні характерні властивості?
• °2. Що таке мономер, полімер, структурна ланка?
• °3. Які реакції називають реакціями полімеризації?
• 4. У процесі реакції полімеризації утворюються макромолекули різної довжини. Якою величиною її характеризують та яких значень вона може набувати?
• 5. Який із вуглеводнів — етан, етен чи етин — здатен вступати в реакції полімеризації?
• 6. Етилен (H₂C=CH₂) і поліетилен (—CH₂—CH₂—)n мають однаковий якісний і кількісний склад: вони складаються із атомів Карбону та Гідрогену, в обох речовинах на один атом Карбону припадає два атоми Гідрогену. У чому ж полягає відмінність між ними?
• *7. Чому за хімічними властивостями (відповідно до кількості хімічних зв'язків між атомами Карбону) поліетилен має бути більш схожим на алкани, хоча в реакції полімеризації вихідною речовиною виступає ненасичений вуглеводень етен?
• 8. Під дією каталізаторів молекули етену сполучаються одна з одною. Як називають продукт такої взаємодії?
• 9. Яка з речовин — метан, етан чи етен — спроможна вступати в реакцію полімеризації? Чому?