Хімія. Повторне видання. 9 клас. Попель

§ 26. Поліетилен

Матеріал параграфа допоможе вам:

• з’ясувати, що таке полімер і реакція полімеризації;
• дізнатися про властивості та застосування поліетилену.

Полімеризація етену (етилену). За певних умов молекули етену сполучаються одна з одною внаслідок руйнування подвійних зв’язків між атомами Карбону і перетворення їх на прості зв’язки. Схематично це можна зобразити так:

Продуктом взаємодії великої кількості цих молекул є поліетилен. Дуже довгі молекули цієї сполуки утворені з’єднаними між собою групами атомів -СН₂-СН₂- (мал. 58).

Мал. 58. Модель фрагмента молекули поліетилену

Реакція сполучення багатьох молекул етену належить до реакцій полімеризації. Вихідну речовину в реакції такого типу називають мономером, а продукт — полімером¹.

¹ Терміни походять від грецьких слів poly — багато, monos — один, єдиний, meros — частина, частка.

Полімер — сполука, молекули якої складаються з великої кількості повторюваних груп атомів.

Скорочений запис реакції полімеризації етилену:

У поліетилені існують молекули різної довжини, тобто з різними значеннями n (від 1500 до 6000). Інтервал значень n для зразка полімеру залежить від умов здійснення реакції полімеризації — температури, тиску, каталізатора.

Поліетилен — один із багатьох синтетичних полімерів. Існують також природні полімери. Серед них — крохмаль, целюлоза, білки. Про ці полімери дізнаєтеся в наступних параграфах.

Властивості поліетилену. Поліетилен — біла або безбарвна тверда речовина (мал. 59), легша за воду й нерозчинна в ній. За нагрівання сполука плавиться з утворенням безбарвної рідини¹.

¹ Поліетилен не має певної температури плавлення. Залежно від умов утворення він плавиться в інтервалі температур 103-110 °С або 124-137 °С.

Мал. 59. Гранули поліетилену

Поліетилен не розчиняється в органічних розчинниках, тому для їх зберігання і транспортування використовують поліетиленову тару.

Вироби з поліетилену є морозостійкими, але не витримують нагрівання вище 60-100 °С. За температури понад 400 °С цей полімер розкладається з утворенням суміші насичених вуглеводнів, етену та його гомологів.

Поліетилен хімічно інертний; він реагує лише з найактивнішими галогенами — фтором, хлором. Як і багато інших органічних речовин, ця сполука горить на повітрі.

Застосування поліетилену. Поліетилен є найважливішим полімерним матеріалом. Виробами з нього ми постійно користуємося в повсякденному житті. Це — пакети, пакувальна плівка для харчових продуктів, різні резервуари, іграшки тощо (схема 3). Оскільки поліетиленова плівка добре пропускає світло, нею вкривають теплиці для вирощування ранніх овочів, квітів, тропічних рослин. Поліетилен використовують для виробництва тари, труб, конструкційних деталей, медичного устаткування, а також як електроізоляційний матеріал, антикорозійне покриття.

Схема 3

Застосування поліетилену

Поліетилен — дуже стійка речовина. Процес її розкладання в природі триває протягом сотень років. Тому використані вироби з поліетилену, залишки плівки, пакети не можна викидати будь-де (мал. 60); їх складають у спеціальні контейнери. Відходи цього та інших полімерів переробляють.

Мал. 60. «Полімерне» сміття в лісі

У багатьох країнах заборонено використовувати поліетиленові пакети в торговельних мережах, закладах харчування і надання послуг; їх заміняють виробами зі спеціального паперу, біорозкладних матеріалів (мал. 61). В Україні з 2021 р. діє закон про обмеження обігу поліетиленових пакетів.

Мал. 61. Ні — поліетиленовим пакетам!

ВИСНОВКИ

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.

Сполуки, молекули яких складаються з великої кількості повторюваних груп атомів, називають полімерами.

Поліетилен — один із найважливіших полімерів. Він не розчиняється у воді, є хімічно інертним. Із поліетилену виготовляють плівку, тару, різноманітні вироби.

201. Яку сполуку називають полімером? Дайте визначення реакції полімеризації.

202. Поясніть, чому поліетилен, на відміну від етену (етилену), хімічно інертний.

203. Складіть рівняння реакції горіння поліетилену в надлишку кисню (повітря).

204. Одна з молекул у зразку поліетилену важча за молекулу води в 700 разів. Обчисліть значення n для формули цієї молекули.

205. Визначте об’єм етену (н. у.), з якого утворюється поліетилен масою 3,5 кг.

206. За матеріалами з інтернету підготуйте повідомлення про утилізацію використаних виробів із поліетилену.

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ

Тефлон

Останнім часом набув широкого застосування полімер, який є похідним поліетилену; в його молекулах замість атомів Гідрогену містяться атоми Флуору. Цей полімер має формулу (-CF₂-CF₂-)_n. Його назва — тефлон¹. Сполука утворюється внаслідок реакції полімеризації:

¹ Інша назва полімеру — політетрафлуороетен.

Тефлон зовні нагадує поліетилен. Він має високу хімічну й термічну стійкість, плавиться за температури 327 °С, не горить, не розчиняється в органічних розчинниках, не взаємодіє з розчинами кислот, лугів. Цей полімер за сильного охолодження зберігає еластичність і гнучкість. Вироби з тефлону витримують нагрівання до 180-200 °С.

Тефлон використовують у різних галузях промисловості, техніці, медицині. Із нього виготовляють деталі й обладнання для хімічної промисловості, шаром тефлону покривають поверхні посуду, призначеного для нагрівання (мал. 62).

Мал. 62. Вироби з тефлоновим покриттям