Хімія. 9 клас. Гранкіна

§ 24. РЕАКЦІЇ ПОЛІМЕРИЗАЦІЇ. ПОЛІЕТИЛЕН

— Дедалі більше в наше життя входять полімери. Без них уже неможливо обійтися. Що ж це за речовини і як їх одержують?

РЕАКЦІЯ ПОЛІМЕРИЗАЦІЇ

Наявність двох зв'язків між атомами Карбону визначає ще одна цікава властивість ненасичених вуглеводнів: вони здатні з'єднуватися між собою в дуже довгі молекули — ланцюжки — полімери.

Розглянемо як це відбувається на прикладі етену.

За певних умов, зокрема за підвищеної температури й тиску, може відбуватися розрив одного із двох зв'язків.

Цей процес відбувається одночасно з дуже великою кількістю молекул. Одержувані при цьому неспарені електрони різних молекул можуть утворювати зв'язки:

-H2C-CH2- + -H2C-CH2- + -H2C-CH2- + ... → -CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-

У результаті утворюється ланцюжок, який складається із сотень і навіть тисяч молекул. Цю гігантську молекулу називають макромолекулою, або полімером. Назва полімеру походить від назви тієї речовини, яка вступала в реакцію полімеризації, із префіксом полі-. У нашому випадку це етилен, тому назва полімеру — поліетилен.

Процес одержання полімеру називають реакцією полімеризації.

Рівняння утворення поліетилену записують так:

У цьому записі коефіцієнт n — це число, яке показує, скільки молекул етену вступило в реакцію полімеризації, й називається ступенем полімеризації.

Речовина, що вступає в цю реакцію, у цьому випадку етен, називається мономер; те, що одержали, звичайно, полімер, а та частина полімеру, що весь час повторюється й відповідає мономеру, — структурна ланка.

У результаті утворюється така молекула (рис. 67):

Рис. 67. Фрагмент молекули поліетилену

Дізнайтеся більше

Залежно від ступеня полімеризації з одних і тих самих мономерів можна одержувати речовини з різними властивостями.

Наприклад:

• поліетилен з короткими ланцюгами (n = 20) є рідиною, яка має мастильні властивості;

• поліетилен з довжиною ланцюга 5-6 тис. ланок являє собою твердий, але гнучкий пластичний матеріал, з якого можна одержувати плівки, виготовляти пляшки та інші вироби;

• поліетилен з довжиною ланцюга 1500-2000 ланок є твердою речовиною, з якого можна виробляти литі вироби, міцні нитки.

У полімерному матеріалі довгі нитки макромолекул переплетені між собою. Однак під час нагрівання нитки будуть розплітатися, зв'язки розриватимуться й полімер зруйнується. Так, поліетилен за температури близько 110 °С починає розм'якшуватися й утрачає свою форму, а за подальшого нагрівання зруйнується.

ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІЕТИЛЕНУ

Дослід «Виявлення властивостей поліетилену»

Візьміть кілька шматочків або гранул поліетилену, розгляньте їх. Відзначте, які вони на дотик, спробуйте їх розірвати, зігнути. Помістимо зразки поліетилену в 3 пробірки. В одну доллємо розчин натрій гідроксиду (або іншого лугу), у другу — розчин сульфатної кислоти, у третю — розчин калій перманганату. Чи відбуваються зміни?

Візьмемо тигельними щипцями шматочок поліетилену та внесемо його в полум'я. Відзначимо, що він спочатку плавиться, а потім загоряється й горить кіптявим полум'ям.

Обговоріть результати досліду й зробіть висновок про хімічну активність поліетилену.

Отже, ми можемо на підставі результатів досліду говорити, що поліетилен — це пластичний матеріал, легко згинається, слизький на дотик, хімічно інертний: не реагує з розчинами кислот, лугів, окисників, під час нагрівання спочатку розм'якшується, потім загоряється.

ЗАСТОСУВАННЯ ПОЛІЕТИЛЕНУ

Поліетилен був першим отриманим полімером. Він відразу дістав широке застосування. Як речовину, що не проводить струм, його використовують в електричних приладах, із нього виготовляють корпуси різних приладів. Значна газо- й водонепроникність плівок із поліетилену дозволяє широко використовувати його як пакувальний матеріал для харчових і нехарчових продуктів.

У сільському господарстві плівки з поліетилену використовують як укриття в парниках і теплицях. Оскільки поліетилен хімічно інертний, то з нього виготовляють тару для зберігання й перевезення хімічно активних речовин.

Поліетилен широко застосовують у побуті. З нього виготовляють пляшки, склянки, безліч мішечків різної міцності, пробки і т. д.

Одержують різні види поліетилену. Є й такий, який йде на виробництво водопровідних і каналізаційних труб. Вони легко монтуються й дуже довговічні.

Підсумок:

ПЕРЕВІРТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

  • 332. Що являють собою полімери з хімічної точки зору?
  • 333. Як називають реакції, в результаті яких утворюються полімери?
  • 334. Що спільного й у чому відмінність між молекулою мономера й структурною ланкою утвореного ним полімеру?
  • 335. Що показує ступінь полімеризації?
  • 336. Опишіть властивості поліетилену.
  • 337. Розкажіть про застосування поліетилену.

ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

338. Поліетилен з відносною молекулярною масою близько 500 являє собою в'язку рідину. Обчисліть ступінь полімеризації такого поліетилену.

339. У мережі Інтернет знайдіть інформацію про те, яку конкретно небезпеку для навколишнього середовища становлять полімери.

340. Запропонуйте, як боротися із забрудненням середовища виробами з полімерів. Які можуть бути альтернативи полімерам, що погано розкладаються у природі?

341. Обговоріть, чи можливо прожити день без використання штучно отриманих полімерів.

342. Зробіть стисле повідомлення про найбільш незвичайний, на ваш погляд, полімер.

Для допитливих

343. Газ тетрафторетилен CF2=CF2 утворює полімер тефлон, який відрізняється винятково високою хімічною стійкістю: на нього навіть за нагрівання не діють ані кислоти, ані звичайні окисники. Складіть рівняння реакції полімеризації тетрафторетилену подібно до того, як це було дано вище для етилену.