Лекция № 20.

Тема: Уровни структурной организации органических веществ. Органические вещества как основа современных материалов. Пластмассы, синтетические каучуки, резина, искусственные и синтетические волокна.

Содержание лекции:

В природе существует много высокомолекулярных соединений, которые можно разделить на три большие группы: неорганические, органические и элементоорганических. К неорганическим полимеров относят кварц, алмаз, графит, силикаты и др .. Органические полимеры разделяют на природные (каучук, целлюлоза, крахмал, шерсть, шелк, лен, хлопок), и синтетические (полиэтилен, капрон и т.д.). Среди природных полимеров выделяют группу биополимеров — белковые вещества и нуклеиновые кислоты. Однако все большее значение приобрели синтетические высокомолекулярные соединения, такие как полимеры. Синтетические полимеры получают полимеризацией и поликонденсацией. Полимеры (гр. Polimeres — «много частей») — это продукты сообщения многих молекул в одну большую молекулу, вследствие чего меняются свойства исходного продукта. Молекулы полимеров могут иметь линейную, разветвленную и сшитую структуру. Это сказывается на свойствах пластмасс, в частности, приводит такие их свойства, как термопластичность и термореактивнись. Термопластичные полимеры — полимеры, которые после нагрева и последующего охлаждения сохраняют свои свойства (полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид).

Термореактивные полимеры — полимеры, которые после нагрева и последующего охлаждения теряют пластичность и некоторые другие свойства (фенолформальдегидные смолы). Свойства полимеров зависят от молекулярной массы, химического состава и структуры молекул. Основными представителями полимерных материалов является пластмассы, каучуки и волокна. Каучуки — натуральные или синтетические материалы, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину. Природный каучук получают из жидкости молочно-белого цвета, называемой латексом, — млечного сока каучуконосных растений. В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспорта, самолётов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.

Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (C₅H₈)_n(где величина n составляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена:

В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук — полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным — бутадиеном

Сырьём для получения бутадиена служит этиловый спирт. Получение бутадиена основано на реакциях дегидрирования и дегидратации спирта. Эти реакции идут одновременно при пропускании паров спирта над смесью соответствующих катализаторов:

В качестве катализатора полимеризации 1,3-бутадиена С. В. Лебедев выбрал металлический натрий, впервые применённый для полимеризации непредельных углеводородов русским химиком А. А. Кракау

—В 1834 году немецкий химик Фридрих Людерсдорф (Friedrich Ludersdorf) и американский химик Натаниель Хейвард (Nathaniel Hayward) обнаружили, что добавление серы к каучуку уменьшает или даже вовсе устраняет липкость изделий из каучука. Через некоторое время он обнаружил кожеподобный материал — резину. Этот процесс был назван вулканизацией. Открытие резины привело к широкому её применению: к 1919 году было предложено уже более 40 000 различных изделий из резины.

Пластические конструкционные материалы на основе органических полимеров называют пластмассами. По масштабам производства среди полимеров пластмассы занимают первое место. Основой состава является высокомолекулярное соединение — полимер.

Пластмассы – это материалы, полученные на основе полимеров, способные приобретать заданную форму при изготовлении изделия и сохранять ее в процессе эксплуатации.

Пластмасса – это материал, в котором связующим компонентом служит полимер, а остальные составные части – наполнители, пластификаторы, красители, противоокислители и др. вещества.

Особая роль отводится наполнителям, которые добавляют к полимерам. Они повышают прочность и жёсткость полимера, снижают его себестоимость. В качестве наполнителей могут быть стеклянные волокна, опилки, цементная пыль, бумага, асбест и др. Поэтому такие пластмассы, как, например, полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол,фенолформальдегидные, широко применяются в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, в медицине, культуре, в быту.

Волокна – это вырабатываемые из природных или синтетических полимеров длинные гибкие нити, из которых изготавливается пряжа и другие текстильные изделия. Волокна подразделяются на природные и химические. Природные, или натуральные, волокна - это материалы животного или растительного происхождения: шёлк, шерсть, хлопок, лён. Химические волокна получают путём химической переработки природных (прежде всего целлюлозы) или синтетических полимеров. К химическим волокнам относятся вискозные, ацетатные волокна, а также капрон, нейлон, лавсан и многие другие.

Полимеризация — процесс последовательного соединения молекул низкомолекулярного вещества с образованием высокомолекулярного Полимеризацией этилена и его гомологов добывают полиэтилен, полипропилен и многие другие. Поликонденсация — реакция образования полимера вследствие взаимодействия функциональных групп молекул мономера, которая происходит с выделением воды, аммиака или других низкомолекулярных соединений Поликонденсацией формалина с карболовой кислотой добывают карболит.

ЗАДАЧИ САМОКОНТРОЛЯ: