Материал к уроку химии в 11 классе

УМК О.С. Габриеляна

• ПОЛИМЕРЫ (от поли... и греч. meros - доля, часть), вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев; молекулярная масса полимеров может изменяться от нескольких тысяч до многих миллионов.

• Термин «полимеры введен Й. Я. Берцелиусом в 1833.

• По происхождению полимеры делят на природные , или биополимеры (напр., белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук), и синтетические (напр., полиэтилен, полиамиды, эпоксидные смолы), получаемые методами полимеризации и поликонденсации. По форме молекул различают линейные, разветвленные и сетчатые полимеры, по природе - органические, элементоорганические, неорганические полимеры.

• По строению макромолекулы подразделяются на линейные , схематически обозначаемые -А-А-А-А-А-, (например, каучук натуральный); разветвленные , имеющие боковые ответвления (например, амилопектин); и сетчатые или сшитые, если соседние макромолекулы соединены поперечными химическими связями (например, отвержденные эпоксидные смолы). Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластическим деформациям.

• Реакцию образования полимера из мономера называют полимеризацией . В процессе полимеризации вещество может переходить из газообразного или жидкого состояния в состояние весьма густой жидкости или твердое. Реакция полимеризации не сопровождается отщеплением каких-либо низкомолекулярных побочных продуктов. При полимеризации полимер и мономер характеризуются одинаковым элементным составом.

• n СН 2 = СН → (- СН 2 – СН-) n

пропилен полипропилен

Выражение в скобках называют Структурным звеном, а число n в формуле полимера – степенью полимеризации.

• Помимо реакции полимеризации полимеры можно получить поликонденсацией - реакцией, при которой происходит перегруппировка атомов полимеров и выделение из сферы реакции воды или других низкомолекулярных веществ.

• n С 6 Н 12 О 6 → (- С 6 Н 10 О 5 -) n + Н 2 О

глюкоза полисахарид

• Полимеры линейные и разветвленные образуют класс термопластических полимеров или термопластов, а пространственные - класс термореактивных полимеров или реактопластов.

Получение капрона Для получения капрона используются некоторые производные аминокислот, например капролактам (продукт внутримолекулярного взаимодействия карбоксильной группы и аминогруппы молекулы 6- аминогексановой кислоты). Капролактам в присутствии воды превращается в 6-аминогексановую кислоту, молекулы которой реагируют друг с другом: O H 2 N –CH 2 –(CH 2) 4 –C + H –N –CH 2 –(CH 2) 4 –C + … OH OH O H O H 2 N –(CH 2) 5 –C –N –(CH 2) 5 –C – … + nH 2 O

Физические и химические свойства Физические особенности: полимер представляет собой смолу – эластичный, термопластичный, износостойкий прозрачный материал; легко окрашивается красками для тканей; благодаря наличию многочисленных водородных связей между амидными группами соседних макромолекул обладает высокой прочностью; Химические особенности: при сильном нагревании плавится. При горении образует твердый блестящий шарик темного цвета, распространяя неприятный запах; В реакциях на продукты разложения образуются соединения, содержащие аминогруппы, которые окрашивают красную лакмусовую бумажку в синий цвет; Растворяется только в концентрированной HNO 3, H 2 SO 4 и в расплавленном феноле. Розовый капрон

Виды материалов на основе капрона и их применение Пропуская под давлением расплав капрона через фильеры с мельчайшими отверстиями, получают волокна, превосходящие по прочности натуральные. Из низ делают кордную ткань, с помощью которой изготавливают каркасы для авто- и авиапокрышек, рыболовные сети, капроновые нити (колготки, чулки, гольфы). Капроновые ткани устойчивы к истиранию и не мнутся при деформациях. Однако они разрушаются кислотами и не выдерживают высоких температур, поэтому их нельзя гладить горячим утюгом. Также из капрона получают капроновую смолу, из которой делают пластмассы. Она используется для изготовления различных деталей машин, шестерней, вкладышей для подшипников, которые обладают исключительно большой прочностью и износоустойчивостью. Трос буксировочный (авиац. капрон) Капрон 70%

1 из 10

Презентация на тему: Полимеры Применение

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

ПолимерыНеорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимер - это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико. Во многих случаях количество звеньев может считаться достаточным, чтобы отнести молекулу к полимерам, если при добавлении очередного мономерного звена молекулярные свойства не изменяются. Как правило, полимеры - вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов

№ слайда 3

Описание слайда:

Если связь между макромолекулами осуществляется с помощью слабых сил Ван-Дер-Ваальса, они называются термопласты, если с помощью химических связей - реактопласты. К линейным полимерам относится, например, целлюлоза, к разветвлённым, например, амилопектин, есть полимеры со сложными пространственными трёхмерными структурами.Если связь между макромолекулами осуществляется с помощью слабых сил Ван-Дер-Ваальса, они называются термопласты, если с помощью химических связей - реактопласты. К линейным полимерам относится, например, целлюлоза, к разветвлённым, например, амилопектин, есть полимеры со сложными пространственными трёхмерными структурами.В строении полимера можно выделить мономерное звено - повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов. Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, например поливинилхлорид (-СН2-CHCl-)n, каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами или гетерополимерами.

№ слайда 4

Описание слайда:

Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п.Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п.

№ слайда 5

Описание слайда:

ОсобенностиОсобые механические свойстваэластичность - способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки);малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло);способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок).Особенности растворов полимеров:высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера;растворение полимера происходит через стадию набухания.Особые химические свойства:способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.).Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают гибкостью.

№ слайда 6

Описание слайда:

КлассификацияПо химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические.Органические полимеры.Элементоорганические полимеры. Они содержат в основной цепи органических радикалов неорганические атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с органическими радикалами. В природе их нет. Искусственно полученный представитель - кремнийорганические соединения.

№ слайда 7

Описание слайда:

Полимеры подразделяютПолимеры подразделяютпо полярности (влияющей на растворимость в различных жидкостях). Полярность звеньев полимера определяется наличием в их составе диполей - молекул с разобщённым распределением положительных и отрицательных зарядов. В неполярных звеньях дипольные моменты связей атомов взаимно компенсируются. Полимеры, звенья которых обладают значительной полярностью, называют гидрофильными или полярными. Полимеры с неполярными звеньями - неполярными, гидрофобными. Полимеры, содержащие как полярные, так и неполярные звенья, называются амфифильными. Гомополимеры, каждое звено которых содержит как полярные, так и неполярные крупные группы, предложено называть амфифильными гомополимерами.

№ слайда 8

Описание слайда:

По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол) при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают. Этот процесс обратим. Термореактивные полимеры при нагреве подвергаются необратимому химическому разрушению без плавления. Молекулы термореактивных полимеров имеют нелинейную структуру, полученную путём сшивки (например, вулканизация) цепных полимерных молекул. Упругие свойства термореактивных полимеров выше, чем у термопластов, однако, термореактивные полимеры практически не обладают текучестью, вследствие чего имеют более низкое напряжение разрушения.По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол) при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают. Этот процесс обратим. Термореактивные полимеры при нагреве подвергаются необратимому химическому разрушению без плавления. Молекулы термореактивных полимеров имеют нелинейную структуру, полученную путём сшивки (например, вулканизация) цепных полимерных молекул. Упругие свойства термореактивных полимеров выше, чем у термопластов, однако, термореактивные полимеры практически не обладают текучестью, вследствие чего имеют более низкое напряжение разрушения.Природные органические полимеры образуются в растительных и животных организмах. Важнейшими из них являются полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты, из которых в значительной степени состоят тела растений и животных и которые обеспечивают само функционирование жизни на Земле

№ слайда 9

Описание слайда:

ПрименениеМатериалы, получаемые на основе полимеров1. На основе полимеров получают волокна путем продавливания растворов или расплавов через фильеры с последующим затвердеванием это полиамиды, полиакрилонитрилы и др.2. Полимерные пленки получают продавливанием через фильеры с щелевидными отверстиями или нанесением на движущую ленту. Их используют как электроизоляционный и упаковочный материал, основы магнитных лент. 3. Лаки растворы пленкообразующих веществ в органических растворителях.4. Клеи, композиции способные соединять различные материалы вследствие образования прочных связей между их поверхностями клеевой прослойкой.5. Пластмассы6. Композиты композиционные материалы полимерная основа, армированная наполнителем.

№ слайда 10

Описание слайда:

Области применения полимеров Области применения полимеров 1. Полиэтилен устойчив к агрессивной среде, влагонепроницаем, является диэлектриком. Из него изготавливают трубы, электротехнические изделия, детали радиоаппаратуры, изоляционные пленки, оболочки кабелей телефонных и силовых линий.2. Полипропилен механически прочен, стоек к изгибам, истиранию, эластичен. Применяют для изготовления труб, пленок, аккумуляторных баков и др.3. Полистирол устойчив к действию кислот. Механически прочен, является диэлектриком Используется как электроизоляционный и конструкционный материал в электротехнике, радиотехнике.4. Поливинилхлорид трудногорюч, механически прочен, электроизоляционный материал.5. Политетрафторэтилен фторопласт диэлектрик не растворяется в органических растворителях. Обладает высокими диэлектрическими свойствами в широком диапазоне температур (от -270 до 260ºС). Применяется также как антифрикционный и гидрофобный материал.6. Полиметилметакрилат плексиглас - применяется в электротехнике как конструкционный материал.7. Полиамид – обладает высокой прочностью, износостойкостью, высокими диэлектрическими свойствами. 8. Синтетические каучуки (эластомеры).9. Фенолформальдегидные смолы основа клеев, лаков, пластмасс.

1 слайд

2 слайд

Определение полимеров ПОЛИМЕРЫ (от поли... и греч. meros - доля, часть), вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев; молекулярная масса полимеров может изменяться от нескольких тысяч до многих миллионов. Термин «полимеры введен Й. Я. Берцелиусом в 1833.

3 слайд

Классификация По происхождению полимеры делят на природные, или биополимеры (напр., белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук), и синтетические (напр., полиэтилен, полиамиды, эпоксидные смолы), получаемые методами полимеризации и поликонденсации. По форме молекул различают линейные, разветвленные и сетчатые полимеры, по природе - органические, элементоорганические, неорганические полимеры.

4 слайд

Строение ПОЛИМЕРЫ - вещества, молекулы которых состоят из большого числа структурно повторяющихся звеньев - мономеров. Молекулярная масса полимеров достигает 106, а геометрические размеры молекул могут быть настолько велики, что растворы этих веществ по свойствам приближаются к коллоидным системам.

5 слайд

Строение По строению макромолекулы подразделяются на линейные, схематически обозначаемые -А-А-А-А-А-, (например, каучук натуральный); разветвленные, имеющие боковые ответвления (например, амилопектин); и сетчатые или сшитые, если соседние макромолекулы соединены поперечными химическими связями (например, отвержденные эпоксидные смолы). Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластическим деформациям.

6 слайд

Реакция полимеризации Реакцию образования полимера из мономера называют полимеризацией. В процессе полимеризации вещество может переходить из газообразного или жидкого состояния в состояние весьма густой жидкости или твердое. Реакция полимеризации не сопровождается отщеплением каких-либо низкомолекулярных побочных продуктов. При полимеризации полимер и мономер характеризуются одинаковым элементным составом.

7 слайд

Получение полипропилена n СН2 = СН → (- СН2 – СН-)n | | СН3 СН3 пропилен полипропилен Выражение в скобках называют Структурным звеном, а число n в формуле полимера – степенью полимеризации.

8 слайд

Реакция сополимеризации Образование полимера из разных веществ непредельного характера, например, бутадиенстирольного каучука. nСН2=СН-СН=СН2 + nСН2=СН → (-СН2-СН=СН-СН2- СН2-СН-)n ǀ ǀ C6H5 C6H5

9 слайд

Реакция поликонденсации Помимо реакции полимеризации полимеры можно получить поликонденсацией - реакцией, при которой происходит перегруппировка атомов полимеров и выделение из сферы реакции воды или других низкомолекулярных веществ.

10 слайд

Получение крахмала или целлюлозы nС6Н12О6 → (- С6Н10О5 -)n + Н2О глюкоза полисахарид

11 слайд

Классификация Полимеры линейные и разветвленные образуют класс термопластических полимеров или термопластов, а пространственные - класс термореактивных полимеров или реактопластов.

12 слайд

Применение Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и другим свойствам изделия из полимеров применяют в различных отраслях промышленности и в быту. Основные типы полимерных материалов - пластические массы, резины, волокна, лаки, краски, клеи, ионообменные смолы. В технике полимеры нашли широкое применение в качестве электроизоляционных и конструкционных материалов.

13 слайд

Полимеры – хорошие электроизоляторы, широко используются в производстве разнообразных по конструкции и назначению электрических конденсаторов, проводов, кабелей, На основе полимеров получены материалы, обладающие полупроводниковыми и магнитными свойствами. Значение биополимеров определяется тем, что они составляют основу всех живых организмов и участвуют практически во всех процессах жизнедеятельности.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

П О Л И М Е Р Ы Учитель химии: МАКАРКИНА М.А.

ПРИРОДНЫЕ И СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ ПОЛИМЕРЫ - высокомолекулярные соединения, состоящие из множества одинаковых структурных звеньев пластмассы целлюлоза крахмал природные синтетические полиэтилен

природный полимер

к р а х м а л

Ц Е Л Л Ю Л О З А

п л е н к и

2. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ поликонденсация полимеризация n CH ₂=CH₂→(−CH₂−CH₂−) n

Гомополимеризация – соединение молекул одного мономера Сополиконденсация – соединение молекул двух и более исходных веществ Способы получени я Поликонденсация Это химический процесс соединения исходных молекул мономера в макромолекулы полимера, идущий с образованием побочного низкомолекулярного продукта (чаще всего воды) Полимеризация Это химический процесс соединения множества исходных молекул низкомолекулярного вещества (мономера) в крупные молекулы (макромолекулы) полимера. Гомополиконденсация – соединение молекул одного мономера

Форма макромолекул Линейная Разветвлённая Пространственная Изогнутая (волокна, сера пластическая) Скрученная (каучуки) (крахмал, полиэтилен У Р) (резина, кварц)

Прочность Деформация (растяжение) Ударопрочность Теплостойкость Свойства полимеров

3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МАКРОМОЛЕКУЛА – молекула полимера (макрос – большой, длинный) МОНОМЕР – исходная молекула вещества для получения полимера ПОЛИМЕР - молекула высокомолекулярного соединения СТРУКТУРНОЕ ЗВЕНО - многократно повторяющаяся группа атомов в молекуле полимера СТЕПЕНЬ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ - n - число структурных звеньев в макромолекуле

4. ПЛАСТМАССЫ И ВОЛОКНА ПЛАСТМАССА - это материал, в котором связующим компонентом является полимер. Остальное - наполнители, пластификаторы, красители и другие вещества. Наполнители: снижают себестоимость, повышают прочность и жесткость полимера. (стекловолокно, опилки, асбест и др.)

ПЛАСТИФИКАТОРЫ - эластичности и (или) пластичности при переработке или эксплуатации полимера. Пластификаторы снижают температуру технологической обработки, улучшают морозостойкость полимеров, но иногда ухудшают их теплостойкость. Некоторые могут повышать огне-, свето - и термостойкость полимеров. Наиболее распространенные пластификаторы: сложные эфиры, минеральные и невысыхающие растительные масла. вещества для придания

В О Л О К Н А химические природные шелк, шерсть, хлопок, лен вискоза, ацетат, капрон, нейлон лавсан и др. Переработка природных (целлюлоза) или синтетических полимеров

Х Л О П О К

Ш е р с т ь

кокосовая койра

а ц е т а т

в и с к о з а

н е й л о н

к а у ч у к

натуральный каучук

синтетический каучук

вулканизация каучука

изделия из резины

применение полимеров

литий-полимерный конденсатор

полимерные трубы

В строительстве В медицине В текстильной промышленности В сельском хозяйстве Полимеры применяются

Применение в медицине Изготовление медицинских приборов Изготовление медицинских протезов Основа для многих пленок и мазей Хирургия

Применение в строительстве Изделия из пластмассы и полимерной смолы являются экологичными, долговечными, устойчивыми к холоду, влаге, солнцу фонтаны садовые фигурки Окна ПВХ Предметы интерьера

Применение в сельском хозяйстве 1. Использование тепличной плёнки из полиэтилена, что повышает урожайность многих культур. 2 .Мелиорация. Изготовление шлангов и труб для полива. 3. Строительство животноводческих помещений.