Резина способ получения егэ

Всего: 60    1–20 | 21–40 | 41–60

Добавить в вариант

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

Всего: 60    1–20 | 21–40 | 41–60

Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки.

Высокомолекулярные вещества, состоящие из больших молекул цепного строения, называются полимерами  (от греч. «поли» — много, «мерос» — часть). 

Например, полиэтилен, получаемый при полимеризации этилена CH₂=CH₂:     

  …-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-…  или   (-CH₂—CH₂-)_n  

 Молекула полимера называется макромолекулой (от греч. «макрос» — большой, длинный).   Молекулярная масса макромолекул достигает десятков — сотен тысяч (и даже миллионов) атомных единиц.

Соединения, из которых образуются полимеры, называются мономерами.

Например, пропилен (пропен) СН₂=СH–CH₃ является мономером полипропилена

Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном.  

Мономеры – низкомолекулярные вещества, из которых образуются полимеры.

Степень полимеризации – число, показывающее количество элементарных звеньев в молекуле полимера.

Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено:  (–CH₂–CH₂–)_n.

Классификация полимеров

Полимеры, макромолекулы которых построены строго определенным способом, называют регулярными.

Полимер называется стереорегулярным, если заместители R в основной цепи макромолекул (–CH₂–CHR–)_n расположены упорядоченно.

Стереорегулярные полимеры обладают гораздо лучшими свойствами – пластичностью, прочностью и теплостойкостью; они способны кристаллизоваться, в отличие от нерегулярных.

Классификация по структуре

По структуре полимеры делятся на: линейные, разветвленные и пространственные.

Линейные	Разветвленные	Пространственные
Состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру. Целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон	Макромолекулы разветвленных имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной Крахмал	Химические связи имеются и между цепями, образуя пространственную структуру Резина, фенолформальдегидные смолы

Линейные — макромолекулы состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру (целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон).

Разветвленные — макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной (крахмал).

Сетчатые (пространственные) — химические связи имеются и между цепями (резина, фенолформальдегидные смолы).

Классификация по происхождению

По способу получения полимеры делятся на: природные, синтетические и искусственные.

Природные волокна	Синтетические волокна	Искусственные
Непосредственно существуют в природе  хлопок  шерсть  натуральный шелк	Получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации капрон  найлон  лавсан	Получают модификацией натуральных полимеров ацетатное волокно целлулоид вискоза

Природные полимеры непосредственно существуют в природе (крахмал, целлюлоза и др.).

Синтетические полимеры получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации (полиэтилен, полихлорвинил, фенол-формальдегидные смолы, метилметакрилат и т.д.). Не имеют аналогов в природе.

Искусственные – получают модификацией натуральных полимеров (вискоза –модифицированная целлюлоза, резина –модификация натурального каучука).

Классификация по химическому характеру

По химическому характеру и составу полимеры и химические волокна бывают: полиэфирные, полиамидные, элементоорганические (например, кремнийорганические полимеры).

Полиэфирные полимеры	Полиамидные полимеры	Элементоорганические
Содержат группу -СОО- Лавсан (полиэтилентерефталат)	Содержат группу -СО-NH2— Найлон, капрон	Содержат атомы других хим. элементов (кремний и др.). Кремнийорганические полимеры

Полиэфирные полимеры — содержат группу сложных эфиров -СОО-.

Полиамидные полимеры — содержат пептидную связь -СО-NH₂-.

Элементоорганические полимеры — содержат атомы других химических элементов (помимо С, Н, О, N).

Классификация по способу получения

Полимеры получают либо реакциями полимеризации, либо поликонденсацией.

Полимеризация	Поликонденсация
Это присоединение одних молекул к другим за счет разрыва кратных связей. Побочные продукты, как правило, не образуются. Полиэтилен, полипропилен и др.	Образование полимера происходит за счет реакции замещения. При этом образуется низкомолекулярный побочный продукт. Фенолформальдегидная смола, капрон

Полимеризация — процесс образования высокомолекулярного вещества(полимера) путём многократного присоединения молекул мономера к активным центрам в растущей молекуле полимера.

Например, образование полиэтилена происходит по механизму полимеризации:

Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (обычно это вода).

Например, образование капрона протекает по механизму поликонденсации:

Свойства полимеров

По свойствам полимеры можно разделить на: термореактивные, термопластичные и эластомеры.

Термореактивные	Термопластичные	Эластомеры
Неплавкие и неэластичные материалы. Фенолформальдегидные смолы, полиуретан	Меняют форму при нагревании и сохраняют её. Полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид	Эластичные вещества при разных температурах. Натуральный каучук, полихлоропрен

Термореактивные полимеры — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала.

Например, фенолформальдегидные смолы, полиуретан.

Термопластичные полимеры — меняют форму в нагретом состоянии и сохраняют её после охлаждения.

Например, полиэтилен, полистирол, полихлорвинил и т.д.

Эластомеры – обладают высокоэластичными свойствами в широком интервале температур.

Например, натуральный каучук.

Полимеризация и поликонденсация

Полимеризация

Степень полимеризации — это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу. 

Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено:  (–CH₂–CH₂–)_n

Катализаторами полимеризации могут быть: металлический натрий, пероксиды, кислород, металлоорганические соединения, комплексные соединения.

Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией.

Например, схема сополимеризации этилена с пропиленом:

Важнейшие синтетические полимеры

Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и области их применения:

Полимер	Мономер	Характеристики полимера	Применение полимера
Полиэтилен (–СН2–СН2–)n	Этилен СН2=СН2	Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкий	Упаковка, тара
Полипропилен	Пропилен СН2=СН–СН3	Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкий	Трубы, упаковка, ткань (нетканый материал)
Поливинилхлорид	Винилхлорид СН2=СН–Сl	Синтетический линейный полимер, термопластичный	Натяжные потолки, окна, пленка, трубы, полы, изолента  и т.д
Полистирол	Стирол	Синтетический линейный полимер, термопластичный	Упаковка, посуда, потолочные панели
Полиметилметакрилат Метиловый эфир метакриловой кислоты	Синтетический линейный полимер, термопластичный	Очки, корпуса фар и светильников, душевые кабины, мебель и т.д
Тефлон (политетрафторэтилен)	Тетрафторэтилен	Синтетический линейный полимер. Термопластичный (t = 260-3200C) Обладает очень высокой химической стойкостью	Посуда, пластины утюгов, ленты и скотч, упаковка, изоляция
Искусственный каучук Мономер: бутадиен-1,3 (дивинил)	Синтетический, линейный,  эластомер, содержит двойные связи	Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Натуральный каучук Мономер: 2-метилбутадиен-1,3	Природный, линейный, эластомер, содержит двойные связи	Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Хлоропреновый каучук Мономер: 2-хлорбутадиен-1,3	Синтетический, линейный, эластомер, содержит двойные связи	Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Бутадиен-стирольный каучук Мономеры: бутадиен-1,3 и стирол	Синтетический, эластомер	Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Полиакрилонитрил	Акрилонитрил	Синтетический, линейный	Волокна, пластмассы

Поликонденсация

Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов, обычно это вода.

Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией поликонденсации, и области их применения:

Полимер и мономер	Характеристики полимера	Применение полимера
Капрон Мономер: 6-аминокапроновая кислота (лактам)	Синтетический, линейный, термопластичный, очень эластичный	Полиамидные волокна (нитки, ткани, парашюты, втулки и т.д.)
Найлон Мономер: 1,6-диаминогексан и адипиновая кислота (1,6-гександиовая)	Синтетический, полиамидный, линейный, термопластичный	Изготовление втулок, вкладышей, ниток, одежды, гитарных струн (полиамидное волокно)
Лавсан (полиэтилентерефталат) Мономер: Этиленгликоль, терефталевая кислота	Синтетический линейный полимер, термопластичный, полиэфирный	Натяжные потолки, окна, пленка, трубы, полы, изолента  и т.д
Фенолформальдегидная смола Мономеры: фенол и формальдегид	Синтетический, пространственный (сетчатый) полимер	Производство ДСП, лаков, клея (БФ-6 применяется в медицине), часто используется с наполнителями
Крахмал Мономер: α-глюкоза	Природный, полиэфирный, разветвленный	Пищевая, текстильная, бумажная промышленность, фармацевтика и др.
Целлюлоза Мономер: β-глюкоза	Природный, полиэфирный, линейный	Производство бумаги, искусственных волокон, пленок, пластмасс, лакокрасочных материалов, бездымного пороха, взрывчатки, твердого ракетного топлива, получение гидролизного спирта и др.
ДНК Мономер: Дезоксирибоза, ортофосфорная кислота, азотистые основания	Природный, полиэфирный, линейный	Функционирование живых организмов
РНК Мономер:  Рибоза, ортофосфорная кислота, азотистые основания	Природный, полиэфирный, линейный	Функционирование живых организмов

В наше время почти любая область жизнедеятельности предполагает применение каучука. Это производство шин, кабеля, труб, строительный и отделочный материал, его используют в обувной, медицинской и других областях промышленности. Но что же такое «каучук», каковы виды каучука и как его получают?

Еще в конце 15 века индейцы Северной Америки из сока дерева гевеи научились получать каучук, который использовали при изготовлении обуви и других вещей. При надрезе коры гевеи происходило выделение капель молочно-белого сока – латекса. Этот сок индейцы назвали «слезы дерева», что звучит как кау-учу. Отсюда и название – каучук.

Открытие Америки Христофором Колумбом способствовало распространению чудесного материала в Европу, где путем проб и ошибок впервые получили резину. С появлением автомобильной промышленности в 20 веке спрос на резину, а, значит, и на каучук стал расти. В то время стоимость изделий из каучука была очень высокой. Это связано с тем, что в год с одного дерева гевеи можно получит всего 1—2 кг каучука, а на производство, например, шин требовалось в 50 больше.

Вскоре возникла нехватка, дефицит получаемого из сока гевеи каучука (натуральный каучук). Ученые занялись поиском решений этой проблемы. И, наконец, в 20-е годы 20 века русский учёный С.В. Лебедев получил первый синтетический каучук путем полимеризации 1,3-бутадиена (дивинила) на натриевом катализаторе. Позже натриевый катализатор заменили катализатором Циглера-Натта (Al(C₂H₅)₃∙TiCl₄), что дало возможность получения полибутадиена и полиизопрена — синтетического каучука, обладающего нужными свойствами эластичности и прочности. Синтетический каучук стал настолько популярен, что к концу 20 века почти полностью вытеснил натуральный каучук.

Виды каучука

В настоящее время получают различные виды каучука. Все синтетические каучуки принято классифицировать на:

• Каучуки общего назначения. Используются в массовом производстве таких изделий, как шины, транспортерные ленты, резиновая обувь и т.п., в которых реализуется такое свойство резины как эластичность:

1. Бутадиеновый (СКД; СКБ)
2. Изопреновый (СКИ)
3. Хлоропреновый (наирит)
4. Бутадиен-стирольный (CKC, CKMC)
5. Этиленпропиленовый (СКЭП, СКЭПТ)
6. Бутилкаучук (БК) и др.

• Каучуки специального назначения.Применяеются в производстве изделий, обладающих не только эластичностью, но и стойкостью к воздействию различных агрессивных сред, тепло- и морозостойкостью и другими уникальными свойствами. Синтетических:

1. Бутадиен-нитрильный (СКН)
2. Полисуль­фидный (тикол)
3. Кремнийорганический (CKT)
4. Уретановый (СКУ)
5. Фторосодержащий (СКФ)
6. Винилпиридиновый, метил­винилпиридиновый (МБП) и др.

Сравнительная характеристика и область применения каучуков представлены в таблице, а получение некоторых из них описано в разделе Свойства и получение алкадиенов:

Виды и область применения каучуков:

Вулканизация каучука

Важное практическое значение имеет вулканизированный продукт – резина. Вулканизация каучука представляет собой специально обработанную смесь каучука и серы при воздействии температуры. Линейные молекулы каучука в местах двойных связей сшиваются атомами серы, образуя дисульфидные мостики.. Такой продукт имеет трехмерную структуру и обладает повышенной прочностью, эластичностью, изностойкостью и другими полезными свойствами. При массовой доле серы 1-5 % — продукт эластичный, мягкий; 30% — жесткий, твердый (эбонит).

Состав резины

• Каучук натуральный или синтетический
• Вулканизирующий агент – сера, тиурам , селен, перекиси, ионизирующая радиация.
• Ускорители вулканизации — полисульфиды, оксиды свинца, магния
• Антиоксиданты (вещества замедляющие скорость старения резины) — альдоль, неозон Д, парафин, воск)
• Пластификаторы (вещества, улучшающие эластичность резины) — пара­фин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталат, рас­тительные масла. Их массовая доля составляет 8—30 % от массы каучука.
• Наполнители активные и неактивные. Активные наполнители — кремнекислота, оксид цинка; неактивные наполнители — мел, тальк, барит
• Регенерат (продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства).
• Красители — минеральные или органические красящие вещества.

Назначение будущего изделия, условий его эксплуатации, технических требований к нему и т.д. определяет выбор каучука и состава резиновой смеси.

Производство изделий из резины включает этапы смешения каучука с ингредиентами в смесителях, изготовления полуфабрикатов и их раскроя, сборки заготовок изделия при помощи сборочного оборудования и вулканизацию изделий в прессах, котлах, автоклавах и др.

Область применения:

Аммиак — производство удобрений

Метан (природный газ) — в качестве топлива , энергетика

Изопрен — получение каучука

Этилен — получение пластмасс

капролактам — получение капрона

пропан —  в качестве топлива

изопрен —  получение каучука

стирол  — получение полистирола

пропилен —  получение
полипропилена

гидроксид аммония —  в медицине

оксид кремния —  получение стекол

сера — процесс вулканизации резины

тетрахлорид углерода —  в качестве растворителя

ацетон —  в качестве растворителя

углерод – для  металлургия , для
производство чугуна

стирол  — для производство
пластмасс

азот —  для производство
удобрений

уксусная кислота  — для производство
волокон, для пищевая промышленность

фосфорная кислота  — для
производство удобрений

      кислород —  для металлургия

бензол  —  -для
производство пластмасс

хлор  — для производство
пластмасс , производство органических растворителей

азотная кислота-  для 
производство удобрений

карбонат кальция – для
производство стекла

 углекислый газ – для  пищевая
промышленность

аргон создание инертной
атмосферы

карбонат натрия – для 
производство стекла

озон  — для очистка воды

кислород – для  производство
стали

 Алюминий – из  электролиз
расплава

железо – из  восстановление
оксида углеродом

 Натрий —  электролиз расплава

кремний  — восстановление оксида
углеродом

Аммиак -из  воздуха

Стекло – из  сода

этилен  — из нефть

 чугун – из  магнитный железняк

Хлор —  водный раствор хлорида
натрия

 медь  — халькопирит

полипропилен  — получают из
пропилен

полиэтилен —  получают из этилен

железо —  получают из гематит,
пирит

Этанол —  получают из древесина

Кислород —  получают из воздух

углекислый газ —  получают из
дымовые газы

фтор — получают из расплав
фторида калия

Процессы:

электролиз воды  — получение
легких газов (водород, кислород)

крекинг нефтепродуктов — 
получение бензина

перегонка (фракционирование)
сжиженного воздуха —  получение легких газов (азот, кислород)

брожение древесины или соломы — 
получение этанола

горение —  получение тепловой
энергии

 этерификация —  получение
сложных эфиров

  полимеризация  — получение пластмасс и резины

вулканизация —
получение резины

перегонка (фракционирование)
сжиженного воздуха — получение легких газов (азот, кислород)

прокаливание фосфатов кальция с
углем и диоксидом кремния — получение фосфора

каталитическое окисление
диоксида серы в триоксид серы — получение серной кислоты

сшивание
молекул каучука в единую пространственную сеть — вулканизация

термическое или каталитическое
разложение тяжелых углеводородов —  крекинг

присоединение воды к
непредельным соединениям —  гидратация

реакция образования сложных
эфиров при взаимодействии кислот и спиртов  — этерификация

присоединение водорода к
непредельным соединением с получением предельных соединений —  гидрирование

замещение
водорода на галоген — радикальное галогенирование

присоединение воды к
непредельным соединениям  — гидратация

присоединение водорода к
непредельным соединением с получением предельных соединений —  гидрирование

 переработка каменного угля  —
коксование

Способ
разделения:

воды и октана —  разделение с
помощью делительной воронки

воды и карбоната кальция
–разделение  фильтрованием

железо и нитрат калия  -с
помощью магнита

железо и магний  — разделить с помощью
магнита

железа и меди  -разделение  с
помощью магнита

гексана и бензола —  разделение фракционной
перегонкой

Цвет
пламени:

соли борной кислоты- зеленое
пламя

соли стронция  —  карминово-красное
пламя

соли калия – фиолетовое пламя

соли кальция — кирпично-красное
пламя

соли натрия —  желтое пламя

соли калия  — фиолетовое пламя

соли меди —  зеленое пламя

соли бария —
желто-зеленое

соли лития — красное

• Курс

• Дисциплина: Химия
• Номер вопроса в билете: 26
• Баллы: 1
• Сложность: Базовый
• Установите соответствие между высокомолекулярным веществом и способом его промышленного получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
  ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЕЩЕСТВО
  • А)фенолформальдегидная смола
  • Б)резина
  • В)каучук

  СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ
  • 1)полимеризация
  • 2)вулканизация каучука
  • 3)гидрогенизация
  • 4)сополиконденсация

  Баллы: 0 из 1

• Подробное решение

• фенолформальдегидная смола — это надо помнить, что формально реакция получения фенолформальдегидной смолы — это реакция поликонденсации. Поликонденсация — процесс синтеза полимеров из полифункциональных (чаще всего бифункциональных) соединений, обычно сопровождающийся выделением низкомолекулярных побочных продуктов (воды, спиртов и т. п.) при взаимодействии функциональных групп. Но тут нет поликонденсации, а есть сополимеризация. сополимеры  — разновидность полимеров, цепочки молекул которых (макромолекулы) состоят из двух или более различных структурных звеньев.  А тут как раз 2 молекулы мономеров  фенол и формальдегид.

   

  n

  O
  H
  H
  +
  n

  H
  C
  O
  H

  O
  H
  C
  H
  2

  n
  +
  (n-1)
  H
  2
  O
   

  резина — вулканизация каучука серой.  Вулканизация  — технологический процесс взаимодействия каучуков с
  вулканизирующим реагентом, при котором происходит сшивание молекул
  каучука в единую пространственную сетку

  каучук —  скорее всего речь идет про синтетический каучук, который часто неправильно называют и «натуральным»
  это цис- полимер изопрена. Реакция полимеризации.

   

  n

  H
  2
  C
  C
  H
  3
  C
  C
  H
  C
  H
  2

  C
  H
  2
  C
  H
  3
  C
  C
  H
  C
  H
  2

  n