Основные отличия высокомолекулярных соединений от низкомолекулярных соединений

Физика и химия высокомолекулярных соединений

к.х.н., доцент Зайнуллина Айгуль Шайхуллаевна.

Оглавление:

1. Предмет «Физика и химия высокомолекулярных соединений». Основные понятия химии ВМС.
2. Классификация полимеров. Понятия конформации, конфигурации, гибкости полимеров.
3. Понятие средней молекулярной массы полимеров.
4. Методы синтеза полимеров. Радикальная полимеризация.
5. Кинетика радикальной полимеризации.
6. Радикальная сополимеризация. Способы проведения полимеризации.
7. Катионная полимеризация.
8. Анионная полимеризация.
9. Поликонденсация.
10. Влияние различных факторов на процесс поликонденсации. Способы проведения поликонденсации.
11. Химические превращения полимеров.
12. Деструкция полимеров.
13. Кристаллические и аморфные полимеры. Три физических состояния аморфных полимеров.
14. Растворы полимеров.
15. Отдельные представители полимеров.

Модуль 1. Основные понятия химии полимера их классификация и синтез методами радикальной и катионной полимеризации.

Основные понятия химии высокомолекулярных соединений

Основные понятия и определения.

Основные отличия высокомолекулярных соединений от низкомолекулярных соединений.

Основные понятия и определения.

Химиявысокомолекулярных соединений (ВМС) является одной из наиболее быстро развивающихся и перспективных отраслей науки, которая отделилась в самостоятельный раздел химии в 30-х годах 19 века.

Термин «полимер» в 1833 году ввел Берцелиус.

К ВМС относятся вещества с молекулярной массой от 5 тыс. до нескольких миллионов. ВМС получили свое название из-за большой величины их молекулярных масс, отличающих их от НМС. Соединения с молекулярной массой от 5тыс. до 6 тыс. называют олигомерами.

Молекулу ВМС из-за больших размеров называют макромолекулой.

Полимерами называются ВМС, макромолекулы, которых построены из одинаковых многократно повторяющихся групп атомов, которые называются элементарными звеньями. Элементарные звенья соединены между собой ковалентными химическими связями.

кат

n CH₂= CH₂——> […-CH₂- CH₂-CH₂- CH₂- …] _n

мономер полимерная цепь

Мономером называется низкомолекулярное соединение (НМС), молекулы которого способны реагировать между собой или с молекулами других соединений с образованием полимера. Термин «мономер» произошел от греч. слова «монос» - «один» и «мерос» - «часть».

Существует три метода синтеза полимеров:

- полимеризация

- поликонденсация

- химическая модификация

Первым двум методам соответствуют два типа мономера:

1. полимеризационные мономеры, содержащие в своем составе кратные связи или две двойные связи. Например, этилен CH₂=CH₂, ацетилен CH≡CH, бутадиен CH₂=CH–CH=CH₂. Либо циклические группировки, например, капролактам, оксид олефина, оксид этилена.

2. поликонденсационные – содержащие в своем составе не менее двух функциональных групп, например, дикарбоновые кислоты: HOOC–R–COOH, диамины: H₂N–R–NH₂, аминокислоты: HOOC–R– NH₂, гликоли: HO–R–OH.

Число повторяющихся звеньев линейной макромолекулы называется степенью полимеризации.

Мm полимера

n = ————————

Мm элемент. звена Мm полимера = n·Мm элемент. звена

Мm – молекулярная масса

n – степень полимеризации

Молекулярная масса полимера равна произведению степени полимеризации на молекулярную массу элементарного звена.

Название полимера складывается из приставки «поли» и названия соответствующего полимера. Например, полиэтилен, полипропилен, полистирол.

Основные отличия высокомолекулярных соединений от низкомолекулярных соединений.

При синтезе мономера образуются макромолекулы с разной молекулярной массой, т.е. они характеризуются различной степенью полимеризации. Таким образом, ВМС представляют собой смесь полимергомологов общего химического состава, но с разной молекулярной массой. Такое явление называется полидисперсностью.

1. Для НМС значение молекулярной массы – константа, а для полимеров вводится понятие средней молекулярной массы, представляющей собой среднюю арифметическую из суммы молекулярных масс всех входящих в полимер макромолекул.

2. Из-за полидисперсности полимеры, в отличие от НМС, не имеют определенной температуры плавления. Они плавятся или размягчаются в некотором интервале температур.

3. ВМС, в отличие от НМС, могут существовать только в двух фазовых состояниях: в твердом и в жидком. Газообразного состояния у полимера нет из-за высокой молекулярной массы полимера. Полимеры не летучи и не могут быть переведены в газообразное состояние. При нагревании выше температуры плавления происходит термическое разложение полимеров.

4. Отличительной способностью ВМС является гибкость полимеров, т.е. способность макромолекулы занимать в пространстве различные положения, отличающиеся друг от друга. Понятие гибкости макромолекулы относится только к ВМС, т.к молекулы НМС малы и не могут принимать различные формы.

5. Наименьшей частицей ВМС участвующей в реакции является не молекула, а элементарное звено.

6. В отличие от НМС свойства полимеров зависят от геометрической формы макромолекулы (палочка, спираль, клубок).

7. Полимеры способны к большим обратимым деформациям в высоко эластическом состоянии.

8. В отличие от НМС полимеры способны образовывать пленки и волокна.

9. В отличие от НМС растворение полимера протекает через стадию набухания.

10. Растворы полимера характеризуются высокой вязкостью.

Поиск по сайту: