Синтетические высокомолекулярные соединения: строение, свойства, значение данных соединений в жизни человека.

План ответа:

1. Высокомолекулярные соединения, их виды (примеры).
2. Состав и строение полимеров на примере полиэтилена и синтетического каучука.
3. Свойства.
4. Синтез.
5. Использование высокомолекулярных соединений.

       Высокомолекулярные соединения (ВМС) – органические вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся структурных звеньев. Их иначе называют полимерами.

       Мономер и структурное звено полимера одинаковы по составу, но различны по строению.

 СН₂=СН₂    -СН₂-СН₂-      

мономер      структурное звено

       В молекуле этилена имеются двойные связи, в структурном звене этилена она отсутствует.

       Степень полимеризации – число n, показывает в формуле полимера, сколько молекул мономера соединяются в макромолекулу (-СН₂-СН₂-)_n

ВМС бывают:

1. Природного происхождения – каучук, полисахариды (крахмал, целлюлоза), белки, нуклеиновые кислоты.
2. Синтетические – каучуки (бутадиеновый, бутадиен-стирольный, изопреновый и т.д.), волокна, пластмассы.

Геометрическая форма молекул полимеров:

линейная – структурные звенья соединены в длинные цепи последовательно одно за другим (полиэтилен);

разветвлённая (крахмал)

пространственная: линейные молекулы соединены между собой химическими связями (резина).

Свойства

  Полиэтилена (-СН₂-СН₂-)_n: твёрдый, белый, размягчается при нагревании, горит, химически устойчив к действию кислот, окислителей, щелочей (т.к. в его молекуле прочные одинарные сигма-связи); в зависимости от условий получения имеет различную структуру – линейную (полученную при низком давлении) и разветвлённую (полученную при высоком давлении), а следовательно, разные свойства.  

Синтетического каучука(СК) зависят от пространственного строения. В настоящее время производят много различных видов СК, каждый из которых имеет свои преимущества в определённой области применения. Например, для изготовления автомобильных шин особенно пригоден бутадиен-стирольный каучук из-за своей износостойкости (прочности при истирании), которая даже выше чем у натурального каучука.

Реакции лежащие в основе получения полиэтилена и бутадиенового каучука

                кат.

1) nСН₂═СН₂→ (―СН₂―СН₂―)n

  этилен        полиэтилен

2) nCH₂═ CH―СН═СН₂ → (-CH₂-CH―СН-СН₂-)_n

Примеры экзаменационных задач.

 

Вычисление количества продукта реакции, если известно количество вещества или масса одного из исходных продуктов.

Задача. Какое количество вещества гидроксида натрия образуется при взаимодействии 0,5 моль натрия с водой?

 

Решение: 0,5 моль          Х моль

                 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

             2 моль              2моль

                                                

1) 0,5 моль ------------Х моль

2 моль ------------ 2 моль

 

 Х= 0,5моль ·2 моль/2 моль=0,5 моль

 Ответ: образуется 0,5 моль гидроксида натрия.

 

Вычисление массы вступившего в реакцию вещества, если известно количество вещества или масса второго из исходных продуктов.

Задача. Какая масса алюминия потребуется для полного замещения водорода в 25г серной кислоты?

Х         25г

2Al + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂

2 моль 3 моль

54 г/моль 294 г/моль

1) Mr (Al)=27

M (Al)=2 моль· 27=54 г/моль

  Mr (H₂SO₄)=2+32+16·4=98

M (H₂SO₄)=3 моль·98=294г/моль

2) Х-----------------25г

    54г/моль--------294 г/моль

  Х=(25г·54 г/моль)/294 г/моль= 4,6г

Ответ: m (Al)= 4,6г.

Вычисление массы  образующегося вещества по известному количеству вещества одного из исходных продуктов.

Задача. Рассчитайте, какую массу меди можно получить, если 0,4 моль оксида меди(II) нагревали до окончания реакции в избытке водорода.

 

Решение:

0,4 моль   Х

CuO + H₂= Cu + H₂O

1 моль     1 моль          

1) Mr(Cu)=63

     M(Cu)= 1 моль ·63=63 г/моль

2) 0,4 моль---------Х

    1моль------------1моль     Х=0,4 моль ν(Cu)=0,4 моль                                            

3) m = ν · М

m (Cu)= 0,4 моль· 63 г/моль= 25,2г.

Ответ: m (Cu)= 25,2г.

 

Вычисление массы продукта реакции, если известно количество вещества или масса одного из исходных продуктов.

Задача. Какое количество ацетата натрия образуется при взаимодействии 17г уксусной кислоты с гидроксидом натрия?

 

Решение:

     17г                             Х

СН₃СООН + NaOH= СН₃СООNa + НОН

1 моль                        1 моль

 60 г/моль                   82 г\моль

1) Mr (СН₃СООН)=12+3+12+16+16+1=60

M (СН₃СООН) =1моль ·60=60 г/моль

Mr (СН₃СООNa)=12+3+12+16+16+23=82

Mr (СН₃СООNa)= 1моль· 82=82 г/моль

 

2) 17г-------------------Х

60 г/моль------------82г/моль

 

Х= (17г · 82 г/моль) / 60 г/моль= 23,2 г

m (СН₃СООNa)=23,2г.

3) ν = m/М

ν (СН₃СООNa)= 23,2г /82 г/моль=0,3 моль

 

Ответ: ν (СН₃СООNa)= 0,3 моль.