 |
Понятие полимера и макромолекулы, составного повторяющегося звена. Типы номенклатуры полимеров. Приведите примеры химических и структурных формул основных мономеров и полимеров.
|
|
|
|
Оглавление
1. Понятие полимера и макромолекулы, составного повторяющегося звена. Типы номенклатуры полимеров. Приведите примеры химических и структурных формул основных мономеров и полимеров. 3
Номенклатура полимеров. 5
2. Классификация полимеров, приведите примеры. 8
Химическая классификация. 10
3. Перечислите элементы, способные к образованию полимеров. Приведите примеры. 10
Кислород, сера, селен. 11
Азот, бор, алюминий. 12
Углерод. 12
Кремний. 13
Фосфор. 14
4. Конфигурация и конформация макромолекул, степень полимеризации. Приведите примеры конформационных и конфигурационных изомеров. 14
Конфигурация макромолекулы.. 14
Конформации Фишера. 17
Конформация макромолекул. 20
5. Термодинамическая и кинетическая гибкость макромолекул. Модели макромолекул (свободно-сочлененная цепь, с фиксированным валентным углом, с заторможенным вращением). 23
Модели макромолекул. 26
6. Молекулярная масса (ММ) полимеров, коэффициент полидисперсности. Способы усреднения молекулярных масс. Дайте общую характеристику молекулярно-массовым распределениям (ММР). 33
Способы усреднения молекулярных масс. 34
Молекулярно- массовое распределение (ММР) 35
7. Радикальная полимеризация. Основные мономеры и инициаторы. Элементарные реакции радикальной полимеризации. Приведите примеры. 36
Мономеры, способные вступать в реакции радикальной полимеризации. 36
Инициирование (образование свободных радикалов) 38
Влияние температуры на ход процесса. Эффект клетки. 41
Окислительно-восстановительные реакции инициирования. 41
Инициирование под действием различных излучений. 42
Рост цепи. 43
Обрыв цепи. 45
Передача цепи. 49
8. Основное уравнение радикальной полимеризации. Скорость полимеризации. Скорость инициирования, роста цепи, передачи и обрыва цепи. 51
|
|
|
Скорость инициирования. Факторы, влияющие на скорость инициирования. 51
Кинетика реакций радикальной полимеризации. 51
Способы проведения полимеризации: растворная, суспензионная, эмульсионная, в массе (блочная). 53
Общие закономерности ионной полимеризации. Анионная полимеризация. Типичные мономеры и катализаторы. 56
Анионная полимеризация. 56
Мономеры, вступающие в процесс анионной полимеризации. 58
Инициаторы анионной полимеризации. 60
Реакции роста цепи. 62
Реакции обрыва и передачи цепи. 62
11. Ионная полимеризация. Сравнение радикальной и ионной полимеризации. 12. Какие особенности характерны для процессов ионной полимеризации по сравнению с радикальной полимеризацией? Назовите мономеры, которые полимеризуются по катионному и анионному механизму. 63
Общие черты у радикальной и ионной полимеризации. 64
Особенности ионной полимеризации по сравнению с радикальной полимеризацией. 64
13. Перечислите типы инициаторов (катализаторов) катионной полимеризации. Приведите примеры соответствующих реакций. От чего зависит степень полимеризации при катионной полимеризации? Как влияет природа среды на скорость катионной полимеризации?. 68
Инициаторы (катализаторы) катионной полимеризации. 72
Реакция обрыва цепи в катионной полимеризации. 74
Влияние природы среды.. 77
14. Поликонденсация. Приведите примеры полимеров, получаемые поликонденсацией. Классификация процессов поликонденсации (ПК). Способы проведения ПК. Приведите примеры таких процессов. 78
Образование связи (этерификация) 78
Образование полимера. 79
Классификация процессов ПК.. 82
Полимеры, получаемые ПК.. 83
15. Опишите механизм и кинетические закономерности ПК. Реакции ограничения роста цепи (степени полимеризации) в процессах ПК. 89
|
|
|
Механизм и кинетические закономерности ПК.. 89
Реакции ограничения роста цепи (степени полимеризации) в процессах ПК.. 90
Сравнение процессов радикальной полимеризации и поликонденсации. 92
Химические реакции макромолекул (межмолекулярные?) 94
Полимераналогичные и внутримолекулярные реакции. Получение сшитых, привитых полимеров и блоксополимеров. Принцип Флори. Эффекты в полимераналогичных реакциях. 95
Методы химического превращения полимеров. 99
Деструкция. Типы деструкции. Реакция деполимеризации. Реакции циклизации. 102
Агрегатные, фазовые и физические состояния полимеров. Понятия о стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем физических состояниях. Термомеханическая кривая. 111
Какие механизмы обрыва цепи существуют? Каким фактором определяется скорость реакции обрыва цепи при радикальной полимеризации?. 123
Обрыв цепи. 123
Радикальная полимеризация при глубоких степенях превращения. Гель-эффект. 127
Ингибирование радикальной полимеризации и регулирование молекулярной массы при радикальной полимеризации. 128
В чем заключается реакция передачи цепи при радикальной полимеризации?. 131
Понятие полимера и макромолекулы, составного повторяющегося звена. Типы номенклатуры полимеров. Приведите примеры химических и структурных формул основных мономеров и полимеров.
Макромолекула — молекула с высокой молекулярной массой, структура которой представляет собой многократные повторения звеньев, образованных (в действительности или мысленно) из молекул малой молекулярной массы. Число атомов, входящих в состав макромолекул, может быть очень большим (сотни тысяч и миллионы).
Звено - группа атомов, с помощью которой можно описать строение полимера. Составное звено, которое многократно повторяется, называют повторяющимся составным звеном. Если при получении полимера мономер полностью входит в его состав, то повторяющееся составное звено является мономерным звеном. Если же получение полимера сопровождается выделением низкомолекулярных продуктов, например, воды, газов, то строение составного (или повторяющегося составного) звена будет отличаться от строения мономера и называть такое звено мономерным нельзя. Число повторяющихся звеньев (n) можно варьировать в широких пределах – от десятков до десятков тысяч. Как правило, в одном полимере содержатся макромолекулы различной длины, т.е. с разным числом повторяющихся составных звеньев. Переход от низкомолекулярного соединения к полимеру происходит в результате роста числа повторяющихся звеньев. При этом заметно изменяются физические и химические свойства, но при достижении определенного значения n они перестают изменяться, несмотря на дальнейшее увеличение числа звеньев. С этого момента соединение становится полимером.
|
|
|
Полимеры - вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимерами могут быть неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества. Полимер — это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико (в ином случае соединение будет называться олигомером). 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.
Если связь между макромолекулами осуществляется с помощью слабых сил Ван-Дер-Ваальса, они называются термопласты, если с помощью химических связей — реактопласты.
Силы Ван-дер-Ваальса — силы межмолекулярного (и межатомного) взаимодействия с энергией 10—20 кДж/моль. Этим термином первоначально обозначались все такие силы, в современной науке он обычно применяется к силам, возникающим при поляризации молекул и образовании диполей.
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 (−CH2−CHCl−)n, каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами или гетерополимерами.
|
|
|
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 преобразований. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п.
Высокомолекулярными обычно считаются вещества, обладающие молекулярной массой более 
а.е.м. Достаточно ли велика молекулярная масса, для того чтобы молекула считалась макромолекулой, часто (но не всегда!) можно определить по следующему критерию: если добавление или удаление одного или нескольких звеньев не влияет на молекулярные свойства, молекула может считаться макромолекулой (такой критерий оказывается неудачным, например, в случае биополимеров).
Как синонимы «макромолекулы» используются «полимерная молекула» или «мегамолекула».
Полимеры – особый класс химических соединений, специфика свойств которых определяется большой длиной, цепным строением и гибкостью составляющих их макромолекул.
n M → [ -M- ]n
В свою очередь под макромолекулой понимают совокупность атомов или атомных групп, различных или одинаковых по составу и строению, соединённых химическими связями в линейную или разветвлённую структуру, достаточно высокой молекулярной массы.
Вещества, у которых размеры молекул очень велики и в тысячи раз превышают размеры обычных, называются высокомолекулярными (ВМС).
Мономеры - низкомолекулярные соединения, способные вступать в реакции полимеризации и поликонденсации.
Составное звено – любые атомы или группы атомов, входящие в состав цепи полимера.
Составное повторяющееся звено (СПЗ) – наименьшее составное звено, повторением которого может быть описано строение регулярного полимера.
Пример: молекула полистирола
- в скобках выделено составное повторяющееся звено, а эллипсом – составные звенья.
|
|
|
Во многих случаях составное повторяющееся звено совпадает с мономерным звеном:
Но могут быть и случаи, когда они не совпадают:
Составное повторяющееся звено у полиэтилена – 
Мономерное звено – 
Степень полимеризации гомополимера - это количество составных (повторяющихся) звеньев, которые входят в макромолекулу.
Среднечисловая молекулярная масса Mn – произведение среднечисловой степени полимеризации Pn и молекулярной массы составного повторяющегося звена M0:
Номенклатура полимеров
В настоящее время существует 3 основных вида номенклатуры полимеров:
1. Номенклатура, основанная на названии мономеров (рациональная номенклатура);
2. Номенклатура, основанная на химической структуре полимерной цепи (систематическая номенклатура IUPAC);
3. Случайная номенклатура.
|
|
|
