Понятие о полимерах

Цели:
Расширить знания о реакциях присоединения на примере реакций полимеризации;
Показать химические свойства полимеров, преимущества и недостатки некоторых видов полимеров;
Выяснить причины широкого применения полимеров в народном хозяйстве.

Вопрос:
Какие вещества называются непредельными углеводородами? Почему?

Непредельные, или ненасыщенные, УВ содержат кратные углерод- углеродные связи
(>C=C<, -CΞC-)
Непредельными называются углеводороды, в молекулах которых имеются атомы углерода, связанные между собой двойными или тройными связями. Их также называют ненасыщенными углеводородами, так как их молекулы имеют меньшее число атомов водорода, чем насыщенные.

Вопрос:
Какие классы органических соединений относятся к непредельным углеводородам?

Алкены.
Алкадиены
Алкины.

Вопрос:
В какие типы химических реакций способны вступать алкены?

Алкены способны вступать в реакции присоединения, окисления и полимеризации.

Вопрос:
Какие реакции называются реакциями полимеризации? В чем сущность данного типа реакций?

Процесс полимеризации алкенов открыт А.М.Бутлеровым.
Полимеризацией называется процесс соединения одинаковых молекул (мономеров), протекающий за счет разрыва кратных связей, с образованием высокомолекулярного соединения (полимера)
Условия t, P, kat.
n CH2=CH2 → (-CH2-CH2-) n
мономер (этилен) полимер ( полиэтилен)

1. Природные и синтетические полимеры.
Полимеры – это соединения, без
которых человек уже не может
обойтись. С этими соединениями
знакомы все – от самых маленьких до
пожилых, от домохозяек до специалистов
многих отраслей промышленности.
Что же такое полимеры?
Полимеры – это высокомолекулярные соединения, состоящие из множества одинаковых структурных звеньев.

1. Природные и синтетические полимеры.
Полимеры – это соединения, без
которых человек уже не может
обойтись. С этими соединениями
знакомы все – от самых маленьких до
пожилых, от домохозяек до специалистов
многих отраслей промышленности.
Что же такое полимеры?
Полимеры – это высокомолекулярные соединения, состоящие из множества одинаковых структурных звеньев.

По происхождению полимеры делятся на природные и синтетические.
Природные полимеры – это, например,
натуральный каучук, крахмал, целлюлоза,
белки, нуклеиновые кислоты. Без
некоторых из них невозможна
жизнь на нашей планете.
крахмал
ДНК

Полисахариды — общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров — моносахаридов.
Полисахариды необходимы для жизнедеятельности животных и растительных организмов. Они являются одним из основных источников энергии, образующейся в результате обмена веществ организма. Они принимают участие в иммунных процессах, обеспечивают сцепление клеток в тканях, являются основной массой органического вещества в биосфере.

Целлюлоза и Крахмал

Синтетические полимеры – это многочисленные пластмассы, волокна, каучуки.
Они играют большую роль
в развитии всех отраслей
промышленности,
сельского хозяйства, транспорта, связи.
Как без природных поли - меров невозможна сама
жизнь,так без синтетических
полимеров немыслима
современная цивилизация.

2. Способы получения полимеров.
Как же образуются эти необычные соединения?
Полимеры получают в основном двумя методами - реакциями полимеризации и реакциями поликонденсации.
В реакцию полимеризации вступают молекулы, содержащие кратную (чаще – двойную) связь. Такие реакции протекают по механизму присоединения и всё начинается с разрыва двойных связей.

С реакцией полимеризации мы знакомились на примере получения полиэтилена:
nСН2=СН2 (- СН2 – СН2 - )n
Для реакции поликонденсации нужны
особые молекулы. В их состав должны
входить две или более функциональные
группы (-ОН, -СООН, -NН2 и др.).
При взаимодействии таких групп происходит отщепление низкомолекулярного продукта (например, воды) и образование новой группировки, которая связывает остатки реагирующих между собой молекул.

В реакцию поликонденсации вступают, например, аминокислоты. При этом образуется биополимер- белок и побочное низкомолекулярное вещество – вода:
…+ Н NН-СН(R)–СООН+ … Н NН-СН(R)–СООН+…
…-NН-СН(R)-СО- NН-СН(R)-СО-… + nН2О
Реакцией поликонденсации получают многие полимеры, в том числе капрон.

3. Основные понятия химии полимеров.
Макромолекула – от греч. макрос – большой, длинный. Мономер – исходное вещество для получения полимеров.
Полимер – много мер (структурное звено).
Структурное звено – многократно повторяющиеся в макромолекуле группы атомов.
Степень полимеризации n – число структурных звеньев в макромолекуле.

n X ( -X- )n
Х – мономер, (-Х-) – структурное звено,
n - степень полимеризации.
(- Х- )n - макромолекулы полимеров.
В зависимости от строения основной цепи полимеры имеют разные структуры: линейную (например, полиэтилен), разветвленную (например, крахмал) и пространственную ( например, вторичная и третичная структура белков).

Структуры полимеров:
линейная
разветвлённая
пространственная

4. Пластмассы и волокна.
Обычно полимеры редко используют в чистом виде. Как правило из них получают полимерные материалы. К числу последних относятся пластмассы и волокна.
Пластмасса – это материал, в котором связующим компонентом служит полимер, а остальные составные части – наполнители, пластификаторы, красители, противоокислители и др. вещества.

Особая роль отводится наполнителям, которые добавляют к полимерам. Они повышают прочность и жёсткость
полимера, снижают его себестоимость.
В качестве наполнителей могут быть стеклянные волокна, опилки,
цементная пыль, бумага, асбест и др.
Поэтому такие пластмассы, как, например,
полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол,
фенолформальдегидные, широко
применяются в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, в медицине, культуре, в быту.

Волокна – это вырабатываемые из природных или синтетических полимеров длинные гибкие нити, из которых изготавливается пряжа и другие текстильные изделия.
Волокна подразделяются на природные и химическиеПриродные, или натуральные, волокна - это материалы животного или растительного происхождения: шёлк,шерсть, хлопок, лён.

Химические волокна получают путём химической переработки природных (прежде всего целлюлозы) или синтетических полимеров.
К химическим волокнам относятся вискозные, ацетатные волокна, а также капрон, нейлон, лавсан и многие другие.

Домашнее задание:
Выучить конспект, подготовить сообщение на выбранную тему:
1.«Открытие реакции полимеризации»;
2.«Значение природных биополимеров в жизни растений, животных и человека».