Полимеры

Ключевые слова конспекта: Полимеры, их получение: реакции полимеризации и поликонденсации. Пластмассы. Волокна. Неорганические полимеры.

Вначале вспомните, что такое полимеры (от греч. polimeres — состоящий из множества частей, многообразный).

В предыдущем конспекте говорилось о важнейших представителях биополимеров — белках и нуклеиновых кислотах.

Структурными звеньями белков являются остатки аминокислот. У каждого организма на Земле свой индивидуальный набор белков (единственное исключение, вероятно, — однояйцевые близнецы). Тем не менее всё огромное многообразие белков построено всего из 20 α-аминокислот. Последовательность аминокислотных остатков в белковой молекуле называется первичной структурой белка. Бесконечное множество вариантов сочетаний аминокислот, соединённых между собой пептидными связями, обеспечивает белковую индивидуальность живых организмов. За счёт внутримолекулярных водородных связей формируется вторичная структура белка, т. е. происходит скручивание линейной полипептидной цепи в спираль. Расположение вторичной спирали в пространстве в виде клубочка (так называемые глобулярные белки) или волокон (так называемые фибриллярные белки) обусловливает третичную структуру белка.

Двойная спираль ДНК несёт информацию о первичной структуре белка. Участок ДНК с зашифрованной информацией о последовательности аминокислот в молекуле какого-либо белка называется геном. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) обеспечивают связь ген — белок — признак.

Вам известны и другие биополимеры, например полисахариды (крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин).

Огромную роль в жизни человека играют синтетические полимеры, т. е. созданные в результате деятельности человека и отсутствующие в природе: пластмассы, синтетические волокна, синтетические каучуки.

На примере получения из этилена наиболее известной в повседневной жизни пластмассы — полиэтилена — вспомним основные понятия химии полимеров.

В реакции полимеризации, т. е. в процессе соединения множества одинаковых молекул исходного вещества (мономера) в большую молекулу полимера, получают полипропилен, поливинилхлорид и другие пластмассы.

Вторым способом получения полимеров является реакция поликонденсации, которая сопровождается образованием побочного низкомолекулярного продукта (чаще всего воды). Так получают, например, фенолформальдегидные смолы.

Пластмассы не уступают по прочности металлам и сплавам, а иногда даже превосходят их, при этом характеризуются низкой стоимостью, лёгкостью переработки.

Электротехнику, транспорт, строительную индустрию, машиностроение, производство упаковочных материалов и товаров народного потребления невозможно представить без полимерных материалов, к которым, кроме пластмасс, относятся и волокна.

Различают химические и природные волокна.

С химическими волокнами вы знакомились в 10 классе на уроках органической химии. Поэтому вкратце напомним основные группы таких волокон и их представителей:

• искусственные, которые получают из природных полимеров или продуктов их переработки. Например, волокна из целлюлозы и её эфиров — вискозное, ацетатное и др.;
• синтетические, которые получают из синтетических полимеров (капрон, лавсан, энант, нейлон).

Несмотря на всё многообразие химических волокон большинство людей предпочитают изделия из натуральных волокон.

Природные волокна по происхождению делят на растительные и животные.

Волокна растительного происхождения состоят в основном из целлюлозы. Это вещество труднорастворимо в воде и состоит из звеньев С₆Н₁₀О₅.

Наиболее важное растительное волокно — это хлопковое, которое получают из волокон, формирующихся на поверхности семян хлопчатника, в особых плодовых коробочках. Это волокно обладает хорошими гигиеническими (умеренная гигроскопичность и газообмен) и механическими свойствами (износоустойчивость, термостабильность). Оно применяется в производстве различных тканей и трикотажа, швейных ниток, ваты и др.

Другое растительное волокно, издавна известное на Руси, — это лён. Он применяется для изготовления постельного белья, полотенец и декоративных тканей.

К волокнам животного происхождения относят шерсть и шёлк.

Шерстяное волокно обладает большой эластичностью, хорошо сохраняет тепло, впитывает влагу, не препятствует газообмену. Его используют для производства текстильных тканей, трикотажа, валенок.

Натуральный шёлк вырабатывает тутовый шелкопряд. Наиболее известен шёлк, который выделяют шелковичные черви Воmbyх mori.

Основные понятия химии полимеров являются универсальными и применимы также для неорганических соединений.

К неорганическим природным полимерам относят минеральное волокно асбест, издавна известное на Руси под названием «горный лён». Асбест используется для производства тепло- и огнезащитных химически стойких и других технических тканей.

Познакомимся с неорганическим полимером, который является одной из аллотропных модификаций серы, — серой пластической. Её легко получить из кристаллической (ромбической) серы, выливая расплав в холодную воду. Пластическая сера представляет собой резиноподобное вещество.

В качестве структурного звена в этом полимере выступают атомы серы: 

С другими неорганическими полимерами атомной структуры вы уже хорошо знакомы. Напомним, что к ним относятся все аллотропные видоизменения углерода (алмаз, графит, графен, фуллерены, нанотрубки, карбин), кристаллический кремний. Кремний обладает хорошими полупроводниковыми свойствами, а поэтому применяется для производства солнечных батарей.

Напомним, что наличие атомных кристаллических решёток у сложных веществ также позволяет отнести их к полимерам. Это, например, оксид кремния(IV), который образует многочисленное семейство замечательных минералов: кварц, кремнезём, агат, горный хрусталь.

Самый распространённый в литосфере металл алюминий образует огромное количество минералов и горных пород (например, алюмосиликаты, содержащие также атомы кремния, кислорода и других элементов). К семейству алюмосиликатов относятся белая глина (каолин) и полевые шпаты.

Минералы на основе оксида алюминия вам также хорошо знакомы: ярко-красные рубины, синие сапфиры, благородная шпинель, украшающая корону российской империи.

Таким образом, химия полимеров — это универсальное направление, изучающее как органические, так и неорганические вещества.

Конспект урока по химии «Полимеры». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 11 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по химии
• Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии