Най-важното от урока
Полимерите са гигантски молекули (макромолекули), изградени от повтарящи се единици (мономери).
Структурата им (линейна, разклонена, омрежена) определя свойствата: омрежените са най-здрави и нетопими.
Според поведението при загряване са термопластични (могат да се топят и рециклират) и термореактивни (втвърдяват се необратимо).
Получават се чрез: полимеризация (свързване без отделяне на продукт) и поликондензация (свързване с отделяне на малка молекула, напр. вода).
Структурата им (линейна, разклонена, омрежена) определя свойствата: омрежените са най-здрави и нетопими.
Според поведението при загряване са термопластични (могат да се топят и рециклират) и термореактивни (втвърдяват се необратимо).
Получават се чрез: полимеризация (свързване без отделяне на продукт) и поликондензация (свързване с отделяне на малка молекула, напр. вода).
Полимер: Вещество с голяма молекулна маса, чиито молекули (макромолекули) са изградени от многократно повтарящи се структурни единици, наречени елементарни звена.
Мономер: Малката молекула, от която се получава елементарното звено на полимера.
Полимеризация: Процесът на свързване на мономерите за образуване на полимерна верига.
Много молекули от мономера етен (етилен) се свързват и образуват полимера полиетен (полиетилен).
\[ \underbrace{\text{n}(\text{H}_2\text{C}=\text{CH}_2)}_{\text{Мономер (етен)}} \xrightarrow{\text{полимеризация}} \underbrace{(-\text{CH}_2-\text{CH}_2-)_{\text{n}}}_{\text{Полимер (полиетен)}} \]
където n е степен на полимеризация (броят на мономерните звена).
Как се нарича процесът, при който от етилен се получава полиетилен?
Процесът се нарича полимеризация.
Полимерите се делят на три основни вида според формата на техните макромолекули, което определя и техните свойства.
- Линейни: Макромолекулите са дълги, неразклонени вериги. Тези полимери често са по-плътни и могат да образуват здрави влакна (напр. целулоза).
- Разклонени: Главната верига има странични разклонения. Това намалява плътността в сравнение с линейните полимери (напр. амилопектин).
- Омрежени (мрежовидни): Полимерните вериги са свързани помежду си с химични връзки, образувайки триизмерна мрежа. Те са твърди, не се топят и не се разтварят, а само набъбват (напр. вулканизиран каучук).
Кой тип структура бихте очаквали за материал, който трябва да е много твърд и устойчив на разтворители, като например епоксидна смола?
Омрежена (мрежовидна) структура, защото химичните връзки между веригите създават здрава и стабилна мрежа.
Термопластични полимери: При загряване омекват и могат да бъдат формовани многократно. При охлаждане се втвърдяват отново. Процесът е обратим. (Пример: полиетилен, PVC).
Термореактивни полимери: При първоначално загряване претърпяват необратима химична промяна, втвърдяват се и образуват омрежена структура. Не могат да бъдат разтопени и формовани отново. (Пример: бакелит, епоксидни смоли).
Пластмасова бутилка от минерална вода може да се стопи и да се преработи в друг продукт. Към кой вид полимери спада материалът, от който е направена?
Спада към термопластичните полимери, защото може да се топи и преработва многократно.
Полимеризация: Процес, при който мономери (обикновено съдържащи двойна връзка) се свързват верижно без отделяне на страничен нискомолекулен продукт.
Получаване на поливинилхлорид (PVC):
\[ \text{n} \ce{CH2=CHCl} \xrightarrow{} \left( \ce{-CH2-CHCl-} \right)_n \]
Поликондензация: Процес, при който мономери (с поне две функционални групи) се свързват с отделяне на нискомолекулен продукт (най-често вода \(\text{H}_2\text{O}\)).
Получаване на полиетилентерефталат (PET):
\[ \text{n} \ce{HO-(CH2)2-OH} + \text{n} \ce{HOOC-C6H4-COOH} \rightarrow \left( \ce{-O-(CH2)2-O-CO-C6H4-CO-} \right)_{\text{n}} + 2\text{n} \ce{H2O} \]
При синтез на полимер се отделя вода. Какъв е методът на получаване?
Методът е поликондензация.
Задачи за упражнение
Лесна: От кой мономер се получава полимерът полипропилен \((-\text{CH}_2-\text{CH}(\text{CH}_3)-)_n\)?
Мономерът е пропен (пропилен), \(\text{CH}_2=\text{CH}-\text{CH}_3\).
Средна: Сравнете свойствата (разтворимост, топимост) на линеен полимер (напр. полиетилен) и омрежен полимер (напр. вулканизиран каучук).
Полиетилен (линеен): Разтваря се в подходящи органични разтворители при нагряване. Той е термопластичен, т.е. топи се при загряване.
Вулканизиран каучук (омрежен): Не се разтваря, а само набъбва в разтворители. Не се топи, а при висока температура се разгражда (деструктира).
Вулканизиран каучук (омрежен): Не се разтваря, а само набъбва в разтворители. Не се топи, а при висока температура се разгражда (деструктира).
Трудна: При поликондензацията на аминокиселината глицин \((\ce{H2N-CH2-COOH})\) се получава полипептид (полиглицин) и се отделя вода. Напишете уравнението на процеса, като покажете как се свързват две молекули глицин.
Аминогрупата \((\ce{-NH2})\) на едната молекула реагира с карбоксилната група \((\ce{-COOH})\) на другата, като се отделя вода:
\[ \ce{H2N-CH2-COOH + H2N-CH2-COOH} \xrightarrow{} \ce{H2N-CH2-CO-NH-CH2-COOH} + \ce{H2O} \]
Общото уравнение на поликондензацията е:
\[ \text{n} \ce{(H2N-CH2-COOH)} \xrightarrow{} \left( \ce{-NH-CH2-CO-} \right)_{\text{n}} + \text{n} \ce{H2O} \]
