Высокомолекулярные соединения (ВМС) - реакции полимеризации, поликонденсации и сополимеризации

Общие понятия

Мономер — низкомолекулярное вещество, из которого строится полимер (например, этилен $CH_2=CH_2$).

Полимер — вещество с очень большой молекулярной массой, состоящее из повторяющихся структурных единиц (звеньев).

Элементарное звено — часть полимера, которая многократно повторяется.

Пример: в полиэтилене –($CH_2$–$CH_2$)–.

Степень полимеризации (n) — число элементарных звеньев в цепи полимера.

Классификация ВМС

1. По происхождению

• природные (целлюлоза, крахмал, белки, ДНК);
• синтетические (полиэтилен, полипропилен, нейлон);
• искусственные (вискоза).

2. По строению цепи

• линейные,
• разветвлённые,
• сетчатые (трёхмерные).

Реакции образования полимеров

Полимеризация

Определение: процесс соединения мономеров без выделения побочных продуктов.

Пример: образование полиэтилена из этилена: $nCH_2=CH_2 \;\;\to\;\; –(CH_2–CH_2)–_n$ Другие примеры: поливинилхлорид (ПВХ) из $CH_2=CHCl$; политетрафторэтилен (тефлон) из $CF_2=CF_2$.

Поликонденсация

Определение: процесс, при котором мономеры соединяются, а побочные продукты ($H_2O$, HCl, $NH_3$ и др.) выделяются.

Примеры: образование полиамидов (капрон, нейлон): $nH_2N–(CH_2)_6–NH_2 + nHOOC–(CH_2)_4–COOH \to –[–NH–(CH_2)_6–NH–CO–(CH_2)_4–CO–]–_n + 2nH_2O$ образование фенолформальдегидных смол.

Сополимеризация

Определение: процесс совместной полимеризации двух или более разных мономеров.

Примеры: бутадиен + стирол → бутадиен-стирольный каучук: $nCH_2=CH–CH=CH_2 + nCH_2=CH–C_6H_5 \to (–CH_2–CH=CH–CH_2–CH_2–CH(C_6H_5)–)_n$ этилен + пропилен → этилен-пропиленовый каучук.

Свойства полимеров

• высокая молекулярная масса;
• прочность, эластичность;
• химическая стойкость;
• часто нерастворимы в воде.

Значение и применение

• Природные ВМС → основа биополимеров (ДНК, белки, целлюлоза).
• Синтетические ВМС → пластмассы, синтетические волокна, резина, каучуки.
• Искусственные ВМС → модифицированные природные (вискоза из целлюлозы).

Итог

• Полимеры состоят из повторяющихся звеньев — результат процессов полимеризации, поликонденсации, сополимеризации.
• Полимеризация идёт без выделения побочных продуктов.
• Поликонденсация сопровождается выделением воды или других низкомолекулярных соединений.
• Сополимеризация даёт материалы с новыми свойствами (например, синтетические каучуки).