Тема 9. Високомолекулярні сполуки

Високомолекулярні сполуки (полімери) – речовини, молекули яких складаються з великої кількості елементарних (мономерів) ланок, що повторюються, і сполучаються між собою хімічним зв’язком.

Будова:

молекули полімерів можуть мати будову: лінійну, розгалужену, просторову.

Лінійна будова:

довгі ланцюги, що складаються з послідовно сполучених елементарних ланок.

Приклад: [–CH₂–CH₂–]_n

Розгалужена будова: характерне утворення поперечних хімічних зв’язків між макромолекулами

Приклад:

Просторова будова: характерне утворення поперечних хімічних зв’язків між макромолекулами

Приклад:

Синтез – вихідними речовинами для синтезу полімерів є мономери. Основна вимога: мономери мають бути не менш ніж біфункціональними, тобто, щоб кожна взаємодіяла щонайменше з 2ма такими самими або іншими молекулами.

1) Полімеризація – процес сполучення між собою мономерів з утворенням полімерів, який не супроводжується виділенням побічних продуктів реакції. Для цього використовують низькомолекулярні сполуки з подвійними зв’язками.

Процес полімеризації має 3 етапи:

· Утворення вільного радикала або йона

· ріст ланцюга

· обривання ланцюга.

Розрізняють радикальну і іонну полімеризацію.

Радикальну спричиняють речовини, які під дією світла, опромінення розпадаються з утворенням вільних радикалів:

Іонна відбувається за наявності каталізаторів, які перетворюють молекули мономера на хімічно активні катіони або аніони.

2) Поліконденсація – утворення полімеру внаслідок взаємодії функціональних груп мономерів, під час якої виділяються вода, аміак, хлороводень, тощо. У кожної молекули мономера має бути щонайменше дві функціональні групи.

Приклад:

Властивості: Переважна більшість полімерів не розчиняється у воді і погано розчиняється в органічних розчинниках. Під час нагрівання розкладаються. За відношенням до нагрівання поділяються на термопластичні та термореактивні.

Термопластичні – ті, що під час нагрівання розм’якшуються, плавляться, змінюють свою форму.

Термореактивні – під час нагрівання спочатку стають пластичними, але згодом втрачають пластичність і розчинність.

Залежно від будови та розміщення макромолекул у полімерах останні можуть перебувати в аморфному або кристалічному стані.

· Кристалічні: характерне паралельне розміщення.

· Аморфні: впорядкованість відсутня. Залежно від умов можуть перебувати у склоподібному, високо еластичному і в’язкотекучому стані.

Поліетилен

Синтез із метана:

В промисловості добувають полімеризацією етилену за високого, середнього та низького тиску, за наявності кисню, ініціаторів радикальної полімеризації. Тверда, рогоподібна речовина молочно-білого кольору

Поліпропілен

Синтез із метану

n CH₂=CH(CH₃) → [-CH₂-CH(CH₃)-]_n

Залежно від природи каталізаторів можна добути стереорегулярний поліпропілен і стерео нерегулярний.

Стереорегулярний – радикали розміщені впорядковано відносно основного ланцюга