Классификация Американского геологического комитета

Класс	Твердое топливо	Влага, %	Летучие вещества, %	Нелетучий остаток, %	Теплота сгорания. кДж/кг
A	Торф	90-80	_	-	-
В	Лигниты и бурые угли	50-32	25-30	28-37	14,800-19,200
С	Каменные угли	32-12	32-12	32-38	19,900-27,300
D	Молодые каменные угли	12-5	30-42	49-53	27,900-31,700
Е	Старые каменные угли	5-3.5	40-22	55 –75	32.200-34,800
F	Отощенные каменные угли	2,6-2,3	23-15	74-82	35,800 –З6,0
G	Полуантрациты		Горючее отношение от 4 до 10
Н	Антрациты		Горючее отношение выше 10
I	Суперантрациты

Позже классификация Парра была усовершенствована Американским геологическим комитетом, который ввел еще два класса углей и новые параметры – содержание влаги, нелетучий остаток и описание некоторых физических свойств (табл.). В этой классификации антрациты и полуантрациты (классы G и Н) характеризуются так называемым горючим отношением, которое получается при делении выхода кокса на выход летучих веществ.

На основе разработанной Г.Л.Стадниковым теории происхождения и химической природы горючих ископаемых предложена классификация, согласно которой все твердые горючие ископаемые в зависимости от исходного растительного материала делятся на четыре класса: сапропелиты, гумусовые угли, сапропелито-гумусовые, гумусо-сапропелитовые.

В настоящее время общепринятой является международная классификация каменных углей, которая была разработана в 1956 г. угольным комитетом Европейской экономической комиссии ООН. К каменным углям по этой классификации относят уголь, имеющий высшую теплоту сгорания более 5700 ккал/кг в расчете на влажную беззольную массу.

Контрольные вопросы

1. Виды твердых горючих ископаемых (ТГИ)

2. Торфы, бурый и каменный угли, антрациты, сапропелитовые угли, сланцы и их элементарный состав

3. Основные качественные показатели ТГИ

4. Изучение структуры угля

5. Классификация углей

Список литературы

1. Химия технология нефти и газа. Бишимбаева Г.К.-Алматы.2007.-230с.

2. Вержичинская С.В.,Дигуров Н.Г.,Синицин С.А. Химия и технология нефти и газа. М.:ФОРУМ-ИНФРА-М, 2007.-399 с

3.Проскуряков В.А., Драбкин Е.А. Химия нефти и газа. Л.: Химия. 1989 – 418 с.

4.Исагулянц В.И., Егорова Т.М. Химия нефти. Лабораторный практикум. М.: Химия. 1965 – 505 с.

5. Камнева А.И., Платонов В.В. Теоретические основы химической технологии твердых горючих ископаемых. М.: Химия. 1990- 286 с.

Лекция 16.

Терминология в области полимеров. Основные принципы классификации полимеров. Общая классификация ВМС В.В.Коршака и Н.А.Платэ. Особенности номенклатуры полимеров, основная задача номенклатуры. Конфигурация и конформация макромолекул. Конформационные изомеры. Ближний, дальний конформационный порядок.

План лекции

1. Основные термины и понятия

2. Классификация полимеров

3. Структура полимеров

1. Полимеры (ВМС) – это природные и синтетические соединения, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся одинаковых или различных по строению атомных группировок, соединенных между собой химически или координационными связями. ("Поли" - в переводе много).

Синтетические полимеры получают из низкомолекулярных соединений (НМС) или химическим превращением природных либо ранее полученных синтетических полимеров. Полимеры являются основным компонентом пластмасс (ПМ) из них изготавливают пленки и искусственную кожу, волокна и искусственные меха, покрытия, герметики, клеи.

Вещества, из которых образуется полимер, называют мономерами ("моно" – один). Если при получении полимера мономер полностью входит в его состав, то составное повторяющееся звено является мономерным звеном. Если получение полимера сопровождается выделением низкомолекулярных веществ (НМВ) (воды, газов), то строение составного звена будет отличаться от строения мономера.

Группа атомов, с помощью которой, можно описать строение полимера называют составным звеном. Молекула полимера, состоящая из повторяющихся составных звенев и концевых групп, называются макромолекулой. Эластомеры – полимеры, обладающие способностью к большим обратимым деформациям.

Полимеры, полученные из одного мономера называется гомополимером, а из двух или более – сополимерами.

~СН₂ - СН₂~ … - СН₂ - СН₂ - … [ - CH₂ - CH₂ - ]_n

Промежуточные положение между НМС и полимерами занимают вещества, называемые олигомерами ("олиго" – немного). Молекулярная масса (ММ) олигомеров может находиться от 500 до 5000. Они проявляют свойства характерные как для мономеров так и для полимеров.

n – степень полимеризации т.с число повторяющихся звеньев в одной макромолекуле. Она определяет ММ полимера, которая составляет десятки, сотни тысяч, иногда и млн у.е.

Особенности полимеров:

1. Полимер может существовать только в твердом или жидком состоянии. Переход в газообразное состояние не возможен без разрыва молекулы.

2. Растворы полимеров имеют очень высокую вязкость.

3. Скорость растворения полимеров много меньше и растворению предшествует набухание.

4. Полимеры можно переводить в ориентирование состояние (получать волокна)

5. При удалении растворителя полимер выделяется в виде пленки.

6. Химические реакции полимеров отличаются от аналогичных реакций НМС скоростью и протеканием побочных реакций.

2.По происхождению полимеры могут быть природными и синтетическими. К природным относят – целлюлозу, полисахариды, белки растительного и животного происхождения, нуклеиновые кислоты, лигнин, натуральный каучук (органические). К неорганическим природным полимерам относят - кварц, корунд, графит, алмаз.

По химическому строению повторяющегося звена полимеры делят на:

органические, неорганические, элементоорганические.

Органические полимеры содержат в главной цепи атома углерода, кислорода азота и серы. В боковые группы могут входить водород, галогены, соединенные непосредственного с углеродом или не соединенных с углеродом основные цепи.

Неорганические полимеры состоят из неорганических атомов и не содержат органических боковых радикалов.

Элементоорганические полимеры – это соединения, макромолекулы которых наряду с атомами углерода содержат неорганические фрагменты.

Соединения каждого класса делят на гомоцепные и гетероцепные. У гомоцепных соединений цепи построены из атомов одного элемента у гетероцепных – из разных.

Например: полиэтилен (гомоцепной)

CH₂ –CH₂ 

~ СН₂ - СН ~ поливинилацетат (гомоцепной)

О - СО- СН₃

Полиэтилентерефталат (гетероцепной)

~ О- СО - - СО- СН₂ - СН₂ ~

К органическим полимерам относят карбоцепные полимеры, основная цепь которых построена только из углеродных атомов полиэтилен, полистирол, поливиниловый спирт. ~ СН₂ – СН ~

С₆Н₅

Органические гомоцепные полимеры – это карбоцепные соединения, главных цепи которых построены из атомов углерода. Они делятся на (предельные и непредельные) ароматические, галогенпроизводные, спирты кислоты эфиры и т. д.

Органические гетероцепные полимеры делят на классы в зависимости от природы функциональной группы, повторяющейся в главной цепи. Соответственно различают кислород –, азот, – серу содержащие соединения.

Кислородсодержащие: полиэтилентерефталат - полиэтилентерефталат (сложный полиэфир) Повторяющееся звено:

׀׀

R – C – O - R

Азотсодержащие: полиамиды

O O

|| ||

~NH – R – NH – C – R – C ~

Серусодержащие: полиэтиленсульфид

~ СН₂ – СН₂ – S ~

Неорганические полимеры получены только из элементов ІІІ-VІ групп.

Например

H H

| |

Полисилан ~ Si – Si ~

| |

H H

Большую группу гетероцепных полимеров образует элементоорганические полимеры, из которых практическое значение имеют полимеры, состоящие из неорганических цепей с органическими боковыми группами. К ним относит кремнийсодержащие полимеры. R

Полиорганосилоксаны ~ Si – O ~

3. Структурой полимера называется устойчивое взаимное расположение в пространстве всех образующих его элементов. Структурными элементами полимеров являются макромолекулы. Движения каждого атома в мономерном звене в макромолекуле и каждой макромолекулы зависит от совокупности сил, действующих на электроном, атомном и молекулярном уровнях. Структура макромолекул – это сложное понятие, включающее химические строение, длину, распределение по длинам и ММ, пространственное расположение звеньев, форму макромолекулы. Структура полимеров определяется конфигурацией и конформацией макромолекул.

Конфигурация – определенное пространственное расположение атомов, составляющих молекулу и не изменяющееся при тепловом движении. Переход из одной конфигурации в другую невозможен без разрыва химических связей.

Конфигурация звена

Для полимеров, полученных из диеновых мономеров характерно существование звеньев в цис- (I) и транс- конфигурациях (II)

полибутадиен (ПБ)

H R CH₂ R

\ / / \ /

C = C C = C

/ \ / / \ /

CH₂ CH₂ H CH₂

I II

Стеноизомерным центром звеньев является двойная связь: в цис- форме заместители располагаются по одну сторону от плоскости двойной связи, в транс- по разные стороны.

Конфигурация присоединения звеньев

Структурная изомерия. При образовании цепной структуры звенья могут присоединяться друг к другу несколькими способами: к концу одного звена присоединяется начало другого (х-г); х-х; г-г.

Если в мономере СН₂ считать хвостом, СНCl – головой, то

в полимере будут содержаться структуры:

х г х г г х х г х г

~ CН₂ - СНCl - CН₂ - СНCl - СНCl - СН₂ - СН₂ - СНCl - СН₂ - СНCl ~

Пространственная изомерия.

Полимер называют стереорегулярным (пространственно регулярным), если последующее звено присоединяется к предыдущему в той же изомерной форме.

Для диеновых полимеров характерны структуры цис-1,4 или транс-1,4

Стереоизомерной плоскостью является плоскость двойных связей

Различие в конфигурации определяет и различие в свойствах: гуттаперча – полимер с кристаллической структурой, натуральный каучук (НК) – эластомер, сохраняющий эластичность при низких температурах.

Стереорегулярные полимеры возникают благодаря наличию ассиметричного атома углерода, в макромолекуле.

Изотактический ПС

Заместители расположены по одну сторону плоскости, в которой лежит основная цепь. Стереоизомерной плоскостью является плоскостью основной цепи, состоящей из ассиметричных атомов углерода.

Синдиотактический ПС

В атактических полимерах заместители ориентированы нерегулярно.

Различные стереоизомеры имеют разные механические свойства, особенно сильно отличаются свойства атактических полимеров.

Конформация характеризуется только ей присущим определенным расположенным в пространстве групп. Переход из одной конформации в другую осуществляется за счет вращения, поворота или колебания вокруг одинарных связей под действием теплового движения или внешних сил и не сопровождается разрывом валентных химических связей.

Конформация макромолекулы – это размеры и конкретные формы, которые макромолекула принимает в результате суммарного теплового движения и внешних сил.

1. статистический клубок – более или менее свернутая конформация. Характерна для макромолекул, у которых интенсивность внутреннего теплового давления больше внешних воздействий (ПЭ, ПП, ПБ, ПИз).

2. Конформация спирали – характерна для макромолекул, имеющих водородные связи (белки, нуклеиновые кислоты).

3. Конформация глобулы – характерна для полимеров с сильным максмолекулярным взаимодействием (ПТФЭ).

4. Конформация стержня или струны

5. Складчатая конформация – для полимеров в кристаллическом состоянии.

6. Конформация коленчатого вала.

Контрольные вопросы

1. Полимер, мономер, олигомер, инициатор, каучук

2. Классификация полимеров

3. Конфигурация и конформация макромолекул

4. Пространственная изомерия

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: