Які бувають синтетичні полімери. Природні і синтетичні полімери. Розподіл за природою гетероатома

Як ви змогли переконатися на прикладі розгляду органічних сполук живої природи, багато з них мають полімерну природу.

Полімерні речовини і матеріали на їх основі міцно увійшли в повсякденне життя людини. Різноманітність областей їх застосування вимагає надання цих речовин властивостей, якими не володіють природні полімери.

Хіміки знайшли способи хімічної модифікації природних полімерів. При цьому основна ланцюг макромолекул не зазнавав змін, але в складі речовини з'являються нові групи атомів, які надають йому нові фізичні і хімічні властивості.

Схематично отримання штучних полімерів можна зобразити таким чином:

Штучні полімери використовують для виготовлення пластмас, волокон та інших матеріалів.

Полімер і пластмаса - це не одне і те ж. Будь-яка пластмаса містить полімер, але крім нього в її склад можуть входити й інші компоненти: барвники (надають матеріалу колір), наповнювачі (забезпечують жорсткість пластмаси), пластифікатори (роблять матеріал більш еластичним, гнучким) і ін.

Мабуть, найбільш зручним природним полімером для хімічної реконструкції його молекул є целюлоза.

Перша пластмаса була отримана в кінці XIX в. в Америці. При обробці целюлози концентрованою азотною кислотою в присутності концентрованої сірчаної кислоти дві гідроксильні групи в структурному ланці заміщуються на нітрогрупи. Отриману речовину називають динітрату целюлози:

целюлоза + HNO 3 → динитрат целюлози + вода.

При додаванні до динітрату целюлози камфори (в якості пластифікатора) отримують пластмасу молочно-білого кольору, схожу на слонову кістку. Ця пластмаса отримала назву целулоїд.

Першими виробами, які були виготовлені з целулоїду, стали більярдні кулі, потім дрібні побутові предмети: гребінці, іграшки, лінійки. З нітратів целюлози виготовляли кіно- і фотоплівку.

Великим недоліком целулоїду є його горючість. З огляду на підвищену пожежонебезпеку область застосування целулоїду тепер обмежена. В даний час з цього матеріалу виготовляють тенісні кульки і красиву, блискучу облицювання музичних інструментів. На основі нітратів целюлози виготовляють клей і лаки.

Люди навчилися багато недоліків речовин звертати в гідності. Зробити динитрат целюлози ще більш пальним можна, перетворивши його в тринитрат. Тринітрат целюлози використовують як пороху і називають піроксиліном.

На основі штучних полімерів отримують не тільки пластмаси, але і волокна.

Сама целюлоза - це волокнистий матеріал. У цьому легко переконатися, розглянувши шматочок медичної вати. З целюлозних волокон складаються бавовняні і лляні тканини. Поряд з незаперечними перевагами вироби з бавовни і льону мають істотні недоліки. Вони недостатньо міцні (особливо при намоканні), легко мнуться, не мають блиску, пошкоджуються грибком.

Цих недоліків позбавлені вироби з найпоширенішого штучного волокна - ацетатного шовку.

Процес отримання полімеру для виготовлення ацетатних ниток дуже нагадує отримання динитрата целюлози. Тільки в цьому випадку целюлозу обробляють НЕ азотної, а оцтовою кислотою. Всі три гідроксильні групи структурного ланки целюлози вступають в реакцію етерифікації. В результаті утворюється полімер з трьома складноефірних групами - триацетат целюлози:

целюлоза + СН3СООН → триацетат целюлози + вода.

Триацетат целюлози, на відміну від вихідного природного полімеру, волокнистої структурою не володіє. Як же виготовити з нього нитки? Для цього був придуманий спеціальний технологічний процес.

Триацетат целюлози розчиняють в органічному розчиннику до освіти в'язкого розчину і під великим тиском продавлюють його через ковпачки з безліччю дрібних отворів - так звані фільєри. Цівки розчину обдуваются теплим повітрям, розчинник випаровується, полімер твердне в найтонші нитки (рис. 83).

РНС. 83.
Схема формування волокон:
1 - фильера; 2 - пучок волокон

Тканини з ацетатного волокна (ацетатного шовку) дуже красиві, легко фарбуються і багатофункціональні: з них з однаковим успіхом виготовляють і підкладковий матеріал, і ошатні бальні сукні.

Крім ацетатного шовку, до штучних волокон належать також віскоза, мідно-аміачна волокно.

Віскозу також отримують на основі целюлози шляхом послідовної обробки розчином лугу, сірковуглецем CS 2, розчином кислоти. Віскозне волокно по красі майже не поступається натуральному, воно також гігієнічно (пропускає назовні вологу) і, що важливо, набагато дешевше натурального.

Чи можна зовсім відмовитися від природного полімерної сировини при виробництві пластмас і волокон? Для сучасної хімії немає нічого неможливого! Про синтетичні полімери піде мова в наступному параграфі.

Нові слова і поняття

1. Штучні полімери.
2. Пластмаси.
3. Целулоїд.
4. Волокна.
5. Ацетатне волокно, віскоза, мідно-аміачна волокно.

Запитання і завдання

1. Які полімери називають штучними? У чому їхня відмінність від природних?
2. Пластмаси іноді називають композиційними матеріалами. Поясніть походження цього терміна.
3. Яку пластмасу називають целулоїдом? Як і з чого її отримують? Вкажіть недолік цього полімеру. Перерахуйте області застосування целулоїду.
4. На упаковках з нітроцелюлозним клеєм є попередження про дотримання при роботі з ним заходів пожежної безпеки. З чим це пов'язано?
5. Що таке волокна? Які натуральні волокна (тваринного і рослинного походження) і штучні волокна ви знаєте?
6. До якого типу реакцій відносять отримання триацетату целюлози? До якого класу органічних сполук відносять продукт цієї реакції?
7. Як з триацетату целюлози формують волокно? Для чого використовують тканини з ацетатного шовку?

До високомолекулярних сполук (ВМС) відносяться речовини, що складаються з великих молекул. Прийнято вважати високомолекулярними з'єднання з молекулярною масою більше 5000, але нерідко вона може досягати декількох мільйонів (особливо і у природних ВМС). Різкого розмежування між високомолекулярними і низькомолекулярними сполуками немає. Так, деякі таніни з молекулярної масою близько 1000 поводяться, як типові низькомолекулярні сполуки, а парафіни з такою ж молекулярною масою мають всі властивості високомолекулярних сполук. Перехід від низькомолекулярних сполук до високомолекулярних пов'язаний не з самим зміною молекулярної маси, а з обумовленим їм якісною зміною властивостей (перехід кількості в якість).

Розміри молекул ВМС в порівнянні з розмірами звичайних молекул дуже великі. Так, довжина молекул целюлози досягає 25 * -50 * (25 000-50 000 Е) при розмірі в поперечнику 3,5 * -7 * см (3,5-7 Е).

ВМС іноді називають високополімеров (або просто полімерами). Але, строго кажучи, друге поняття є вужчим. Всі полімери є ВМС, але не всі ВМС можуть бути полімерами. У молекулі полімеру повинні бути хімічно пов'язані і закономірно повторюватися залишки вихідної речовини - мономера. Велика молекула полімеру називається макромолекулою, або полімерної ланцюгом, а самі залишки - елементарними (мономірними, повторюваними) ланками, або просто ланками. На відміну від молекули низькомолекулярної сполуки макромолекула не є найменшою часткою - носієм хімічних властивостей речовини, так як при розриві макромолекули на більш короткі ланцюга ці властивості зберігаються.

Число ланок у ланцюзі називається ступенем полімеризації (позначається n, P або СП).

При написанні емпіричних формул полімерів внаслідок їх великої молекулярної маси (М) кінцеві ланки не приймають до уваги, наприклад емпірична формула целюлози (, каучуку (.

Кожен полімер завжди складається з макромолекул різної довжини. Тому в хімії високомолекулярних речовин введено поняття про полімергомологах, під якими розуміють з'єднання однакового хімічної будови, що відрізняються за молекулярними масам. Будь-яке полімерне з'єднання являє собою суміш полімергомологов - з'єднань з різною кількістю ланок в макромолекулі, т. Е. З різною довжиною ланцюга. Полімергомологі утворюють полімергомологічного ряд, т. Е. Ряд з'єднань, в якому кожний наступний член відрізняється від попереднього на групу атомів - елементарне ланка.

Тому полімери завжди характеризують середня молекулярна маса яких. Середня молекулярна маса - це добуток середнього числа ланок (середній СП) на молекулярну маси ланки. Неоднорідність ВМС за молекулярною масою називається молекулярною неоднорідністю, полидисперсностью або полімолекулярнимі. Їй визначають методом фракціонування ВМС за молекулярною масою. Слід підкреслити, що багато фізико-механічні властивості ВМС - здатність до набухання і розчинення, властивості розчинів - значною мірою залежать не тільки від середньої молекулярної маси ВМС, а й від їх полідисперсності.

Властивості ВМС визначаються хімічним складом, будовою молекул, середня молекулярна маса яких і молекулярної неоднорідністю, формою макромолекул, їх взаємним розташуванням (фізичною структурою) і т.д. Залежно від цих чинників властивості ВСМ можуть змінюватися в широких межах, однак деякі загальні властивості характерні для всіх ВМС. Все ВМС внаслідок великої молекулярної маси нелеткі і не здатні переганяти. Більшість ВСМ не мають певної точки правління і при нагріванні розм'якшуються поступово, а деякі ВМС не можуть розм'якшуватися і при нагріванні відразу розкладаються. Тому такі методи виділення і очищення хімічних сполук, як перегонка і перекристалізація, незастосовні до полімерів. ВМС часто виявляються досить чутливими до впливу зовнішніх факторів і легко розпадаються під дією деструктуючих агентів.

Відмінність полімерів від низькомолекулярних сполук особливо різко проявляється в механічних властивостях. Механічні властивості полімерів є поєднанням властивостей твердих тіл і рідин. Полімери мають високу міцність і здатність до значних оборотних деформацій.

Одним з важливих властивостей ВМС є їх розчинність. Але на відміну від низькомолекулярних сполук вони розчиняються значно повільніше. Розчиненню ВМС обов'язково передує набухання. Деякі полімери взагалі не розчиняються ні в яких розчинниках.

особливі властивості проявляють полімери в розчинах (висока в'язкість, деякі термодинамічні аномалії).

Характерні особливості мають і реакції хімічних перетворень високомолекулярних сполук. Ці з'єднань значно повільніше реагують з різними реагентами, причому більшість реакцій, як правило, протікає не до кінця. У ряді випадків поряд з основною реакцією йдуть побічні, що перешкоджають основного процесу.

За типом ланок в ланцюгах полімери поділяються на гомополімери і сополімери. У гомополімерів макромолекули складаються з однакових елементарних ланок, у гетерополімера або сополімерів вони складаються з двох або більше різних елементарних ланок.

Залежно від хімічного складу і хімічної будови макромолекул ВМС підрозділяються на органічні, неорганічні, елементоорганіческіе. Органічні полімери поділяються в свою чергу на два класи: карбоцепні і гетероцепні полімери. Ланцюги карбоцепні полімерів побудовані тільки з атомів вуглецю, ланцюги гетероланцюгових полімерів побудовані з атомів вуглецю і гетероатомів (кисню, азоту, сірки). Карбоцепні полімери далі поділяються відповідно до класифікації, прийнятої в органічній хімії.

За просторовій структурі все полімери поділяються на лінійні, розгалужені і просторові.

Малюнок 1.1 - Схематичне зображення лінійних (а), розгалужених (б) і зшитих (в) полімерних молекул

У лінійних полімерів макромолекули являють собою довгі ланцюга (а). Довжина макромолекул таких полімерів значно перевищує поперечний розмір. Лінійні полімери можуть плавитися і розчинятися у відповідних розчинниках. Деякі природні лінійні полімери мають волокнисту будову (целюлоза), інші дуже еластичні (каучук).

У розгалужених полімерів (б) макромолекули являють собою довгі ланцюга з відгалуженнями. У відгалуженні має міститися одне або більше ланок мономера. Число і довжина відгалужень можуть змінюватися в широких межах. Розгалужені полімери зазвичай плавляться і розчиняються. Властивості їх, однак, залежать від ступеня розгалуженості. Сильно розгалужені полімери являють собою порошкоподібні речовини (крохмаль).

Просторовими полімерами називають полімери, побудовані з довгих ланцюгів, з'єднаних в просторі поперечними хімічними зв'язками або короткими ланцюгами з утворенням сітки (в). Такі полімери називають також сітчастими, зшитими, тривимірними. Просторові полімери плавляться і не розчиняються.

Полімери по типу чергування ланок у ланцюзі підрозділяються на регулярні та нерегулярні. У регулярних лінійних полімерів спостерігається правильне чергування ланок у ланцюзі, у нерегулярних полімерів порядок в ланцюзі порушений. У розгалужених полімерів виникає також нерегулярність внаслідок відмінностей в числі і довжині бічних ланцюгів, а також в місці їх приєднання до головного ланцюга. Багато властивостей полімерів мають велику практичну цінність і обумовлюють їх широке практичне застосування. За походженням ВМС підрозділяються на три типи:

• 1. Природні, виділені з природних металів. (Останнім часом природні полімери, що володіють біологічною активністю, - білки, нуклеїнові кислоти, деякі полісахариди і змішані полімери виділяють в окрему групу біологічних полімерів, або біополімерів.)
• 2. Штучні, отримані хімічною модифікацією природних полімерів.
• 3. Синтетичні, синтезовані з низькомолекулярних сполук. Залежно від способу отримання вони поділяються на полімеризації і поліконденсаційні полімери.

В окрему групу прийнято виділяти поліацетали. До них відносяться різні полісахариди (крохмаль, целюлоза і їй похідні, геміцелюлози і ін.) І поліуронових кислоти.

Наприклад, целюлоза - полісахарид, макромолекули яких складаються з ланок в-D-глюкопіраноз, з'єднаних глюкозідной ланками 1-4.

Структурна формула макромолекули целюлози:

n - ступінь полімерізадіі, рівна 6000-14000.

Особливості

Особливі механічні властивості:

• еластичність - здатність до високих оборотних деформацій при відносно невеликому навантаженні (каучуки);
• мала крихкість склоподібних і кристалічних полімерів (пластмаси, органічне скло);
• здатність макромолекул до орієнтації під дією спрямованого механічного поля (використовується при виготовленні волокон і плівок).

Особливості розчинів полімерів:

• висока в'язкість розчину при малій концентрації полімеру;
• розчинення полімеру відбувається через стадію набухання.

Особливі хімічні властивості:

• здатність різко змінювати свої фізико-механічні властивості під дією малих кількостей реагенту (вулканізація каучуку, дублення шкір і т. п.).

Особливі властивості полімерів пояснюються не тільки великою молекулярною масою, а й тим, що макромолекули мають ланцюгове будова і володіють гнучкістю.

Класифікація

За хімічним складом всі полімери поділяються на органічні, елементоорганіческіе, неорганічні.

• Органічні полімери.
• Елементоорганіческіе полімери. Вони містять в основному ланцюзі органічних радикалів неорганічні атоми (Si, Ti, Al), які поєднуються з органічними радикалами. У природі їх немає. Штучно отриманий представник - кремнійорганічні сполуки.

Слід зазначити, що в технічних матеріалах часто використовують поєднання різних груп полімерів. це композиційні матеріали (наприклад, склопластики).

За формою макромолекул полімери ділять на лінійні, розгалужені (окремий випадок - зіркоподібні), стрічкові, плоскі, гребенеподібне, полімерні сітки і так далі.

Полімери поділяють по полярності (впливає на розчинність в різних рідинах). Полярність ланок полімеру визначається наявністю в їх складі диполів - молекул з роз'єднаним розподілом позитивних і негативних зарядів. У неполярних ланках дипольні моменти зв'язків атомів взаємно компенсуються. Полімери, ланки яких мають значну полярністю, називають гідрофільними або полярними. Полімери з неполярними ланками - неполярними, гідрофобними. Полімери, що містять як полярні, так і неполярні ланки, називаються амфіфільних. Гомополімери, кожна ланка яких містить як полярні, так і неполярні великі групи, запропоновано називати амфіфільних гомополимерами.

По відношенню до нагрівання полімери поділяють на термопластичні і термореактивні. термопластичні полімери (поліетилен, поліпропілен, полістирол) при нагріванні розм'якшуються, навіть плавляться, а при охолодженні тверднуть. Цей процес звернемо. термореактивні полімери при нагріванні піддаються необоротного хімічного руйнування без плавлення. Молекули термореактивних полімерів мають нелінійну структуру, отриману шляхом зшивання (наприклад, вулканізація) ланцюгових полімерних молекул. Пружні властивості термореактивних полімерів вище, ніж у термопластів, однак, термореактивні полімери практично не мають плинністю, внаслідок чого мають більш низьку напругу руйнування.

Природні органічні полімери утворюються в рослинних і тваринних організмах. Найважливішими з них є полісахариди, білки і нуклеїнові кислоти, з яких в значній мірі складаються тіла рослин і тварин і які забезпечують саме функціонування життя на Землі. Вважається, що вирішальним етапом у виникненні життя на Землі стало утворення з простих органічних молекул більш складних - високомолекулярних (див. Хімічна еволюція).

типи

Синтетичні полімери. Штучні полімерні матеріали

Людина давно використовує природні полімерні матеріали в своєму житті. Це шкіра, хутра, вовна, шовк, бавовна і т. П., Які використовуються для виготовлення одягу, різні сполучні (цемент, вапно, глина), що утворюють при відповідній обробці тривимірні полімерні тіла, широко використовувані як будівельні матеріали. Однак промислове виробництво ланцюгових полімерів почалося на початку XX ст., Хоча передумови для цього з'явилися раніше.

Практично відразу ж промислове виробництво полімерів розвивалося в двох напрямах - шляхом переробки природних органічних полімерів в штучні полімерні матеріали та шляхом отримання синтетичних полімерів з органічних низькомолекулярних сполук.

У першому випадку великотоннажне виробництво базується на целюлозі. Перший полімерний матеріал з фізично модифікованої целюлози - целулоїд - був отриманий ще на початку XX ст. Великомасштабне виробництво простих та складних ефірів целюлози було організовано до і після Другої світової війни і існує до теперішнього часу. На їх основі виробляють плівки, волокна, лакофарбові матеріали та загусники. Необхідно відзначити, що розвиток кіно і фотографії виявилося можливим лише завдяки появі прозорої плівки з нітроцелюлози.

Виробництво синтетичних полімерів почалося в 1906 р, коли Л. Бакеланда запатентував так звану бакелітову смолу - продукт конденсації фенолу і формальдегіду, що перетворюється при нагріванні в тривимірний полімер. Протягом десятиліть він застосовувався для виготовлення корпусів електротехнічних приладів, акумуляторів, телевізорів, розеток і т. П., А в даний час частіше використовується як сполучна і адгезивні речовина.

Завдяки зусиллям Генрі Форда, перед Першою світовою війною почався бурхливий розвиток автомобільної промисловості спочатку на основі натурального, потім також і синтетичного каучуку. Виробництво останнього було освоєно напередодні Другої світової війни в Радянському Союзі, Англії, Німеччини та США. У ці ж роки було освоєно промислове виробництво полістиролу і полівінілхлориду, що є прекрасними електроізолюючими матеріалами, а також поліметилметакрилату - без органічного скла під назвою «плексиглас» було б неможливо масове літакобудування в роки війни.

Після війни відновилося виробництво поліамідного волокна і тканин (капрон, нейлон), розпочате ще до війни. У 50-х рр. XX ст. було розроблено поліестер і освоєно виробництво тканин на його основі під назвою лавсан або поліетилентерефталат. Поліпропілен і нитрон - штучна шерсть з полиакрилонитрила, - замикають список синтетичних волокон, які використовує сучасна людина для одягу і виробничої діяльності. У першому випадку ці волокна дуже часто поєднуються з натуральними волокнами з целюлози або з білка (бавовна, шерсть, шовк). Епохальною подією в світі полімерів було відкриття в середині 50-х років XX століття і швидке промислове освоєння каталізаторів Циглера-Натта, що призвело до появи полімерних матеріалів на основі поліолефінів і, перш за все, поліпропілену і поліетіленанізкого тиску (до цього було освоєно виробництво поліетилену при тиску близько 1000 атм.), а також стереорегулярних полімерів, здатних до кристалізації. Потім були впроваджені в масове виробництво поліуретани - найбільш поширені герметики, адгезивні і пористі м'які матеріали (поролон), а також полісілоксани - елементорганічних полімери, що володіють більш високими в порівнянні з органічними полімерами термостійкістю і еластичністю.

Список замикають так звані унікальні полімери, синтезовані в 60-70 рр. XX ст. До них відносяться ароматичні поліаміди, полііміди, поліефіри, поліефір-кетони та ін .; неодмінним атрибутом цих полімерів є наявність у них ароматичних циклів і (або) ароматичних конденсованих структур. Для них характерне поєднання видатних значень міцності і термостійкості.

вогнетривкі полімери

Багато полімери, такі як поліуретани, поліефірні та епоксидні смоли, схильні до займання, що часто неприпустимо при практичному застосуванні. Для запобігання цьому застосовуються різні добавки або використовуються галогеновані полімери. Галогеновані ненасичені полімери синтезують шляхом включення в конденсацію хлорованих або бромованих мономерів, наприклад, гексахлорендометілентетрагідрофталевой кислоти (ГХЕМТФК), дібромнеопентілгліколя або тетрабромфталевой кислоти. Головним недоліком таких полімерів є те, що при горінні вони здатні виділяти гази, які призводять до корозії, що може згубно позначитися на сусідній електроніці. З огляду на високі вимоги екологічної безпеки, особлива увага приділяється галоген-несодержащей компонентів: з'єднанням фосфору і гідроксиду металів.

Дія гідроксиду алюмінію засноване на тому, що під високотемпературним впливом виділяється вода, що перешкоджає горінню. Для досягнення ефекту потрібно додавати велику кількість гідроксиду алюмінію: по масі 4 частини до однієї частини ненасичених поліефірних смол.

Пирофосфат амонію діє за іншим принципом: він викликає обвуглювання, що разом зі стеклообразном шаром пірофосфатів дає ізоляцію пластика від кисню, пригнічуючи поширення вогню.

Новим перспективним наповнювачем є шаруваті алюмосилікати, виробництво яких

застосування

Завдяки цінним властивостям полімери застосовуються в машинобудуванні, текстильній промисловості, сільському господарстві та медицині, автомобіле- і суднобудуванні, авіабудуванні, в побуті (текстильні та шкіряні вироби, посуд, клей і лаки, прикраси та інші предмети). На підставі високомолекулярних сполук виготовляють гуми, волокна, пластмаси, плівки та лакофарбові покриття. Всі тканини живих організмів представляють високомолекулярні сполуки.

Наука про полімери

Наука про полімери стала розвиватися як самостійна галузь знання до початку Другої світової війни і сформувалася як єдине ціле в 50-х рр. XX століття, коли була усвідомлена роль полімерів у розвитку технічного прогресу і життєдіяльності біологічних об'єктів. Вона тісно пов'язана з фізикою, фізичної, колоїдної та органіческойхіміей і може розглядатися як одна з базових основ сучасної молекулярної біології, об'єктами вивчення якої є біополімери.

Схожа інформація.

Сьогодні без застосування різноманітних полімерів, мабуть, неможливо собі уявити жодне Вони завоювали панівне місце як у важкій промисловості й будівництві, так і в легкій і харчовій промисловості. Що ж являє собою цей чудодійний матеріал?

Що таке полімери

Полімер - це макромолекулярні речовина, що складається з періодично повторюваних ланцюгових структур (мономерів). Таких ланок в полімерного ланцюга може бути неймовірно багато. Їх взаємодія між собою здійснюється за допомогою які сприяють утворенню макромолекул.

Полімери бувають органічного або неорганічного походження. В органічних молекулярних з'єднаннях обов'язкова присутність вуглецю, що не є основним для неорганічних або синтетичних структур. Органічні полімерні сполуки бувають елементоорганічні, карбоцепні і гетероцепні.

Крім цього, полімери поділяються ще на природні, штучні і синтетичні. Причому з органічних моноцепей за допомогою певних хімічних реакцій отримують також штучні макромолекулярні сполуки. Наприклад, шерсть або бавовна в результаті хімічного процесу перетворюється в штучні полімерні волокна.

А в чому відмінні ознаки від синтетичних? Сучасні дають можливість штучного створення або синтезування полімерів без використання органіки, тобто освіти з штучних матеріалів. Синтетичні полімери отримують шляхом синтезу простих низькомолекулярних субстанцій або з інших синтетичних полімерних речовин.

Класифікація полімерів

Умовна систематизація поділяє їх на такі групи:

1. Природні тварини полімери, використовувані людством досить давно. Прикладами є наступні: желатин, глікоген.

2. Природні рослинні полімери, які нам також знайомі. Це крохмаль, каучук, лігнін і целюлоза.

3. Природні мінеральні полімери - це широко використовуваний кремнезем або мінерал кварцу, званий Пофарбований кристалик стає дорогоцінним каменем - аметистом. У подрібненому вигляді він перетворюється в звичний для нас пісок.

4. Штучні полімери, виготовлені з органічних мономерів. З субстанції целюлози за допомогою вилуговування виготовляються поліефіри: етилцелюлоза, бензілцеллюлоза, а також метилцелюлоза, застосовувана в лакофарбової промисловості. Безліч таких речовин виготовляється з вовни, шкіри, хутра, шовку і т. Д.

5. Синтетичні полімери, широко застосовуються в багатьох виробничих галузях, отримали величезне поширення. Наприклад, у легкій промисловості створюються тканини і трикотаж з таких синтетичних волокон, як лавсан, нейлон, поліпропілен, нітрон. Вони дуже міцні і практично не стираються. Синтетичні полімери, що представляють основний склад волокон даних тканин, отримують поліконденсацією певних хімічних кислот з такими субстанціями, як етиленгліколь, гексаметилендіамін, поліолефін або поліакрилонітрил. Тому основні якості полімеров- «прабатьків» передаються і абсолютно новим полісоедіненіям. В результаті ми отримуємо дуже легкі і еластичні матеріали з низькою теплопровідністю, стійкі до хімічних, фізичних і атмосферних впливів.

Завдяки багатьом цінним властивостям, синтетичні полімери знайшли собі застосування не тільки в текстильній промисловості, а й у медицині, косметичної й парфумерної промисловості, сільському господарстві, автомобілебудуванні, будівництві, в побуті і в інших областях.

Полімери є особливим класом хімічних сполук, специфіка властивостей яких обумовлена \u200b\u200bвеликою довжиною, ланцюговою будівлею і гнучкістю складових їх макромолекул.

У свою чергу під макромолекулою розуміють - сукупність атомів або атомних груп, різних або однакових за складом і будовою, з'єднаних хімічними зв'язками в лінійну або розгалужену структуру, досить високої молекулярної маси. Найменша, багаторазово повторюється угруповання атомів ланцюга, називається ланкою макромолекули.

Залежно від наявності в макромолекулах одного або декількох разл. типів мономерних ланок розрізняють гомо- і сополімери, Що складаються з одного і мінімум з двох (або більше) типів ланок.

Полімеризація - процес перетворення мономера або суміші мономерів в полімер.

Ступінь полімеризації - число мономірних ланок в молекулі полімеру.

Класифікація ВМС

1) за походженням: а) натуральні (целюлоза), б) штучні (напівсинтетичні), в) сінтетіческіе.2) По геометрії скелета макромолекули полімеру

Лінійні (А) - основна ланцюг макромолекул що складається з послідовності ланок, з'єднаних один з одним в лінійну конструкцію. Наочна модель: довге розірване в одному місці намисто.

Розгалужені (Б, В, Г) полімери складаються з макромолекул, основна ланцюг яких, на відміну від лінійних, містить довільно розташовані бічні відгалуження довжиною від декількох атомів до розмірів основному ланцюзі. ( зіркоподібні (З), Являють собою сукупність ланцюгів, що виходять з одного центру; гребенеподібне (Г)полімери, що містять короткі відгалуження в кожній ланці, наприклад полігексадецілакрілат:

(СН 2 -СН- (Соос 16 Н 33) -) n

Зшиті або сітчасті - макромолекули, утворюють просторову сітку. Серед зшитих полімерів розрізняють густо і редкосшітие, різко розрізняються за своїми властивостями. До зшитим іноді відносять, так звані, " сходові"(Е) полімери, дві паралельні ланцюги яких з'єднані поперечними зв'язками в кожній ланці.

У свою чергу, сополімери в залежності від характеру розташування ланок поділяють:

а) статистичні - мономерні ланки, розташовані неупорядоченно по ланцюгу; (-А-В-В-А-В-А-А-В-А-В-В-)

б) чергуються - зі строгим чергуванням ланок у ланцюзі; (А-В-А-В-А-В-А-В-А-В-А-В-)

в) блокові (блок-сополімери) - лінійні макромолекули, що складаються з чергуються протяжних послідовностей ланок (блоків), що розрізняються за складом або будові; - (А) - n - (B) - m

г) щеплені сополімери, розгалужені макромолекули яких складаються з декількох хімічно пов'язаних послідовностей мономерних ланок - основний ланцюга і бічних відгалужень, що розрізняються за складом або будові. -А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-

Природні і синтетичні полімери

Полімери діляться на природні (біополімери: білки, нуклеїнові кислоти, природні смоли) і синтетичні (поліетилен, поліпропілен, фенолформальдегідні смоли).

Біополімери - клас полімерів, що зустрічаються в природі в природному вигляді, що входять до складу живих організмів: білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди. Біополімери складаються з однакових (або різних) ланок - мономерів. Мономери білків - амінокислоти, нуклеїнових кислот - нуклеотиди, в полисахаридах - моносахариди.

Виділяють два типи біополімерів - регулярні (деякі полісахариди) і нерегулярні (білки, нуклеїнові кислоти, деякі полісахариди). Змішані біополімери - глікопротеїди, ліпопротеїди, гліколіпіди. Біополімери можна класифікувати за хімічною структурою:

1. Поліуглеводороди (поліізопрен, (СН 2-С (СН 3) \u003d СН-СН 2 -) n, міститься в молочному соку (латексі) гевеї, кок-сагиз (багаторічної трав'янистої рослини роду Кульбаба)

2. Вуглеводи (полісахариди: целюлоза, крохмаль, глікоген, хітин, хітозан)

3. Білки (поліаміди, полімери α-амінокислот).

4. ДНК і РНК.

Синтетичні полімери - це ненатуральні полімерні матеріали, вироблені для заміни природних матеріалів. Синтетичні полімери формуються завдяки полімеризації і поліконденсації. Серед синтетичних полімерів є окрема група, що включає каучуки і каучукоподобное полімери. Ці матеріали характеризуються дивовижною деформативність і високоеластичними властивостями, через що їм і дали назву еластомер. Перший матеріал був виготовлений з фізичної модифікованої целюлози ще на початку двадцятого століття і до сьогоднішнього часу з цього ж матеріалу виробляють волокна, плівки, загусники і лаки. Він отримав назву целулоїд, який всім відомий як целюлоза.

номенклатура ВМС

1) Тривіальна

Як приклад можна привести політетрафторетилен, який широко відомий під назвою тефлон; полі-1,4-бетаглюкон \u003d целюлоза.

2) Раціональна

Перед назвою мономера ставиться приставка «полі-», якщо назва мономера включає кілька слів, то воно береться в дужки:

3) Систематична (запропонована ІЮПАК)

Заснована на описі будови складеного повторюваного ланки полімерного ланцюга (СПЗ) відповідно до певних правил

Назва полімеру починається з приставки «полі-», за якою в дужках слід назва СПЗ.

Отже, щоб дати назву полімеру, необхідно: ідентифікувати СПЗ, орієнтувати СПЗ, дати назву СПЗ. СПЗ може бути простим або складатися з декількох подзвенья. Як подзвена вибирається найбільша група атомів (або циклів основному ланцюзі), яка може бути названа відповідно до номенклатурними правилами ІЮПАК для низькомолекулярних органічних сполук. Атоми і подзвенья розташовуються в СПЗ в порядку убування старшинства зліва направо, шлях між подзвенья повинен бути найбільш коротким. Правила старшинства полягають у наступному:

1. Всі гетероатоми є старшими по відношенню до вуглецю. Серед них старшинство визначається положенням в періодичний системі, воно убуває при русі від правого верхнього кута періодичної таблиці до лівого нижнього по групах. Ряд старшинства починається зі фтору, старшинство убуває в послідовності: F, Cl, Br, ..., О, S, Se, ..., N, P, As, Sb, ..., Fr.

2. Старшинство подзвенья визначається рядом: гетероцикли\u003e гетероатоми або лінійні подзвенья, що включають гетероатоми\u003e карбоцікли\u003e ациклічні подзвенья. Наявність будь-яких заступників не змінює порядок старшинства подзвенья. За інших рівних умов перевагою володіють ті з них, у яких число, що характеризує стан заступника, є найменшим.

3. гетероциклами по старшинству розташовані в ряд: азотсодержащие\u003e гетероцикли, що містять, поряд з азотом, інші гетероатоми, старшинство яких визначається відповідно до пункту 1\u003e системи з найбільшою кількістю кілець\u003e системи з найбільшим циклом\u003e цикл з найбільшою кількістю гетероатомів\u003e системи з найбільшим кількість мгетероатомов\u003e системи з найбільшим асортиментом гетероатомов. За інших рівних умов ненасичені цикли мають перевагу.

4. Серед карбоцікліческіх угруповань панують мають найбільшу кількість циклів, далі йдуть системи: з найбільшим індивідуальним циклом\u003e з найбільшою кількістю загальних атомів у всіх циклів\u003e з найменшим числом, що характеризує місця з'єднання циклів,\u003e системи з найбільшою ненасиченістю.

Якщо в основному ланцюзі є атоми і цикли одного типу, послідовність їх розташування визначається алфавітним порядком назви заступників, наприклад:

В окремих випадках, поряд із систематичною номенклатурою, рекомендованої ІЮПАК, можуть бути використані і інші номенклатури. Так, для полімеру з систематичним назвою поліоксіетіленімінометілентіоетіленаміно-1,3-циклогексен може бути застосовна так звана замісна номенклатура. Відповідно до неї СПЗ основному ланцюзі дається назва, виходячи з аналогічного за кількістю і порядку нумерації атомів ациклического вуглеводню з відповідними приставками у гетероатомов «аза», «окса», «тіа» і т.д. Відповідно до даної номенклатурі полімер буде називатися полі-1-окса-6-тіа-4,9-діазанонаметілен-1,3-циклогексен.