Высокомолекулярные соединения

Высокомолекулярными соединениями (ВМС) называют вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев. Эти звенья могут быть одинаковыми или разными. Высокомолекулярные соединения также называют полимерами.

Классификация полимеров

Полимеры можно классифицировать по различным признакам:

• По происхождению: природные и синтетические. Природные полимеры — это белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, крахмал, натуральный каучук. Синтетические полимеры получают путём химических реакций. К ним относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол, капрон, лавсан и др.
• По составу: органические и неорганические. Органические полимеры содержат атомы углерода, водорода, кислорода, азота и других элементов. Неорганические полимеры не содержат атомов углерода. Например, к неорганическим полимерам относится силикатное стекло.
• По строению основной цепи: линейные, разветвлённые и пространственные. Линейные полимеры имеют длинные неразветвлённые цепи. Разветвлённые полимеры имеют боковые ответвления от основной цепи. Пространственные полимеры образуют трёхмерную сетку.

Строение полимеров

Молекулы полимеров состоят из множества повторяющихся структурных звеньев, которые называются мономерами. Мономеры соединяются между собой химическими связями, образуя полимерные цепи. В зависимости от типа связи различают два вида полимеров:

1. Гомополимеры — полимеры, состоящие из одинаковых мономеров. Пример: полиэтилен (-CH2-CH2-)n.
2. Сополимеры — полимеры, образованные двумя или более различными мономерами. Пример: бутадиенстирольный каучук (-CH2-C(CH3)=CH-CH2-)n-(-CH2-CH-)m.

Свойства полимеров зависят от их молекулярной массы, строения и структуры. Полимеры с высокой молекулярной массой обладают большей прочностью и эластичностью. Строение полимеров влияет на их физические свойства, такие как плотность, твёрдость, гибкость, прозрачность и т. д. Структура полимеров определяет их химические свойства, например, способность к реакциям полимеризации и поликонденсации.

Получение полимеров

Существует несколько способов получения полимеров:

• Полимеризация — процесс образования полимеров путём соединения молекул мономера в длинные цепи без выделения побочных продуктов. Примеры: получение полиэтилена, полипропилена, полистирола и др.
• Поликонденсация — процесс образования полимеров, при котором происходит выделение низкомолекулярных веществ (например, воды). Примеры: получение фенолформальдегидных смол, полиамидов, полиэфиров и др.

Полимеризацию и поликонденсацию можно проводить в различных условиях: в растворе, расплаве, эмульсии, суспензии и газовой фазе. Выбор условий зависит от свойств исходных веществ и требований к конечному продукту.

Применение полимеров

Благодаря своим уникальным свойствам, полимеры находят широкое применение в различных областях промышленности и повседневной жизни. Вот некоторые примеры применения полимеров:

• Строительство: производство строительных материалов (пенопласт, линолеум, трубы), герметиков, клеёв, красок и лаков.
• Медицина: изготовление медицинских инструментов, протезов, имплантатов, перевязочных материалов.
• Электроника: производство электронных компонентов, изоляционных материалов, печатных плат.
• Автомобилестроение: изготовление деталей автомобилей (бамперы, крылья, панели приборов), шин, уплотнителей, лакокрасочных покрытий.
• Упаковка: производство упаковочных материалов (полиэтиленовые пакеты, пластиковые бутылки, контейнеры).
• Сельское хозяйство: изготовление плёнок для теплиц, удобрений, пестицидов.
• Бытовая техника: производство бытовой техники (холодильники, стиральные машины, пылесосы), посуды, мебели.

Вопросы для закрепления материала:

1. Что такое высокомолекулярные соединения?
2. Какие виды полимеров вы знаете?
3. Как получают полимеры?
4. Где применяются полимеры?

Пример задачи:

Определите молекулярную массу полимера, если известно, что средняя степень полимеризации равна 100. Молекулярная масса мономера составляет 50 г/моль.Решение:

Молекулярная масса полимера равна произведению средней степени полимеризации на молекулярную массу мономера:М = n Mм = 100 50 = 5000 г/мольОтвет: молекулярная масса полимера составляет 5000 г/моль.