Рабочая тетрадь по химии (стр. 10 )

В упражнениях отметьте правильные ответы. Если перед номерами ответов стоят значки «□», то правильный ответ не один.

Упражнение 7.1. Число мономерных звеньев, образующих макромолекулу полимера, называется степенью …

1) полимеризации 2) упорядоченности 3) стереорегулярности 4) кристалличности

Упражнение 7.2. Молекулярная масса полимера имеет ___________ значение

1) строго определенное 2) среднестатистическое

3) размытое в интервале нескольких тысяч 3) разное

Пример 7.1. Степень полимеризации образца полиэтилена со средней относительной молекулярной массой 28000 равна …

1) 4

Решение. Относительная молекулярная масса элементарного звена полиэтилена − этилена Mr (С2Н4) = 28. В соответствии с формулой 7.1:

n = 28000 : 28 = 1000 = 103.

Правильный ответ 2.

Упражнение 7.3. Полимерное строение имеет …
1) сера пластическая 2) фосфор белый 3) сера кристаллическая 4) озон

Упражнение 7.4. К природным полимерам относятся

1) гормоны 2) витамины 3) моносахариды 4) нуклеиновые кислоты

Пример 7.2. К карбоцепным полимерам не относится полимер, элементарное звено которого имеет вид …

1) −NH−C −(СН2)5 − 2) −СН− СН2 − 3) −СН2− СН2 − 4) –СН2–СН=СН–СН2–

│ │

О С6Н5

Решение. В карбоцепных полимерах макромолекулярные цепи состоят только из атомов углерода, что соответствует ответам 2, 3, 4. В полимере, элементарное звено которого имеет вид: −NH−C(О) −(СН2)5 −, в состав полимерной цепи входит также азот, поэтому данный полимер не относится к карбоцепным.

Правильный ответ 1.

Упражнение 7.5. Высокомолекулярное соединение, изделие из которого при нагревании размягчается, меняет форму, сохраняющуюся после охлаждения, называется …
1) атактическим 2) термопластичным полимером
3) блок-сополимером 4) термореактивным полимером

Пример 7.3. Строение изотактического полистирола имеет вид…

1) 2)

3) 4)

Решение. Основная цепь полистирола − СН2 − СН− СН2− СН− СН2− СН−,

│

заместители С6Н5 в изотактических полимерах расположены по одну сторону полимерной цепи.

Правильный ответ 4.

Пример 7.4. К реакции полимеризации способны соединения …

□ 1) СН3−СН2−СН3 □ 2) СН2=СН2−СН3 □ 3) СН3−СН−Сl2 □ 1) СН2=СН−СН=СН2

Решение. В реакцию полимеризации способны вступать мономеры, содержащие кратные связи.

Правильные ответы 2 и 4.

Упражнение 7.6. Полиэтилен получают в результате реакции________________

1) сополимеризации 2) вулканизации 3) поликонденсации 4) полимеризации

Пример 7.5. Полихлорвинил состоит из элементарных звеньев следующего строения

1) – CCl2 – CH2 – 2) – CCl2 – CCl2 – 3) 4)

Решение. Как следует из названия полимера, мономером является винилхлорид, формула которого имеет следующий вид: СН2 = СН(Cl)

Правильный ответ 3.

Упражнение 7.7. Уравнение реакции получения тефлона имеет вид …

1) n CH3 – CH = CH2 ® (– CH(CH3) – CH2 –)n

2) n CN – CH = CH2 ® (– CH(CN) – CH2 –)n

3) n C6H5 – CH = CH2 ® (– CH(C6H5) – CH2 –)n

4) n CF2 = CF2 ® (– CF2 – CF2 –)n

Упражнение 7.8. Реакция синтеза полимеров из соединений, содержащихся две или более функциональных группы, сопровождающаяся образованием низкомолекулярных веществ называется ________

1) димеризацией 2) поликонденсацией 3) сополимеризацией 4) деполимеризацией

Пример 7.6. Для получения фенолформальдегидной смолы используют…

1)С6Н5NO2 и НСНО 2) С6Н5NH2 и HCOOH 3) С6Н5ОН и НСНО 4) С6Н5СН3 и НСООН

Решение. Фенолформальдегидную смолу получают из фенола С6Н5ОН и формальдегида СН2О.

Правильный ответ 3.

Пример 7.7. Мономером для получения органического стекла является …

1) метилметакрилат 2) изопрен 3) винилацетат 4) 1,1,2,2-тетрафторэтилен

Решение. Органическое стекло, или полиметилметакрилат получают из метилового эфира метакриловой кислоты.

Правильный ответ 1.

ТИПОВЫЕ КОНТРОЛЬНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ

1. Молекулы полимеров, состоящие из множества повторяющихся звеньев, называются_______________________

1) мицеллами 2) фибриллами 3) макромолекулами 4) супрамолекулами

2. Степень полимеризации показывает …

1) число элементарных звеньев в молекуле полимера 2) молекулярную массу полимера

3) скорость процесса образования полимера 4) разветвленность полимерной молекулы

3. Неорганической кислотой, имеющей полимерной строение является

1) сернистая 2) угольная 3) хлорная 4) кремниевая

4. Полимеры, в молекулах которых звенья цепи располагаются в пространстве в определенном порядке, называются…

1) стереорегулярными 2)разветвленными 3) сетчатыми 4) сшитыми

5. В качестве низкомолекулярного вещества в реакциях поликонденсации чаще всего образуется __________

1) H2S 2) CO2 3) NaCl 4) H2O

6. Структурное звено содержится в молекулах

1) полиэтилена 2) полиуретана 3) полипропилена 4) полистирола

7. Первая стадия полимеризации, на которой происходит образование активных центров, называется _____________________

1) инициированием 2) ингибированием 3) конденсацией 4) рацелизацией

8. Ионная полимеризации происходит через стадию образования активных центов, в качестве которых выступают _________________

1) катионы и радикалы 2) катионы и анионы

3) активные молекулы и анионы 4) радикалы и анионы

Задание 7.2. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ПОЛИМЕРОВ

ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ

Изучить и усвоить лекцию «Строение и свойства полимеров» [Часть 2, раздел 7.2].

Цель выполнения задания

Научиться устанавливать связь между строением и свойствами полимеров.

Теоретические сведения

Свойства полимеров зависят от их строения. ВМС представляют собой очень сложные системы, построенные из макромолекул, взаимодействующих между собой, а макромолекулы состоят из повторяющихся звеньев, соединённых химическими связями. Строение макромолекул зависит от исходных мономеров и типа протекающего процесса (табл. 7.2).

Таблица 7.2

Строения макромолекул в зависимости от исходного мономера и метода получения

Строение макромолекул	Исходный мономер и метод его получения
Линейное	Полимеризация мономеров и поликонденсация при участии мономеров с двумя функциональными группами
Разветвлённое	Полимеризация мономеров и поликонденсация мономеров, имеющих три и более функциональные группы
Сетчатое	«Сшивка» цепей, например, при вулканизации каучука или синтезе термореактивных смол

Физические свойства полимеров

Полимеры, в отличие от низкомолекулярных веществ, могут находиться только в двух агрегатных состояниях: твёрдом и жидком, и в трёх физических состояниях: текучем, высокоэластичном и стеклообразном. Переход из одного состояния в другое происходит в некотором интервале температур. Трём физическим состояниям полимеров соответствуют три слагающие их деформации.

Текучие полимеры подвержены необратимой деформации, т. к. при действии даже малых напряжений не принимают свою прежнюю форму (полиизобутилен, резолы и др.).

Высокоэластичные полимеры при воздействии сравнительно небольших напряжений деформируются очень сильно, но при снятии нагрузки принимают первоначальную форму, т. е. их деформация имеет обратимый (релаксационный) характер (каучуки, резины).

Твёрдые стеклообразные полимеры деформируются очень мало и обратимо.

Большинство полимеров обычно находятся в аморфном состоянии. Взаимодействие молекул приводит к упорядоченному их расположению, образуются ассоциаты, и в конечном итоге полимеры могут перейти в упорядоченное состояние − кристаллическое, что характерно для стереорегулярных полимеров в определённых условиях. Кристаллические полимеры состоят из большого числа кристаллов, между которыми находятся аморфные области и характеризуются определённой степенью кристалличности. Кристаллические полимеры, в отличие от аморфных, обладают определенной температурой плавления.

Химические превращения полимеров

В химии высокомолекулярных соединений различают:

∙ реакции звеньев цепи, которые приводят к изменению состава полимера и его свойств практически без изменения степени полимеризации; для них характерно участие в реакции не всей макромолекулы как единого целого, а отдельных ее участков.

∙ макромолекулярные реакции, которые всегда приводят к изменению степени полимеризации, молекулярной массы и структуры основной полимерной цепи.

В макромолекулярных реакциях при взаимодействии бифункционального соединения с двумя или более макромолекулами полимера образуются межмолекулярные химические связи – происходит так называемое «сшивание» полимерных цепей и линейный полимер превращается в пространственный (трехмерный).

Характерным примером таких реакций является вулканизация каучуков под влиянием серы в присутствии катализаторов (причем при добавлении серы менее 5% получаемый продукт – резина, если серы более 25 % – эбонит).

Деструкция полимеров

Химические превращения полимеров часто осложнены побочными реакциями деструкции полимеров. В отличие от реакций расщепления низкомолекулярных соединений при деструкции полимеров не образуются новые вещества, а лишь уменьшается молекулярная масса полимера. Эти реакции относят к макрореакциям, так как они происходят с разрывом связей основной цепи и приводят к понижению степени полимеризации.

Наиболее важным деструктивным процессом является окисление полимеров кислородом воздуха под влиянием световой, тепловой или иного вида энергии. Эти реакции обусловливают, по-видимому, старение полимеров. Старением называют изменение физико-механических и физико-химических свойств полимера в процессе его эксплуатации.

ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАЛАНИЯ

В упражнениях отметьте правильные ответы.

Пример 7.8. Линейные полимеры могут быть получены из мономеров, содержащих

1) три и более функциональные группы 2) две функциональные группы

3) одну функциональную группу 4) функциональность соединения не имеет значения

Решение. Линейная полимерная цепь «растёт» в двух местах: в начале цепи и в её конце. Это может происходить в том случае, если «раскрывается» кратная химическая связь или мономер имеет две функциональные группы: в начале и в конце молекулы. Если функциональная группа одна, то полимеризации не может быть, если − три, то может образоваться разветвлённая или сетчатая структура.

Правильный ответ 2.

Упражнение 7.9. Высокоэластичное состояние полимеров характеризуется…
1) аморфностью и вязкотекучестью макромолекул
2) гибкостью макромолекул и способностью к релаксации
3) кристалличностью и наличием кратных связей
4) сетчатой структурой

Пример 7.9. Получение ацетатного шелка из целлюлозы возможно благодаря наличию в ней_____________

1)циклических фрагментов 2)гидроксильных групп 3)эфирных связей 4)водородных связей

Решение. Целлюлоза вступает в полимераналогичную реакцию с уксусной кислотой как многоатомный спирт, содержащий три гидроксильных группы, и образует ацетилцеллюлозу, из которой получают ацетатный шёлк

[С6Н7О2 (ОН)3]n + 3n CH3COOH → [С6Н7О2 (ОСОCН3)3]n + 3n H2O

Правильный ответ 2.

Упражнение 7.10. Реакции, которые сопровождаются изменением структуры молекул полимера и степени полимеризации, называются _________________

1) макрореакциями 2)реакциями звеньев цепи

3) полимераналогичными 4)термореактивными

Упражнение 7.11. Продукт вулканизации каучука, содержащий менее 5 % серы, называется …
1) резина 2) эбонит 3) резол 4) новолак

Упражнение 7.12. Процесс изменения свойств полимеров во времени в результате деструкции макромолекул называется…

1) декристаллизация 2) деформация 3) тиксотропия 4) старение

Упражнение 7.13. Для повышения эластичности и устранения хрупкости в пластмассы добавляют вещества, которые называются…

1) связующие 2) пластификаторы 3) наполнистабилизаторы

ТИПОВЫЕ КОНТРОЛЬНЫЕ УПРАЖНЕНИЯ

1. Разветвленные и сетчатые полимеры образуются при полимеризации или поликонденсации низкомолекулярных веществ, имеющих

1) две функциональные группы 2) три и более функциональных групп

3) одну функциональную группу 3) различное число функциональных групп

2. Волокна получают из полимеров __________ строения

1) разветвленного 2) сетчатого 3) линейного 4) различного

3. Кристаллические полимеры в отличие от аморфных обладают _______________

1) определенным значением температуры плавления

2) неопределенным значением температуры плавления

3) интервалом температуры размягчения

4) температурой плавления, зависящей от скорости нагревания полимера

4. Каучук – это _______________________ полимер

1) стеклообразный 2) кристаллический 3) вязкотекучий 4) высокоэластичный

5. Макромолекулы вулканизированного каучука (резины) имеют в отличие от натурального каучука ________________ строение полимерной цепи

1) сетчатое 2) линейное 3) разветвлённое 4) регулярное

6. Разрушение полимеров под воздействием физико-химических факторов называется________________

1) дестабилизацией 2) десорбцией 3) деструкцией 4) девулканиза

7. Механическая прочность полимеров повышается путем добавления в них ______

1) ингибиторов 2) антиоксидантов 3) наполнителей 4) стабилизаторов

7.3. ПРИРОДНЫЕ ПОЛИМЕРЫ

ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ

Изучить и усвоить лекцию «Природные полимеры» [Часть 2, раздел 7.3].

Цель выполнения задания

Ознакомиться с важнейшими природными полимерами и их ролью в жизни и производственной деятельности человека.

Теоретические сведения

Натуральный каучук – природный непредельный полимер, общая формула – (С5Н8)n; с молекулярной массой от 15 000 до 500 000, содержащейся в млечном соке некоторых тропических деревьев.. Было установлено, что структурная единица натурального каучука – изопреновая группа:

CH2 = CH – C = CH2

CH3

Соединяясь между, такие группы образуют макромолекулу каучука

n CH2 = CH – C(CH3) = CH2 → [– CH2 – CH = C(CH3) – CH2 –]n

Крахмал – самый распространенный в природе полисахарид, общая формула: (С6Н10О5)n. Эти полисахариды построены из остатков a-D-глюкозы. При гидролизе крахмала (при нагревании в присутствии минеральных кислот или при действии ферментов – амилаз) образуются различные промежуточные продукты, конечным продуктом гидролиза крахмала является a-D-глюкоза:

Качественная реакция на крахмал – появление синего окрашивания при добавлении к нему раствора йода.

Целлюлоза (клетчатка) – главная составная часть оболочек растительных клеток, выполняющая функции конструкционного материала.

Целлюлоза представляет собой полисахарид, который состоит из остатков b-D-глюкозы (β, D-глюкопиранозы). которые и образуются при её полном гидролизе, общая формула глюкозы [С6Н7О2(ОН)3]n.

Макромолекулярные цепи целлюлозы имеют линейное строение: эти цепи вытянуты и уложены пучками, в которых они удерживаются друг около друга за счет множественных межмолекулярных водородных связей между гидроксильными группами. Линейная структура целлюлозы приводит к образованию таких волокнистых материалов, как хлопок, лен, пенька. Целлюлоза – химически инертное вещество. Однако, под действием высоких температур, в присутствии катализаторов целлюлоза вступает в полимераналогичные превращения.

Целлюлоза используется для получения синтетических волокон. Например, полимер, являющийся основой ацетатного шелка, получают взаимодействием целлюлозы с уксусным ангидридом.

Белки – это природные высокомолекулярные органические вещества, макромолекулы которых построены из огромного числа остатков a- аминокислот, соединенных между собой пептидными связями (– СО – NH –)n. Первичная структура белка определяется последовательностью остатков аминокислот в молекуле.

Из белковых молекул построены наиболее жизненно важные органические молекулы РНК и ДНК. Одна из главных структурных единиц РНК имеет формулу: С5Н10О5. РНК и ДНК в живом организме выполняет функцию хранения информации о структуре белков.

ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ

В упражнениях укажите правильные ответы.

Упражнение 7.14. Полимерные волокна, образующиеся в результате жизнедеятельности растительных и животных организмов, называются

1) искусственными 2) синтетическими 3) натуральными 4) химическими

Упражнение 7.15. Мономерным звеном природного каучука является остаток…
1) дивинила 2) акрилонитрила 3) хлоропрена 4) изопрена

Упражнение 7.16. Синтез белков осуществляется в результате реакции___________

1) денатурации 2) поликонденсации 3) сополимеризации 4) полиэтерификации

Упражнение 7.17. При нагревании белков в водных растворах кислот и щелочей происходит их _______ 1) высаливание 2) конденсация 3) гидролиз 4) окисление

Упражнение 7.18. Продуктами гидролиза белков являются ____________________

1) α – глюкоза 2) диамины и двухосновные органические кислоты

3) аммиак и спирты 4) α – аминокислоты

Упражнение 7.19. Формула природного полимера крахмала имеет вид …

1) [-NH-C(O)-(СН2)5- ]n 2) (-СН2- СН2О-)n 3) (-СН2- СН2-)n 4) (С6Н10О5)n

Упражнение 7.20. Молекула природного белка построена из остатков…

1) ε-аминокислот 2) β-аминокислот 3) оксикарбоновых кислот 4) α-аминокислот

Упражнение 7.21. Первичная структура белка определяется __________________

1) сульфидными мостиками 2) электростатическим взаимодействием заместителей

3) водородными связями 3)последовательностью остатков аминокислот в молекуле

Упражнение 7.22. При полном гидролизе целлюлозы образуется…

1) β,D-глюкопираноза 2) β,D-фруктофураноза 3) α,D-глюкофураноза 4) β,D-фруктоза

Упражнение 7.23. При полном гидролизе крахмала образуется…
1) α,D-глюкопираноза 2) β,D-глюкопираноза 3) β,D-фруктоза 4) α,D-глюкофураноза

Упражнение 7.24. Природные полимеры крахмал и целлюлоза построены из остатков___________

1) фруктозы 2) глюкозы 3) сахарозы 4) лактозы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Задания рабочей тетради составлены таким образом, чтобы создать у студента дистанционной формы обучения целостное представление о химии. На основании приводимых теоретических сведений и виртуально описанных экспериментов создаётся понятная картина химических явлений.

В то же время не всегда и не везде даются ответы на все вопросы. Студенту предлагается самостоятельно написать химические реакции, сделать выводы, решить задачи, выполнить упражнения. Качество самостоятельной работы отражает степень усвоения учебного материала и готовность студента к сдаче экзамена.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Коровин, Н. В. Общая химия: Учеб. для технических направ. и спец. вузов / . − М.: Высш. шк., 2008. − 557 с.

2. Лабораторный практикум по химии [Текст] : учеб. пособие для студентов I курса, обучающихся по направлению 270100 «Строительство» / , , О.Р. Сергуткина, , ; под общ. ред. ; Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т. ─ Изд. 3-е перераб. и доп. ─ Воронеж, 2005. ─ 179 с.