Высокомолекулярные соединения

1.

Высокомолекулярные
соединения

2.

Кожа
Древесина
Шерсть
Шелк
1,4-цис-полиизопрен
Натуральный каучук
H3C
H
H3C
H
Одно дерево бразильской гевеи, до недавнего времени, в
среднем, было способно давать лишь 2-3 кг каучука в год;
годовая производительность одного гектара гевеи до Второй
Мировой войны составляла 300—400 кг технического каучука.
Такие объёмы натурального каучука не удовлетворяли
растущие потребности промышленности. Поэтому возникла
необходимость получить синтетический каучук.

3.

4.

Мономером для получения природного каучука
является изопрен
Полимеризация изопрена

5.

6.

7.

8.

9.

10.

гуттаперчевое
дерево
H
целлюлоза
хитин входит в состав
экзоскелета насекомых
H3C
H3C
H
1,4-транс-полиизопрен

11.

12.

13.

14.

Коровий инсулин

15.

16.

17.

Литература
1.Ю.Д.
Семчиков.
«Высокомолекулярные
соединения» М: Академия, 2003.
2. А.М. Шур. «Высокомолекулярные соединения»,
М.: Высшая школа, 1981. (М.: Высшая школа,
1971).
3.
В.В.
Киреев.
«Высокомолекулярные
соединения» М: Юрайт, 2013. (М, 1960).
4. . А.А. Тагер. «Физико-химия полимеров», М:
Научный мир, 2007
5. В.Н. Кулезнев, В.А. Шершнев, «Химия и физика
полимеров», М: КолосС, 2007

18.

Основные определения полимерной химии
Высокомолекулярное соединение - вещество, характеризующееся высокими
молекулярными массами, как правило, превышающими 1000 углеродных единиц.
Полимер – «вещество, состоящее из макромолекул, характеризующихся
многократным повторением одного или более типов атомов или атомных групп
(составных звеньев), соединенных между собой в количестве, достаточном для
проявления комплекса свойств, который остается практически неизменным при
добавлении или удалении одного или нескольких составных звеньев». (согласно
рекомендации ИЮПАК)
Мономеры – низкомолекулярные вещества, молекулы которых, взаимодействуя между
собой, образуют макромолекулы.
Мономер –
Акриловая
кислота
Гомополимер –
Полиакриловая кислота
Мономерное
звено
Формула
полимера
Степень
полимеризации
n
число звеньев в цепи

19.

n – степень полимеризации –
число звеньев в цепи
[-CH2-CH2-]n
повторяющееся
звено
мономерное
звено
[-CH2-CH-]n
CH3
Полимер – «вещество, состоящее из
макромолекул, характеризующихся
многократным повторением одного или более
типов атомов или атомных групп (составных
звеньев), соединенных между собой в
количестве, достаточном для проявления
комплекса свойств, который остается практически
неизменным при добавлении или удалении
одного или нескольких составных звеньев».
(согласно рекомендации ИЮПАК)
Рис. 1. Зависимость Тпл
гомологического ряда н-алканов от
их молекулярной
массы.

20.

O
n
этилен
полиэтилен
n
O O
C
O
C
CH3
винилацетат
CH3
поливинилацетат
n
пропилен
полипропилен
N
изобутилен
n
полиизобутилен
n
O
N
винилпирролидон
O
O
поливинилпирролидон
n
O
C
OCH3
метилакрилат
C
n
OCH3
полиметилакрилат
O
метилметакрилат
COOH
акриловая кислота
полиакриловая кислота
n
O
C
OCH3
COOH
n
C
COOH
COOH
OCH3
полиметилметакрилат
метакриловая кислота
полиметакриловая кислота
n
n
N
стирол
полистирол
Cl
диаллилдиметиламмоний хлорид
N
Cl
полидиаллилдиметиламмоний хлорид

21.

22.

23.

Основные отличия ВМС и низкомолекулярных веществ
Большая величина макромолекул, высокая молекулярная
масса
Цепное строение макромолекул, гигантская ассиметрия
- Физические свойства: макромолекулы полимеров являются
нелетучими

24.

- Высокоэластичность и вязкоупругость
- Благодаря высокой анизотропии формы макромолекул полимеров
они легко ориентируются в механическом поле и образуют волокна с
высокой прочностью в направлении ориентации.
- Высокая вязкость, набухание
- Концентрированные растворы и расплавы полимеров, как и все
жидкости, обладают упруго-эластическими свойствами.
- Кооперативные взаимодействия между макромолекулами с
формированием полимер-полимерных комплексов (поликомплексов)
- По разному идут реакции
- ВМС могут резко менять свойства при действии очень небольших
количеств реагентов
- Разные методы исследования

25.

Классификация полимеров
по происхождению
природные
искусственные
(натуральный каучук,
целлюлоза,
гуттаперча)
(ацетат целлюлозы)
синтетические
(полиэтилен,
полиметилметакрилат
и др.)
по химической природе
неорганические –
органические –
cодержат атомы
С, H, N, O
не содержат связи С-Н
Элементоорганическиесодержат как органические,
так и неорганические группы

26.

гетероцепные
гомоцепные
кремнийцепные,
полимеры серы -S-S-S-S-
по химическому составу
гомополимеры -А-А-А-А-А-
линейные разветвленные сетчатые
сополимеры -А-В-А-А-В-В-А-
линейные разветвленные сетчатые
-А-А-А-А-АВ
В
В
регулярные
блоксополимеры
(чередующиеся) -А-А-А-В-В-Впривитые
статистические
-А-В-А-В-А-В-
-А-В-А-А-В-В-А-

27.

полимеры
полярные – в которых имеются
полярные связи, не
уравновешивающие друг друга
полиакрилонитрил,
поливиниловый спирт,
полиакриловая кислота
неполярные – нет связей
или они уравновешивают
друг друга
полиуглеводы,
полиэтилен, полипропилен,
полибутадиен
по способу получения
полимеризационные
поликонденсационные

28.

Цис-транс изомерия: цис- и транс изомеры

29.

1. Топологическая изомерия
сополимеры

30.

2. Изомерия положения

31.

3. Цис-транс изомерия

32.

4. Стереоизомерия
(l)
Х
СН2
Н
Может быть и
(d )

33.

34.

35.

полимеры
Стереорегулярные – в
макромолекулах которых
существует строгий
порядок в расположении
заместителей
относительно плоскости
зигзага основной цепи
изотактические
синдиотактические
стереонерегулярные
атактические

36.

Оптические свойства связаны с ассиметрией ближайшего окружения
атомов углерода, которое в цепях виниловых полимеров отсутствует,
поскольку к ассиметрическому атому с обеих сторон примыкают
одинаковые группировки СН2-СНХ. Поэтому эти атомы называют
псевдоассиметрическими.

37.

окись пропилена
полипропиленоксид

38.

Задача № 3
Перечислите все возможные изомеры для полиизопрена
Ответ:
1
CH2
1,4
1
4
2 3
C CH CH2 CH2
2
3
4
C CH CH2
CH3
CH3 Цис-, транс-
изомерия
1
2 CH2
2
C
3,4
3
4
CH CH2
4
CH2
3
4
CH CH2
H2C C
CH3
3
CH
C CH2
CH3 Изомерия
CH3
1,2
«голова-голова»,
«голова-хвост»,
изо-, синдио- и
атактичность
CH3
CH3
CH2
C CH2
C
H2C
CH
CH CH2

39.

40.

41.

42.

43.

44.

45.

Среднечисловая молекулярная масса
Мn
сумма произведений молекулярной
массы на число молекул с этой
молекулярной массой
общее число молекул
Средневесовая молекулярная масса
Мw
произведение
молекулярной
массы на ее долю в
общей
молекулярной
массе
Z- cредневесовая молекулярная масса –
физического смысла не имеет, в настоящее время
практически не используется
Средневязкостная молекулярная масса полимера определяется измерением вязкости разбавленных
растворов, используя эмпирическую формулу Марка-Куна-Хаувинка
[ η ] = k·Мα, где, [ η ] – характеристическая вязкость полимера.
k и α – эмпирические константы, зависящие от конформации и конфигурации макромолекулы в растворе.
Обычно α = 0,5 – 0,9, при значении α = 1 средневесовая молекулярная масса равна средневязкостной.