Условие задачи
Что представляют собой пластмассы? Какие два способа получения пластмасс вам известны?
Решение
Дисциплина, к которой относится данная задача, – это химия (органическая химия и химия полимеров).
Решение задачи:
1. Определение пластмасс:
Пластмассы представляют собой синтетические полимеры – вещества, состоящие из длинных цепей повторяющихся звеньев, называемых мономерами. Благодаря высокой молекулярной массе, пластмассы обладают особыми физико-химическими свойствами: они могут быть лёгкими, прочными, ударопрочными, химически стойкими и подверженными термическому размягчению или, наоборот, нерушимыми при нагревании. Кроме того, существует два основных типа пластмасс – термопласты, которые размягчаются при нагреве и затвердевают при охлаждении, и термореактивные материалы, которые после отверждения уже не могут быть переработаны.
2. Способы получения пластмасс:
При синтезе пластмасс применяются два основных метода, основанных на разных типах химических реакций полимеризации:
А) Аддитивная (цепная) полимеризация:
При аддитивной полимеризации мономеры с ненасыщёнными связями (например, двойными углерод-углеродными связями) присоединяются друг к другу без образования каких-либо побочных продуктов. В этом случае цепь полимера растёт за счёт последовательного присоединения мономеров. Например, полимеризация этилена, CH₂═CH₂, с образованием полиэтилена:
n CH₂═CH₂ → (–CH₂–CH₂–)ₙ
Данный метод характерен для синтеза таких пластмасс, как полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид (ПВХ) и многих других.
Б) Конденсационная (поликонденсация) полимеризация:
При поликонденсации мономеры соединяются между собой с образованием длинных цепей, в процессе которого выделяются небольшие молекулы (чаще всего вода, H₂O, или HCl). Такой подход используется для получения таких материалов, как полиэфиры (например, полиэтилентерефталат – ПЭТ), полиамиды (нейлоны) и меламинформальдегидные смолы.
Пример реакции поликонденсации – получение полиэфира из диола и дикарбоновой кислоты:
n HO–R–OH + n HOOC–R′–COOH → (–O–R–O–CO–R′–CO–)ₙ + 2n H₂O
Таким образом, два известных способа получения пластмасс – это аддитивная (цепная) полимеризация и конденсационная (поликонденсация) полимеризация.
Ответ:
Пластмассы являются синтетическими полимерами, представляющими собой длинные цепочки мономерных звеньев. Они получают двумя основными методами: через аддитивную (цепную) полимеризацию, при которой мономеры с ненасыщёнными связями присоединяются друг к другу без выделения побочных продуктов, и через конденсационную (поликонденсационную) полимеризацию, при которой соединение мономеров сопровождается выделением небольших молекул, например воды или HCl.