При поликонденсации терефталевой кислоты С6 Н4(СООН), и этиленгликоля НОСН≥СН2ОН образующийся полимер содержит, помимо полиэтилентерефталата, некоторое количество…
При поликонденсации терефталевой кислоты С6 Н4(СООН), и этиленгликоля НОСН≥СН2ОН образующийся полимер содержит, помимо полиэтилентерефталата, некоторое количество полиэтиленгликолевых звеньев. Для поликонденсации взяли 16.6 г терефталевой кислоты и 9.3 г этиленгликоля. Определите массовую долю полиэтиленгликолевых звеньев -ОСН2СНг- в полученном полимере, если известно, что непрореагировавших мономеров в реакционной смеси не осталось, а концевые группы в полимере можно не учитывать. Ответ выразите в процентах, округлите до целых.
Для определения массовой доли полиэтиленгликолевых звеньев в полученном полимере необходимо посчитать, какое количество каждого мономера реагировало и какие молекулы образовались.
- Находим количество молей терефталевой кислоты и этиленгликоля.
Молярная масса терефталевой кислоты \( C_6H_4(COOH)_2 \):
- \( C: 12.01 \times 6 \)
- \( H: 1.008 \times 4 \)
- \( O: 16.00 \times 2 \)
ММ терефталевой кислоты: \[ M_{terephthalic} = 12.01 \times 6 + 1.008 \times 4 + 16.00 \times 4 = 166.13 \, \text{г/моль} \]
Молярная масса этиленгликоля \( HO-CH_2-CH_2-OH \): \[ M_{ethylene glycol} = 2 \times 12.01 + 6 \times 1.008 + 2 \times 16.00 = 62.07 \, \text{г/моль} \]
- Находим количество молей каждого мономера:
Для терефталевой кислоты: \[ n_{terephthalic} = \frac{16.6 \, \text{г}}{166.13 \, \text{г/моль}} \approx 0.100 \, \text{моль} \]
Для этиленгликоля: \[ n_{ethylene glycol} = \frac{9.3 \, \text{г}}{62.07 \, \text{г/моль}} \approx 0.150 \, \text{моль} \]
- Определим количество образовавшихся звеньев в полимере: Поскольку из 1 моль терефталевой кислоты можно получить 1 моль полиэтилентерефталата, а каждый моль этиленгликоля может соединяться с терефталевой кислотой, возможное количество полиэтиленгликолевых звеньев:
Поскольку терефталевой кислоты меньше (0.100 моль), то именно она будет лимитирующим реагентом. Из нее получится 0.100 моль полиэтилентерефталата.
Полиэтиленгликолевые звенья: \[ n_{polyethylene glycol} = n_{ethylene glycol} - n_{terephthalic} = 0.150 \, \text{моль} - 0.100 \, \text{моль} = 0.050 \, \text{моль} \]
Определяем массу полиэтиленгликолевых звеньев: \[ m_{polyethylene glycol} = n_{polyethylene glycol} \times M_{ethylene glycol} = 0.050 \, \text{моль} \times 62.07 \, \text{г/моль} \approx 3.10 \, \text{г} \]
Находим общую массу полимера: Общая масса полимера равна массе исходных мономеров (поскольку не осталось непрореагировавших): \[ m_{polymer} = 16.6 \, \text{г} + 9.3 \, \text{г} = 25.9 \, \text{г} \]
Вычисляем массовую долю полиэтиленгликолевых звеньев: \[ W = \left( \frac{m_{polyethylene glycol}}{m_{polymer}} \right) \times 100\% = \left( \frac{3.10 \, \text{г}}{25.9 \, \text{г}} \right) \times 100\% \approx 11.97\% \]
Округляем до целых: Массовая доля полиэтиленгликолевых звеньев составляет 12%.
