что такое полимеры
Кратко
Полимеры — это высокомолекулярные вещества, молекулы которых (макромолекулы) построены из большого числа одинаковых или разных повторяющихся звеньев, соединённых ковалентными связями. Звенья «собраны» из маленьких молекул — мономеров.
Ключевые шаги: как это устроено
Мономер → звено → макромолекула. Мономер — исходная небольшая молекула (например, этилен \(\mathrm{CH_2{=}CH_2}\)). При соединении многих мономеров получается цепь, а повторяющийся фрагмент цепи называют звеном.
Число звеньев — степень полимеризации \(n\). Обычно \(n\) составляет от сотен до сотен тысяч, поэтому молекулярная масса огромна (десятки тысяч — миллионы).
Как соединяются мономеры:
- полимеризация — мономеры соединяются без выделения побочных веществ (разрывается двойная связь): \[ n\,\mathrm{CH_2{=}CH_2} \rightarrow \mathrm{(-CH_2{-}CH_2{-})_n} \] (этилен → полиэтилен)
- поликонденсация — соединение идёт с выделением маленькой молекулы (воды, \(\mathrm{HCl}\)); так получают, например, лавсан, капрон.
Свойства полимеров вытекают из строения: длинные цепи дают прочность, гибкость, эластичность; полимеры нелетучи, плохо растворяются, их растворы очень вязкие, при нагревании многие размягчаются (термопласты) или разрушаются (реактопласты).
Примеры
- Природные: крахмал и целлюлоза (звено — глюкоза), белки (звено — аминокислотный остаток), ДНК, натуральный каучук.
- Синтетические: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид (ПВХ), полистирол, лавсан, капрон.
Проверка результата
Возьмём полипропилен: мономер — пропилен \(\mathrm{CH_2{=}CH{-}CH_3}\). При полимеризации двойная связь раскрывается, и звено выглядит так:
\[ \mathrm{(-CH_2{-}CH(CH_3){-})_n} \]
Видно главное правило: в звене те же атомы, что в мономере, — изменилось только расположение связей. Если при соединении ещё и уходит, например, вода, — это уже поликонденсация.
Небольшое уточнение: полимер — не смесь, а вещество с гигантскими молекулами; при этом цепочки в образце обычно разной длины, поэтому записывают среднюю степень полимеризации.
Обсуждение
2 сообщенияЧто такое степень полимеризации? кратко
Кратко
Степень полимеризации \(n\) — это число повторяющихся звеньев в одной макромолекуле полимера. По сути она показывает, сколько молекул мономера соединилось в цепь.
Как считается
\[ n = \frac{M_{\text{полимера}}}{M_{\text{звена}}} \]
То есть молекулярная масса полимера, делённая на массу одного звена.
Пример. Полиэтилен \(\mathrm{(-CH_2{-}CH_2{-})_n}\) со средней молекулярной массой 28 000. Масса звена \(\mathrm{CH_2{-}CH_2}\) равна 28. Значит:
\[ n = \frac{28000}{28} = 1000 \text{ звеньев} \]
Важно помнить
- Значение обычно большое — от сотен до сотен тысяч; именно из-за этого полимеры такие прочные и нелетучие.
- В реальном образце цепи разной длины, поэтому говорят о средней степени полимеризации.
- Чем больше \(n\), тем выше молекулярная масса и, как правило, прочнее материал.
