Федеральное агентство по образованию РФ

Брянская  государственная инженерно-технологическая  Академия 
 
 
 
 
 

Контрольная работа № 2

По  дисциплине: «Концепции современного естествознания»

На  тему: «Полимеры, их получение, свойства и применение»

Выполнила: Базанова Елена Ильинична

Шифр: 05-2.254

Курс  I

Факультет: экономический

Группа  ФК 103

Адрес: г. Клинцы

ул. Мира д.113 кв.122 
 

Проверил: Евтюхов К.Н. 
 
 
 
 

г. Брянск  2006г

Содержание

 

1. Виды полимеров, их общие свойства и способы получения.
2. Природные ВМС или биополимеры. Свойства, применение, получение.
3. Химические ВМС. Свойства, применение, получение.  
4. Список используемой литературы.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Виды  полимеров, их общие  свойства и способы  получения.

    Полимеры  или высокомолекулярные соединения (ВМС) – это сложные вещества с большими молекулярными массами, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа регулярно или нерегулярно повторяющихся структурных единиц (звеньев) одного или нескольких типов. Молекулярные массы полимеров могут быть от нескольких тысяч до миллионов.

    По  происхождению полимеры делят на:

1. Природные, биополимеры (полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты, каучук, гуттаперча).
2. Химические:

• Искусственные – полученные из природных путем химических превращений (целлулоид, ацетатное, медноамиачное, вискозное волокна).
1. Синтетические – полученные из мономеров (синтетические каучуки, волокна /капрон, лавсан/, пластмассы).

    По  составу:

1. Органические.
2. Элементоорганические – делятся на три группы: основная цепь неорганическая, а ответвления органические; основная цепь содержит углерод и другие элементы, а ответвления органические; основная цепь органическая, а ответвления неорганические.
3. Неорганические – имеют главные неорганические цепи и не содержат органических боковых ответвлений (элементы верхних рядов III – VI групп).

    По  структуре макромолекулы:

1. Линейные (высокоэластичные).
2. Разветвленные.
3. Сетчатые (низкоэластичные).

    По  химическому составу:

1. Гомополимеры (содержат одинаковые мономерные звенья).
2. Гетерополимеры или сополимеры (содержат разные мономерные звенья)

    По  составу главной  цепи:

1. Гомоцепные (в главную цепь входят атомы одного элемента).
2. Гетероцепные (в главную цепь входят разные атомы)

    По  пространственному  строению:

1. Стереорегулярные – макромолекулы построены из звеньев одинаковой или разной пространственной конфигурации, чередующихся в цепи с определенной периодичностью.
2. Нестереорегулярные (атактические) – с произвольным чередованием звеньев разной пространственной конфигурацией.

    По  физическим свойствам:

1. Кристаллические (имеют длинные стереорегулярные макромолекулы)
2. Аморфные

 

    По  способу получения:

1. Полимеризационные.
2. Поликонденсационные.

    По  свойствам и применению:

1. Пластмассы.
2. Эластомеры.
3. Волокна.

    Общие свойства полимеров (характерные  для большинства  ВМС).

1. ВМС не имеют определенной температуры плавления, плавятся в широком диапазоне температур, некоторые разлагаются ниже температуры плавления.
2. Не подвергаются перегонке, т. к. разлагаются при нагревании.
3. Не растворяются в воде или растворяются с трудом.
4. Обладают высокой прочностью.
5. Инертны в химических средах, устойчивы к воздействию окружающей среды.

    Получение полимеров.

    К образованию ВМС приводят три  процесса:

1. Реакция полимеризации – процесс, в результате которого молекулы низкомолекулярного соединения (мономеры) соединяются друг с другом при помощи ковалентных связей, образуя полимер. Эта реакция характерна для соединений с кратными связями.

 
 

2. Реакция поликонденсации  – процесс образования полимера из низкомолекулярных соединений, содержащих 2 или несколько функциональных групп, сопровождающийся выделением за счет этих групп, таких веществ, как вода, аммиак, галогеноводород и т. п. (Капрон, нейлон, фенолформальдегидные смолы).

 
 
 

3. Реакция сополимеризации  – процесс образования полимеров из двух или нескольких разных мономеров. (Получение бутадиенстирольного каучука).

 
 
 

    Теперь  рассмотрим полимеры, совмещая два  признака: по происхождению – природные  и химические, и по свойствам и  применению – белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, пластмассы, эластомеры, волокна.

Природные полимеры. Свойства, применение, получение.

    Природные полимеры – это ВМС растительного  или животного происхождения. Сюда относят:

1. Белки.
2. Полисахариды.
3. Эластомеры (натуральный каучук).
4. Нуклеиновые кислоты.
5. Волокна.

    Теперь  более подробно рассмотрим каждый пункт.

    Белки.

    Белки – это природные органические, азотосодержащие ВМС (биополимеры), структурную основу которых составляют полипептидные цепи, построенные  из остатков аминокислот. Они бывают 2 видов:

    Протеины (простые белки) – состоят только из аминокислот, и протеиды (сложные белки) – в составе не только аминокислоты, но другие группы атомов.

    Строение  белковых структур.

    Различают 4 уровня структурной организации  белковых молекул.

1. Первичная структура белка – это число и последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Установлена в 1954г.
2. Вторичная структура белка – это спираль, которая образуется в результате скручивания полипептидной цепи за счет водородных связей между группами:                                        Была установлена в 1951г.
3. Третичная структура белка – пространственная конфигурация спирали. У большинства белков полипептидные цепи свернуты особым образом в «клубок» - компактную «глобулу»:
4. Четвертичная структура белка (ассоциата) – способ совместной укладки нескольких полипептидных цепей:

    Свойства  белков.

    Свойства  белков разнообразны. Одни растворяются в воде, образуя коллоидные растворы, другие в растворах солей, третьи нерастворимы. Белки вступают в реакции окисления-восстановления, этерификации, алкилирования, нитрирования; они амфотерны. Белки также способны к обратимому изменению своей структуры.

    Функции и применение.

   Пластическая  функция – белки служат строительным материалом клетки.

   Транспортная  функция – переносят различные  вещества.

   Защитная  функция – обезвреживают чужеродные вещества.

   Энергетическая  функция – снабжают организмы  энергией.

   Каталитическая  функция – ускоряют протекание химических реакций в организме.

   Сократительная функция – выполняют все виды движений организма.

   Регуляторная  функция – регулируют обменные процессы в организмах.

   Сигнальная (рецепторная) – выполняют связь  с окружающей средой.

   Белки – необходимая составная часть  пищи человека, недостаток которого может привести к серьезным заболеваниям. Так же белки применяют практически во всех сферах деятельности человека: медицина, пищевая промышленность, химическая промышленность и многое другое. 

   Полисахариды.

    Полисахариды  – высокомолекулярные несахароподобные углеводы, содержащие от 10 до 100 тысяч остатков моносахаридов, связанных гликозидными связями. Крахмал и целлюлоза – важнейшие природные представители. Общая эмпирическая формула (С Н О )n. Мономер – глюкоза.

    Крахмал, его свойства, применение и получение.

    Аморфный  порошок белого цвета, без вкуса  и запаха, плохо растворяется в  воде, в горячей воде набухает, образуя  коллоидный раствор. Крахмал состоит  из 2 фракций: амилозы (20-30%) и амилопектина (70-80%).

    Крахмал образуется в результате фотосинтеза  и откладывается «про запас» в клубнях, корневищах, зернах. Его получают путем их переработки.

    Крахмал подвергается гидролизу, в результате которого выделяется глюкоза. В технике  его кипятят несколько часов  с разбавленной серной кислотой, затем  к нему прибавляют мел, отфильтровывают и упаривают. Получается густая сладкая масса – крахмальная патока, которую используют для кондитерских и технических целей. Для получения чистой глюкозы раствор кипятят дольше, сгущают и кристаллизуют глюкозу.

    При нагревании сухого крахмала получается смесь, называемая декстрином, которая применяется в легкой промышленности и для приготовления клея. Также крахмал – сырье для производства этилового, н-бутилового спиртов, ацетона, лимонной кислоты, глицерина. Он используется и в медицине. Биологическая роль крахмала велика. Он главное питательное запасное вещество растений.

    Целлюлоза, или клетчатка, ее свойства, применение, получение.

    Целлюлоза, или клетчатка – волокнистое  вещество, главная составная часть  растительной клетки, синтезируется в растениях. Чистая целлюлоза – белое волокнистое вещество без вкуса и запаха, нерастворимое в воде, диэтиловом эфире и этиловом спирте. Не расщепляется под действием разбавленных кислот, устойчив к действию щелочей и слабых окислителей. При обработке на холоду концентрированной серной кислотой растворяется, образуя вязкий раствор. Подвергается гидролизу под действием ферментов, конечным продуктом которого является глюкоза. Образует сложные эфиры, горит.

    Получение: Наиболее распространенный промышленный способ выделения целлюлозы из древесины заключается в обработке измельченной древесины при повышенной температуре и давлению раствором гидросульфата кальция. Древесина разрушается, лигнин переходит в раствор, а целлюлоза остается неизменной. Ее отделяют от раствора, промывают, сушат и отправляют на дальнейшую переработку.

    Применение: Являясь составной частью древесины, целлюлоза используется в строительном и столярном деле и как топливо. Из древесины получают бумагу и картон, этиловый спирт. В виде волокнистых материалов (хлопка, льна, джута) целлюлоза используется для приготовления тканей, нитей. Эфиры целлюлозы идут на изготовление нитролаков, кинопленок, бездымного пороха, пластмасс, искусственных волокон, медицинских коллодий. 

    Эластомеры.

    Эластомеры  – природные или синтетические ВМС с высокоэластичными свойствами. Важнейшими представителями природных эластомеров являются каучук и гуттаперча. Макромолекулы эластомеров – скрученные в клубки цепи, которые могут вытягиваться под действием внешней силы, а после ее снятия снова скручиваются.

    Натуральный каучук и гуттаперча.

    Натуральный каучук представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных  связей; состав его может быть выражен  формулой       (С Н )n – где n от 1000 до 3000). Он является полимером изопрена.