Химические свойства уксусной кислоты.

Оборудование: пробирки, штатив, хим. ложка, инструкция по выполнению лабораторной работы

Реактивы: две полоски индикаторной бумаги, раствор соляной кислоты концентрацией 3 моль/л (3 Н), раствор уксусной кислоты концентрацией 3 моль/л (3 Н), раствор гидроксида калия концентрацией КOH 1 моль/л (1 Н), фенолфталеин, раствор карбоната натрия.

Ход работы. Поместите в пробирку 1 мл раствора гидроксида калия концентрацией КOH 1 моль/л (1 Н) и прибавить несколько капель фенолфталеина. Объясните изменение окраски раствора. Затем в пробирку по каплям прибавляйте раствор уксусной кислоты до обесцвечивания раствора. Чем вызвано исчезновение окраски раствора? Записать уравнение соответствующей реакции.

В пробирку поместить раствор карбоната натрия и приливать по каплям уксусную кислоту концентрацией CH3COOH 3моль/л (3 Н). Описать наблюдаемые явления. Записать уравнение соответствующей реакции. Какой газ выделяется из раствора?

Результаты опытов занести в таблицу.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Какие соединения называются спиртами? Общая формула спиртов.
2. Перечислите типы химических реакций характерных для предельных одноатомных спиртов.
3. Сформулируйте определение класса альдегидов. Общая формула альдегидов.
4. Сформулируйте определение карбоновых кислот. Общая формула карбоновых кислот.
5. Какие реакции называются реакциями этерификации.? Привести пример.
6. Опишите физические и химические свойства этанола, уксусной кислоты

Тема3..5 Синтетические полимеры: пластмассы, каучуки, волокна.

Основные понятия и термины по теме

Полимеры. Реакция полимеризации. Макромолекулы. Мономер. Синтетические полимеры: пластмассы, каучуки, волокна.

План изучения темы

1. Определение полимера, виды полимеризации, синтетические полимеры
2. Классификация полимеров.
3. Искусственные полимерные материалы. Разновидность полимеров пластмассы, каучуки, волокна.
4. Полиэтилен. Полистирол. Поливинилхлорид.
5. Пластмассы.
6. Особенности полимеров. Биополимеры.

Краткое изложение теоретических вопросов:

Высокомолекулярные соединения, состоящие из множества одинаковых структурных звеньев, называются полимерами.

По происхождению полимеры делятся на природные, или биополимеры, и синтетические, получаемые с помощью реакций полимеризации или поликонденсации.
Природные полимеры — это натуральный каучук, крахмал, целлюлоза, белки, нуклеиновые кислоты. Как видно, это те вещества, из которых построены клетки и ткани живых организмов. Это органические полимеры, без них невозможна жизнь на нашей планете.
Среди природных полимеров есть и неорганические полимеры. К ним относятся различные силикаты (полевые шпаты, глинистые минералы, слюды, асбест и др.), сера пластическая, селен и теллур цепочного строения.
Синтетические полимеры — это многочисленные пластмассы, волокна, каучуки. Они играют большую роль в развитии всех отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта, связи. Как без природных полимеров невозможна сама жизнь, так без синтетических полимеров немыслима современная цивилизация. Наш век можно назвать веком полимеров — так велико их значение в существовании современного общества.
Вспомним реакции, с помощью которых получают полимеры, — реакции полимеризации и реакции поликонденсации.
С реакцией полимеризации вы знакомились на примере получения полиэтилена:
nСН2=СН2 —> (—СН2—СН2—)n
А реакцию поликонденсации мы рассматривали на примере соединения молекул аминокислот в биополимер — белок, в результате чего образуется еще и побочное низкомолекулярное вещество — вода:

Теперь, кроме понятий «реакция полимеризации», «реакция поликонденсации», «полимер», постарайтесь запомнить еще несколько других понятий, которые характеризуют химию полимеров:
макромолекулы — молекулы полимеров (греч. макрос — большой, длинный);
мономер — исходное вещество для получения полимеров; структурное звено — многократно повторяющиеся в макромолекуле группы атомов (в записанной выше формуле полиэтилена это выражение в скобках);

степень полимеризации n — число структурных звеньев в макромолекуле.
В зависимости от строения основной цепи полимеры имеют разные структуры: линейную, например полиэтилен, разветвленную, например крахмал, и пространственную, например вторичная и третичная структуры белков.

Структура полимеров:

а — линейная; б — разветвленная; в — пространственная
Особенности полиэтилена и его строения:

1) структурная формула полиэтилена: (-СН₂-СН₂-)_n;

2) это твердый, белого цвета, термопластичный, немного жирный на ощупь материал, напоминает парафин.

Это сходство можно понять, если учесть, что полимер по строению – предельный углеводород (парафин) с большой молекулярной массой.

Горючесть полиэтилена и его химическая стойкость по отношению к реагентам.

1. Полиэтилен горит голубоватым, слабо светящимся пламенем.

2. Растворы кислот, щелочей, окислителей (перманганата калия) на него не действуют.

3. Концентрированная азотная кислота разрушает полиэтилен.

Способы применения полиэтилена:

1) как хороший диэлектрик он широко используется для изоляции электропроводов и кабелей, применяемых в различных средствах связи, высокочастотных установках;

2) значительная водо– и газонепроницаемость пленок полиэтилена позволяет использовать их как упаковочный материал для различных изделий и продуктов питания;

3) в сельском хозяйстве пленки нашли применение при строительстве теплиц, для устранения фильтрационных потерь воды в каналах и водохранилищах, для укрытия плодово-ягодных культур и саженцев от заморозков и т. п.;

4) химическая стойкость полиэтилена дает возможность изготовлять из него разного рода трубы, детали в химическом аппаратостроении, емкости для хранения и перевозки химически агрессивных жидкостей. В больших количествах из полиэтилена изготовляют предметы бытового назначения: фляги, кружки, упаковочные пакеты и т. д.

Способы получения полиэтилена.

1. Полиэтилен получается в промышленности при высоком давлении (150–300 МПа, 200–280 °C) и низком давлении (0, 2–2, 5 МПа, 80—100 °C).

2. Полимер высокого давления не имеет строго линейной структуры, в его цепных макромолекулах образуются ответвления.

3. Полимер низкого давления в результате действия особого катализатора приобретает строго линейную структуру, поэтому молекулы его могут плотнее примыкать друг к другу (возрастает степень кристалличности), что существенно сказывается на свойствах материала.

4. При обращении с изделиями из полиэтилена следует учитывать возможные различия в свойствах, например: а) изделия из полимера высокого давления могут эксплуатироваться при температурах до 60–70 °C; б) изделия из полимера низкого давления – до 100 °C.

Характерные особенности поливинилхлорида:

1) структурная формула поливинилхлорида: (-СН₂-СН(Cl)-)_n; Поливинилхлорид имеет структурное звено, состав которого можно отразить с помощью следующей формулы:

(-СН2-СН-)n

|

Сl

2) это термопластичный полимер, линейные макромолекулы которого построены по типу «голова – хвост» (М от 10 000 до 150 000);

3) получается он радикальной полимеризацией хлорвинила (винилхлорида) СН₂=СНCl в присутствии инициаторов, которые дают при распаде свободные радикалы для начала роста цепи.

Особенности строения поливинилхлорида.

1. По составу и строению его можно рассматривать как хлорпроизводное полиэтилена.

2. Атомы хлора, заместившие часть атомов водорода, прочно соединены с углеродными атомами.

3. Поливинилхлорид устойчив к действию кислот и щелочей, обладает хорошими диэлектрическими свойствами, большой механической прочностью.

4. Он практически не горит, но сравнительно легко разлагается при нагревании, выделяя при этом хлороводород.

5. На основе поливинилхлорида получаются пластмассы двух типов: а) винипласт, обладающий значительной жесткостью; б) пластикат – более мягкий материал. Для предотвращения разложения полимера в пластмассу вводятся стабилизаторы, а при получении мягкого пластиката, кроме того, пластификаторы.

6. Из винипласта готовятся химически стойкие трубы, детали химической аппаратуры, аккумуляторные банки и многое другое. Пластикат идет на изготовление линолеума, искусственной кожи, клеенки, непромокаемых плащей, используется для изоляции проводов, в том числе подводных кабелей и т. д.

Полистирол, его особенности:

1) структурная формула полистирола: (-СН₂-СН(C₆H₅)-)_n;

2) мономер данного полимера – стирол: С₆Н₅-CH=СН₂;

3) он представляет собой сочетание непредельного углеводорода с ароматическим: это как бы этилен, в молекуле которого один атом водорода заменен ароматическим радикалом фенилом – С₆Н₅, или же бензол, в молекуле которого атом водорода заменен радикалом винилом СН₂=СН-;

4) полистирол имеет линейную структуру, молекулярная масса его от 50 000 до 300 000;

5) получается он радикальной полимеризацией мономера в присутствии инициатора.

Свойства полистирола.

1. Это термопластичный материал, обладающий высокими диэлектрическими свойствами.

2. Химически стойкий по отношению к щелочам и кислотам, кроме азотной.

3. Полистирол при нагревании довольно легко деполимеризуется, т. е. разлагается с образованием исходного мономера.

4. Будучи материалом весьма термопластичным, полистирол легко поддается формованию.

5. Из него готовят широкий ассортимент изделий.

Из полимерных материалов рассмотрим две важнейшие группы: пластмассы и волокна.

Пластмассы — это материалы, изготавливаемые на основе полимеров, способные приобретать при нагревании заданную форму и сохранять ее после охлаждения.
Полимеры легкие, обладают большой механической прочностью, высокой химической стойкостью, имеют хорошие теплоизоляционные и электроизоляционные свойства. Они производятся из доступного сырья (продуктов газо- и нефтехимического, угле- и лесохимического производств) и легко перерабатываются в разнообразные изделия. Поэтому такие пластмассы, как, например, полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, фенолформальдегидные, широко применяются в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, в медицине, культуре, быту.
Волокна — это вырабатываемые из природных или синтетических полимеров длинные гибкие нити, из которых изготавливается пряжа и другие текстильные изделия. Волокна подразделяются на природные и химические.
Природные, или натуральные, волокна — это материалы растительного или животного происхождения. К ним относятся хорошо известные вам хлопок, лен, шерсть, шелк.
Химические волокна получают путем химической переработки природных или синтетических полимеров. Из природных полимеров, прежде всего целлюлозы, изготавливают искусственные волокна, например вискозное, ацетатное. Другая широко распространенная группа химических волокон — синтетические волокна, которые вырабатывают из синтетических полимеров. Из синтетических волокон вам, конечно, известны капрон, нейлон, лавсан.
Биополиме́ ры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, лигнин. Биополимеры состоят из одинаковых (или схожих) звеньев — мономеров. Мономеры белков — аминокислоты, нуклеиновых кислот — нуклеотиды, в полисахаридах — моносахариды.

Выделяют два типа биополимеров — регулярные (некоторые полисахариды) и нерегулярные (белки, нуклеиновые кислоты, некоторые полисахариды).

Лабораторные работы– «не предусмотрено»

Практические занятия:

1. Синтетические полимеры. Распознавание волокон.

Цель работы — определить по свойствам данные образцы волокон.

Оборудование: образцы волокон, ацетон, спирт, горелка, щипцы тигольные, пробирка, подставка невоспламеняющаяся, халат, перчатки резиновые, очки защитные.

Ход работы: раздаются образцы волокон: хлопок, шерсть, шелк, ацетатное волокно, капрон, лавсан.

Образец № 1

при нагревании размягчается, затем плавится, из расплава можно вытянуть нити; горит, распространяя неприятный запах — это капрон.

Образец № 2

горит быстро, распространяя запах жженой бумаги, после сгорания остается серый пепел — это хлопок.

Образец № 3

горит медленно, с запахом жженых перьев, после сгорания образуется черный шарик, при растирании превращающийся в порошок — это шерсть; натуральный шелк.

Образец № 4

при нагревании плавится, из расплава можно вытянуть нити, горит коптящим пламенем с образованием блестящего шарика — это лавсан.

Образец № 5

горит быстро, образуя нехрупкий спекшийся шарик темно-бурого цвета, растворяется в ацетоне — это ацетатное волокно.

Вывод: каждое волокно имеет свои свойства.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Привести пример полимеризации и поликонденсации.
2. Привести примеры природных полимеров, синтетических полимеров
3. Привести примеры биологических полимеров.

1. Где применяются пластмассы?
2. Как распознать волокна?