Химия высокомолекулярных соединений

Тема: Химия высокомолекулярных соединений

Раздел: Бесплатные рефераты по концепции современного естествознания

Тип: Контрольная работа | Размер: 10.52K | Скачано: 218 | Добавлен 21.03.10 в 16:47 | Рейтинг: 0 | Еще Контрольные работы

Вуз: ВЗФЭИ

Год и город: Омск 2008

Содержание

Введение 3

1. Свойства высокомолекулярных соединений 4

2. Классификация полимеров и сополимеров 6

3. Достижения химии высокомолекулярных соединений 8

Список использованной литературы 10

 

Введение

Среди многочисленных веществ, встречающихся в природе, резко выделяется группа соединений, отличающихся от других особыми физическими свойствами, высокой вязкостью растворов, способностью образовывать волокна, пленки и т.д. К этим веществам относятся целлюлоза, крахмал, белки и нуклеиновые кислоты, широко распространенные в растительном и животном мире, где они образуются в результате жизнедеятельности организмов.

Высокомолекулярные соединения получили свое название вследствие большой величины их молекулярного веса, отличающие их от низкомолекулярных веществ, молекулярный вес которых лишь сравнительно редко достигает нескольких сотен. В настоящее время принято относить к ВМС вещества с молекулярным весом более 5000.

Молекулы ВМС называют макромолекулами, а химию ВМС – химией макромолекул и макромолекулярной химией.

В результате многочисленных соединений, осуществленных огромной армией химиков, физиков и технологов, было установлено не только строение некоторых природных ВМС, но и найдены пути синтеза их заменителей из доступных видов сырья. Возникли новые виды промышленности, началось производство синтетического каучука, искусственных синтетических волокон, пластических масс, лаков и красок, заменителей кожи и т.д. На первых парах синтетические материалы носили характер заменителей природных материалов.

 В настоящее время в результате успехов в химии и физике ВМС и усовершенствования технологий их производства, благодаря принципиальной возможности сочетать в одном веществе любые желаемые свойства, синтетические ВМС постепенно проникают во все области промышленности, где они становятся совершенно незаменимыми конструкционными и антикоррозийными материалами.

 

1. Свойства высокомолекулярных соединений (ВМС)

Химия высокомолекулярных соединений (ХВС) – наука о свойствах и закономерностях превращений химических веществ, имеющих значительную величину относительной молекулярной массы и связанные с ней специфические свойства. Так как основное содержание множества ВС представлено гомополимерами и сополимерами, понятие полимеров применяется в качестве общего названия множества ВМС.

Для   высокомолекулярных   соединений   характерны   некоторые общие свойства, которые позволяют  выделить  химию  высоко­молекулярных    соединений    в    самостоятельную    науку, это относительная молекулярная масса, макромолекулярность, цепное строение макромолекул, гибкость, упругое последействие и др.

Первой особенностью химии высокомолекулярных соединений является  молекулярный вес. Величина относительной молекулярной массы ВМС от 10⁴ до 10⁶.  Для низкомолекулярных соединений величина молекулярного веса — это константа, характеризующая индивидуальность химиче­ского соединения. Изменение молекулярного веса всегда свидетель­ствует о переходе к другому веществу и сопровождается заметным изменением свойств. С изменением физических свойств по мере увеличения молекуляр­ного веса непосредственно связана еще одна особенность высокомо­лекулярных соединений. С увеличением молекулярного веса давление паров химических соединений уменьшается и задолго до достиже­ния значений молекулярных весов, характерных для высокомолеку­лярных соединений, падает практически до нуля. При нагревании высокомолекулярных соединений не наблюдается заметной летучести, а при определенной температуре наступает термическое разложение вещества с разрывом химических связей и перегруппировкой атомов. Высокомолекулярные соединения практически нелетучи и не могут быть переведены в газообразное состояние. Для высокомолекулярных соединений известны только два агрегатных состояния: твердое тело, жидкость.

Характерной особенностью химии высокомолекулярных соеди­нений является то, что наименьшей «частицей», участвующей в реак­ции или физико-химическом процессе, является не молекула, как в классической химии, а элементарное звено (при химических реакциях) или участок цепи (при физико-химических и физико-механических процессах). Такое поведение молекул высокомолекулярных соединений в физико-химических и физико-механических процессах связано с гибкостью макромолекул. Если в макромолекулах повторяются звенья одного типа, то ВМС называются полимером, или гомополимером; если их макромолекулы построены из звеньев разного типа, то ВМС называются сополимерами. Процесс образования из мономеров иакромолекул полимеров имеет название полимеризации; сополимеризация – процесс образования сополимеров из двух и более разнородных мономеров.

Третья особенность химии высокомолекулярных соедине­ний — это резкая зависимость свойств полимеров от геометрической формы макромолекул. В химии высокомолекулярных соединений форма макромолекулы приобретает  важное значение. Так, макромолекула линей­ного полимера в зависимости от геометрии элементарных звеньев и порядка их чередования (если они различаются по химическому со­ставу и стереометрии) может по своей форме приближаться к жест­кой палочке (полифенилены, полиацетилены), свертываться в спираль (амилоза, нуклеиновые кислоты, пептиды) или в клубок (глобуляр­ные белки). В зависимости от формы макромолекулы линейные полимеры могут значительно различаться по свойствам. Но в то же время они имеют ряд общих свойств, характерных именно для •линейных полимеров, которые отличают их от полимеров с иной гео­метрической формой молекул.

 

2. Классификация полимеров и сополимеров

В химии ВМС принята раздельная классификация полимеров и сополимеров. Классификация полимеров соответствует пяти ступеням детализации: класс, подкласс, группа, подгруппа, вид. Классификация сополимеров основана на выделении классов.

Классы полимеров:

Гетероцепные полимеры – вещества с разными атомами в молекулах основной цепи макромолекул;

Гомоцепные – вещества с одинаковыми атомами в молекулах основной цепи макромолекул.

Подклассы гетероцепных полимеров определяются по критерию качественной разнородности атомов и молекул основной цепи; подклассы гомоцепных полимеров определяются по критерию однородности атомов и молекул основной цепи. Подклассы делятся на группы по признаку наличия в основной макромолекулярной цепи одной, двух и (или) трех химических линейных связей, гетероциклов и иных разновидностей связей и структур основной цепи.

Классы сополимеров определяются по критерию расположения исходных мономерных звеньев в макромолекулах. Исследованы основные классы:

- статистические с-вещества, в макромолекулах, которых последовательность расположения мономерных звеньев в цепи соответствует законам статистики;

- случайные с-вещества, у которых последовательность мономерных звеньев в цепи подчиняется законам статистики Бернулли.

- чередующиеся – вещества, у которых последовательность расположения мономерных звеньев в цепи макромолекуле регулярная по правилу «за А всегда следует Б, за Б всегда следует А»;

- периодические – вещества с регулярной повторяемостью расположения однородных мономерных звеньев в цепи макромолекул.

Также специалистами принята физическая классификация ВМС, учитывая их физические свойства. По критерию агрегатного состояния: твердые ВМС; жидкие ВМС. По критерию температуры:

- термопласты – ВМС, размягчающиеся при нагревании и отвердевающие после нагревания без изменения свойств;

- реактопласты – ВМС, которые формируются при высоких температурах, а при последующем нагревании изменяют приобретенные свойства.

По критерию фазовых состояний:

- аморфные ВМС – вещества, макромолекулы которых расположены относительно неупорядоченно и хаотично.

- кристаллические ВМС – вещества, которые имеют плотное трехмерное упорядоченное строение макромолекул.

По критерию происхождения:

- природные неорганические ВМС существуют как твердые кристаллические тела в составе земной коры;

- природные органические гомополимеры и сополимеры образуются в организмах животных и растений (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты)

- синтетическими ВМС являются класс веществ, создаваемых реакциями последовательного присоединения молекул низкомолекулярного вещества – мономера к активному центру  растущей цепи.

Синтетические и искусственные ВМС классифицируются не только по способу образования, но и по свойствам, определяющим область практического применения: Волокнообразующие ВМС – класс веществ с величиной обратимой деформации порядка 10^-3%. Пластомеры – класс полимеров с величиной обратимой деформации порядка 1% используемых для производства пластиков. Эластомеры – класс синтетических и искусственных полимеров с величиной обратной деформации 10³%.

 

3. Достижения химии высокомолекулярных соединений

Высокомо­лекулярные соединения являются основной составной частью боль­шого числа конструкционных материалов, применение которых свя­зано с, выполнением тех или иных механических функций. Такие ма­териалы должны обладать высокой прочностью, эластичностью, твер­достью, и в этом отношении с высокомолекулярными соединениями могут соперничать лишь металлы.   С каждым годом возрастает производство синтетических поли­меров, т.е. высокомолекулярных соединений, получаемых из низкомолекулярных исходных продуктов. Быстро развиваются такие от­расли промышленности, как промышленность пластических масс, синтетических волокон, синтетического каучука, лаков (лакокрасоч­ная промышленность) и .клеев, электроизоляционных материалов и др. Промышленность пластических масс располагает в настоящее время большим количеством синтетических полимерных материалов с разнообразными свойствами. Некоторые из них превосходят по химической стойкости золото и платину, сохраняют свои механиче­ские свойства при охлаждении до -50°С и при нагревании до +500°С. Другие не уступают по прочности металлам, а по твердости приближаются к алмазу. Из синтетических полимеров получают исключительно легкие и прочные строительные материалы, прекрасную электроизоляцию, непревзойденные материалы для химической аппа­ратуры. Резиновая промышленность располагает теперь материала­ ми, превосходящими по многим показателям .натуральный каучук, например газонепроницаемыми, устойчивыми к бензину и маслам, не теряющими эластических свойств при температуре от -80°С до +300°С. Новые синтетические волокна во много раз прочнее при­ родных, из них получаются красивые, несминаемые ткани, прекрас­ные искусственные меха. Технические ткани из синтетических волокон пригодны для фильтрования, кислот и щелочей. Достижения химии высокомолекулярных соединений можно свести к следующему:

1. Обоснование понятия макромолекулы.

2. Теория строения полимеров, исследование природных и синтетических полимеров – Г.Штацдингер.

3. Обоснование цепного характера и механизма гибкости макромолекул, объяснение и количественное выражение основных свойств полимеров и их растворов – Г.А. Александров, М.Ф. Волькенштейн, Г.Марк.

4. Формулировка понятия передачи цепи и определение активных центров роста цепи при полимеризации – С.С.Медведев;

5. Открытие и исследование электропроводящих полимеров – А.Хикер, А.Макдиармид.

6. Создание теоретических моделей и уравнений сополимеризации мономеров – Алфрем, Голдфингер, Льюис, Мерц.

 

Список использованной литературы:

1. Баранов Г.В. Концепция современного естествознания: практикум: Учебное пособие – Омск: Изд-во ОМГТУ, 2007.-4.-2.

2. Волков А.И. Большой химический справочник \ А.И.Волков, И.М. Жарский – Мн.: Современная школа, 2005

3. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения: учебник \ Ю.Д.Семчиков , 2005

---

Понравилось? Нажмите на кнопочку ниже. Вам не сложно, а нам приятно).

---

Чтобы скачать бесплатно Контрольные работы на максимальной скорости, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Важно! Все представленные Контрольные работы для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.

---

Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.

Добавить работу

---

Если Контрольная работа, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.

---

Добавление отзыва к работе

Добавить отзыв могут только зарегистрированные пользователи.

---