Օրինակելի հարցեր և պոլիմերների տեսակների քննարկում
Պոլիմերը մեծ մոլեկուլ է, որը կազմված է ավելի փոքր մոլեկուլային միավորներից, որոնք կոչվում են մոնոմերներ: Պոլիմերներն օգտագործվում են լայն կիրառություններում՝ պլաստմասսաներից և ռետիններից մինչև սինթետիկ մանրաթելեր և շինանյութեր: Պոլիմերների հասկացողությունը կարևոր է քիմիայի, նյութագիտության և տարբեր արդյունաբերությունների մեջ: Այս հոդվածը կքննարկի պոլիմերների տեսակների վերաբերյալ մի քանի օրինակելի խնդիրներ և կտրամադրի այդ խնդիրների խորը լուծումներ:
Հարցերի և քննարկման նմուշներ
Հարց 1:
Անվանեք պոլիմերների երեք տեսակ՝ հիմնվելով դրանց սկզբնական աղբյուրի վրա և բերեք յուրաքանչյուրի օրինակը։
Քննարկում.
1. Բնական պոլիմերներ:
Բնական պոլիմերները պոլիմերներ են, որոնք բնականաբար հանդիպում են շրջակա միջավայրում: Բնական պոլիմերների օրինակներն են՝
- Ցելյուլոզ։ Հայտնաբերված է բույսերի բջջային պատերում։
– Բնական կաուչուկ. ստացվում է Hevea brasiliensis ծառի հյութից։
– Սպիտակուց. Օրինակ՝ կոլագեն, որը հանդիպում է կենդանիների մաշկի և շարակցական հյուսվածքի մեջ։
2. Սինթետիկ պոլիմերներ:
Սինթետիկ պոլիմերները պոլիմերներ են, որոնք արտադրվում են մարդկանց կողմից արհեստական քիմիական գործընթացների միջոցով: Սինթետիկ պոլիմերների օրինակներն են՝
– Պոլիէթիլեն (PE): Օգտագործվում է պլաստիկ տոպրակների արտադրության մեջ:
– Պոլիպրոպիլեն (PP): Օգտագործվում է ավտոմոբիլային արդյունաբերության և սննդի փաթեթավորման մեջ:
– Պոլիվինիլքլորիդ (PVC): Օգտագործվում է խողովակների և մալուխների արտադրության մեջ:
3. Կիսասինթետիկ պոլիմերներ՝
Կիսասինթետիկ պոլիմերները բնական պոլիմերների մոդիֆիկացիաներ են՝ դրանց հատկությունները բարելավելու համար: Կիսասինթետիկ պոլիմերների օրինակներն են՝
– Ցելյուլոզի ացետատ. Պատրաստված է քացախաթթվով մոդիֆիկացված ցելյուլոզից, որն օգտագործվում է լուսանկարչական ժապավեններում։
– Նիտրոցելյուլոզ. ստացվում է ցելյուլոզի նիտրացման միջոցով, օգտագործվում է պայթուցիկ նյութերի և ծածկույթների արտադրության մեջ։
Հարց 2:
Բացատրեք ջերմապլաստիկ և ջերմակայուն պոլիմերների միջև եղած տարբերությունը և բերեք յուրաքանչյուրի երկու օրինակ։
Քննարկում.
1. Ջերմապլաստիկ պոլիմերներ (ջերմոպլաստիկներ):
Այս պոլիմերը տաքացնելիս փափկում է, իսկ սառեցնելիս՝ կարծրանում, և կարող է բազմիցս ենթարկվել այս գործընթացին։ Սա հեշտացնում է դրա վերամշակումը։ Օրինակ՝
– Պոլիէթիլեն (PE): Օգտագործվում է պլաստիկե տոպրակների և շշերի արտադրության մեջ:
– Պոլիստիրոլ (PS): Օգտագործվում է ջերմամեկուսիչ նյութերի և սննդի փաթեթավորման արտադրության մեջ:
2. Ջերմակայուն պոլիմերներ (Ջերմակայուններ):
Այս պոլիմերները, տաքացման և սառեցման միջոցով ձևավորվելուց հետո, չեն կարող կրկին հալվել։ Դրանք ունեն ամուր կառուցվածք և չեն կարող վերամշակվել այնպես, ինչպես ջերմապլաստիկները։ Օրինակ՝
– Բակելիտ. հանդիպում է էլեկտրական անջատիչների և խոհանոցային պարագաների բռնակների մեջ։
– Էպօքսիդային խեժ. օգտագործվում է սոսինձներում, ծածկույթներում և երկարակյաց կոմպոզիտներում:
Հարց 3:
Բացատրեք ադիցիայի պոլիմերացման գործընթացը և բերեք այս գործընթացով ստացված պոլիմերների օրինակներ։
Քննարկում.
Ավելցման պոլիմերացումը շղթայական ռեակցիայի միջոցով պոլիմերներ առաջացնելու գործընթաց է, որի դեպքում կրկնակի կապեր պարունակող մոնոմերները (սովորաբար ածխածնային-ածխածնային կրկնակի կապեր) միանում են առանց ենթամթերքներ առաջացնելու։
Լրացուցիչ պոլիմերացման փուլերը ներառում են.
1. Սկիզբ. Ազատ ռադիկալների կամ իոնների առաջացում, որոնք սկսում են ռեակցիան։
2. Տարածում. Ազատ ռադիկալները կամ իոնները փոխազդում են մոնոմերների հետ՝ առաջացնելով ավելի երկար պոլիմերային շղթաներ։
3. Ավարտ. Ռեակցիան ավարտվում է, երբ երկու ազատ ռադիկալներ միանում են։
Ավելացման պոլիմերների օրինակներ՝
– Պոլիէթիլեն (PE): Արտադրվում է էթիլենի մոնոմերից (C2H4):
– Պոլիպրոպիլեն (PP): Ստացվում է պրոպիլենային մոնոմերից (C3H6):
Հարց 4:
Ի՞նչ է նշանակում կոնդենսացիոն պոլիմերացում և բերեք այս գործընթացով ստացված պոլիմերների երկու օրինակ։
Քննարկում.
Կոնդենսացիոն պոլիմերացումը պոլիմերացման գործընթաց է, որի ընթացքում մոնոմերները միանում են՝ հեռացնելով փոքր մոլեկուլներ, ինչպիսիք են ջուրը կամ մեթանոլը։
Կոնդենսացիոն պոլիմերացման օրինակներ են՝
1. Նեյլոնի ձևավորում.
Նեյլոն 6,6-ը առաջանում է հեքսամեթիլենդիամինի և ադիպինաթթվի միջև եղած ռեակցիայի միջոցով, որի արդյունքում առաջանում է ջուր։
\[ \text{H}_2\text{N}-(\text{CH}_2)_6\text{NH}_2 + \text{HOOC}-(\text{CH}_2)_4\text{COOH} \աջ սլաք (-\text{NH}-(\text{CH}_2)_6\text{NH-CO}-(\text{CH}_2)_4\text{CO-})_n + \text{H}_2\text{O} \]
2. Պոլիեսթերի ձևավորում.
Պոլիեսթերները, ինչպիսին է պոլիէթիլենտերեֆտալատը (PET), առաջանում են տերեֆտալաթթվի և էթիլենգլիկոլի միջև փոխազդեցության միջոցով, որի արդյունքում առաջանում է ջուր։
\[ \text{HOOC-}\text{C}_6\text{H}_4\text{COOH} + \text{HO-CH}_2\text{CH}_2\text{OH} \աջ սլաք (-\text{O-CH}_2\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{OCO-}_text{OCO-}_text{OCO-}_text{OCO-}_text{OCO-}_text{6} + \text{H}_4\text{O} \]
Հարց 5:
Ինչպե՞ս կարելի է փոխել պոլիմերների ֆիզիկական հատկությունները պլաստիկացնող նյութերի օգտագործմամբ։ Բերեք օրինակ։
Քննարկում.
Պլաստիֆիկատորները հավելանյութեր են, որոնք ավելացվում են պոլիմերներին՝ ճկունությունը մեծացնելու, փխրունությունը նվազեցնելու և ապակե անցման ջերմաստիճանը (Tg) իջեցնելու համար: Պլաստիֆիկատորները գործում են՝ նվազեցնելով պոլիմերի ներսում միջմոլեկուլային կապերի ամրությունը, թույլ տալով պոլիմերային շղթաներին ավելի ազատ շարժվել և մեծացնելով նյութի պլաստիկությունը:
Պլաստիկացնող նյութերի օգտագործման օրինակներ.
– ՊՎՔ և պլաստիկացնող նյութեր. Էլեկտրական մալուխների արտադրության մեջ ՊՎՔ-ն խառնվում է պլաստիկացնող նյութերի հետ, ինչպիսիք են ֆտալատները, որպեսզի այն ավելի ճկուն և դիմացկուն լինի։
– Ցելյուլոզի ացետատ և պլաստիկացնողներ. օգտագործվում են թաղանթների և լաքերի արտադրության մեջ՝ արտադրանքը պակաս կոշտ դարձնելու համար։
Եզրակացություն
Պոլիմերները աներևակայելիորեն բազմակողմանի նյութեր են, որոնք կենսական դեր են խաղում առօրյա կյանքում և ժամանակակից տեխնոլոգիաներում: Հասկանալով պոլիմերների տեսակները և պոլիմերացման գործընթացները՝ մենք կարող ենք մշակել նոր նյութեր՝ ցանկալի հատկություններով և բարելավել դրանց կիրառությունները բազմազան ոլորտներում: Պոլիմերների վերաբերյալ կրթությունը սկսվում է այս հարցերի լուծմամբ և պոլիմերային գիտության հիմքում ընկած հիմնարար սկզբունքների խորը ըմբռնմամբ: Այս հոդվածի նպատակն է նախնական պատկերացում կազմել պոլիմերների տեսակների մասին և խրախուսել ընթերցողներին շարունակել ավելի խորը ուսումնասիրել և ուսումնասիրել պոլիմերները և դրանց կիրառությունները:
