Պոլիմերների սահմանումը և կառուցվածքը քննարկող օրինակելի հարցեր

Օրինակելի հարցեր և քննարկում պոլիմերների սահմանման և կառուցվածքի վերաբերյալ

Պոլիմերները մակրոմոլեկուլային միացություններ են, որոնք կազմված են կրկնվող միավորներից, որոնք հայտնի են որպես մոնոմերներ: Քիմիայում պոլիմերները կարևոր դեր են խաղում կիրառությունների լայն շրջանակում՝ պլաստմասսայի և տեքստիլ արդյունաբերություններից մինչև կենսաբժշկություն: Այս հոդվածը կքննարկի պոլիմերների սահմանումը և դրանց կառուցվածքը, ինչպես նաև կներկայացնի մի քանի օրինակելի խնդիրներ և լուծումներ՝ այս հասկացության մեր ըմբռնումը խորացնելու համար:

Պոլիմերների հասկացողությունը

«Պոլիմեր» բառը ծագում է «պոլի» (շատ) և «մեր» (միավոր կամ մաս) բառերից։ Այսպիսով, բառացիորեն, պոլիմերը մեծ մոլեկուլ է, որը կազմված է բազմաթիվ փոքր միավորներից, որոնք կոչվում են մոնոմերներ։ Այս մոնոմերները միանում են պոլիմերացման ռեակցիաների միջոցով՝ առաջացնելով երկար շղթայական կառուցվածքներ։

Բնական և սինթետիկ պոլիմերների օրինակներ՝

1. Բնական պոլիմերներ:
– Ցելյուլոզ՝ կազմված է բույսերի բջջային պատերում առկա գլյուկոզի մոնոմերներից։
– Սպիտակուց՝ կազմված է ամինաթթուներից՝ որպես մոնոմերներ։
– Բնական կաուչուկ՝ պատրաստված իզոպրենային պոլիմերից։

2. Սինթետիկ պոլիմերներ:
– Պոլիէթիլեն (PE): Օգտագործվում է պլաստիկ տոպրակների արտադրության մեջ:
– Պոլիպրոպիլեն (PP): Օգտագործվում է տարբեր պլաստիկ տարաներում և կենցաղային իրերում:
– Պոլիվինիլքլորիդ (PVC). նյութ խողովակների և բժշկական սարքավորումների համար։

Պոլիմերային կառուցվածք

Կառուցվածքային առումով, պոլիմերները կարելի է բաժանել մի քանի տեսակի՝ կախված իրենց ձևից և շղթաների դասավորությունից։ Պոլիմերային կառուցվածքների հետևյալ տեսակներն են՝

1. Գծային կառուցվածք.
– Գծային կառուցվածք ունեցող պոլիմերներն ունեն փոխկապակցված մոնոմերների երկար, ուղիղ շղթաներ։ Օրինակներ են պոլիէթիլենը և պոլիստիրոլը։

2. Մասնաճյուղի կառուցվածքը.
– Ճյուղավորված պոլիմերներն ունեն գլխավոր շղթա՝ կարճ ճյուղերով, որոնք դուրս են գալիս գլխավոր շղթայից։ Օրինակ՝ ճյուղավորված պոլիպրոպիլենը։

3. Ցանցային կառուցվածք (խաչաձև կապակցված):
– Այս պոլիմերներն ունեն շղթաներ, որոնք փոխկապակցված են՝ կազմելով եռաչափ ցանց: Օրինակներ են էպօքսիդային խեժը և բակելիտը:

4. Բլոկային կոպոլիմերի կառուցվածքը.
– Բաղկացած է երկու կամ ավելի տեսակի մոնոմերներից, որոնք դասավորված են կարգավորված ձևով և կազմում են պոլիմերային շղթայի երկայնքով հատուկ բլոկներ: Օրինակ է SBS-ը (ստիրոլ-բուտադիեն-ստիրոլ):

Հարցերի և քննարկման նմուշներ

Պոլիմերների իմաստն ու կառուցվածքն ավելի լավ հասկանալու համար ահա մի քանի օրինակելի հարցեր և դրանց քննարկումները։

Հարց 1:

Հարց՝ Նշեք ջերմապլաստիկ և ջերմակայուն պոլիմերների միջև երեք հիմնական տարբերություն։

Քննարկում.
– Ջերմապլաստիկ։
– Կարող է հալվել տաքացնելիս և կարծրանալ սառչելիս, այս գործընթացը կարող է կրկնվել բազմիցս։
- Մոլեկուլային կառուցվածքը գծային է կամ թեթևակի ճյուղավորված։
– Օրինակներ՝ պոլիէթիլեն (PE), պոլիպրոպիլեն (PP):

– Ջերմակայունություն։
– Տաքացնելիս ենթարկվում են անդառնալի քիմիական փոփոխությունների, առաջին տաքացումը դրանք կարծրացնում է, բայց հետո դրանք կրկին չեն կարող հալվել։
– Ունի անփոփոխ եռաչափ ցանցային կառուցվածք։
– Օրինակներ՝ էպօքսիդային խեժ, բակելիտ։

Հարց 2:

Հարց. Ինչպե՞ս որոշել պոլիմերի միջին մոլեկուլային զանգվածը (Mn) և միջին մոլեկուլային զանգվածը (Mw):

Քննարկում.
– Թվային միջին մոլեկուլային քաշ (Mn):
– Mn = Σ(Ni·Mi) / ΣNi
– որտեղ Ni-ն Mi մոլեկուլային զանգվածով մոլեկուլների թիվն է։

– Միջին մոլեկուլային քաշ (ՄՎ):
– Mw = Σ(Ni Mi^2) / Σ(Ni Mi)
– Mw-ն ավելի մեծ քաշ է տալիս ավելի բարձր մոլեկուլային քաշ ունեցող մոլեկուլներին և ընդհանուր առմամբ ավելի մեծ է, քան Mn-ը։

Հարց 3:

Հարց՝ Հետևյալ պնդումից որոշեք պոլիմերի տեսակը. «Այս պոլիմերը ունի էթիլենի կրկնվող միավորներից կազմված հիմնական կառուցվածք և ունի ավելի ճկուն հատկություններ»։

Քննարկում.
– Հիմնվելով այն պնդման վրա, որ պոլիմերը բաղկացած է էթիլենի կրկնվող միավորներից և ունի ճկուն հատկություններ, պոլիմերը, հավանաբար, պոլիէթիլեն է (PE):

Հարց 4:

Հարց՝ Բացատրեք ավելացման պոլիմերացման և կոնդենսացիոն պոլիմերացման գործընթացները՝ բերելով յուրաքանչյուրի օրինակները:

Քննարկում.
- լրացուցիչ պոլիմերացում.
– Գործընթաց, որի դեպքում կրկնակի կապեր ունեցող մոնոմերները (օրինակ՝ ալկենները) միանում են միմյանց՝ առանց ենթամթերքներ առաջացնելու։
– Օրինակ՝ պոլիէթիլենը էթիլենից։
– n(C2H4) → [-CH2-CH2-]n

– Կոնդենսացիոն պոլիմերացում.
– Գործընթաց, որի ընթացքում երկու կամ ավելի մոնոմերներ՝ երկու տարբեր ֆունկցիոնալ խմբերով, փոխազդում են՝ առաջացնելով պոլիմեր և առաջացնելով ենթամթերքներ, ինչպիսիք են ջուրը կամ մեթանոլը։
– Օրինակ՝ Նեյլոն-6,6-ը՝ հեքսամեթիլենդիամինից և ադիպինաթթվից։
– H2N-(CH2)6-NH2 + HOOC-(CH2)4-COOH → [-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-]n + 2nH2O

Հարց 5:

Հարց. Ի՞նչ է նշանակում ռեգիոսպեցիֆիկությունը պոլիմերացման մեջ և ինչպե՞ս է այն ազդում պոլիմերի կառուցվածքի վրա:

Քննարկում.
– Տարածաշրջանային առանձնահատկություն.
– Ռեգիոսպեցիֆիկությունը վերաբերում է այն կանոնավորությանը, որով մոնոմերները միանում են շղթայում՝ որոշելով քիմիական կապերի դասավորությունը։
Պոլիմերները կարող են ունենալ իզոտակտիկ կառուցվածքներ (բոլոր տեղակալիչները շղթայի մի կողմում են), սինդիոտակտիկ (տեղափոխիչները հերթագայվում են) կամ ատակտիկ (տեղափոխիչները պատահականորեն բաշխված են):
– Օրինակ՝ Պոլիպրոպիլենը կարող է առաջանալ որպես իզոտակտիկ PP, սինդիոտակտիկ PP կամ ատակտիկ PP, ինչը ազդում է դրա ֆիզիկական հատկությունների, ինչպիսիք են բյուրեղացումը և հալման ջերմաստիճանը։

Եզրակացություն

Պոլիմերներն ունեն կառուցվածքների և հատկությունների լայն տեսականի՝ կախված մոնոմերի տեսակից և պոլիմերային շղթայում դրանց դասավորությունից: Պոլիմերների կառուցվածքի և կառուցվածքի, ինչպես նաև դրանց սինթեզման եղանակի ըմբռնումը կարևոր է արդյունաբերության և տեխնոլոգիայի մեջ դրանց կիրառման համար: Առաջարկվող վարժություններն ու քննարկումները նաև օգնում են ամրապնդել պոլիմերային քիմիայի կարևոր հիմնարար հասկացությունները: Լավ հասկանալով՝ մենք կարող ենք ապագայում օգտագործել պոլիմերները մի շարք նորարարական կիրառություններում: