Полимерлешүү реакцияларына мисал суроолор жана талкуу
Полимерлешүү реакциялары органикалык химиядагы негизги тема болуп саналат. Бул процесс мономер молекулаларынын биригишинен полимерлер деп аталган гигант молекулаларды пайда кылууну камтыйт. Полимерлер күнүмдүк жашоодо, пластмасса жана резина жасоодо колдонулган чийки заттардан баштап, текстиль булаларына чейин абдан маанилүү. Бул макалада биз полимерлешүү реакцияларынын бир нече мисалдарын жана алардын чечимдерин талкуулайбыз.
Полимерлешүүнүн түрлөрү
Жалпысынан алганда, полимерлөө эки негизги түргө бөлүнөт:
1. Кошумча полимерлешүү – Бул процесс кош же үч байланыштарды камтыган мономерлерди бириктирип, кошумча продуктыларды пайда кылбастан полимерди түзүүнү камтыйт. Кошумча полимердин кеңири таралган мисалы - этиленден (CH₂=CH₂) пайда болгон полиэтилен.
2. Конденсациялык полимерлешүү – Бул процессте белгилүү бир функционалдык топторду камтыган эки мономердин ортосундагы реакция полимерди суу же метанол сыяктуу кошумча продуктулар менен бирге пайда кылат. Жалпы мисал катары диамин жана эки кислотадан пайда болгон нейлонду келтирүүгө болот.
Кошумча полимерлешүү маселесинин мисалы
1-суроо:
Этилен (CH₂=CH₂) – полиэтиленди пайда кылуу үчүн полимерленүүчү мономер. Полимерленүү реакциясын сүрөттөп, алынган продуктыларды айтыңыз.
Талкуу:
Полиэтилен - бул этилен мономерлеринен кошумча полимерлөө реакциясы аркылуу пайда болгон полимер. Бул реакцияны төмөнкүдөй жазууга болот:
\[ n \text{(CH₂=CH₂)} \rightarrow \text{ -[CH₂-CH₂]- }_n \]
мында \(n \) - мономер бирдиктеринин саны. Пайда болгон полиэтилен - бул эч кандай кошумча продуктуларсыз этилен мономерлеринин узун чынжыры.
Конденсация полимеризациясынын мисал суроолору
2-суроо:
Гексаметилендиамин менен адипин кислотасынын ортосундагы реакциядан нейлон-6,6 полимери пайда болот. Реакцияны жазып, кошумча продуктыларды санап бергиле.
Талкуу:
Нейлон-6,6 - гексаметилендиамин (\( \text{H₂N-(CH₂)₆-NH₂} \)) менен адипин кислотасынын (\( \text{HOOC-(CH₂)₄-COOH} \)) ортосундагы реакциядан пайда болгон полимер. Пайда болуу реакциясын төмөнкүдөй формула менен түзүүгө болот:
\[ \text{n (H₂N-(CH₂)₆-NH₂) + n (HOOC-(CH₂)₄-COOH)} \оңго багыт \текст{ -[NH-(CH₂)₆-NH-CO-(CH₂)₄-CO]- }₂n \n{O2]- }_t \{H]
Кошумча продукт - суу (H₂O).
Полимерлештирүү боюнча башка суроолор
3-суроо:
Полиэтилентерефталат (ПЭТ) желим бөтөлкөлөрдү жана кездемелерди өндүрүүдө колдонулат. ПЭТти түзгөн мономерлер этиленгликоль (\( \text{HOCH₂CH₂OH} \)) жана терефталдык кислота (\( \text{HOOC-C₆H₄-COOH} \)) болуп саналат. ПЭТтин пайда болуу процессин түшүндүрүп, ар бир мономердин 5 мольунан баштасак, кошумча продуктунун көлөмүн эсептегиле.
Талкуу:
ПЭТтин пайда болушу үчүн конденсация полимерлешүү реакциясы:
\[ n \text{(HOCH₂CH₂OH)} + n \text{(HOOC-C₆H₄-COOH)} \rightarrow \text{ -[OOC-C₆H₄-COO-CH₂CH₂O]- }_n + 2n \text{H₂O} \]
Мында \(n \) - мономердин моль саны. Эгерде биз 5 моль этиленгликоль жана 5 моль терефталь кислотасынан баштасак, анда пайда болгон кошумча продуктулар 5 × 2 = 10 моль H₂O түзөт.
Полимерлешүүнүн кинематикалык аспектилери
Полимерлешүү реакцияларында реакция кинетикасы маанилүү фактор болуп саналат. Полимерлешүү ылдамдыгына температура, басым жана мономердин концентрациясы сыяктуу ар кандай факторлор таасир этиши мүмкүн.
4-суроо:
Эгерде реакциянын полимерленүү ылдамдыгы \(k[M]^x\) деп айтылса, мында k - ылдамдык константасы, [M] - мономердин концентрациясы жана x - реакциянын мономерге карата тартиби, эгерде x = 2 болсо, мономердин концентрациясынын өзгөрүшү реакция ылдамдыгына кандай таасир этерин түшүндүрүңүз.
Талкуу:
Эгерде x 2 болсо, анда реакция ылдамдыгы \(k[M]^2 \) болот. Бул реакция ылдамдыгы мономердин концентрациясынын квадратына түз пропорционалдуу экенин билдирет. Эгерде мономердин концентрациясы эки эсе көбөйсө, реакция ылдамдыгы төрт эсеге көбөйөт (2² = 4).
Кычкылдануу-калыбына келүү полимерлешүүсү
Полимерлешүү реакциясынын дагы бир түрү - кычкылдануу-калыбына келүү-полимерлешүү. Бул полимерлешүүнү баштаган эки заттын ортосундагы кычкылдануу-калыбына келүү реакциясын камтыйт.
5-суроо:
Бензоил пероксиди менен стиролдун ортосундагы кычкылдануу-калыбына келүү реакциясы аркылуу полимер пайда болот. Бул реакциянын жүрүшүн жазыңыз.
Талкуу:
Бензоил пероксиди менен стиролдун ортосундагы реакция полимерлешүүнү башталуучу эркин радикалдарды пайда кылат. Реакция төмөнкүдөй:
\[ \text{(C₆H₅CO)₂O₂} \rightarrow 2 \text{C₆H₅COO·} \]
Андан кийин бензоилоксил радикалы (\( \text{C₆H₅COO·} \)) стирол менен реакцияга кирип, полимерлешүүнүн чынжыр реакциясын баштайт.
\[ \text{C₆H₅COO· + CH₂=CHC₆H₅} \rightarrow \text{C₆H₅COOCH₂-CH·C₆H₅} \]
Бул реакция системадагы калган стирол полистиролду пайда кылуу үчүн реакцияга киргенге чейин уланат.
Корутунду
Полимерлешүү реакцияларын жана алардын механизмдерин түшүнүү химия же материал таануу менен алектенген ар бир адам үчүн абдан маанилүү. Жогоруда талкууланган мисалдар менен окурмандар кошуу жана конденсация полимерлешүүсүнүн негизги процесстерин, ошондой эле реакция кинетикасы жана кычкылдануу-калыбына келүү полимерлешүүсү сыяктуу кээ бир өнүккөн аспектилерди түшүнүшөт деп күтүлүүдө. Бекем пайдубал менен биз полимерлердин заманбап жашоонун ар кандай аспектилериндеги маанилүү ролун жакшыраак түшүнө алабыз.
