Презентация по химии полимеры первоначальные понятия. Презентация на тему "полимеры"

«Температура полимеров» - ПСФ - простой эфир пропана и дифенилсульфона, выпускается в виде гранул. Перерабатывается прямым и трансферным прессованием при температуре 340-360 °С, влагонабухание 10-12%. В обоих случаях температура в ходе измерений повышается по линейному закону. Получение ПФО. Получение полисульфона. Метод Мартенса.

«Характеристики полимеров» - Основные понятия. Применение полимеров. Способы получения полимеров. Литий-полимерный конденсатор. Кокосовая койра. Полимеры. Натуральный каучук. Использование тепличной плёнки. Шерсть. Поликонденсация. Ударопрочность. Природный полимер. Пластмассы и волокна. Природные и синтетические полимеры. Вулканизация каучука.

«Неорганические полимеры» - Кристаллическая решетка кварца. Аллотропные модификации углерода. Роль неорганических полимеров. Абразивный материал. Корунд. Кварцевое стекло. Цвет. Красный селен. Применение серого селена. Кварц. Неорганические полимеры. Особенности строения. Применение. Серый селен. Различные типы неорганических полимеров.

«Природные и синтетические полимеры» - Синтетические полимеры. Основные понятия химии полимеров. Полимеры. Материалы животного или растительного происхождения. Природные и синтетические полимеры. Мономер. Полимеры делятся на природные и синтетические. Способы получения полимеров. Ацетатные волокна. Особая роль. Структуры полимеров. Особые молекулы.

«Открытие каучука» - Открытие каучука. Во начале XIX века началось исследование каучука. В 1890-е гг. появляются первые каучуковые шины. Синтетический каучук. Во второй половине XIX века спрос на натуральный аучук быстро нарастает. Процесс был назван вулканизацией. Англичанин Томас Гэнкок в 1826 г. открыл явление пластикации каучука.

«Получение полимеров» - Степень полимеризации. Геометрическая форма макромолекул. Классификация полимеров. Поликонденсация. Основные понятия химии полимеров. Биополимеры. Мономер. Каучуки. Полимеризация. Способы образования полимеров. Иерархическая подчиненность основных понятий. Полимер. Полимеры.

Всего в теме 16 презентаций

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Московской Области

«Московский областной медицинский колледж №4»

Сергиево-Посадский филиал

Индивидуальный итоговый проект по учебной дисциплине

«Химия»

Тема: Полимеры в нашей жизни

Выполнил:

студент 22-15 группы Коваленко Н.Е.

Проверил:

преподаватель естественных дисциплин

Томилова Т.В.

г. Сергиев Посад

2017 г.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………….3

Глава 1. Классификация и общие свойства высокомолекулярных соединений………………………………………………………………………….4

Глава 2. Использование полимеров в современной жизни человека……..9

2.1. Полимеры в медицине……………………………………………………….9

2.2. Полимеры в машиностроении…………………………………………...…10

2.3. Полимеры в сельском хозяйстве………………………………………...…11

Глава 3. Опасность использования полимеров для человека и окружающей среды……………………………………………………………………………......13

Заключение………………………………………………………………...………16

Список использованных источников…………………………………………..17

Приложения…………………………………………………………………….....18

Введение

Высокомолекулярные соединения или полимеры – это сложные вещества с большими молекулярными массами (порядка сотен, тысяч, миллионов), молекулы которых построены из множества повторяющихся элементарных звеньев, образующихся в результате взаимодействия и соединения друг с другом одинаковых или разных простых молекул – мономеров.

Полимерные материалы в жизнедеятельности человека имеют огромное значение. Поэтому вопрос об их использовании и дальнейшей утилизации особо актуален.

«Широко простирает химия руки свои в дела человеческие. Куда ни посмотрим, куда ни оглянемся, везде отражаются перед очами нашими успехи её прилежания»

Полимерные вещества внедрились во все сферы человеческой деятельности – технику, здравоохранение, быт. Ежедневно мы сталкиваемся с различными пластмассами, резинами, синтетическими волокнами. Полимерные материалы обладают многими полезными свойствами: они высокоустойчивы в агрессивных средах, хорошие диэлектрики и теплоизоляторы. Некоторые полимеры обладают высокой стойкостью к низким температурам, другие - водоотталкивающими свойствами и так далее.

Полимерами природных высокомолекулярных соединений могут служить крахмал, целлюлоза, построенные из элементарных звеньев, являющихся остатками моносахарида (глюкозы), а также белки, элементарные звенья которых представляют собой остатки аминокислот, сюда же относятся природные каучуки и другие органические вещества.

Сейчас синтетические полимеры, выпускаемые в мире, примерно на 75% состоят из продуктов полимеризации. Применяются они в строительстве и радиотехнике, машиностроении и производстве бытовых изделий.

Целью данной работы является изучить полимеры, указать их строение, свойства и области применения.

Для этого мне предстоит решить следующие задачи:

Изучить литературу по данной теме.

Показать значимость полимерных материалов для человека.

Выявить вред и пользу использования полимеров в жизни человека.

Глава 1. Классификация и общие свойства высокомолекулярных соединений

«Все мы связываем с химической наукой прогресс в познании окружающего
мира, новые методы его перестройки и усовершенствования. И не может быть
в наши дни специалиста, который мог бы обойтись без знания химии.»

Полимер - это уникальное вещество, удивительный класс химических соединений, обладающий большим разнообразием в природе, буквально пронизывающий её полностью. Считается, что полимеры, будучи неживыми веществами, легли в основу жизни, ведь они могут обмениваться информацией между собой, самовоспроизводиться благодаря своей изменчивости. Многообразие физического строения, гибкость и изменчивость пространственной структуры и молекулярно-химического состава, способствуют присутствию как в минералах и пластиках, так и в полисахаридах и белках. Столь важная и сложная человеческая ДНК и РНК, отвечающие за передачу информации по наследству, не обходятся без полимеров.

Полимерные молекулы представляют собой обширный класс соединений, основными отличительными характеристиками которых являются большая молекулярная масса и высокая конформационная гибкость цепи. Можно с уверенностью сказать, что и все характеристические свойства таких молекул, а также связанные с этими свойствами возможности их применения обусловлены вышеуказанными особенностями. Большой интерес, таким образом, представляет исследование возможности априорного предсказания химического и физического поведения полимера на основании анализа его строения. Такую возможность предоставляют методы молекулярной механики и молекулярной динамики, реализованные в виде компьютерных расчетных программ.

Термин полимеры происходит от греческого «polymeres» - состоящий из многих частей. Первые упоминания о синтетических полимерах были более 200 лет назад. Ряд полимеров, возможно, был получен еще в первой половине 19 века. Но в те времена химики не знали, что продукты, которые они получают, являются полимерами. Великий русский химик А.М.Бутлеров изучал связь полимерных материалов и создал теории химического строения органических соединений. На ее основе и возникла химия полимеров. Главной причиной бурного развития химии полимеров стало потребность в новых недорогих материалах и развитие технического процесса.

По происхождению полимеры делят на

1. Природные - (полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты, каучук, гуттаперча). Природные полимеры образуются в процессе биосинтеза в клетках живых организмов и растений. С помощью специальных методов они могут быть выделены из растительного и животного сырья.

2 . Химические:

- Искусственные – полученные из природных путем химических превращений (целлулоид, ацетатное, медноамиачное, вискозное волокна).

- Синтетические – полученные из мономеров (синтетические каучуки, волокна, капрон, лавсан, пластмассы). Синтетические полимеры получают в результате химических реакций. В основном синтетические полимеры получают из продуктов переработки нефти и газа. На специальных заводах сначала получают составляющие, которые далее в реакции соединяются в длинные цепи.

По составу:

1 . Органические

2. Элементоорганические – делятся на три группы: основная цепь неорганическая, а ответвления органические; основная цепь содержит углерод и другие элементы, а ответвления органические; основная цепь органическая, а ответвления неорганические.

3. Неорганические – имеют главные неорганические цепи и не содержат органических боковых ответвлений (элементы верхних рядов III – VI групп).

По структуре макромолекулы:

1. Линейные – полимеры, располагающиеся в макромолекуле в виде открытой цепи или вытянутой в линию последовательности.

2. Разветвленные - полимеры , в основной цепи которых имеются статистически или регулярно расположенные ответвления.

3. Сетчатые (низко эластичные) - полимеры со сложной топологической структурой, образующие единую пространственную сетку.

Линейные и разветвленные цепи можно превратить в трехмерные действием химических агентов, света, и радиации, а также путем вулканизации.

Линейные полимеры обладают способностью образовывать высокопрочные волокна и плёнки, способные к большим, длительным деформациям они как правило гибкие, мягкие и тягучие. Все разветвленные полимеры наоборот прочные и твердые.

По химическому составу:

1. Гомополимеры (содержат одинаковые мономерные звенья).

2. Гетерополимеры или сополимеры (содержат разные мономерные звенья).

Полимерные молекулы, состоящие из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами, например, поливинилхлорид, поликапроамид, целлюлоза, а состоящие из различных звеньев – гетероплимеры.

По составу главной цепи:

1. Гомоцепные (в главную цепь входят атомы одного элемента).

2. Гетероцепные (в главную цепь входят разные атомы)

По пространственному строению:

1. Стереорегулярные – макромолекулы построены из звеньев одинаковой или разной пространственной конфигурации, чередующихся в цепи с определенной периодичностью.

2. Нестереорегулярные (атактические) – с произвольным чередованием звеньев разной пространственной конфигурацией.

По физическим свойствам:

1. Кристаллические (имеют длинные стереорегулярные макромолекулы)

2. Аморфные

По способу получения:

1. Полимеризационные.

2. Поликонденсационные.

По свойствам и применению:

1. Пластмассы.

2. Эластомеры.

3. Волокна.

Общие свойства полимеров (характерные для большинства ВМС).

1. ВМС не имеют определенной температуры плавления, плавятся в широком диапазоне температур, некоторые разлагаются ниже температуры плавления.

2. Не подвергаются перегонке, т. к. разлагаются при нагревании.

3. Не растворяются в воде или растворяются с трудом.

4. Обладают высокой прочностью.

5. Инертны в химических средах, устойчивы к воздействию окружающей среды.

Полимеры бывают в нескольких агрегатных состояниях: твердом, мягком и текучем как жидкость.

Свойства полимеров.

Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать высокопрочные анизотропные высоко ориентированные волокна и пленки , способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; способность в высокоэластичном состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость растворов . Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от линейных цепей к разветвленным, редким трехмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится всё менее выраженным. Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластичным деформациям.

Полимеры могут существовать в кристаллическом и аморфном состояниях. Необходимое условие кристаллизации - регулярность достаточно длинных участков макромолекулы. В кристаллических полимерах возможно возникновение разнообразных надмолекулярных структур (фибрилл, сферолитов, монокристаллов, тип которых во многом определяет свойства полимерного материала. Надмолекулярные структуры в незакристаллизованных (аморфных) полимерах менее выражены, чем в кристаллических.

Незакристаллизованные полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязко текучем. Полимеры с низкой (ниже комнатной) температурой перехода из стеклообразного в высокоэластичное состояние называются эластомерами, с высокой - пластиками. В зависимости от химического состава, строения и взаимного расположения макромолекул свойства полимеров могут меняться в очень широких пределах. Так, 1,4.-цисполибутадиен, построенный из гибких углеводородных цепей, при температуре около 20 °С - эластичный материал, который при температуре -60 °Ñ переходит в стеклообразное состояние; полиметилметакрилат, построенный из более жестких цепей, при температуре около 20 °Ñ - твердый стеклообразный продукт, переходящий в высокоэластичное состояние лишь при 100 °Ñ. Целлюлоза - полимер с очень жесткими цепями, соединенными межмолекулярными водородными связями, вообще не может существовать в высокоэластичном состоянии до температуры ее разложения. Большие различия в свойствах полимеров могут наблюдаться даже в том случае, если различия в строении макромолекул на первый взгляд и невелики.

Полимеры могут вступать в следующие основные типы реакций: образование химических связей между макромолекулами (так называемое сшивание), например при вулканизации каучуков, дублении кожи; распад макромолекул на отдельные, более короткие фрагменты, реакции боковых функциональных групп полимеров с низкомолекулярными веществами, не затрагивающие основную цепь (так называемые полимераналогичные превращения); внутримолекулярные реакции, протекающие между функциональными группами одной макромолекулы, например внутримолекулярная циклизация. Сшивание часто протекает одновременно с деструкцией. Примером полимераналогичных превращений может служить омыление поливтилацетата, приводящее к образованию поливинилового спирта. Скорость реакций полимеров с низкомолекулярными веществами часто лимитируется скоростью диффузии последних в фазу полимера. Наиболее явно это проявляется в случае сшитых полимеров. Скорость взаимодействия макромолекул с низкомолекулярными веществами часто существенно зависит от природы и расположения соседних звеньев относительно реагирующего звена. Это же относится и к внутримолекулярным реакциям между функциональными группами, принадлежащими к одной цепи.

Некоторые свойства полимеров, например, растворимость, способность к вязкому течению, стабильность, очень чувствительны к действию небольших количеств примесей или добавок, реагирующих с макромолекулами. Так, чтобы превратить линейный полимер из растворимого в полностью нерастворимый, достаточно образовать на одну макромолекулу 1-2 поперечные связи.

Важнейшие характеристики полимеров - химический состав, молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение, степень разветвленности и гибкости макромолекул, стереорегулярность и другие. Свойства полимеров существенно зависят от этих характеристик.

Глава 2. Использование полимеров в современной жизни человека

2.1. Полимеры в медицине

«Роль наук служебная, они составляют средство для достижения блага»

Медицина является беспрестанно развивающейся отраслью, где находят применение самые различные материалы и технологии, свое место в медицине нашли и полимеры. На сегодняшний день полимеры в медицине применяются практически повсеместно.

Перспективы использования полимеров в медицинской практике неограниченны. Из устойчивых к воздействию высокой температуры полимеров производят шприцы разового применения, системы для переливания крови, аппараты искусственного кровообращения и искусственной почки, шпатели, аппликаторы.

В данный момент около 12% медицинских изделий, выпускаемых в Российской Федерации, производится на 28-ми предприятиях, которые находятся на территории Московской области.

В России и за рубежом широким фронтом ведутся работы по синтезу физиологически активных полимерных лекарственных веществ, полусинтетических гормонов и ферментов, синтетических генов. Большие успехи достигнуты в создании сополимерных заменителей плазмы человеческой крови. Сейчас уже не редкость, когда человеку в случае необходимости восполняют до 30% крови растворами медицинских сополимеров. Синтезированы и с хорошими результатами применяются в клинической практике эквиваленты различных тканей и органов человека: костей, суставов, зубов.

Наибольшее распространение в данной сфере получили изделия, выполненные на основе высокомолекулярных соединений и представляющие собой пластмассы. Из них изготавливают искусственные сосуды, суставы и иные изделия, имитирующие ткани и органы человеческого организма. Из полиамидов, кроме всего прочего, изготавливают хирургические нити, а из полиуретанов – камеры искусственного сердца.

Медицинские полимеры и сополимеры используются для культивирования клеток и тканей, хранения и консервации крови, кроветворной ткани - костного мозга, консервации кожи и многих других органов. В терапии широко используются сополимеры - ионообменники (ионообменные смолы) для удаления из организма щелочных металлов, радиоактивных элементов, для введения в организм дополнительных количеств необходимых ионов металлов. Изучается возможность применения ионообменников для коррекции электролитного и кислотно-щелочного равновесия биологических сред при сердечной, печеночной и почечной недостаточности. На основе синтетических сополимеров создаются противовирусные вещества, пролонгаторы важнейших лекарственных средств, противораковые препараторы.

Современные биосовместимые полимеры используются также для создания лекарственных пленок, различных мазей, оболочек для микрокапсул.

Полимеры используют и в процессе производства различной медицинской техники, специальной посуды, упаковок для лекарственных средств и инструментов. Из полиэтилена высокой плотности изготавливают пробирки, стерилизаторы, пипетки, а фторопласт-4 является основой для производства медицинских инструментов, катетеров. Полистирол представляет собой превосходный материал для изготовления одноразовых шприцов и упаковок для лекарств.

Широко применяются полимеры в медицине благодаря своей экономичности, кроме того, многие изделия обладают высокой степенью устойчивости к негативному воздействию различных сред. Полимеры ложатся в основу так необходимых в медицине одноразовых изделий.

Применение в сфере медицины полимеров в совокупности с современными технологиями позволило сделать большой шаг вперед в вопросе имплантации и спасения жизни людей, когда их здоровью существует реальная угроза.

2.2. Полимеры в машиностроении

Сегодня можно говорить по меньшей мере о четырех основных направлениях использования полимерных материалов в сельском хозяйстве. И в отечественной и в мировой практике первое место принадлежит пленкам. Благодаря применению мульчирующей перфорированной пленки на полях урожайность некоторых культур повышается до 30%, а сроки созревания ускоряются на 10-14 дней. Использование полиэтиленовой пленки для гидроизоляции создаваемых водохранилищ обеспечивает существенное снижение потерь запасаемой влаги. Укрытие пленкой сенажа, силоса, грубых кормов обеспечивает их лучшую сохранность даже в неблагоприятных погодных условиях. Но главная область использования пленочных полимерных материалов в сельском хозяйстве - строительство и эксплуатация пленочных теплиц. В настоящее время стало технически возможным выпускать полотнища пленки шириной до 16 м, а это позволяет строить пленочные теплицы шириной в основании до 7,5 и длиной до 200 м. В таких теплицах можно все сельскохозяйственные работы проводить механизировано; более того, эти теплицы позволяют выращивать продукцию круглогодично. В холодное время теплицы обогреваются опять-таки с помощью полимерных труб, заложенных в почву на глубину 60-70 см.

Другая область широкого применения полимерных материалов в сельском хозяйстве - мелиорация. Тут и разнообразные формы труб и шлангов для полива, особенно для самого прогрессивного в настоящее время капельного орошения; тут и перфорированные пластмассовые трубы для дренажа. Интересно отметить, что срок службы пластмассовых труб в системах дренажа, например, в республиках Прибалтики в 3-4 раза дольше, чем соответствующих керамических труб. Вдобавок использование пластмассовых труб, особенно из гофрированного поливинилхлорида, позволяет почти полностью исключить ручной труд при прокладке дренажных систем.

Еще в 1930-е годы Генри Форд исследовал возможность создания полимерных материалов на основе сои для последующего использования в автомобилях. Однако настоящее развитие исследования в области разработки биополимеров получили во второй половине XX в. В 1970-80-е годы в США, Италии, Германии были созданы синтетические полимерные материалы с активным наполнителем на основе крахмала для применения в качестве упаковочных материалов.

Отличительной чертой этих материалов стала способность к биодеструкции в сочетании с высокими эксплуатационными характеристиками синтетического полимера. На сегодняшний день в мире успешно внедрено более 100 видов биоразлагаемых полимеров. Пока объемы их производства составляют всего около 0.1% общемирового производства полимеров всех видов. В 2010 г. объем их производства составлял около 700 тыс. т., однако уже в 2011 г. по оценкам некоторых экспертов он превысил 1 млн т., а в 2015 г. достигнет 1.7 млн. т.

Современные объемы выпуска биополимеров подтверждают, что технологии их получения имеют значительный потенциал промышленного освоения и коммерциализации. Рынок биоразлагаемых полимеров является одним из наиболее быстроразвивающихся сегментов мировой экономики. Их производство уже является неотъемлемой частью национальных агрохимических комплексов Японии, США, стран Евросоюза.
Наибольшим спросом на биополимерном рынке пользуются пленки, используемые в сельском хозяйстве, где важны биоразлагае-мость и компостирование, а также в отрасли упаковки.

Залогом успешного развития производства биоразлагаемых полимеров является принятие многочисленных законодательных мер, обязывающих производителей осуществлять рециклинг полимерной упаковки в целях ее повторного использования и освобождающих биополимерную компостируемую упаковку от уплаты соответствующих налогов. Так, для развития рынка биоразлагаемых полимеров в Европе приняты специальные государственные программы по раздельному сбору компостируемых отходов. Преимущества биопластиков, связанные с более низкой платой за хранение отходов, неоспоримы. С 2000 г. в ЕС принят стандарт БЫ 13432, регламентирующий требования к биоразлагаемым полимерам. Кроме того, в июне 2008 г. Европейский Парламент утвердил рамочную директиву об отходах, определяющую последовательность выбора способов переработки отходов, предотвращение образования отходов, вторичное использование продукции и материалов, извлечение энергии и утилизация отходов.

Одними из наиболее перспективных биоразлагаемых материалов являются алифатические полиэфиры на основе молочной кислоты - полилактиды (ПЛА, РLА), получаемые поликонденсацией молочной кислоты или полимеризацией лактида.

В России производство биоразлагаемых полимеров пока находится в начальной стадии и, по оценкам ряда экспертов, на начало 2011 г. составило не более 6.5 тыс. тонн в год. При этом подавляющее число производителей используют зарубежные разработки. Так, компания «Евробалт» с 2008 г. производит упаковочные материалы из полиэтилена с использованием оксоразлагаемой присадки «d2w»; фирма «ТИКО-пластик» выпускает биоразлагаемую упаковочную продукцию на основе полимеров с добавлением импортных катализаторов; фирма «Тампо-Механик» выпускает мешки и пленки из полимера Ecovio фирмы BASF. Тем не менее, в России имеются и собственные разработки в области биоразлагаемых полимеров. Фирма «БиоЭкоТехнология» ведет самостоятельные исследования и занимается внедрением собственных биоразлагаемых добавок к полимерам на территории России и СНГ.

Исследованиями в этой области занимается большое число научно-исследовательских лабораторий в Москве, Пущине, Красноярске, Уфе и других городах. Проводятся испытания отдельных образцов материалов на основе биополимеров, имеющих большое значение для медицины в качестве имплантантов и химических контейнеров для направленной доставки лекарственных препаратов. Однако для получения товаров народного потребления, прежде всего упаковочных материалов, биоразлагаемые полимеры в России пока используются недостаточно широко. Это связано с низкой популярностью идеи использования биополимеров как у производителей, так и у потребителей различных упаковок, а также недостаточным вниманием со стороны законодательных властей. Между тем, проблема захоронения и переработки твердых бытовых отходов, значительную часть которых составляют полимеры, уже достаточно остро стоит во всем мире, в том числе в России. Поэтому в ближайшее время ожидается существенный рост производства биополимерных материалов для самых различных нужд.

Не вызывает сомнений, что в ближайшие годы производство полимеров, получаемых из возобновляемых ресурсов, и их ассортимент будут расширяться, а цена и характеристики - приближаться к уровню традиционных полимерных материалов.

Заключение

И в заключении, подводя итоги, необходимо отметить, что с начала 20-х годов ХХ века развиваются также теоретические представления о строении полимеров. Вначале предполагалось, что такие биополимеры, как целлюлоза, крахмал, каучук, белки, а также некоторые синтетические полимеры, сходные с ними по свойствам (например, полиизопрен), состоят из малых молекул, обладающих необычной способностью ассоциировать в растворе в комплексы коллоидной природы благодаря нековалентным связям (теория “малых блоков”). Автором принципиально нового представления о полимерах как о веществах, состоящих из макромолекул, частиц необычайно большой молекулярной массы, был Г.Штаудингер. Победа идей этого учёного заставила рассматривать полимеры как качественно новый объект исследования химии и физики.

Трудно переоценить значение полимеров в нашей жизни. Полимеры окружают нас буквально со всех сторон: из них состоят пакеты в супермаркетах и одноразовая посуда, корпуса телефонов и другой бытовой техники, автомобильные шины и оконные рамы. Это важнейший материал, из которого сделаны постоянно используемые нами предметы. С другой стороны, полимеры являются естественными компонентами всех живых организмов, в том числе и человека.

К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, крахмал, каучук и другие органические вещества. Большое число полимеров получают синтетическим путем на основе простейших соединений элементов природного происхождения путем реакций полимеризации, поликонденсации, и химических превращений.

Полимеры широко применяются во многих областях человеческой деятельности, удовлетворяя потребности различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, медицины, культуры и быта. При этом уместно отметить, что в последние годы несколько изменилась и функция полимерных материалов в любой отрасли, и способы их получения. Полимерам стали доверять все более и более ответственные задачи. Из полимеров стали изготавливать все больше относительно мелких, но конструктивно сложных и ответственных деталей машин и механизмов, и в то же время все чаще полимеры стали применяться в изготовлении крупногабаритных корпусных деталей машин и механизмов, несущих значительные нагрузки.

Список использованных источников

Аксенова А.А. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. – М: Издательство: Аванта+. – 2007. - 640 с.

Белявский М. Т. Всё испытал и всё проник. – М: Издательство: Московский университет, 1990. - 222 с.

Добротин Д.Ю. Настоящая химия для мальчиков и девочек. – М: Издательство: Интеллект-Центр. 2010. - 96 с.

Ершов В.В., Никифоров Г.А., Володькин А.А. Пространственно-затруднённые фенолы. – М.: Химия, 1998. - 352 с.

Карякин Ю.В, Ангелов И.И. Чистые химические вещества. – М.: Химия, 1996. - 408 с.

Каргин В. А., Г. Л. Слонимский. Краткие очерки по физикохимии полимеров. – М: Издательство: МГУ, 1999. - 232 с.

Леенсон И.А. Удивительная химия. – М: Издательство: Энас, 2009. - 168 с.

Научная библиотека. КиберЛенинка. [Интернет ресурс] адрес:

Птицына О.А. и др. Лабораторные работы по органическому синтезу. – М.: Просвещение, 1997. - 256 с.

Савина Л.А. Я познаю мир. Химия. – М: Издательство: ООО "Издательство АСТ", 2007. - 400 с.

Тасекеев М. С., Еремеева Л. М. Производство биополимеров как один из путей решения проблем экологии и АПК: Аналит. обзор. - Алматы: Издательство: НЦ НТИ, 2009. - 200 с.

Чугаев Л.А. Дмитрий Иванович Менделеев. Жизнь и деятельность. - Л.: Научное химико-техническое изд-во, 1994. - 57 с.

Рис. 3 - Полимеры в медицине

Приложение 4


Рис. 4 – Искусственные суставы

Приложение 5



Рис. 5 - Полимеры в машиностроении

Приложение 6



Рис. 6 – Лакокрасочные материалы

Приложение 7

Рис. 7 – Укрытие плёнкой грубых кормов

Приложение 8



Рис. 8 – Мульчирующая перфорированная плёнка

Приложение 9



Рис. 9 – Биоразлагаемые полимеры

Приложение 10



Рис. 10 – Разложение биополимерного стаканчика в течении 2-х лет

Приложение 11



Рис. 11 – Процесс получения ПЛА полимеризацией лактида

Ломоносов М. В. – «Слово о пользе химии» //Белявский М. Т. «…Всё испытал и всё проник» - М: Издательство Московского университета, 1990. С. 37.

«Синтетический каучук» - Почти 60% используется для изготовления покрышек. Ковер на натуральном каучуке. Обувь. Задумайтесь. Бутилкаучук (БК) - сополимер 2-метилпропена с небольшим количеством изопрена. Структура производства синтетических каучуков по странам Западной Европы. С. В. Лебедев. Не забыт и природный каучук, доля которого в общем производстве составляет стабильные 20%.

«Получение каучука» - Каучук бывает двух видов: натуральный и синтетический. Дальше каучук идет по транспортеру и попадает в измельчитель. Сок из цистерны переливают в специальные бассейны. Здесь пластина измельчается и по трубам подается в специальный контейнер. Держат каучук в печи минут пятнадцать. Такая же сладковатая.

«Каучук» - Сравните свойства бутадиенового и дивинилового каучуков. Сделайте вывод о характере каучука как полимера. Форма макромолекул каучука. О каучуке. Как изменилась окраска раствора? ПРЕЗИДИУМ ВСНХ». Задание № 7. Лабораторный опыт. Конец газоотводной трубки опустите в пробирку с бромной водой. Быль. Строение каучука.

«Синтетические полимеры» - Полимеры. Линейная структура полимеров. Разветвлённая структура полимеров. Природные и синтетические полимеры. Волокна подразделяются на природные и химические. Мономер – исходное вещество для получения полимеров. Как же образуются эти необычные соединения? Что же такое полимеры? Как правило из полимеров получают полимерные материалы.

«Природный каучук» - Чарльз Гудьир. Строение природного каучука. Физические свойства каучука. В 1834 г. Открыл процесс вулканизации резины. Процесс полимеризации изопрена. Гудьир упорно смешивал каучук со всем подряд: с солью, перцем, песком, маслом и даже с супом и, в конце концов, добился успеха. Макромолекула природного каучука состоит из макромолекул изопрена. | CH2 = C - CH = CH2 | CH3.

«Полимеры химия» - Заключение. Знаете ли вы, что... Все живое состоит из полимеров: Подлинный переворот в медицине совершен полимерами. М. Ломоносов. Вклад химии в победу. Неожиданные качества полимер. Материалы будущего. Широко распространяет химия руки свои в дела человеческие… В настоящее время нет необходимости говорить о важной роли полимеров.

Всего в теме 16 презентаций

Полимеры Матвеев Д. 11 «Б»

Классификация полимеров Полисахариды Белки Крахмал Целлюлоза Натуральный каучук Гуттаперча Нуклеиновые кислоты Биополимеры Полиизопрены

Классификация полимеров Синтетические: Искусственные: Каучуки(СК) Волокна -хлопок -вискоза -шерсть -ацетатный шелк -лен -«штапель» и др. Пластмассы

Основные понятия химии полимеров полимер макромолекула мономер структурное звено макромолекулы степень полимеризации макромолекулы молекулярная масса макромолекулы молекулярная масса полимера геометрические формы макромолекул

Полимер. Макромолекула Полимерами называются вещества, состоящие из больших молекул цепного строения (от греческого «поли»-много и «мерос»-часть). Молекула полимера называется макромолекулой (от греческого «макрос»- большой, длинный)

Мономер, структурное звено Мономеры это вещества, из которых образуются полимеры. Они содержат: -кратную связь СН 2 = СH–CH 3 -одну или несколько функциональных групп NH 2 – CH 2 – COOH Структурное звено это многократно повторяющаяся в макромолекуле группа атомов. ...-CH 2 -CHCl- CH 2 -CHCl -CH 2 -CHCl-CH 2 -CHCl-CH 2 -CHCl-...

Степень полимеризации Молекулярная масса Степень полимеризации (n) - это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу. Молекулярная масса макромолекулы связана со степенью полимеризации соотношением: М(макромолекулы) = M(звена)х n где n - степень полимеризации, M - молекулярная масса звена Молекулярная масса и степень полимеризации полимера являются усредненными величинами: M ср. (полимера) = M (звена)х n ср.

Полимеризация Полимеризация это образование полимера без выделения низкомолекулярных продуктов. Мономеры полимеризации-соединения с кратными связями. Стадии полимеризации: - инициирование -рост -обрыв цепи. Схема полимеризации этилена: nCH 2 = CH 2  (-CH 2 – CH 2 -) n Сополимеризация это полимеризация одновременно двух или нескольких мономеров.

Классификация

Геометрическая форма макромолекул Линейная Разветвленная

Поликонденсация При поликонденсации образуются: - полимер и - низкомолекулярное соединение (чаще всего - вода). Мономеры содержат минимум две функциональные группы. Схема получения лавсана из терефталевой кислоты и этиленгликоля: n HO OC-C 6 H 4 - COOH + n HO -CH 2 CH 2 - OH   HO-(-CO-C 6 H 4 -CO-O-CH 2 CH 2 -O-)-H + (n-1) H 2 O

Поликонденсацией называют реакцию образования высокомолекулярных веществ в результате конденсации многих молекул, сопровождающейся выделением простых веществ (воды, спирта, углекислого газа, хлористого водорода и т. д.). Процесс поли конденсации не является самопроизвольным процессом и требует энергии из вне.В отличие от реакции полимеризации масса получаемого полимера меньше массы

Развернутые формулы Фенолформальдегидная смола Полипропилен

Пластмассы(термореактивные) Применение

Применение Новолаки- применяют для производства лаков, прессовочных порошков. Резолы(пространственное)-в производстве пластмасс с наполнителями. Фенопласты (пропитование): - Ткани(текстолит),шарикоподшибники, шестерни для машин.

Бумаги(гетинакс):детали машин, телевизионная и телефонная аппаратура. -Очистка хлопка. -Волокнит: тормозные накладки для машин, мотоциклов, ступеньки для экскалаторов. -Стеклянная ткань и стеклянные волокна. -Стеклопласты: детали больших размеров(автоцистерны) -древесная мука Карболит: Телефонные аппараты, электрические контактные платы. Картинки

Ручки ножей часто делают из гетинакса Текстолит на производстве Стеклопласты активно используются в окнах для общественного транспорта

Карболит(из него делается множество электронных плат) Карболит на производстве Синтетические волокна

Биополимеры

Полиэтилентерефталат

Слайд 2

Полимеры

Слайд 3

Студент должен: знать Основные определения и классификацию полимеров. Методы получения полимеров. Основные положения теории строения и свойства полимеров. Уметь Классифицировать, составлять общую формулу и название полимеров на основе строения органических и неорганических миономеров. Составлять уравнение реакций получения полимеров. Составлять структурные формулы полимеров и описывать их свойства.

Слайд 4

4 Полимеры -(от греч "poly" - много, " meres" - часть) – химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев).

Слайд 5

5 Например, полиэтилен, получаемый при полимеризации этилена CH2=CH2 ...-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-... или (-CH2-CH2-)n

Слайд 6

6 Низкомолекулярные соединения, из которых образуются полимеры, называются мономерами. Например, пропилен СН2=СH–CH3 является мономером полипропилена: а такие соединения, как α-аминокислоты, служат мономерами при синтезе природных полимеров – белков (полипептидов):

Слайд 7

По происхождению Природные, или биополимеры (нуклеиновые кислоты, белки) Синтетические полимеры (полиэтилен, полипропилен)

Слайд 8

8 По химическому строению: Структурные звeнья несимметричного строения, например, могут соединяться между собой двумя способами: Полимеры, макромолекулы которых построены одним из этих способов, называютрегулярными. Полимерынерегулярногостроения образованы произвольным сочетанием обоих способов соединения звeньев.

Слайд 9

9 По пространственному строению макромолекулы: Стереорегулярные Атактические

Слайд 10

10 Полимер называется стереорегулярным, если заместители R в основной цепи макромолекул (–CH2–CHR–)n расположены упорядоченно: или все они находятся по одну сторону от плоскости цепи или строго очередно по одну и другую стороны от этой плоскости (синдиотактические полимеры)

Слайд 11

11 Если боковые заместители в макромолекулах располагаются в беспорядке относительно плоскости основной цепи, то такой полимер является стереонерегулярным или атактическим.

Слайд 12

12 По химическому составу макромолекулы: Гомополимеры (полимер образован из одного мономера, например полиэтилен); Сополимеры (полимер образован по меньшей мере из двух разл. мономеров, например бутадиен-стирольный

Слайд 13

Особые механические свойства: Эластичность - способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки); Малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло); Способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и пленок).

Слайд 14

14 Особенности растворов полимеров: высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера; растворение полимера происходит через стадию набухания. Особые химические свойства: способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т.п.). Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают уникальным для неживой природы свойством - гибкостью.

Слайд 15

15 Гибкость макромолекул - это их способность обратимо (без разрыва химических связей) изменять свою форму. Особенности полимеров, обусловленные гибкостью макромолекул, проявляются при деформировании полимеров. В отсутствие внешних воздействий равновесным состоянием гибкой макромолекулы является форма рыхлого клубка (максимум энтропии). При деформации полимера макромолекулы распрямляются, а после снятия деформирующей нагрузки, стремясь к равновесному состоянию, они снова сворачиваются за счет поворотов вокруг σ- связей в результате теплового движения. Это является причиной высоких обратимых деформаций (эластичности) полимеров.

Слайд 16

16 По степени гибкости полимеры подразделяют на гибкоцепные (с большей свободой внутримолекулярного вращения) и жесткоцепные. Это определяет область применения полимеров. Гибкоцепные полимеры используют как каучуки (резиновые изделия), жесткоцепные – в производстве пластмасс, волокон, пленок. Гибкость макромолекул уменьшается под влиянием внутри- и межмолекулярных взаимодействий, которые препятствуют вращению по σ-связям. Например: При кристаллизации полимера усиливаются межмолекулярные взаимодействия и его гибкость (эластичность) уменьшается. По этой причине легко кристаллизующийся полиэтилен не проявляет свойств каучука.

Слайд 17

Синтез полимеров из мономеров основан на реакциях двух типов:. полимеризации и поликонденсации Кроме того, следует отметить, что некоторые полимеры получают не из мономеров, а из других полимеров, используя химические превращения макромолекул (например, при действии азотной кислоты на природный полимер целлюлозу получают новый полимер - нитрат целлюлозы).

Слайд 18

18 Полимеризация - реакция образования высокомолекулярных соединений путем последовательного присоединения молекул мономера к растущей цепи. Пoлимеризация является цепным процессом и протекает в несколько стадий: инициирование рост цепи обрыв цепи

Слайд 19

19 Характерные признаки полимеризации: 1. В основе полимеризации лежит реакция присоединения 2. Полимеризация является цепным процессом, т.к. включает стадии инициирования, роста и обрыва цепи. 3. Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера одинаков.

Слайд 20

Схематически реакцию полимеризации часто изображают как простое соединение молекул мономера в макромолекулу. Например, полимеризация этилена записывается следующим образом: n CH2=CH2 → (–CH2–CH2–)n или СH2=CH2 + CH2=CH2 + CH2=CH2 + ... → ® -CH2–CH2- + -CH2–CH2- + -CH2–CH2- + ... → (–СН2–СH2–)n

Слайд 21

21 Однако самопроизвольно кратные связи в мономере не раскрываются и частицы типа -СH2–CH2- на самом деле не существуют. Чтобы началась цепная реакция полимеризации, необходимо "сделать" незначительную часть молекул мономера активными, то есть превратить их в свободные радикалы (радикальная полимеризация) или в ионы (катионная полимеризация или анионная полимеризация).

Слайд 22

Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией. Пример. Схема сополимеризации этилена с пропиленом: Химическое строение сополимеров зависит от свойств мономеров и условий реакции.

Слайд 23

Слайд 24

Пoликонденсация - процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов. Например, получение капрона из ε-аминокапроновой кислоты: n H2N-(CH2)5-COOH H-[-NH-(CH2)5-CO-]n-OH + (n-1) H2O ; или лавсана из терефталевой кислоты и этиленгликоля: n HOOC-C6H4-COOH + n HO-CH2CH2-OH→ HO-(-CO-C6H4-CO-O-CH2CH2-O-)n-H + (n-1) H2O

Слайд 25

1. В основе поликонденсации лежит реакция замещения. Например, при поликонденсации двухосновной кислоты и двухатомного спирта группа -ОН в кислоте замещается на остаток спирта -О-R-OH: НOOC-R-CO-OH + H-O-R-OH HOOC-R-CO-O-R-OH + H2O Образовавшийся димер является одновременно и кислотой (-COOH) и спиртом (-OH). Поэтому он может вступать в новую реакцию как с мономерами, так и с другими димерами, тримерами или n-мерами.

Слайд 26

26 2. Поликонденсация – процесс ступенчатый, т.к. образование макромолекул происходит в результате ряда реакций последовательного взаимодействия мономеров, димеров или n-меров как между собой, так и друг с другом. 3. Элементные составы исходных мономеров и полимера отличаются на группу атомов, выделившихся в виде низкомолекулярного продукта (в данном примере – H2O).

Слайд 27

Существуют два основных способа названий полимеров. 1. Название полимера строится по названию исходного мономера с добавлением приставки "поли" (полиэтилен, полистирол и т.п.). Этот способ используется обычно для полимеров, полученных путем полимеризации. 2. Полимеру дается тривиальное название (лавсан, нитрон, найлон и т.п.), которое не отражает строения макромолекул, но удобно своей краткостью. Данный способ применяют создатели полимерных материалов (фирмы, научные и производственные коллективы). Так, название ЛАВСАН присвоено полимеру [–O–CH2–CH2–O–CO–C6H4–CO–]n полиэтиленгликольтерефталат как сокращенное название ЛАборатории Высокомолекулярных Соединений Академии Наук.

Слайд 28

28 Коровин Николай Васильевич. Общая химия: Учебник. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 2000. - 558с.: ил. Павлов Н.Н. Общая и неорганическая химия: Учеб. для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2002. – 448 с.: ил. Ахметов Наиль Сибгатович. Общая и неорганическая химия: Учебник для студ. химико-технологических спец. вузов / Н.С.Ахметов. - 4-е изд., исп. - М.:Высш. шк.: Академия, 2001. - 743с.: ил. Глинка Николай Леонидович. Общая химия: Учебное пособие для вузов / Н.Л.Глинка; Ермаков Л.И (ред.) – 29–е изд.; исп. – М.: Интеграл Пресс, 2002 – 727с.: ил. Писаренко А.П., Хавин З.Я. Курс органической химии – М.: Высшая школа,1975,1985. Альбицкая В.М., Серкова В.И. Задачи и упражнения по органической химии. – М.: Высш. шк., 1983. Грандберг И.И. Органическая химия – М.: Дрофа, 2001. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия М.: Высш. Шк., 1981 Иванов В.Г., Гева О.Н., Гаверова Ю.Г. Практикум по органической химии – М.: Академия., 2000.

Посмотреть все слайды