ЖОҒАРЫ МОЛЕКУЛАЛЫҚ ҚОСЫЛЫСТАР

Полимерлер табиғи, синтетикалық және жасандыболып бөлінеді. Полимерлер табиғатта кеңінен таралған. Өсімдік және жануарлар ағзаларының құрамына жоғары молекулалы қосылыстар: целлюлоза, ақуыз, крахмал, нуклеин қышқылдары кіреді.

Табиғи полимерлерге мыналар жатады:

амилоза

лигнин

целлюлоза

кониферил спирті

Жасанды полимерлерге (талшықтарға) табиғи полимерлердің: ксантогенат, нитрат, целлюлоза ацетатының қайта өңделуі нәтижесінде түзілген полимерлер жатады:

целлюлоза ксантогенаты

целлюлоза нитраты

целлюлоза ацетаты

Синтетикалық полимерлерге мономерлерден жасанды жолмен алынатын полиаминдер, полиэтилен, полистирол, синтетикалық талшықтар және т.б. жатады.

полиэтилен

полипропилен

полистирол

капрон

Ең қарапайым органикалық полимер - полиэтилен, ол этиленнің полимеризациялануынан түзіледі. Бастапқы зат этилен - мономер деп, ал мономердің n молекуласы қосылса, полимер түзіледі («поли»- көп деген сөз).
nН₂С = СН₂ → [-CH₂- CH₂-]_n
Мономерлердің негізгі бөлігінен тұратын топтар буындар деп, ал буындардан құралған үлкен молекула - макромолекула деп аталады. Макромолекуланың құрамына кіретін буындар саны жоғары молекулалық қосылыстардың полимерлену дәрежесін көрсетеді, оны Р әріпімен белгілейді.

Полимерлену дәрежесі (Р) жоғары молекулалық қосылыстың молекулалық массасымен (М_n) мынандай қатынаста болады:

Химиялық табиғатына байланысты полимерлер органикалық, бейорганикалық және элемент органикалық болып бөлінеді.

		SiR2 – О –
Органикалық полимер Полипропилен	Бейорганикалық полимер Поликремний қышқылы	Элементоорганикалық полимер Полисилоксан

Макромолекула тізбектерінің құрылымына байланысты полимерлер: сызықты, тармақталған, торланған (үш өлшемді) болады. Егер әрбір элементар буынды А деп белгілесек, онда сызықты құрылымды макромолекуланың түрі мыңандай болады:

Негізгі тізбектің құрамына қарай полимерлік молекулалар екіге бөлінеді: гомотізбекті және гетеротізбекті. Гомотізбекті деп макромолекуласының негізгі тізбегі бірдей атомдардан құралған полимерлерді атайды. Егер ол көміртек атомдарынан тұрса, онда мұндай полимерлер карботізбекті деп аталады. Мысалы, полиэтилен, полипропилен.

полипропилен	полистирол	полиэтилен

Негізгі тізбегі әртүрлі атомдардан құралған полимерлер гетеротізбекті деп аталады. Мысалы, жай полиэфирлер, полиамдтер.

полиэтиленоксид	политетраметиленсульфоксид	полисилоксан

Буындары мен орынбасарлары кеңістікте орналасуы бойынша полимерлер изотактикалық, синдиотактикалық және атактикалық деп бөлінеді. Изотактикалық полимерлердің жазық ирек конформациясындағы бір типті орынбасарлар негізгі тізбек жататын жазықтықтың бір жағында орналасады. Синдиотактикалық полимерлердің жазық ирек конформациясындағы бір типті орынбасарлар негізгі тізбек жататын жазықтықтың жан жағына кезек кезек орналасады. Егер полимер тізбегінде орынбасарлардың орналасуында ешқандай заңдылық болмаса, онда атактикалық полимер болады.

Изотактикалық полистирол

Синдиотактикалық полиакрилонитрил

Атактикалық полиакролеин

Полимерлердің төмен молекулалық қосылыстармен салыстырғанда бірқатар ерекше қасиеттері бар. Атап айтқанда, полимерлер ұшқыш зат емес, ерудің алдында ісінеді, макромолекула ерітінділерінің тұтқырлығы өте жоғары, полимерлер иілгіш күйде бола алады.

Полимеризация реакциясы жалпы түрде былай жазылады:

Полимеризация реакциясына мономер ретінде қос немесе үш байланысты қосылыстар

немесе циклді тобы бар қосылыстар қолданылады.

Полимеризация процесі кезінде мономерлерде қос байланыстар үзіліп немесе циклдер ашылып, топтар арасында химиялық байланыстардың пайда болуынан макромолекулалар түзіледі. Өндірілетін барлық полимердің ¾ бөлігі полимеризация әдісі арқылы алынады.

Поликонденсация деп, қосымша заттар бөле жүретін төмен молекулалы қосылыстардан жоғары молекулалы қосылыстардың түзілу реакциясын айтады.

Поликонденсация әдісі бойынша полимер алу үшін әртүрлі химиялық реакциялар қолданылады. Олар: этерификациялау, аминдеу, ароматикалық орынбасу және т.б.

Поликонденсация екі функционалдық топтардың әрекеттесуінен жүреді.

Жалпы түрдегі теңдеуі:

Поликонденсация реакциясын балқымада, ерітіндіде немесе екі фазаның бөліну шекарасында жүргізіледі. Барлық шығарылатын полимердің ─ бөлігі поликонденсация әдісімен алынады.

2. Полимер, анықтамасы, мысалдар

3. Полимер материадарын алу әдістері (полимеризация,поликонденсация)

4. Полимерлердің қолданылуы

Табиғи газ негізінен метаннан тұрады, құрамында біраз этан, пропан, бутан кездеседі. Табиғи газды өндірісте өңдегенде а) ацетилен алынады:

және в) синтез-газ алынады:

Табиғи газдың басты артық жері-өздік құнының төмендігі.

Тас көмір-ароматты қосылыстардың бағалы табиғи көзі. Оны кокстегенде кокс, кокс газы және бензол, пиридин, фенол, нафталин және олардың гомологтары бар тас көмір шайыры түзіледі.

Мұнай - органикалық қосылыстардың маңызды көзі- ол көмірсутектердің (алкандар, циклоалкандар, ароматты көмірсутектер) күрделі қоспасы шығатын жеріне байланысты бұл компоненттердің қатынасы кең дипазон арасында өзгеріп атырады. Мұнайды физикалық және химиялық әдістермен өңдейді. Физикалық әдісте айдау арқылы қоспаны фракцияларға бөледі, сонда әр түрлі отындар алынады: бензин, лигроин, керосин, дизель отыны, мазут.

Химиялық өңдеу (крекинг, пиролиз, ароматтау) арқылы бағалы өнімдер алынады:

Крекинг - мұнайды қатты қыздыру арқылы (500⁰С) катализатор қатысында (каталитикалық крекинг) не катализаторсыз (термиялық крекинг) жоғарғы көмірсутектерді төменгі көмірсутектерге айыру:

Қатты қыздырған кезде (700-900⁰С) мұнайдың пиролизі жүреді, яғни крекингке қарағанда тереңірек айрылу процесі, қарапайым көмірсутектер (этилен, бензол, толуол) түзіледі.

Мұнайды ароматтандыру ауа қатысынсыз, катализатор қатысында қатты қыздырғанда (500⁰С) жүреді, сонда қаныққан көмірсутектер ароматты көмірсутектерге айналады:

Химия өнеркәсібінде осы табиғи көздерден алынған көмірсутектер мына заттарды синтездеуге қолданылады: пластмассаларды, синтетикалық каучукті, химиялық талшықтарды, синтетикалық отындарды, бояуларды, фармацептикалық дәрі-дәрмектерді, химиялық реактивтерді. Қазіргі кезде барлық органикалық қосылыстардың 90%-тін мұнайдан алады. Осы заттардың бәрі де өте қажет, соның ішінде әсіресе полимер.

1. 
   Мына реакциялар нәтижесінде қандай бағалы өнеркәсіп (өндірістік) материалдары алынады:
   

б) С₆Н₅NO₂ +H₂→ ...

в) С₆Н₆ +С₃Н₆ → ...

г) С₆Н₅ОН +Н₂СО →?

Реакциялардың толық теңдеулерін жазу қажет.

2. 
   Сірке қышқылын а) табиғи газдан; б) мұнайдан алу кестесін жазу керек.
   
3. 
   Орташа молекуклалық массасы 2^.10⁵ г/моль болатын табиғи каучук үгісіндегі орташа полимеризация дәрежесін анықтау керек. Мономер буынының структурасын бейнелеу керек.
   
4. 
   28,2 г фенолды қышқыл қатысында формальдегидтің артық мөлшерімен қыздырғанда 5,116 г су бөлінген поликонденсация реакциясында фенол толық реакцияға түссе, түзілген полимердің молекулалық массасын анықтау керек.
   
5. 
   Қаныққан көмірсутектің крекингісі нәтижесінде алғаш көмірсутектің тығыздығынан 1,5 есе аз үш газдың қоспасы түзілген. Крекинг қандай шығыммен жүрген?
   
6. 
   Келесі реакциялар нәтижесінде қандай бағалы заттар түзіледі:
   

б) СН₄ + О₂ → ...

в) С₄Н₁₀ +О₂ → ...

г) Н₂N(CH₂)₆NH + HOOC (CH₂)₄COOH → …

д) (С₆Н₁₀О₅)_n + (CH₃CO)₂O?

Реакциялардың толық теңдеулерін жазу керек.

7. 
   Табиғи газдардан мына заттардың а) қымыз қышқылын Н₂С₂О₄; б) анилин; в) бутадиен алу кестесін ұсыну керек,
   

9. 
   Егер бутадиен каучугінің орташа молекулалық массасы 1^.10⁵ г/моль болса, оның полимерлену дәрежесі қанша екенін анықтап, мономер буынының структурасын бейнелеу керек.
   
10. 
    Каучук өндірісінде қолданылатын қанықпаған көмірсутектің 1,62 г массасын толық каталитикалық гидрлеуге 1,34 л сутегі (қ.ж.) жұмсалған болса.
    
11. 
    2,93 г ас тұзына концентрлі күкірт қышқылын қосқаннан алынған хлорлы сутек кальций карбидінен алынған 1,12 л (қ.ж.) түссіз газға қосылған. Хлорлы сутек қосылған өнім 2,2 г полимер түзіп, полимерлену реакциясына түскен. Қандай полимер алынады? Мономердің полимерге айналуының шығымы қанша?
    
12. 
    Қаныққан көмірсутектің крекингісі нәтижесінде алғашқы көміртектің тығыздығынан 1,7 есе аз үш газдың қоспасы түзілген. Крекинг қандай шығыммен жүрген?
    

Аты	Формула	Изомер саны
Метан Этан Пропан Бутан Пентан Гексан Гептан Октан Нонан Декан	СН­4 С2Н6 С3Н8 С4Н10 С5Н12 С6Н14 С7Н16 С8Н18 С9Н20 С10Н22	1 1 1 2 3 5 9 18 35 75

1. Мына кестеге сәйкес жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек:

С₁₀Н₁₂ → С₃Н₆О₂ → С₃Н₅ОСI → С₁₀Н₁₂О₂

Теңдеулерде заттардың структуралық формулаларын жазып, реакцияның жүру жағдайларын көрсету керек.

2. Сірке және құмырсқа қышқылдары қоспасындағы формальдегид ерітіндісінің жалпы массасы 2,33 г. Бұл ерітінді 8,4%-ті (ρ=1,07 г/мл) 18,7 мл калий гидроксиді ерітіндісімен әрекеттеседі. Бұл жағдайда алынған ерітіндіні күміс нитратының сулы-аммиакті ерітіндісінің артық мөлшерімен қыздырған кезде 9,72 г тұнба пайда болады. Алғашқы қоспадағы компоненттердің мольдік үлесін анықтау керек. Жауабы: 10% НСООН; 50% СН₃СООН; 40% Н₂СО.
Вариант 2

1. Мына кестеге сәйкес жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек.

С₈Н₁₄ → С₃Н₆О₂ → С₃Н₅О₂Сl → С₃Н₁₀О₂N₂

Теңдеулерде заттардың структуралық формулаларын жазып, реакцияның жүру жағдайларын көрсету керек.

2. 1,82 г сірке және құмырсқа қышқылдары қоспасындағы формальдегид ерітіндісі 18,9 мл 6,0% - ті (ρ=1,06 г/мл) натрий гидроксидімен толық әрекеттеседі, ал бұл жағдайда алынған ерітіндіні сулы-аммиакты күміс оксиді ерітіндісінің артық мөлшерімен қыздырса, 8,64 г тұнба түзіледі. Алғашқы қоспадағы компоненттердің мольдік үлесін анықтау керек.
Вариант 3

1. 
   Мына кестеге сәйкес жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек:
   

Функционалды Х және У топтарын анықтап, барлық жүретін реакциялардың жағдайларын көрсету керек.

2. 
   Метанол мен этиламин қоспасының буы жететіндей мөлшердегі оттегі жанғанда 43,2 г су және 4,48 л (қ.ж.) газ түзілген, бірақ бұл газ натрий гидроксиді ерітіндісімен жұтылмайды. Жүрген реакциялар теңдеулерін жазып, этиламиннің алғашқы қоспадағы массалық үлесін анықтау керек.
   

1. Мына кестеге сәйкес жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек:

Функционалды Х және У топтарын анықтап, реакциялардың жүретін жағдайларын көрсету керек.

2. Фенол мен изопропиламин қоспасы жеткілікті мөлшердегі оттегіде жанғанда 13,5 г су және 1,12 г (қ.ж.) түзілген газ натрий гидроксиді ерітіндісінде жұтылмайды. Жүрген реакциялар теңдеулерін жазып, алғашқы қоспадағы изопропиламиннің массалық үлесін есептеу керек.
Вариант 5

1. 
   Мына кестеге сәйкес жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек (реакциялардың жүру жағдайларын көрсету керек):
   

Теңдеулерде реагенттер мен реакция өнімдерінің структуралық формулаларын жазып, аттарын атау керек.

2. 
   Майдың толық қышқылдық гидролизі нәтижесінде 55,6 г линолен қышқылы (С₁₇Н₂₉СООН) және 9,2 г глицерин түзілген. Сонымен бірге гидролиз нәтижесінде түзілген олеин қышқылының (С₁₇Н₃₃СООН) массасын есептеу керек.
   

1. 
   Мына кестеге сәйкес жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек (реакциялардың жүру жағдайларын көрсету керек):
   

Теңдеулерде реагенттер мен реакция өнімдерінің структуралық формулаларын жазып, аттарын атау керек.

2. 
   Массалары бірдей мөлшерде алынған пропанол, пропион қышқылы және фенол араластырылған. Осы қоспамен ас содасының тек 5,68 г ғана реакцияға түседі. Алынған заттар қоспасының осындай өлшемімен натрий гидроксидінің қанша максимал массасы әроекеттеседі?
   

1. 
   Мына кестеге сәйкес жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек.
   

С₃Н₈ ───→ А ───→ В ───→ С ───→ Д

А-Д қосылыстарының структуралық формулаларын жазып, аттарын атау керек.

2. 
   Этилацетата и гексилацетата қоспасын жаққанда түзілген су массасы 2,70 г. 15⁰С температура мен қалыпқысымда бөлінген көмір қышқыл газының көлемін есептеу керек.
   

1. 
   Мына кестеге сәйкес жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек:
   

С₂Н₈ ────→ А ────→ В ────→ С ────→ Д

А-Д қосылыстарының структуралық формулаларын жазып, аттарын атау керек.

1. 
   Мына кестеге сәйкес жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек (структуралық формулаларын пайдаланып): А → В →С →Д. Бұл әріптерге сәйкес заттар: С₆Н₁₂Вг₂, С₆Н₅Вг, С₆Н₆ және С₆Н₁₂ реакциялардың жүру жағдайларын көрсету керек.
   
2. 
   7,49 г пиридин гомологы 25,6 г 10% -ті тұз қышқылымен толық әрекеттеседі. Гомологтың молекулалық массасын анықтап, оның төрт изомерінің структуралық формуласын жазу керек.