- •Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
- •Председатель методического совета нпи________________ в.В. Дьяченко Содержание
- •Mетоды синтеза органических полимеров
- •Полимеризация
- •Поликонденсация
- •Особенности физико-химических свойств полимеров
- •Физические состояния полимеров
- •Физико-механические свойства полимеров и связь их со строением цепных макромолекул
- •Разветвленные полимеры
- •Пространственные полимеры
- •Старение полимеров
- •Свойства высокомолекулярных соединений и их растворов
- •Физико-химические свойства растворов полимеров
- •Природа растворов полимеров
- •Особенности процесса растворения полимеров
- •Особенности термодинамики растворов полимеров Умеренно концентрированные растворы
- •Разбавленные растворы полимеров
- •Коэффициент набухания макромолекулы
- •Молекулярно-массовые характеристики полимеров
- •Гидродинамические свойства макромолекул в разбавленных растворах
- •Справочные данные
- •Вискозиметр стеклянный капиллярный типа впж-2. Устройство и принцип работы
- •Экспериментальная часть Лабораторная работа 11 «Определение молекулярного веса веществ вискозиметрическим методом»
- •Лабораторная работа 11а «Определение молекулярного веса полиметилметокрилата»
- •Лабораторная работа 12 «Определение иэт желатина методом набухания»
- •Лабораторная работа 13 «Определение иэт желатина методом вязкости»
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
кубанский государственный технологический университет
Новороссийский политехнический институт
Кафедра Охраны окружающей среды и рационального
использования природных ресурсов
Методические указания к лабораторным работам № 11–13
по дисциплинам «Коллоидная химия» и
«Поверхностные явления и дисперсные системы»
(для всех специальностей всех форм обучения)
тема: «Свойства высокомолекулярных соединений и их растворов»
Лабораторная работа № 11
«Определение молекулярного веса веществ вискозиметрическим методом»
Лабораторная работа № 11а
«Определение молекулярного веса полиметилметокрилата»
Лабораторная работа № 12
«Определение ИЭТ желатина методом набухания»
Лабораторная работа № 13
«Определение ИЭТ желатина методом вязкости»
Новороссийск
2005
Методические указания составлены на основании государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования «Направление подготовки дипломированного специалиста 656600 – Защита окружающей среды. Квалификация – инженер-эколог», Регистрационный № 165 тех\дс от 17 марта 2000 г. – М., 2000 г.
320700 (080201) |
– Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов |
330200 (080202) |
– Инженерная защита окружающей среды. |
и государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования «Направления подготовки дипломированного специалиста 655000 – Химическая технология органических веществ и топлива.
Квалификация – инженер», Регистрационный № 222 тех\дс от 27 марта 2000 г. – М., 2000 г.
250400 (240403) |
Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов |
Методические указания составлены доцентом кафедры ООС и РИПР Кузьминой И.В.
Методические указания обсуждены на заседании кафедры ООС и РИПР
____________________
Протокол № _______
Зав. кафедрой ООС и РИПР ________________________ В.А. Алексеенко
Одобрено методическим советом НПИ _____________________
Протокол № __________
Председатель методического совета нпи________________ в.В. Дьяченко Содержание
|
Стр. |
Понятие об органических полимерах …………………………………... |
4 |
Классификация полимеров ……………………………………………… |
5 |
Mетоды синтеза органических полимеров …………………………….. |
6 |
Полимеризация …………………………………………………………... |
7 |
Поликонденсация ………………………………………………………... |
8 |
Особенности физико-химических свойств полимеров ………………... |
8 |
физические состояния полимеров ……………………………………… |
9 |
Физико-механические свойства полимеров и связь их со строением цепных макромолекул …………………………………………………... |
9 |
Разветвленные полимеры ……………………………………………….. |
11 |
Пространственные полимеры …………………………………………... |
11 |
Старение полимеров …………………………………………………….. |
11 |
Свойства высокомолекулярных соединений и их растворов ………… |
12 |
Физико-химические свойства растворов полимеров ………………….. |
13 |
Природа растворов полимеров ……………………………………......... |
13 |
Особенности процесса растворения полимеров ………………………. |
15 |
Особенности термодинамики растворов полимеров ………………….. |
17 |
Умеренно концентрированные растворы ……………………………… |
17 |
Разбавленные растворы полимеров …………………………………….. |
24 |
Коэффициент набухания макромолекулы ……………………………... |
25 |
Молекулярно-массовые характеристики полимеров ………………….. |
25 |
Гидродинамические свойства макромолекул в разбавленных растворах …………………………………………………………………. |
32 |
Справочные данные |
38 |
Значения констант K и а в уравнении Марка – Хаувинка []=KMа …. |
38 |
Вискозиметр стеклянный капиллярный типа ВПЖ-2. Устройство и принцип работы ………………………………………………………….. |
39 |
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ …………………………………………………………………… |
41 |
Лабораторная работа 11 «Определение молекулярного веса веществ вискозиметрическим методом» ………….. |
41 |
Лабораторная работа 11а «Определение молекулярного веса полиметилметокрилата» ………………….. |
42 |
Лабораторная работа 12 «Определение ИЭТ желатина методом набухания» ………….................................... |
44 |
Лабораторная работа 13 «Определение ИЭТ желатина методом вязкости» ……………................................... |
44 |
Контрольные вопросы ………………………………………………....... |
45 |
Задачи …………………………………………………………………….. |
45 |
Литература ……………………………………………………………….. |
46 |
|
|
ПОНЯТИЕ ОБ ОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРАХ
Все вещества, встречаемые в природе и получаемые синтетическим путем в зависимости от их молярной массы можно разбить на три группы:
1. Низкомолекулярные – вещества, обладающие молярной массой меньше 500.
2. Олигомеры – вещества, молярная масса которых лежит в пределах от 500 до 5000.
3. Высокомолекулярные– вещества, молярная масса которых превышает 5000.
К природным высокомолекулярным веществам относятся натуральный каучук, крахмал, клетчатка, белки, целлюлоза и другие широко распространенные в природе соединения. Анализ строения каучука и крахмала показал, что их молекулы состоят в основном из многократно повторяющихся одинаковых групп атомов – элементарных звеньев. У натурального каучука такими звеньями являются остатки изопрена
а у крахмала остатки глюкозы
Высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых построены из большого числа одинаковых структурных звеньев, называются полимерами.
число (n), показывающее сколько раз в макромолекуле полимера повторяется структурное звено, называется степенью полимеризации.
Степень полимеризации полимера связана с его молярной массой (М) соотношением
,
где m – молярная масса элементарного звена.
Полимеры, макромолекулы которых содержат два или три типа элементарных звеньев называются сополимерами
... (–А–В–А–В–А–В–) ... ,
где –А, В– элементарные, звенья различного типа.
Классификация полимеров
Полимеры классифицируют по различным признакам: по происхождении, по элементному составу, по их строению, по способам получения и по их физико-механическим свойствам и т.д.
Все известные полимеры по своему происхождению и составу можно разделить на три большие группы:
неорганические;
органические;
элементоорганические.
Неорганические полимеры широко распространены в минеральном мире – это кварц, алмаз, графит, силикаты и др.
Органические полимеры делятся на природные, синтетические (полиэтилен, капрон, лавсан и др.) и искусственные получаемые химической обработкой природных полимеров (вискоза, нитроцеллюлоза и др.).
Элементоорганические полимерызанимаютпромежуточное положениемежду органическими и неорганическими полимерами. В их состав кроме углерода, водорода, кислорода, азота, серы входят и другие элементы, такие как кремний, олово, титан и т. п.
По характеру построения полимерной цепи органические полимеры делятся на:
а) карбоцепные (полимерная цепь состоят только из атомов углерода). Например, –СН2–СН2–СН2–СН2–СН2– ... и т.д. или (–СН2–СН2–)n – полиэтилен
б) гетероцепные (полимерная цепь состоит из атомов углерода и атомов других элементов (кислорода, серы, азота и др.) Например, полиформальдегид –СН2–О–СН2–СН2–О–СН2–СН2–О–СН2– ... и т.д. или (–СН2–О–) n
капрон
В зависимости от порядка расположения химических связей и элементарных звеньев в макромолекулах, полимеры делятся на линейные (а), разветвленные (б) и пространственные (сетчатые) (в) (рис. 1)
Рисунок 1 – Структура полимеров:
а – линейные, б – разветвленные, в – пространственные (сетчатые)
В линейных полимерах элементарные звенья макромолекул соединены последовательно ковалентными связями в длинные цепи. Например, в полимере на основе стирола (С6н5–СН=СН2):
Макромолекулы разветвленных полимеров содержат ответвления от главной цепи. Состав и строение звеньев боковых и главных цепей могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга.
Следует отметить, что элементарные звенья разных мономеров в макромолекуле сополимера могут быть соединены беспорядочно – такой сополимер называется статистическим (рис.2,а) или упорядочение – такой сополимер называется регулярным (рис. 2,б). Если в цепи макромолекулы наблюдается упорядоченное чередование звеньев мономеров, причем участок, состоящий из структурных звеньев одного мономера, обладает большой протяженностью (составляет блок данного мономера), то такой сополимер называется блок-сополимером (рис. 2,в). Если блоки одного из мономеров присоединены к основной цепи макромолекулы, составленной из звеньев другого мономера, то такой сополимер называется привитым (рис.2,г).
Рисунок 2 – Строение макромолекулы сополимеров:
● – структурное звено одного мономера;
○ – структурное звено другого полимера
У пространственных полимеров множество макромолекул связаны друг с другом поперечными связями. Для таких полимеров понятие «молекула» теряет смысл. Образец сшитого полимера представляет собой одну гигантскую молекулу.
Кроме того, полимеры классифицируют по методам получения.