Высокомолекулярные соединения и поверхностно активные вещества
УКРАИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
РЕФЕРАТ
На тему: Высокомолекулярные соединения и поверхностно активные вещества.
Выполнила: ст-ка гр.3-Ф-68
Довженко А.В.
Проверил: Поляков Е.В.
г. Днепропетровск 2007
Высокомолекулярные соединения
Химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов). В состав молекул В. с. (макромолекул) входят тысячи атомов, соединенных химическими связями.
Классификация. По происхождению В. с. делят на природные, или биополимеры (напр., белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды), и синтетические (напр., полиэтилен, феноло-алъдегидные смолы). В зависимости от расположения в макромолекуле атомов и атомных групп различают: 1) линейные В.С., макромолекулы к-рых представляют собой открытую, линейную, цепь (напр., каучук натуральный) или вытянутую в линию последовательность циклов (напр., целлюлоза); 2)разветвленные В.С., макромолекулы к-рых имеют форму линейной цепи с ответвлениями (напр., амилопектин); З) сетчатые В.с. - трехмерные сетки, образованные отрезками ВС, цепного строения (напр., отвержденные фенол-альдегидные смолы.
Полимеры, макромолекулы к-рых состоят из одинаковых стереоиэомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в цепи в определенной периодичности, наз. стереорегулярными. Полимеры, в к-рых каждый или нек-рые стереоизомеры звена образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах одной макромолекулы, наз. стереоблоксополимеры.
По хим. составу макромолекулы различают гомополимеры (полимер образован из одного мономера, напр. полиэтилен) и сополимеры (полимер образован, по меньшей мере, из двух разл. мономеров). В.С., состоящие из одинаковых мономерных звеньев, но различающиеся по мол, массе, наз. полимергомологами.
Сополимеры в зависимости от характера распределения разл. звеньев в макромолекуле делят на регулярные и нерегулярные. В регулярных макромолекулах наблюдается определенная периодичность распределения. Для нерегулярных сополимеров характерно случайное, или статистическое распределение звеньев; оно наблюдается у мн. синтетич. сополимеров. В белках нерегулярные последовательности звеньев задаются генетич. кодом. Сополимеры, в к-рых достаточно длинные непрерывные последовательности, образованные каждым из звеньев, сменяют друг друга в пределах макромолекулы, наз. блоксополимерами. Последние наз. регулярными, если длины блоков и их чередование подчиняются определенной периодичности. При уменьшении длины блоков различие между блоксополимерами и статистич. сополимерами постепенно утрачивается. К внугр. (неконцевым) звеньям макромолекулярной цепи одного хим. состава или строения м. б. присоединены одна или неск. цепей другого состава или строения; такие сополимеры наз. привитыми.
В зависимости от состава основной (главной) цепи макромолекулы все ВС, делят на два больших класса: гомоцепные, основные цепи к-рых построены из одинаковых атомов, и гетероцепные, в основной цепи к-рых содержатся атомы разных элементов, чаще всего С, N, Si, P. Среди гомоцепных В. с. наиб. распространены карбоцепные (главные цепи состоят только из атомов углерода), напр. полиэтилен, полиметилметакрилат, и др. Примеры гетероцепных В. С.- полиэфиры, полиамиды, кремнийорганические полимеры, белки, целлюлоза. В. С., в макромолекулы к-рых наряду с углеводородными группами входят атомы неорганогенных элементов, наз., элементоорганическими. В полимерах, содержащих атомы металла (напр., Zn, Mg, Cu), обычные ковалентные связи могут сочетаться с координационными.
В зависимости от формы макромолекулы В. с. делят на глобулярные и фибриллярные. У фибриллярных В. С. молекулы представляют собой линейные или слаборазветвленные цепи. Фибриллярные В. с. легко образуют надмолекулярные структуры в виде асимметричных пачек молекул — фибрилл. Глобулярными паз. В. С., макромолекулы к-рых имеют форму компактных шарообразных клубков — глобул, возможно также образование глобул из фибриллярных.
Свойства и важнейшие характеристики.
В. с. обладают специфич. комплексом физико-химич. и механич. свойств. Важнейшие из этих свойств: 1) способность образовывать высокопрочные анизотропные высоко- ориентированные волокна и пленки; 2) способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; З) способность в высокоэластич. состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость р-ров. Этот комплекс свойств обусловлен высокой мол. массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул и наиболее полно выражен у линейных В. с. При переходе от линейных цепей к разветвленным, редким трехмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится все менее выраженным. Сильно сшитые В. С. нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластич. деформациям.
В. с. могут существовать в кристаллическом и аморфном состояниях. Необходимое условие кристаллизации — регулярность достаточно длинных участков макромолекулярной цепи. В кристаллич. полимерах возможно возникновение разнообразных кристаллич. форм (фибрилл, сферолитов, монокристаллов и др.), тип которых во многом определяет свойства полимерного материала. Незакристаллизированные полимеры могут находиться в трех физич. состояниях: стеклообразном, высокоэластич. и вязкотекучем. В. С. с низкой (ниже комнатной) темп-рой перехода из стеклообразного з высокоэластич. состояние наз. эластомерами, с высокой— пластиками. Свойства отдельных В. С. определяются химич. составом, строением и взаимным расположением макромолекул (надмолекулярной структурой) в конденсирозанной фазе. В зависимости от этих факторов свойства В. с. могут меняться в очень широких пределах. Большие различия в свойствах В. с. могут наблюдаться даже в том случае, если различия в строении макромолекул на первый взгляд и невелики.
В. с. могут вступать в основном в след. реакции:
1) образование хнмич. связей между макромолекулами (т. и. сшивание); 2) распад макромолекулярных цепей на отдельные, более короткие фрагменты (см. деструкция); З) реакции боковых функциональных групп В. С. с низкомолекулярными веществами, не затрагивающие основную цепь и приводящие к образованию полимераналогов; 4) внутримолекулярные реакции, протекающие между функциональными группами одной макромолекулы, напр. внутримолекулярная циклизации.
Некоторые свойства В. с напр. растворимость, способность к вязкому тёчению, стабильность и др., очень чувствительны к действию небольших количеств примесей ил и добавок. реагирующих с макромолекулами.
Важнейшие характеристики В. с.— химич. состав, мол. масса и молекулярно—массовое распределение, степень разветвленности макромолекулярных цепей, стереорегулярность и др.
Получение.
Природные В. с. образуются в процессе биосинтеза в клетках живых организмов, могут быть выделены из растительного и животного сырья. Неорганические природные В. с. образуются в результате геохимических процессов, происходящих в земной коре. Синтетические В. с. получают путем реакций полимеризации и поликонденсации. Карбоцепные В. с. обычно получают полимеризацией мономеров с одной или несколькими кратными углерод — углеродными связями или мономеров, содержащих неустойчивые карбоциклические группировки. Гетероциклические В.С. получают в результате реакций поликонденсации, а также полимеризации мономеров, содержащих кратные связи углерод — элемент (напр. С—О, С—N , N—С—О) или же непрочные гетероциклич. группировки.
Применение.
Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и др. ценным свойствам В.С. применяют в различных отраслях промышленности и в быту. Основные типы полимерных материалов — резины, волокна, пластмассы, пленки, лаки, эмали, краски и клеи. Биологическое значение В. С. определяется тем, что они составляют основу всех живых организмов и участвуют практически во всех процессах жизнедеятельности.
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА
Введение
Поверхностно-активные вещества — вещества, адсорбирующиеся на поверхности раздела двух фаз (тел) и образующие на ней слой повышенной концентрации. Однако в понятие «поверхностно-активные вещества» (ПАВ) обычно вкладывают более узкий смысл, относя его лишь к группе органических соединений, адсорбция к-рых из их р-ров даже очень малой концентрации приводит к резкому снижению поверхностного (межфазного) натяжения на поверхности раздела р-ра с газом (паром), др. жидкостью или твердым телом. [Термин «поверхностное натяжение» принято употреблять по отношению к поверхности раздела конденсированной фазы с газом, а термин «межфазное натяжение» — по отношению к поверхности раздела двух конденсироваиньтх фаз]
Накопление и ориентация в адсорбционном слое молекул или ионов ПАВ — следствие их дифильности (двойственности свойств). Каждая молекула типичных ПАВ имеет олеофильную, или липофильную, часть (один или несколько углеводородвых радикалов) и гидрофильную часть (одну или несколько полярных групп). Т.е. поверхностная активность ПАВ, растворенных в углеводородных жидкостях, обусловлена гидрофильными группами, а растворенных в воде — олеофильными (гидрофобными) радикалами.
Классификация.
По типу гидрофильных групп ПАВ делят на ионные, или ионогенные, и неионные, или неионогенные.
Ионогенные ПАВ диссоциируют в р-ре на иовы, одни из к-рых обладают адсорбционной активностью, другие (противоионы) — адсорбционно це активны. Если адсорбцвонно активны анионы, ПАВ наз. анионными, или анионоактивными, в противоположном случае — катионными, или катионоактпвными.
Нек-рые ПАВ содержат как кислотные, так и основные группы; такие ПАВ обладают амфотерными свойствами, Их наз. амфотерными, или анфолитными, ПАВ.
Неионогенные ПАВ не диссоциируют при растворении на ноны; носителями гидрофильности в них обычно яаляются гидроксильные группы и полигликолевые цепи различяой длины.
Существуют также ПАВ, в к-рых нарялу с неионогенными гидрофильными атомными группами присутствуют ионогенные.
В отдельный класс выделяют фторуглеродные ПАВ — соединения с полным или частичным замещением атомов водорода в гидрофобных радикалах на атомы фтора. Кр. того, как отдельную группу следует рассматривать высокомолекулярные ПАВ — адсорбционно активные водорастворимые полимеры ионогенного (полиэлектролиты) и неионогенного типов.
Страницы: 1, 2
