Ю.И.Пахомов.Практическая работа 20. Распознавание пластмассовых масс.10 класс

Цели. На основе знания состава и строения полимеров уметь распознавать в лабораторных условиях наиболее употребляемые пластмассы.
Оборудование и реактивы. Справочный набор пластических масс, пинцет, щипцы тигельные, спиртовая горелка, спички, лакмусовая бумажка, стеклянная трубка, медная пластинка 1х2 см (или медная проволока, конец которой скручен ложечкой), штатив с пробирками, прямая и Г-образная газоотводные трубки, склянка для отходов, санитарная склянка; раздаточный материал в пронумерованных конвертах: полиэтилен (ПЭ), полиметилметакрилат (ПМ), полистирол (ПС), целлулоид (Ц), поливинилхлорид (ПВХ), фенопласты (Ф), аминопласты (А), Н₂О (дистил.),
водный аммиак (конц.), AgNO₃ (р-р, [Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]= 1%).
Внимание! Работать под хорошей тягой.

Пластмассы – материалы, изготавливаемые на основе полимеров, способные приобретать при нагревании заданную форму и сохранять ее после охлаждения. По масштабу производства занимают 1-е место среди полимеров. Пластмассы состоят из полимера (смола, связывающее вещество), наполнителей (древесная мука, ткань, асбест, стекловолокно, которые улучшают механические свойства и снижают стоимость), пластификаторов (возможны высококипящие сложные эфиры, они придают повышенную эластичность и меньшую хрупкость), стабилизаторов (антиоксиданты, светостабилизаторы, сохраняющие свойства пластмасс при переработке), красителей и др.
Мономер – низкомолекулярное вещество, из которого получается полимер.
Структурные звенья – многократно повторяющиеся в макромолекуле группы атомов.
Степень полимеризации (n) – число молекул мономера, соединяющихся в макромолекулу. Геометрическая форма макромолекул может быть линейной, разветвленной, пространственной или трехмерной, что существенно влияет на свойства.


[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Кристалличность полимеров – упорядоченное распределение макромолекул. Благодаря упорядоченности цепей молекулы в кристаллах располагаются ближе друг к другу, и притяжение между ними усиливается. Механическая прочность и твердость полимера увеличиваются.
Аморфность – отсутствие упорядоченности. Степень кристалличности может меняться у одного и того же полимера. Молекулярная масса полимера представляет собой среднее значение. У отдельных макромолекул могут быть отклонения в большую или меньшую сторону от средней молекулярной массы.
Особенность линейных полимеров состоит в том, что они при нагревании размягчаются, плавятся, но не перегоняются (разлагаются). Пространственные структуры разлагаются, не переходя в вязкое состояние. Помимо того, полимеры линейной структуры с трудом, но могут растворяться в некоторых растворителях (образуются вязкие растворы), пространственные полимеры нерастворимы (только набухают). Высокая механическая прочность (особенно пространственных полимеров) объясняется наличием больших сил межмолекулярного взаимодействия.

Синтез полимеров осуществляется преимущественно двумя способами – полимеризацией (сополимеризацией, если мономеры разных веществ) и поликонденсацией низкомолекулярных веществ. Механизм полимеризации может быть радикальным (с учетом инициатора) и ионным.

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

В реакции поликонденсации синтез полимера осуществляется не за счет кратной связи, а благодаря наличию у каждого из реагентов не менее двух функциональных групп атомов. Например, синтез фенолформальдегидной смолы:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Полимеры могут быт термопластичными или термореактивными.
Термопластичность – способность полимеров при нагревании размягчаться, легко изменять форму, снова затвердевать при охлаждении, сохраняя приданную форму, а при следующем повышении температуры снова размягчаться и менять форму.
Термореактивность – способность полимера при нагревании становиться пластичным веществом, но затем утрачивать это свойство, становиться неплавким и нерастворимым веществом из-за приобретения пространственной структуры.
В процессе полимеризации отдельные группы в макромолекуле приобретают (в зависимости от условий) различную пространственную направленность и разный порядок соединения звеньев полимеров («голова–хвост», «голова–голова», смешанный).
Стереорегулярное строение макромолекулы полипропилена характеризуется высокой степенью кристалличности и регулярным расположением частей макромолекулы в пространстве.

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Распознавание пластмасс следует начинать с внешнего осмотра (цвет, твердость, эластичность), затем перейти к изучению характера горения. Если при этом ответ не удается получить, то прибегают к изучению продуктов разложения.
Задание 1. Внимательно рассмотреть выданные для распознавания образцы пластмасс в шести пронумерованных пакетах, сравнить с образцами коллекции, при необходимости (и для проверки) подвергнуть опытному обследованию и определению (предложено всего шесть образцов – ПЭ, ПС, ПВХ, ПМ, Ц, Ф).

Задание 2. Привести уравнение реакции получения полимера, служащего связующим для пластмассы, образец которой в пакете № 2. Описать состав, строение, свойства и применение этой пластмассы.

Задание 3. Чем отличаются между собой по своей структуре и свойствам пластмассы, образцы которых даны в пакетах № 1 и 6?