ОқУ-Әдістемелік кешен жоғары молекулалы қосылыстар химиясы Мамандығы: 5В011200- химия
жүктеу/скачать 1,79 Mb.
|
Жоғары молекулалы қосылыстар химиясы УМКД ЖМҚ новый
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.2 Пәннің оқу әдістемелік картасымен қамтамасыз етілуі
- 2.3. Дәрістердің тезистері 2.3. Дәрістердің тезистері №1 дәріс. Кіріспе жоспары
- Органикалық жоғарғы молекулалық қосылыстар
- Бейорганикалық жоғарғы молекулалық қосылыстар
2.2 Пәннің оқу әдістемелік картасымен қамтамасыз етілуі
2.3. Дәрістердің тезистері 2.3. Дәрістердің тезистері №1 дәріс. Кіріспе жоспары: 1. Жоғары молекулалық қосылыстар химиясы пәні 2. Полимерлер химиясының жалпы түсініктері және жіктелуі 3. Полимерлердің номенклатурасы мен терминологиясы ЖМҚ - өз атауын молекулалы салмағы милионның жүзден біріне сирек жетіліп төмен молекулалық заттардан ерекшелендіретін молекулалық салмақтың шамасын алады. Молекулалық салмақ салыстырмалы жиі 100 ден 1000000 –ға дейін жетеді. ЖМҚ химиясы жүздеген атомдардан тұратын молекулалардан құралған химиялық заттарды зерттейді. Органикалық жоғарғы молекулалық қосылыстар Органикалық ЖМҚ тірі табиғаттың негізі болып табылады. Өсімдіктердің құрамына кіретін –полисахаридтер, лигнин, ақуыз, пектинді заттар – жоғарғы молекулалық маңызды қосылыстар. Ағаштың, мақтаның, ленның, бағалы механикалық қасиеттері құрамында жоғарғы молекулалық полисахаридтің – целлюлозаның болуымен сипатталады. Картоп. Бидай, тары, күріш, жүгерінің құрамында басқа жоғарғы молекулалық полисахарид – крахмал болады. Торф, тасты көмір өсімдікті матаның геологиялық айналу өнімділігі болып табылады, негізінен лигнин целлюлозасы ЖМҚ –ға жатады. Бейорганикалық жоғарғы молекулалық қосылыстар Табиғатта органикалық ЖМҚ қалай таралса, бейорганикалық ЖМҚ минералды әлемде солай таралады және маңызды рөл атқарады. Жердің негізгі қабаты кремний оксидінен, алюминийден және басқа макромолекулалардан қосылған көпвалентті элементтерден тұрады. Осы оксидтер арасында ЖМҚ болып табылатын кремний ангидриді [SiO2]n көп таралған. Жер шарының 50%-ға дейінгі мөлшері кремний ангидридынан тұрады, ал жердің беткі қабатындағы құрамы 60%-ға дейін жетеді. Кремний ангидридінің кең тараған модификациясы болып кварц, тау тұқымдастары мен топырағының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Алюминийдің полимерлі оксиді[AL2O3]n- корунд пен бағалы минералдардың –рубин мен сапфирдің түрінде кездеседі. Күрделі қосылысты сипатты өзінше ұсынатын слюда және асбест макромолекулярлы құрылысты иемденеді. ЖМҚ болып табиғатта кездесетін қарапайым көміртектің (алмаз, графит, аморфты көміртегі) әртүрлі модификациясы табылады. Осы уақытқа дейін табиғи бейорганикалық жоғарғы молекулалық қосылыстарды молекулалы- дисперсті күйде алынбады және олардың молекулалық салмағы анықталмады. Сондықтан тірі табиғаттың дамуы және эволюциясы дамудан және алу эволюциясынан интенсивті жүреді. Бейорганикалық жоғарғы молекулалық дененің тұрақтылығы соншалықты үлкен, тіпті өлі табиғаттың байқалатын өзгерістері геологиялық дәуірді құрайтын үлкен периодты уақытты қажет етеді. ЖМҚ конструкциялық материалдардың үлкен санының негізгі бөлігі болып табылады, олардың қолданылуы әртүрлі механикалық функциялардың орындалуымен байланысты. Мұндай материалдар жоғарғы беріктікті, эластикалықты, қатаңдықты иемденуі тиіс, осы қатынаста ЖМҚ –мен тек металдар ғана қарсыласуы мүмкін. ЖМҚ молекуласы немесе макромолекула жүздеген және мыңдаған атомдардан құралған, олар өзара басты валенттілік күшімен байланысты. Мұндай макромолекулаға целлюлоза [C6H10O5]n ,табиғи каучук [C5H8]n , поливинилхлорид [C2H3 CL]n жатады. Төменгі молекуларлықтан жоғарғы молекулярлық қосылысқа ауысу, молекуларлық салмақтың сандық өзгерісімен байланысты. Бірақ, молекула құрамына кіретін атом санымен немесе молекуларлық салмақтың шамасымен төмен молекуларлық және жоғарғы молекуларлық қосылыстар арасында лездік шекара жүргізуге болмайды, сонымен қатар қосылыстардың әртүрлі кластардың сапалы өзгерістері молекулярлық салмақтың әртүрлі шамасымен байқалады. Көптеген ЖМҚ макромолекулалары бірдей, көп қысқартылған атомдар топтарынан –элементар бөлшектерден құралған. …-А –А-А –А- А –А - А –А- А –А- А –А- А –А- А –А-... Жоғарғы молекулярлы синтезінде қолданылатын төменгі молекулярлық қосылыстар –мономерлерге қарағанда бұндай жоғарғы молекулярлық қосындыларды жоғарғыполимерлік қосындылар немесе полимерлер деп атайды. Табиғи каучуктың макромолекуласының қарапайым буыны [C5H8]n n - макромолекула құрамына кіретін қарапайым буындар санын көрсететін индекс, жоғарғы молекулярлық қосылыстардың полимеризация деңгейін Р –сипаттайды. Полимеризация дәрежесі полимердің молекулярлық салмағымен (М) мына теңдік арқылы байланысқан. Р = M/m, М – қарапайым буынның молекулярлық салмағы. Полимердің молекулярлық салмағы буынның молекулярлық салмағын полимеризация деңгейіне көбейткенге тең M = m*P Полимердің макромолекуласының құрылысын зерттеген кезде қарапайым буынның химиялық құрылымы, олардың ауысу тәртібі және кеңістікте орналасуымен қоса макромолекуланың геометриялық формасын анықтау маңызды. Жоғарғы молекулалық қосылыстар макромолекуланың формасы (пішіні) бойынша сызықтық тармақталған, торлы деп бөлінеді. Сызықтық полимердің макромолекуласы жоғарғы деңгейлі ассиметриясы бар ұзын тізбекті көрсетеді. Сызықтық полимерлерге целлюлоза, табиғи каучук, кейбір ақуыздар, және синтетикалық жоғарғы молекулярлық қосылыстардың көп бөлігі жатады. Тармақталған полимерлерге крахмал, гликоген және қоспаланған кеңістік полимерлердің классикалық үлгісі алмаз, кварц болып табылады. Жазық қосөлшемді құрылымды тілімше полимерлер бар. Торлы померлерге графит жатады. Кейбір синтетикалық полимерлерде де тілімше құрылымды иемдеген. ЖМҚ классификациясы мен номенклатурасы Барлық ЖМҚ өздерінің пайда болуына байланысты синтетикалық төменгі молекулярлық қосылыстарды синтездеу арқылы алынады; табиғи –табиғи материалдардан бөлінген; жасанды –табиғи полимерлердің химиялық модификациясынан алынған деп бөлінеді. Негігзі тізбектің құрылымы бойынша жоғарғы молекулалық қосылыстар үш үлкен класқа бөлінеді: Негізгі тізбегі бірдей атомдардан құралған, мысалы: көміртек атомынан, жоғарғы молекулалық қосылыстар ....-С- С- С-С- С- С- С-С- С- С-С- С- С- С... – Негізгі тізбектің көміртегінің атомдары сутекпен немесе басқа қандай да бір атомдармен немесе топтармен байланысқан болуы мүмкін. Табиғи органикалық полимерден карботізбектегі табиғи каучук жатады, ал органикалық –элементар көміртектің барлық модификациясы аморфты көміртек, графит, алмаз. Синтетикалық карботізбекті полимерге барлық жоғарғы молекулалы шекті және ароматикалық көмірсутектер жатады. Негізгі тізбегі көміртектен және оттектен, көміртектен және азоттан, көміртектен және күкірттен, кремнийден және оттектен құралған жоғарғы молекулалы қосылыстар гетерогенді полимер класын түзеді. Органикалық гетеротізбекті полимерге маңызды табиғи жоғарғы молекулалы қосылыстар: ақуыздар, нуклеин қышқылдары, полисахаридтер, лигнин, ал синтетикалық полимерлерге – полиаминдер, қиын және жай полиэфирлер, полиуретандар, полиалкиленсульфидтер жатады. Карботізбекті полимерлер сынауы көбінесе полимердің макромолекуласының құрамына кіретін элементар бөлшек ретінде бастапқы мономердің алмасуынан алынады.CH2=CHCL винилхлоридтен алынған полимер поливинилхлорид деп атайды.этилен CH2 = CH2 полиэтилен деп аталады. Жоғарғы молекулалы қосылыстардың синтезі үшін мәліметтер ретінде төменгі молекулалы заттар алынады. Кейбір жағдайларда жоғарғы молекулалы қосылыстардың синтезі үшін олигомерлерде пайдаланады. ЖМҚ синтезі, егер бастапқы заттың молекуласы көп дегенде басқа екі молекуламен өзара әсерлесе алса, яғни бастапқы зат бифункционалды болғанда мүмкін болады. Олигомер сөзімен физикалық қасиеті бойынша бір-бірінен ерекшеленетін , тіпті жеке химиялық қосылысқа бөлінетін полимер гомологы болып табылатын төменгі молекулалық салмақты біртекті зат деп түсіндіріледі. Қасиеті бойынша полимерге жақындайтын жеке қосылысқа бөлінбейтін біршама. Молекулалы салмақпен олигомерлер полимерлеу деп аталады. Бірақта бұл түсініктеме олигомер сынауымен біріктіріледі. Егер мономердің молекуласын А деп белгілесек, онда жоғарғы молекулярлық қосылыстардың синтезі мына теңдеу түрінде беріледі: nA→... – А1 – А1 – А1 - А1 – А1 – А1 - – А1 – А1 – А1 - – А1 – А1 –... А1 - макромолекуланың элементарлы бөлшегі Заттың функционалдығы бір молекулада құралған OH-,COOH, NH2, SO3H, SH функционалды топ санымен анықталады. Полимердің синтезі үшін олигомерді қолдану жоғарғы молекулалық қосылыстағы синтетикалық химияның мүмкіндіктерін кеңейтті. Олигомер негізінде майысқыш және қатты, гидрофильді және гидрофобты, карботізбекті және гетеротізбекті полимерлерді байланыстыра алатын блоксополимерлер алады. Жоғарғы молекулярлық қосылыстардағы синтетикалық химияның ең маңызды бағыты олигомер негізіндегі кеңістікті полимердің синтезі болып табылады. Жоғарғы молекулярлық қосылыстардағы синтездің сипатты ерекшелігі синтез жағдайының түзілетін заттың қасиетіне әсері болып табылады. Осымен жоғарғы молекулалық қосылыстың синтезі төменгі молекулярлық қосылыстың синтезінен ерекшеленеді, реакция жағдайының өзгеруі заттың шығуына ғана әсер етеді. Төменгі молекулярлы қосылыстардың синтезі кезінде әрбір реакционды акттың нәтижесінде жаңа заттың бір бірімен байланыспаған молекуласы түзіледі, сондықтан реакцияның элементарлы санына тек жаңа түзілген молекула саны тәуелді, яғни синтезделетін заттың шығуы. Жоғарғы молекулалы қосылыстардың синтезі кезінде элементарлы реакция нәтижесінде түзілген аралық зат содан кейінгі реакционды акттілерге қатысады және осы реакциялардың заты бір жалпы молекулярлық тізбек болып табылады. Жоғарғы молекулалық қосылыстар Табиғи немесе синтетикалық болуы мүмкін. Табиғи түрлеріне белоктар, полисахаридтер, табиғи шайырлар, каучук және т.б. жатса, ал синтетикалықтарға – полиэтилен, полистирол, полиамидтер, фенолды шайырлар және сол сияқты қосылыстар кіреді. Көптеген зерттеулердің негіздінде бұл заттардың бәрі жоғары молекулалық қосылыстар екені анықталды. Үлкен молекулалық массасы және өзіне тән бірқатар қасиеттері бар қосылыстарды жоғары молекулалық қосыластар немесе полимерлер деп атайды. Ең қарапайым органикалық полимер-полиэтилен, этиленнің полимерленуінен түзіледі. Этиленнің екі молекулшасы қосылса – димер, қосылып, бутилен молекуласын құрайды: СН2 = CH2 + СН2 = CH2 → СН3 -- CH2 -- СН2 = CH2 Этиленнің екі молекулшасы қосылса – димер, үш молекуласы қосылса – тример, төртеуі қосылса – тетрамер және т.б. ал егер мономердің n молекуласы қосылса, онда полимер түзіледі («поли» - көп деген сөз). Алғашқы зат этилен-мономер деп, ал түзілген зат полимер деп аталады. nСН2=CH2 → [-CH2-CH2-]n этилен полиэтилен Көп рет қайталанылатын мономерлерден немесе мономерлердің негізгі бөлігінен тұратын топтар, буындар деп, ал буындардан құралған үлкен молекула макромолекула деп аталады. Полимерлік тізбектің соңында тұратын топтар - соңғы топтар деп аталады. Макромолекуланың құрамына кіретін буындар саны жоғары молекулалық қосыластардың полимерлену дәрежесін көрсетеді. Ол Р әрпімен әрнектеледі. Полимерлену дәрежесі полимердің молекулалық массасымен М мына төмендегідей байланыста: Р=Мn/m Мұнда, m-буынның молекулалық массасы. Осыдан полимердің мол массасы- М, - буынның молекулалық масса- m мен полимерлену дәрежесі- Р-нің көбейтіндісіне тең. М =mР Молекулалық массасы 500-5000 полимерлерді олигомерлер деп атайды. Бірдей мономерден құралған полимерлер – гомополимерлер деп, ал тізбегінде бірнеше типті мономерлік буындар бар полимерлік қосылыстар сополимерлер деп аталады. Полимерлердің номенкулатурасы. Табиғи және кейбір синтетикалық полимерлердің аттары – целлюлоза, коллаген, лигнин, капрон, лавсан, бакелит, тефлон деп аталады және т.б. Синтетикалық полимерлердің атаулары оларды алуға пайдаланған төменгі молекулалық қосылыс атауның алдына «поли» деген қосымша қосу арқылы құрылады. Мысалы, формальдегидтен алынған полимер-полиформальдегид, изопреннен-полииизопрен, капролактамнан- поликапролактам, терефталь қышқылы және этиленгликольден-полиэтиленгликольтерефталат Полимерлердің классификициясы. Заттардың қасиеттерін зерттеулерді оңайлату үшін қосылыстарды әртүрлі топтарға бөледі. жүктеу/скачать 1,79 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|